Biologi di Silico

Komputer yang mampu meniru kehidupan telah lama menjadi mimpi buruk fiksi ilmiah-pikirkan The Terminator atau HAL 9000 tahun 2001. Tetapi bagi para peneliti yang berjuang untuk memahami sejumlah besar data biologis baru, dan bagi perusahaan obat yang ingin memangkas biaya dan mempercepat pengembangan , memiliki simulasi komputer yang akurat dari sistem kehidupan masih menjadi mimpi. Untuk mewujudkan mimpi itu, mereka beralih ke biologi in silico, membangun model komputer dari proses rumit yang terjadi di dalam sel, organ, dan bahkan manusia. Tujuan akhir: seluruh organisme dimodelkan dalam silikon, memungkinkan para peneliti untuk menguji terapi baru seperti para insinyur menerbangkan desain pesawat baru di superkomputer.



tapi otakmu melakukannya

Selama lebih dari satu dekade, ahli kimia obat telah mencoba membuat penemuan obat lebih rasional, menggunakan komputer untuk mensimulasikan bagaimana, misalnya, molekul obat baru mengikat reseptor. Tetapi model komputer saat ini jauh melampaui itu, mengambil keuntungan dari data dari berbagai bidang mulai dari sekuensing genom hingga uji klinis untuk melihat bagaimana obat potensial memengaruhi seluruh sistem biologis. Membuat sel virtual atau, lebih baik lagi, pasien jantung virtual masih dalam proses, tetapi bahkan model awal dapat mulai mengurangi biaya besar pengembangan obat baru.

Akhir dari Alzheimer?

Cerita ini adalah bagian dari edisi Maret 2001 kami





  • Lihat sisa masalah
  • Langganan

Menurut angka industri, menggunakan metode tradisional membutuhkan rata-rata 0 juta dan 15 tahun untuk mengembangkan dan menguji obat; teknologi in silico dapat menghemat setidaknya 0 juta dan dua hingga tiga tahun per obat, menurut laporan PricewaterhouseCoopers baru-baru ini. Salah satu alasannya adalah bahwa proses pengujian obat-di mana suatu senyawa dipelajari pada hewan, dan kemudian pada manusia-jauh dari efisien. Menurut statistik dari Badan Pengawas Obat dan Makanan AS, uji coba pada manusia gagal untuk 70 hingga 75 persen obat yang masuk ke dalamnya. Beberapa percobaan gagal hanya karena dosisnya yang salah.

siapa yang memenangkan perang afghanistan

Untuk menunjukkan betapa tidak efisiennya pendekatan coba-coba seperti itu, Thomas Paterson, kepala ilmiah Entelos yang berbasis di Menlo Park, CA, membuat perbandingan ini: Jika Boeing mengembangkan pesawat seperti halnya industri farmasi mengembangkan obat-obatan, mereka akan mengembangkan 10 pesawat yang sangat berbeda, menerbangkannya, dan yang tidak jatuh adalah yang mereka jual ke United Airlines. Jadi perusahaan seperti Entelos dan Princeton, NJ's Physiome Sciences sedang mengembangkan model komputer yang dapat digunakan baik untuk mengidentifikasi target molekuler untuk obat baru dan juga untuk mensimulasikan uji klinis. Misalnya, raksasa farmasi Bayer yang berbasis di Leverkusen, Jerman menggunakan salah satu model Entelos untuk mengevaluasi obat potensial untuk penderita asma, menguji berbagai jenis pasien dan rejimen pengobatan di komputer.

Internet dapat menjadi alat penting dalam mengembangkan model semacam itu, yang memungkinkan para peneliti untuk berkolaborasi di seluruh dunia. Jadi Physiome telah bermitra dengan Bioengineering Research Group di Universitas Auckland Selandia Baru untuk mengembangkan bahasa komputer standar terbuka untuk pemodelan biologis. Bahasa itu, yang disebut cellML, tersedia di www.cellml.org . Idenya, kata wakil presiden eksekutif Physiome Thomas Colatsky, adalah bahwa para peneliti akan dapat membangun model dalam format umum dan membagikan model tersebut melalui Web.



Namun, banyak yang percaya masih terlalu dini bagi peneliti obat untuk mulai membebaskan tikus lab mereka. Leslie Loew, anggota dewan penasihat cellML dan direktur Pusat Teknologi Pencitraan Biomedis di Pusat Kesehatan Universitas Connecticut, telah membuat kit alat pemodelannya sendiri yang dapat diakses di Web: Sel Virtual, di www.nrcam.uchc.edu . Dalam lima tahun, Loew memprediksi, perangkat lunak pemodelan akan menjadi alat rutin, mungkin sangat diperlukan, bagi siapa saja yang ingin memahami cara kerja sel. Tapi, Loew memperingatkan, masih perlu waktu bertahun-tahun untuk membangun model sel utuh yang lengkap dan sangat akurat, apalagi organ atau seluruh organisme. Dan profesor bioinformatika Masaru Tomita-yang kelompoknya di Universitas Keio di Fujisawa, Jepang, telah menempatkan perangkat lunak simulasi E-Cell di Web di www.e-cell.org-agrees . Sementara E-Cell memang bertujuan untuk memodelkan seluruh sel dan, pada akhirnya, interaksi di antara selusin atau lebih sedikit sel, Tomita mengatakan pemodelan sesuatu yang lebih kompleks akan menjadi permainan bola yang sama sekali berbeda.

bersembunyi