SimBiology

Modellare, simulare e analizzare sistemi biologici

 

SimBiology® fornisce un'app e strumenti programmatici per modellare, simulare e analizzare sistemi dinamici, concentrandosi su applicazioni farmacocinetiche/farmacodinamiche (PK/PD) e di biologia dei sistemi. Fornisce un editor di diagrammi a blocchi per la creazione di modelli oppure puoi creare modelli in modo programmatico utilizzando il linguaggio MATLAB®. SimBiology include una libreria di modelli PK comuni, che puoi personalizzare e integrare con i modelli meccanistici di biologia dei sistemi.

Una varietà di tecniche di esplorazione dei modelli ti consente di identificare i programmi di dosaggio ottimali e gli obiettivi farmacologici presunti nei pathway cellulari. SimBiology utilizza equazioni differenziali ordinarie (ODE) e solver stocastici per simulare il profilo di decorso dell'esposizione al farmaco, dell'efficacia del farmaco e dei livelli di enzimi e metaboliti. Puoi analizzare la dinamica del sistema e la sperimentazione di guida, eseguendo sweep dei parametri e analisi della sensitività. Puoi anche utilizzare dati di soggetto singolo o popolazione per stimare i parametri del modello.

 

Sviluppo di modelli

Costruisci modelli di farmacologia quantitativa dei sistemi (QSP), farmacocinetica basata sulla fisiologia (PBPK) farmacocinetici/farmacodinamici (PK/PD) proprio come li disegneresti su un foglio di carta.

Specifica delle dinamiche del modello

Utilizza l'editor per trascinare e rilasciare il diagramma a blocchi o gli strumenti programmatici per creare modelli QSP, PBPK o PK/PD. Importa i modelli esistenti dai file SBML (Systems Biology Markup Language).

Vista schematica di un modello del QSP per il diabete.

Creazione di varianti del modello

Utilizza le varianti del modello per memorizzare una serie di valori di parametro o condizioni iniziali che differiscono dalla configurazione del modello di base. Simula facilmente pazienti virtuali, farmaci candidati, scenari alternativi e ipotesi senza creare copie multiple del tuo modello.

Tabella delle varianti del modello.

Valutazione delle strategie di dosaggio

Definisci e valuta le strategie di dosaggio. Valuta i benefici delle terapie di combinazione e determina le strategie di dosaggio ottimale combinando programmi di dosaggio relativi a diversi obiettivi farmacologici.

Simulazione dei modelli

Simula il comportamento dinamico del tuo modello utilizzando una varietà di solver deterministici e stocastici.

Scelta di un solver

Seleziona uno o più tra i solver deterministici disponibili, inclusi i solver di ODE MATLAB e i solver SUNDIALS, o scegli uno dei solver stocastici, inclusi l’algoritmo di simulazione stocastica (SSA), tau-leaping esplicito e tau-leaping implicito.

Automazione della conversione dell’unità

Scegli le unità più appropriate per il tuo modello; per esempio, specifica la quantità della dose in milligrammi, la concentrazione del farmaco in nanogrammi/millilitri e il volume del plasma in litri. Gli strumenti per la conversione dell’unità convertono tutte le quantità e i dati nel tuo modello in un sistema di unità coerente.

Specificazione e conversione delle’unità.

Accelerazione delle simulazioni

Accelera le simulazioni di modelli di grandi dimensioni o simulazioni Monte Carlo convertendo i modelli in un codice C compilato. Migliora ulteriormente le prestazioni distribuendo le simulazioni su più core, cluster o risorse di cloud computing utilizzando Parallel Computing Toolbox™.

Scalare cluster e cloud per migliorare le prestazioni.

Stima dei parametri

Stima i parametri del modello eseguendo il fitting del tuo modello con i dati di decorso sperimentali. Calcola i parametri PK mediante analisi non compartimentali (NCA).

Analisi non compartimentali

Calcola i parametri farmacocinetici di un farmaco a partire dalle misurazioni del decorso della concentrazione del farmaco senza presupporre un modello compartimentale. Esegui le NCA su entrambi i dati sperimentali e di simulazione per il dosaggio singolo o multiplo, mediante campionamento sparso o seriale.

Calcolo dell’AUC per i dati tempo-concentrazione mostrati in scale lineari e semilogaritmiche.

Regressione non lineare

Stima i parametri utilizzando i metodi di stima locale o globale e calcola gli intervalli di confidenza delle previsioni di modelli e dei parametri  del modello. Esegui il fitting di ciascun gruppo in modo indipendente per generare stime specifiche per gruppo o esegui contemporaneamente il fitting di tutti i gruppi per stimare una singola serie di valori.

Intervalli di confidenza dei parametri gaussiani di un modello PK bicompartimentale.

Tecniche a effetti misti non lineari (NLME)

Utilizza i metodi NLME per eseguire il fitting dei dati di popolazione mediante l’approssimazione stocastica di massimizzazione delle aspettative (SAEM), stima condizionale del primo ordine (FOCE), stima del primo ordine (FO), approssimazione lineare a effetti misti (LME) o approssimazione LME protetta.

Grafici dei progressi per il metodo non lineare a effetti misti.

Analisi dei modelli

Esegui le analisi della sensitività, sweep dei parametri e simulazioni Monte Carlo per esplorare l’influenza dei parametri e delle condizioni sul comportamento del modello.

Attività integrate e strumenti di esplorazione interattiva

Utilizza le attività integrate per analizzare i modelli. Utilizza i cursori per esplorare in modo interattivo gli effetti delle variazioni dei parametri o per dosare i programmi in base ai risultati del modello.

Task Editor che mostra gli effetti di diversi valori dei parametri e programmi di dosaggio.

Analisi personalizzata

Utilizza SimBiology in modo programmatico con gli script MATLAB per automatizzare l’analisi e creare analisi personalizzate.

Algoritmo personalizzato utilizzato per identificare il tasso di infusione ottimale.

Distribuzione di modelli

Crea applicazioni per l’esplorazione dei modelli con MATLAB Compiler™ e condividile con chi non ha accesso a MATLAB and SimBiology. Distribuisci modelli senza rischi per la tua proprietà intellettuale.

Creazione di app con l'interfaccia di SimBiology

Crea applicazioni standalone per l’esplorazione dei modelli con un clic mediante il SimBiology Desktop.

App creata con l'interfaccia di SimBiology che mostra i risultati del trattamento anti-FNT (fattore di necrosi tumorale).

Creazione di app personalizzate

Crea applicazioni standalone personalizzate utilizzando le funzionalità di sviluppo di app di MATLAB.

Applicazione personalizzata che mostra i risultati della simulazione per la terapia combinata

Funzionalità recenti

Programmi

composizione di programmi di analisi SimBiology a partire da analisi integrate

Plottaggio

visualizzazione di dati esterni e dati di analisi, inclusi dati gerarchici, da un workspace comune con grafici sensibili al tipo di dati

Schede tecniche

visualizzazione e manipolazione di dati esterni e dati di analisi

Scenari SimBiology

esecuzione di simulazioni di Monte Carlo utilizzando varie condizioni di modellazione e dosaggio

Vedere le note di rilascio per ulteriori informazioni su queste caratteristiche e sulle funzioni corrispondenti.

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