Opis projektu
Symulacja chorób niezakaźnych
Cyfrowe bliźniaki stosowane w dziedzinie zdrowia to wysoce złożone modele, które wykorzystują sztuczną inteligencję i duże ilości danych cyfrowych i fizycznych, aby odtworzyć patofizjologię choroby i symulować nowe metody leczenia lub narządy. Rzeczywistość jest jednak bardziej złożona, a w przypadku chorób niezakaźnych narządów przenoszących obciążenia, takich jak choroba zwyrodnieniowa stawów i zwyrodnienie krążka międzykręgowego, trudno jest odtworzyć leżące u ich podstaw złożone mechanizmy w warunkach in silico. Modele takie wymagałyby połączenia danych mechanistycznych, biologicznych i rzeczywistych w wielu skalach. Celem finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projektu O-Health jest opracowanie modeli matematycznych powszechnych chorób niezakaźnych poprzez połączenie informacji w skali komórkowej/molekularnej oraz w skali tkanki/narządu.
Cel
Non-communicable diseases (NCD) that involve load-bearing organs emerge silently according to complex mechanisms that are likely to involve inter-disease systemic communications. Clinical explorations cannot apprehend such intricate emergence, but I postulate that multiscale in silico models can. The digital twin for health has progressed a lot in the last decades, but multi-disease transversal modelling has not happened. It requires unique developments to couple small to large-scale model components with appropriate balance of phenomenological and mechanistic approaches, to cope with overwhelming biological complexity, preserve interpretability and incorporate real-world data. This is the niche of O-Health that proposes a scalable ecosystem of multiscale NCD models interrelated through a systemic model of low-grade inflammation. The project tackles such vertical and transversal physiology-based computational modelling through four major NCD, lung emphysema, atherosclerosis, intervertebral disc degeneration and knee osteoarthritis that affect load-bearing organs at different anatomical locations. The cellular /molecular scale components of each NCD model will vertically share predicted variables with an interface model of endothelial cell dysfunction that communicates with a transversal model of body-wide systemic communications. The O-health ecosystem will be modular and interoperable. Mechanistic modelling will be covered by finite element models at the organ /tissue scales and by agent-based (AB) models at the cell /molecular scales. AB models will incorporate high-level interaction graphs for interpretable phenomenological modelling where necessary. Graphs will merge knowledge projection and correlation models extracted from longitudinal population cohort data, also used to evaluate O-Health. Interoperability will be ensured through standard languages such as Field and Systems Biology Mark-up Languages, enabling the scalability of the O-Health ecosystem.
Dziedzina nauki
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
ERC - Support for frontier research (ERC)Instytucja przyjmująca
08002 Barcelona
Hiszpania