La biosimulación es una simulación matemática asistida por computadora de procesos y sistemas biológicos y, por lo tanto, es una parte integral de la biología de sistemas . Debido a la complejidad de los sistemas biológicos, a menudo se utilizan modelos simplificados, que sólo deben ser tan complejos como sea necesario.
El objetivo de las biosimulaciones es la predicción basada en modelos del comportamiento y la dinámica de los sistemas biológicos, por ejemplo, la respuesta de un órgano o de una sola célula ante una sustancia química. Sin embargo, la calidad de las predicciones basadas en modelos depende en gran medida de la calidad del modelo, que a su vez se define por la calidad de los datos y la profundidad del conocimiento.
Farmacia
La biosimulación es cada vez más importante para el desarrollo de fármacos . [1] Dado que, en promedio, sólo se aprueba el 11% de todos los fármacos candidatos, [2] se prevé que la biosimulación puede ser la herramienta para predecir si un fármaco candidato fracasará en el proceso de desarrollo, por ejemplo, en ensayos clínicos debido a efectos secundarios adversos. mala farmacocinética o incluso toxicidad. La predicción temprana de si un fármaco fallará en animales o en humanos sería clave para reducir tanto los costos de desarrollo de fármacos como la cantidad de experimentos con animales y ensayos clínicos necesarios. Esto último también está en consonancia con las llamadas "3R", que se refieren al principio de reducción y sustitución de los experimentos con animales, así como al perfeccionamiento de la metodología en los casos en que los ensayos con animales todavía sean necesarios. [3] En un escenario futuro, la biosimulación cambiaría la forma de probar sustancias, en la que las pruebas in vivo e in vitro se sustituirían por pruebas in silico . [4]
Debido a la importancia de la biosimulación en el desarrollo de fármacos, existen varios proyectos de investigación que tienen como objetivo simular el metabolismo, la toxicidad, la farmacodinámica y la farmacocinética de un fármaco candidato. Algunos de los proyectos de investigación se enumeran a continuación:
- proyecto BioSim; financiado por el 6º programa marco de la Unión Europea [2]
- Proyecto Fisioma NSR [3]
- hepatosis
Además, ya existen algunas herramientas de software cuyo objetivo es predecir la toxicidad de una sustancia o incluso intentar simular al paciente virtual (Entelos). Algunas de estas herramientas de software se enumeran a continuación:
- COPASI [4]
- ejecutarBiosimulaciones [5] [5]
- Telurio [6] [6] [7]
- Metabolismo PhysioLab (Entelos)[7]
- GastroPlus y ADMEPredictor (Simulaciones-Plus) [8]
- Plataforma de farmacocinética de base fisiológica (PBPK) Simcyp de Certara [9]
- RHEDDOS (Rhenovia Pharma SAS)[10]
- Laboratorio VirtualTox [8]
- Derek (Lhasa limitada) [9]
- DS TOPKAT (accesorios) [10]
- Banco de trabajo ADME [11]
- Evaluación de biomatemáticas aplicadas [12]
- MATLAB SimBiología [13]
Referencias
- ^ M. Bertau, E. Mosekilde, HV Westerhoff (Edts.): Biosimulación en el desarrollo de fármacos. 1.ª edición Wiley-VCH, Weinheim 2008
- ^ I. Kola, J. Landis: ¿Puede la industria farmacéutica reducir las tasas de deserción? En: Nat.Rev.Drug Discov. Nro. 3, 2004, S.711-715
- ^ J. Richmond: Las 3R: pasado, presente y futuro. En: Scand.J.Lab.Anim.Sci vol. 2(27), 2000, págs. 84-92
- ^ Modelos que consumen drogas. En: The Economist (EE.UU.) 11 de junio de 2005
- ^ Bilal Shaikh, Gnaneswara Marupilla, Mike Wilson, Michael L Blinov, Ion I Moraru, Jonathan R Karr, RunBioSimulations: una aplicación web extensible que simula una amplia gama de marcos, algoritmos y formatos de modelado computacional, Nucleic Acids Research, volumen 49, Número W1, 2 de julio de 2021, páginas W597–W602, https://doi.org/10.1093/nar/gkab411
- ^ Choi, Kiri; Mezcla, J. Kyle; Cannistra, Carolina; König, Matías; Smith, Luciano; Media, Kaylene; Sauro, Herbert M. (2 de junio de 2016). "Tellurium: una plataforma de reproducibilidad y modelado basada en Python para biología de sistemas". pag. 054601. bioRxiv 10.1101/054601 .
- ^ Choi, Kiri; Mezcla, J. Kyle; König, Matías; Media, Kaylene; Smith, Luciano; Gu, Stanley; Sauro, Herbert M. (septiembre de 2018). "Tellurium: un entorno de modelado extensible basado en Python para sistemas y biología sintética". Biosistemas . 171 : 74–79. doi :10.1016/j.biosystems.2018.07.006. PMC 6108935 . PMID 30053414.
- ^ Vedani, A.; Dobler, M.; Smieško, M. (2012). "Biograf 3R - Alternativas computacionales a las pruebas con animales - Inicio". Toxicología y Farmacología Aplicada . Biografía.ch. 261 (2): 142-153. doi :10.1016/j.taap.2012.03.018. PMID 22521603 . Consultado el 22 de mayo de 2013 .
- ^ "Página de inicio de Lhasa Limited". Lhasalimited.org . Consultado el 22 de mayo de 2013 .
- ^ [1] Archivado el 3 de julio de 2009 en Wayback Machine .
