C-ImmSim - C-ImmSim

C-ImmSim začala v roce 1995 jako „verze“ jazyka C v jazyce C IMMSIM, simulátor systému IMMune, program napsaný v roce 1991 v roce 2006 APL-2 (APL2 je registrovaná ochranná známka společnosti IBM Corp.) astrofyzika Phila E. Seidena společně s imunologem Francem Celadou k implementaci Model Celada-Seiden. Portování převážně prováděl a dále rozvíjel Filippo Castiglione s pomocí několika dalších lidí.

Model Celada-Seiden

The Celada-Seiden model je logickým popisem mechanismů tvořících adaptivní imunitní humorální a buněčnou odpověď na genetický antigen na mezoskopické úrovni.

Výpočtovým protějškem modelu Celada-Seiden je IMMSIM kód.

Model Celada-Seiden, stejně jako C-ImmSim, lze nejlépe vnímat jako kolekci modelů v jednom programu. Ve skutečnosti existují různé komponenty realizující určitou funkci, kterou lze zapnout nebo vypnout. V současné fázi C-ImmSim zahrnuje hlavní „základní fakta“ dnešních imunologických znalostí, např.

  • rozmanitost konkrétních prvků,
  • Omezení MHC,
  • klonální výběr podle afinity antigenu,
  • thymická výuka T buněk, zpracování a prezentace antigenu (jsou implementovány cytosolické i endocytické dráhy,
  • spolupráce mezi buňkami,
  • homeostáza buněk vytvořených kostní dřeně,
  • hypermutace protilátek,
  • zrání buněčné a humorální odezvy a paměti.

Kromě toho může antigen představovat bakterii, virus nebo alergen nebo nádorovou buňku.

Vysoký stupeň složitosti Model Celada-Seiden je vhodné simulovat různé imunologické jevy, např. hypermutaci protilátek, reakci germinálního centra (GCR), imunizaci, výběr brzlíku, virové infekce, přecitlivělost atd.

Od prvního vydání C-ImmSim byl kód mnohokrát upraven. Aktuální verze nyní obsahuje funkce, které nebyly v originálu Model Celada-Seiden.

C-ImmSim byl nedávno upraven tak, aby simuloval infekci HIV-1. Kromě toho může simulovat imunoterapii na generické solidní nádory. Všechny tyto funkce jsou obsaženy v kódu a lidé se mohou rozhodnout je zapnout a vypnout v době kompilace. Tato uživatelská příručka se však zabývá popisem Standard reakce imunitního systému a neposkytuje žádné údaje o vlastnostech HIV-1 a rakoviny.

Přispěvatelé

Přenesení bylo možné díky pomoci Seidena, zejména během počáteční ověřovací fáze. Massimo Bernaschi přispěl k rozvoji C-ImmSim počínaje vydáním „beta“. Většina optimalizace využití paměti a I / O je možná zejména díky Bernaschi, co se týká vývoje paralelní verze. Dalších několik lidí přispělo k dalšímu vývoji kodexu v nadcházejících letech.

Související projekty

Na tratích modelu Celada-Seiden byly vyvinuty další dva výpočetní modely, které (do určité míry) pocházejí z prvního portování v jazyce C IMMSIM. Jsou to IMMSIM ++ vyvinuté S. Kleinsteinem a IMMSIM-C vyvinuté R. Puzoneem.

SimTriplex je přizpůsobená verze stejného modelu a pochází z verze 6 C-ImmSim. Byl vyvinut pro simulaci imunoprevence rakoviny.

C-ImmSim byl částečně popsán v řadě publikací, ale nikdy rozsáhle, zčásti kvůli dostupnosti dalších referencí pro kód IMMSIM, které by mohly sloužit jako příručky i pro C-ImmSim, zčásti proto, že je nepraktické komprimovat úplný popis C-ImmSim v běžném článku.

IMMSIM, v myslích autorů, byla postavena na myšlence vyvinout počítačový systém pro provádění experimentů podobných skutečným laboratorním experimentům in vivo a in vivo; nástroj vyvinutý a udržovaný, který pomáhá biologům testovat teorie a hypotézy o fungování imunitního systému. Říkali tomu experimenty „in Machina“ nebo „in silico“. IMMSIM byl částečně vyvinut s ohledem na vzdělávací možnosti tohoto druhu nástrojů, aby studentům kurzů biologie / imunologie poskytl způsob, jak si hrát s imunitními mechanismy, aby získal přehled o základních pojmech buněčné a / nebo molekulární interakce v imunitní odpovědi.

Za tímto účelem byl vyvinut IMMSIM ++ pro Microsoft Windows® a nabízí příležitost prozkoumat různé (ale ne všechny) funkce modelu Celada-Seiden. Protože je však k dispozici pouze spustitelný soubor, není tento kód otevřen pro testování / vývoj.

Reference

  • Rapin, Nicolas; Lund, Ole; Bernaschi, Massimo; Castiglione, Filippo (2010-04-16). „Computational Immunology Meets Bioinformatics: The Use of Prediction Tools for Molecular Bind in the Simulation of the Immune System“. PLOS ONE. Veřejná knihovna vědy (PLoS). 5 (4): e9862. Bibcode:2010PLoSO ... 5.9862R. doi:10.1371 / journal.pone.0009862. ISSN  1932-6203. PMC  2855701. PMID  20419125.
  • F. Pappalardo, M. Pennisi, F. Castiglione, S. Motta. Optimalizace vakcinačních protokolů: in silico experience. Biotechnologické pokroky. 28: 82–93 (2010). doi: 10.1016 / j.biotechadv.2009.10.001
  • P. Paci, R. Carello, M. Bernaschi, G. D'Offizi a F. Castiglione. Imunitní kontrola infekce HIV-1 po přerušení léčby: okamžitá versus odložená antiretrovirová léčba. Infekční nemoci BMC. 9: 172 (2009). doi: 10,1186 / 1471-2334-9-172
  • D. Santoni, M. Pedicini, F. Castiglione. Implementace regulační genové sítě pro simulaci diferenciace TH1 / 2 v modelu hypersenzitivních reakcí na základě agentů. Bioinformatics, 24 (11): 1374–1380 (2008). doi: 10,1093 / bioinformatika / btn135
  • F. Castiglione, F. Pappalardo, M. Bernaschi, S. Motta. Optimalizace HAART pomocí genetických algoritmů a agentových modelů infekce HIV. Bioinformatika, 23 (24): 3350–3355 (2007) doi: 10,1093 / bioinformatika / btm408
  • F. Castiglione, K.A. Duca, A. Jarrah, R. Laubenbacher, K. Luzuriaga, D. Hochberg a D.A. Thorley-Lawson. Simulace infekce virem Epstein Barr pomocí C-ImmSim. Bioinformatics, 23: 1371–1377 (2007) doi: 10,1093 / bioinformatika / btm044
  • F. Pappalardo, P.-L. Lollini, F. Castiglione, S. Motta. Modelování a simulace vakcíny proti imunitní prevenci rakoviny. Bioinformatics, 2005 15. června; 21 (12): 2891–7. doi: 10,1093 / bioinformatika / bti426
  • F. Castiglione, F. Toschi, M. Bernaschi, S. Succi, R. Benedetti, B. Falini a A. Liso. Výpočtové modelování imunitní odpovědi na nádorové antigeny: důsledky pro očkování. J Theo Biol, 237 (4): 390-400 (2005)
  • Castiglione, Filippo; Poccia, Fabrizio; D'Offizi, Gianpiero; Bernaschi, Massimo (2004). „Mutace, zdatnost, rozmanitost virů a prediktivní ukazatele progrese onemocnění ve výpočetním modelu infekce HIV typu 1“. Výzkum AIDS a lidské retroviry. Mary Ann Liebert Inc. 20 (12): 1314–1323. doi:10.1089 / podpora.2004.20.1314. ISSN  0889-2229. PMID  15650424.
  • F. Castiglione, V. Sleitser a Z. Agur. Analýza přecitlivělosti na chemoterapii v modelu imunitního systému buněčných automatů, Cancer Modeling and Simulation, Preziosi L. (ed.), Chapman & Hall / CRC Press (UK), Londýn, 26. června 2003, str. 333–365.
  • Bernaschi, M; Castiglione, F (2002). "Výběr únikových mutantů z rozpoznávání imunity během infekce HIV". Imunologie a buněčná biologie. Wiley. 80 (3): 307–313. doi:10.1046 / j.1440-1711.2002.01082.x. ISSN  0818-9641. PMID  12067418. S2CID  43177412.
  • Bernaschi, M .; Castiglione, F. (2001). "Návrh a implementace simulátoru imunitního systému". Počítače v biologii a medicíně. Elsevier BV. 31 (5): 303–331. doi:10.1016 / s0010-4825 (01) 00011-7. ISSN  0010-4825. PMID  11535199.
  • Succi, S .; Castiglione, F .; Bernaschi, M. (01.12.1997). "Kolektivní dynamika v reakci imunitního systému". Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzická společnost (APS). 79 (22): 4493–4496. Bibcode:1997PhRvL..79.4493S. doi:10,1103 / fyzrevlett 79,4493. ISSN  0031-9007.
  • Castiglione, F .; Bernaschi, M .; Succi, S. (1997). "Simulace imunitní odpovědi na distribuovaném paralelním počítači". International Journal of Modern Physics C. World Scientific Pub Co Pte Lt. 08 (3): 527–545. Bibcode:1997 IJMPC ... 8..527C. doi:10,1142 / s0129183197000424. ISSN  0129-1831.

externí odkazy