Этот пример показывает, как идентифицировать важные сетевые компоненты в модели апоптоза, использующей анализ чувствительности в рабочем столе SimBiology®.
Апоптоз является апоптозом, который инициирован большим разнообразием стимулов или сигнальных событий. Когда ячейка сталкивается с такими сигналами, уровень Casp3* (активировал caspase3 протеазу), продвижение увеличений к увеличенному терпит неудачу белков, важных для выживания ячейки. В результате ячейка умирает. Исследование показало, что уровнем Casp3* управляет XIAP (ингибитор X-linked белка апоптоза), который связывает с Casp3* и деактивировал его так, чтобы Casp3* больше не мог ломать существенные белки ячейки, таким образом эффективно управляя апоптозом [1], [2].
Большинство биологических сетей является комплексным с несколькими взаимодействиями и обратной связью, и не может быть очевидно видеть, каким компонентом (компонентами) модели нужно управлять, чтобы иметь желаемый результат, такой как уменьшение в концентрации конкретной разновидности.
Анализ чувствительности позволяет вам определить, какие разновидности или параметры в модели являются самыми чувствительными к особому условию, такими как препарат, таким образом обеспечивая понимание на важных целях в модели.
Используя SimBiology можно вычислить зависящую от времени чувствительность всех состояний разновидностей относительно начальных условий разновидностей и значений параметров в модели. Цель этой симуляции состоит в том, чтобы найти важные сетевые компоненты в апоптозе основанными на модели на гипотезе, что сигнал апоптоза прямо пропорционален к уровню Casp3* в ячейке. Этот пример показывает, как вычислить чувствительность разновидностей Casp3* относительно каждой разновидности в модели можно следующим образом:
Откройте рабочий стол SimBiology путем ввода simbiology в Командном окне MATLAB® или нажатия на SimBiology на вкладке Apps.
На вкладке Home нажмите Open и перейдите к папке matlabroot\help\toolbox\simbio\examplesmatlabroot является папкой, где MATLAB установлен, и откройте файл с именем проекта SimBiology apoptosis.sbproj.
Если вы используете платформу Macintosh, нажмите Command+Shift+G в диалоговом окне File Browser и введите полный путь в папку.
По умолчанию SimBiology открывает модель в режиме Table Overview, где это показывает реакции модели и количество в табличном формате. Модель содержит девять разновидностей, девять параметров и шесть реакций. Чтобы просмотреть модель графически, выберите Open> Diagram.
На вкладке Model выберите Add Task> Calculate sensitivities.
Под Normalization for Computed Sensitivities выберите Full (full dedimensionalization), который указывает, что данные должны быть сделаны безразмерными. Для получения дополнительной информации смотрите Normalization.
Задайте разновидности для вычислений чувствительности путем добавления всех девяти разновидностей под разделом Sensitivities to Compute. Самый быстрый способ сделать это должно использовать контекстное меню таблицы и выбрать Add All Species. Также можно перетащить мышью от Component Palette или ввести каждое имя разновидностей вручную.
Поскольку уровень Casp3*, как предполагаются, управляет апоптозом, выбирает Cell.[Casp3*] как единственный вывод. Выберите остальную часть разновидностей как входные параметры. Несколько вводов и выводов чувствительности могут быть установлены или очищены путем выбора нескольких строк и использования опций контекстного меню. Если вы хотите узнать, как чувствительный Casp3* к его начальной концентрации в течение симуляции, выберите Cell.[Casp3*] как вход также.
Нажмите кнопку Run на вкладке Editor, чтобы выполнить анализ чувствительности.
После вычисления раздел Live Plots показывает двум фигурам: Состояния по сравнению с фигурой Времени (верхняя часть) и фигура Чувствительности (нижняя часть), которая содержит значения чувствительности Casp3* относительно всех разновидностей, интегрированных через время.
График показывает, что Casp3* является самым чувствительным к концентрации XIAP, поскольку XIAP имеет самое высокое значение чувствительности среди всех других разновидностей. Поэтому такой анализ чувствительности указывает, что XIAP мог быть одним из самых важных сетевых компонентов или целей препарата в этой модели, чтобы управлять уровнем Casp3* и последующими событиями апоптоза.
[1] Олдридж, B.B., Халлер, G., Sorger, P.K., Lauffenburger, D.A. (2006). Прямой анализ экспоненты Ляпунова включает параметрическое исследование переходного управляющего поведения ячейки сигнализации. Систематический Biol (Стивенэйдж) 153, 425-432.
[2] Википедия. (2013). XIAP, http://en.wikipedia.org/wiki/XIAP