La modélisation dynamique pour la biologie des systèmes
Les modèles informatisés et basés sur des données sont essentiels pour comprendre les systèmes biologiques complexes et optimiser les processus de production d'organismes modifiés. Néanmoins, l'expertise étendue dans le développement du code, la compilation et l'optimisation est nécessaire pour développer des modèles non-linéaires de nombreux paramètres estimés obtenus à partir de grandes quantités de données disponibles. Actuellement, les modèles sont peu nombreux et ne représentent généralement que des conditions équilibrées. Les scientifiques ont besoin d'un cadre de modélisation global, intégrant l'analyse des données, la réalisation du modèle, l'estimation des paramètres, la quantification de l'incertitude et l'optimisation de la conception expérimentale. Le projet BIOPREDYN(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (From data to models: new bioinformatics methods and tools for data-driven predictive dynamic modelling in biotechnological applications), financé par l'UE, a mis au point un cadre de modélisation génération pour les non-experts afin de transférer les données et modèles de pointe de l'université à l'industrie. En tant que réseau collaboratif, BIOPREDYN comptait des partenaires universitaires pour développer des algorithmes, des utilisateurs finaux pour tester le logiciel dans un environnement biotechnologique commercial et une société complexe de modélisation des systèmes pour développer un cadre à codes intégré. BIOPREDYN est parvenu à développer les outils et méthodologies nécessaires afin de gérer les données biologiques dépendant du temps et de l'espace. Ces techniques ont été appliquées pour étudier des voies complexes telles que la régulation enzymatique et le niveau de description dont le métabolisme, la transcription, la transduction du signal et le développement. Leurs efforts ont permis de produire des résultats de simulation plus précis et meilleurs que l'état de la technique actuel. La suite logicielle BioPreDyn est disponible en ligne en accès libre sur le site web du banc BIOPREDYN(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Cette suite compte les outils logiciels suivants: Path2Models, les modèles qualitatifs SBML, BioServices, Cyrface, CySBGN, CellNOptR, SBGN-ML et LibSBGN ainsi que MIDER. Les membres du projet ont abordé un ensemble de problèmes d'estimation des paramètres complexe afin d'évaluer et de comparer les méthodes. On y compte des modèles cinétiques de la bactérie E. coli, de la levure de boulanger S. cerevisiae, de la drosophile D. melanogaster et un réseau générique de la transduction du signal. Déjà, deux utilisateurs finaux du consortium sont parvenus à intégrer ce logiciel dans leurs stratégies de production afin d'optimiser les processus de production. BIOOPREDYN a livré un cadre détaillé de la simulation dynamique des voies biologiques complexes qui ont abouti à la production de nombreuses publications. Ces outils devraient faciliter la recherche sur la biologie des systèmes et améliorer la profitabilité des industries associées. Les applications comptent également les secteurs alimentaire, agricole et des soins de santé.
