كل الكائنات الحية تتطلب التمثيل الغذائي. تعتبر الطريقة التي يقوم بها الكائن الحي باستقلاب العناصر الغذائية عملية معقدة ، وتعد محاكاة العمليات الكيميائية التي تحافظ على استمرار الحياة تحديًا صعبًا.
من الناحية النظرية ، يمكن تمثيل الإجراء بمعادلات رياضية مع معلمات خاصة بكل كائن حي. لكن تحديد هذه المعلمات عمليًا - أمر معقد بسبب نقص البيانات التجريبية.
يحتاج العلماء عمومًا إلى الكثير من البيانات التجريبية وقوة المعالجة للعثور على هذه المعلمات. EPFL اقترح العلماء إطارًا حسابيًا قائمًا على التعلم العميق يعيد إنتاج الخصائص الأيضية الديناميكية التي لوحظت في الخلايا. يمكن أن يمهد إطار العمل المسمى REKINDLE الطريق لنمذجة أكثر كفاءة ودقة لعمليات التمثيل الغذائي.
قال Ljubisa Miskovic من مختبر EPFL للتكنولوجيا الحيوية للأنظمة الحسابية و المشارك PI للدراسة ، سيسمح REKINDLE لمجتمع البحث بتقليل الجهود الحسابية في توليد النماذج الحركية بعدة أوامر من حيث الحجم. كما سيساعد في وضع فرضيات جديدة من خلال دمج البيانات البيوكيميائية في هذه النماذج ، وتوضيح الملاحظات التجريبية ، وتوجيه الاكتشافات العلاجية الجديدة وتصميمات التكنولوجيا الحيوية. "
قال سبهام شودري ، المؤلف الأول للدراسة ، "الهدف الشامل للنمذجة الأيضية هو وصف السلوك الأيضي الخلوي لدرجة أن فهم تأثيرات الاختلافات في الحالات الخلوية والظروف البيئية والتنبؤ بها يمكن اختباره بشكل موثوق لمجموعة واسعة من الدراسات في الصحة والتكنولوجيا الحيوية والأنظمة والبيولوجيا التركيبية. نأمل أن يسهل REKINDLE بناء نماذج التمثيل الغذائي للمجتمع الأوسع. "
لهذه التقنية تطبيقات تقنية حيوية مباشرة لأن النماذج الحركية ضرورية للعديد من التحقيقات ، بما في ذلك تلك المتعلقة بالإنتاج الحيوي ، واستهداف الأدوية ، والتفاعلات بين الميكروبات ، والمعالجة الحيوية.
تشودري محمد, تستخدم REKINDLE مكتبات Python القياسية والمستخدمة على نطاق واسع والتي تجعلها سهلة الاستخدام وسهلة الوصول. هدفنا الرئيسي من هذه الدراسة هو تمهيد الطريق لجعل هذا النوع من جهود النمذجة مفتوح المصدر ويمكن الوصول إليه حتى يتمكن أي شخص في مجتمعات البيولوجيا التركيبية والأنظمة من استخدامها لتحقيق أهدافهم البحثية ، مهما كانت. "
المرجع مجلة:
- شودري ، إس ، موريت ، إم ، سالفي ، بي وآخرون. إعادة بناء النماذج الحركية للدراسات الديناميكية للأيض باستخدام شبكات الخصومة التوليدية. نات ماخ انتل 4 ، 710-719 (2022). DOI: 10.1038 / s42256-022-00519 ذ
