SimBiology

 

SimBiology

Modelización, simulación y análisis de sistemas biológicos

 

SimBiology® proporciona una app y herramientas programáticas para modelizar, simular y analizar sistemas dinámicos que se centran en aplicaciones farmacocinéticas/farmacodinámicas (PK/PD) y de biología de sistemas. Proporciona un editor de diagramas de bloques para crear modelos, o bien se pueden crear modelos de forma programática mediante el lenguaje MATLAB®. SimBiology incluye una librería de modelos de PK habituales que se pueden personalizar e integrar con modelos de biología de sistemas mecanicistas.

Las diversas técnicas de exploración de modelos permiten identificar los programas de dosificación y las dianas de fármacos putativas óptimos en las vías celulares. SimBiology utiliza ecuaciones diferenciales ordinarias (ODE) y solvers estocásticos para simular el perfil temporal de la exposición a fármacos, la eficacia de los fármacos y los niveles de enzimas y metabolitos. Cabe la posibilidad de investigar la dinámica del sistema y guiar la experimentación mediante barridos de parámetros y análisis de sensibilidad. También se puede emplear un sujeto único o datos de población para estimar los parámetros del modelo.

 

Creación de modelos

Cree modelos de farmacología de sistemas cuantitativos (QSP), farmacocinética fisiológicamente basada (PBPK) o farmacocinética/farmacodinámica (PK/PD) de la misma forma que si lo hiciera en una hoja de papel.

Especificación de la dinámica del modelo

Utilice el editor de diagramas de bloques de tipo "arrastrar y colocar" o las herramientas programáticas para crear modelos de QSP, PBPK o PK/PD. Importe los modelos existentes a partir de archivos escritos en lenguaje de marcado de biología de sistemas (SBML).

Diagrama de un modelo de QSP de la diabetes.

Creación de variantes de modelos

Utilice variantes de los modelos para almacenar un conjunto de valores de parámetros o condiciones iniciales que difieren de la configuración básica del modelo. Simule con facilidad pacientes virtuales, fármacos candidatos, escenarios alternativos e hipótesis sin necesidad de crear varias copias del modelo.

Tabla de variantes de un modelo.

Evaluación de las estrategias de dosificación

Defina y evalúe las estrategias de dosificación. Evalúe los beneficios de las terapias combinadas y determine las estrategias de dosificación óptimas mediante la combinación de los programas de dosificación dirigidos a diferentes variedades del modelo.

Simulación de modelos

Simule el comportamiento dinámico de su modelo mediante el uso de una serie de solvers determinísticos y estocásticos.

Selección de un solver

Seleccione uno de los diversos solvers determinísticos disponibles, incluidos los solvers ODE de MATLAB y los solvers de SUNDIALS, o bien elija uno de los solvers estocásticos, incluidos el algoritmo de simulación estocástico (SSA), tau-leaping explícito y tau-leaping implícito.

Conversión automática de unidades

Elija las unidades más apropiadas para su modelo; por ejemplo, especifique la dosis en miligramos, la concentración del fármaco en nanogramos/mm y el volumen de plasma en litros. Las herramientas de conversión de unidades convierten todas las cantidades del modelo y sus datos a un sistema de unidades coherente.

Especificación y conversión de unidades.

Aceleración de simulaciones

Acelere la simulación de modelos de gran tamaño o simulaciones Monte Carlo mediante la conversión de los modelos a código C compilado. Aumente aún más el rendimiento gracias a la distribución de las simulaciones entre varios núcleos, clusters o recursos informáticos en la nube mediante Parallel Computing Toolbox™.

Escalación a clusters y la nube para mejorar el rendimiento.

Estimación de parámetros

Estime los parámetros del modelo mediante el ajuste del modelo a los datos temporales de experimentación. Calcule los parámetros de PK mediante la realización de análisis no compartimentales (NCA).

Análisis no compartimental

Calcule los parámetros farmacocinéticos de un fármaco a partir de las mediciones temporales de concentraciones del fármaco sin utilizar un modelo compartimental. Lleve a cabo NCA en datos tanto experimentales como de simulación para una o varias dosificaciones gracias al muestreo disperso o en serie.

Cálculo del AUC para datos de concentración/tiempo en escalas lineales y semilogarítmicas.

Regresión no lineal

Estime los parámetros mediante métodos de estimación locales o globales y calcule los intervalos de confianza y las predicciones del modelo. Ajuste los grupos de forma independiente a fin de generar estimaciones específicas para cada uno de ellos o ajuste todos los grupos simultáneamente para estimar un conjunto único de valores.

Intervalos de confianza de parámetros gaussianos de un modelo de PK de dos compartimentos.

Técnicas de efectos mixtos no lineales (NLME)

Utilice métodos NLME para ajustar los datos de población mediante maximización de la expectativa por aproximación estocástica (SAEM), estimación condicional de primer orden (FOCE), estimación de primer orden (FO), aproximación de efectos mixtos lineales (LME) o aproximación LME restringida.

Gráficos de progreso para el método de efectos mixtos no lineales.

Análisis de modelos

Lleve a cabo análisis de sensibilidad, barridos de parámetros y simulaciones Monte Carlo para explorar la influencia de los parámetros y las condiciones en el comportamiento del modelo.

Tareas integradas y herramientas de exploración interactivas

Use las tareas integradas para analizar sus modelos. Utilice los deslizadores para explorar de forma interactiva los efectos de las variaciones en los parámetros o los programas de dosificación en los resultados del modelo.

Editor de tareas que muestra los efectos de diferentes valores de parámetros y programas de dosificación.

Análisis personalizados

Utilice SimBiology de forma programática con scripts de MATLAB para automatizar los análisis y crear análisis personalizados.

Algoritmo personalizado empleado para identificar una velocidad de infusión óptima.

Implementación de modelos

Cree aplicaciones de exploración de modelos con MATLAB Compiler™ y compártalas con otras personas que no tienen acceso a MATLAB y SimBiology. Distribuya modelos sin exponer su propiedad intelectual.

Creación de apps mediante el escritorio de SimBiology

Cree apps de exploración de modelos independientes con un clic en el escritorio de SimBiology.

App creada en el escritorio de SimBiology que muestra los resultados de un tratamiento anti-TNF.

Creación de apps personalizadas

Cree apps independientes personalizadas gracias a las capacidades de creación de apps de MATLAB.

Aplicación personalizada que muestra los resultados de la simulación para una terapia combinada.

Funcionalidades más recientes

Dosificación parametrizada

Especifique las propiedades de dosificación mediante parámetros de modelo para aplicaciones tales como el ajuste de la dosis según el peso corporal.

Dosificación adaptativa

Cambie el comportamiento de la dosificación durante una simulación como respuesta a los valores de estado o los parámetros del modelo.

Consulte las notas de la versión para obtener detalles sobre estas características y las funciones correspondientes.

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30 días de exploración a su alcance.

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