Этот пример использует дрожжи гетеротримерные данные модели белка G и экспериментальные данные, о которых сообщают [1]. Для получения дополнительной информации о модели, смотрите раздел Background в Сканировании Параметра, Оценке Параметра и Анализе чувствительности в Дрожжах Гетеротримерный Цикл Белка G.

Загрузите модель белка G.

sbioloadproject gprotein

Храните экспериментальные данные, содержащие курс времени для части активного белка G.

time = [0 10 30 60 110 210 300 450 600]';
GaFracExpt = [0 0.35 0.4 0.36 0.39 0.33 0.24 0.17 0.2]';

Сопоставьте соответствующий компонент модели с экспериментальными данными. Другими словами, укажите, которому разновидность в модели соответствует который переменная отклика в данных. В этом примере сопоставьте параметр модели GaFrac к переменной GaFracExpt экспериментальных данных от grpData.

responseMap = 'GaFrac = GaFracExpt';

Создайте groupedData основанный на объектах на экспериментальных данных.

tbl = table(time,GaFracExpt);
grpData = groupedData(tbl);

Используйте estimatedInfo объект задать параметр модели kGd в качестве параметра быть оцененным.

estimatedParam = estimatedInfo('kGd');

Выполните оценку параметра.

fitResult = sbiofit(m1,grpData,responseMap,estimatedParam);

Просмотрите предполагаемое значение параметров kGd.

fitResult.ParameterEstimates

ans=1×3 table
     Name      Estimate    StandardError
    _______    ________    _____________

    {'kGd'}    0.11307      3.4439e-05  

Предположим, что вы хотите симулировать подобранную модель с помощью различных выходных времен, чем те в обучающих данных. Можно использовать predict метод, чтобы сделать так.

Создайте новую переменную T с различными выходными временами.

T = [0;10;50;80;100;150;300;350;400;450;500;550];

Используйте predict метод, чтобы симулировать подобранную модель на новых моментах времени. Никакое дозирование не было задано, когда вы сначала запустили sbiofit. Следовательно, вы не можете использовать информацию о дозах с predict метод и пустой массив должны быть заданы как третий входной параметр.

ynew = predict(fitResult,T,[]);

Отобразите симулированные данные на графике с новыми выходными временами.

sbioplot(ynew);

В этом примере показано, как оценить специфичный для категории (такой как молодой по сравнению со старым, штекерным по сравнению с розеткой) параметры PK с помощью данных о профиле от нескольких индивидуумов, использующих модель 2D отсека. Параметры, чтобы оценить являются объемами центрального и периферийного отсека, разрешения и межразделенного на отсеки разрешения.

Синтетические данные, используемые в этом примере, содержат ход времени плазменных концентраций нескольких индивидуумов после дозы шарика (100 мг), измеренных в разное время и для центральных и для периферийных отсеков. Это также содержит категориальные переменные, а именно, Пол и Возраст.

clear
load('sd5_302RAgeSex.mat');

Преобразуйте набор данных в объект groupedData, который является необходимым форматом данных для подходящей функции sbiofit. Объект groupedData позволяет вам устанавливать независимую переменную и имена переменных группы (если они существуют). Установите модули ID, Время, CentralConc, PeripheralConc, Возраст и переменные Sex. Модули являются дополнительными и только необходимыми для функции UnitConversion, которая автоматически преобразует соответствие с физическими количествами в одну сопоставимую модульную систему.

gData = groupedData(data);
gData.Properties.VariableUnits = {'','hour','milligram/liter','milligram/liter','',''};

Свойства IndependentVariableName и GroupVariableName были автоматически установлены в переменные Time и ID данных.

gData.Properties

ans = struct with fields:
                Description: ''
                   UserData: []
             DimensionNames: {'Row'  'Variables'}
              VariableNames: {1x6 cell}
       VariableDescriptions: {}
              VariableUnits: {1x6 cell}
         VariableContinuity: []
                   RowNames: {}
           CustomProperties: [1x1 matlab.tabular.CustomProperties]
          GroupVariableName: 'ID'
    IndependentVariableName: 'Time'

В целях рисунка используйте первые пять отдельных данных для обучения и 6-е отдельные данные для тестирования.

trainData = gData([gData.ID < 6],:);
testData  = gData([gData.ID == 6],:);

Отобразите данные об ответе для каждого индивидуума в наборе обучающих данных.

sbiotrellis(trainData,'ID','Time',{'CentralConc','PeripheralConc'});

Пользуйтесь встроенной библиотекой PK, чтобы создать модель 2D отсека с дозированием вливания и устранением первого порядка, где уровень устранения зависит от разрешения и объема центрального отсека. Используйте объект configset включить модульное преобразование.

pkmd                                    = PKModelDesign;
pkc1                                    = addCompartment(pkmd,'Central');
pkc1.DosingType                         = 'Bolus';
pkc1.EliminationType                    = 'linear-clearance';
pkc1.HasResponseVariable                = true;
pkc2                                    = addCompartment(pkmd,'Peripheral');
model                                   = construct(pkmd);
configset                               = getconfigset(model);
configset.CompileOptions.UnitConversion = true;

Примите, что каждый индивидуум получает дозу шарика 100 мг во время = 0.

dose             = sbiodose('dose','TargetName','Drug_Central');
dose.StartTime   = 0;
dose.Amount      = 100;
dose.AmountUnits = 'milligram';
dose.TimeUnits   = 'hour';

Данные содержат измеренную плазменную концентрацию в центральных и периферийных отсеках. Сопоставьте эти переменные с соответствующими компонентами модели, которые являются Drug_Central и Drug_Peripheral.

responseMap = {'Drug_Central = CentralConc','Drug_Peripheral = PeripheralConc'};

Задайте объемы центральных и периферийных отсеков Центральное и Периферийное, межразделенное на отсеки разрешение Q12 и разрешение Cl_Central как параметры, чтобы оценить. Объект estimatedInfo позволяет вам опционально указать, что параметр преобразовывает, начальные значения и границы параметра. С тех пор и Центральный и Периферийный ограничиваются быть положительным, задать логарифмическое преобразование для каждого параметра.

paramsToEstimate    = {'log(Central)', 'log(Peripheral)', 'Q12', 'Cl_Central'};
estimatedParam      = estimatedInfo(paramsToEstimate,'InitialValue',[1 1 1 1]);

Используйте свойство 'CategoryVariableName' объекта estimatedInfo задать который категория использовать во время подбора кривой. Используйте 'Пол' в качестве группы к пригодному для разрешения Cl_Central и параметры Q12. Используйте 'Возраст' в качестве группы к пригодному для Центральных и Периферийных параметров.

estimatedParam(1).CategoryVariableName = 'Age';
estimatedParam(2).CategoryVariableName = 'Age';
estimatedParam(3).CategoryVariableName = 'Sex';
estimatedParam(4).CategoryVariableName = 'Sex';
categoryFit = sbiofit(model,trainData,responseMap,estimatedParam,dose)

categoryFit = 
  OptimResults with properties:

                   ExitFlag: 1
                     Output: [1x1 struct]
                  GroupName: []
                       Beta: [8x5 table]
         ParameterEstimates: [20x6 table]
                          J: [40x8x2 double]
                       COVB: [8x8 double]
           CovarianceMatrix: [8x8 double]
                          R: [40x2 double]
                        MSE: 0.1047
                        SSE: 7.5349
                    Weights: []
              LogLikelihood: -19.0159
                        AIC: 54.0318
                        BIC: 73.0881
                        DFE: 72
             DependentFiles: {1x3 cell}
    EstimatedParameterNames: {'Central'  'Peripheral'  'Q12'  'Cl_Central'}
             ErrorModelInfo: [1x3 table]
         EstimationFunction: 'lsqnonlin'

Когда подбор кривой по категориям (или группа), sbiofit всегда возвращается, каждый заканчивается объект, не один для каждого уровня категории. Это вызвано тем, что и штекерные и розеточные индивидуумы считаются частью той же оптимизации с помощью тех же ошибочных параметров модели и параметров ошибок, так же для молодых и старых индивидуумов.

Постройте специфичные для категории предполагаемые результаты. Для Cl_Central и параметров Q12, все штекеры имели те же оценки, и так же для розеток. Для Центральных и Периферийных параметров у всех молодых индивидуумов были те же оценки, и так же для старых индивидуумов.

plot(categoryFit);

Что касается тестирования целей, симулируйте ответы 6-го индивидуума, который является старым штекером. Поскольку вы оценили один набор параметров для категории Возраста (молодой по сравнению со старым) и другой набор для Сексуальной категории (штекер по сравнению с розеткой), можно симулировать ответы старого штекера даже при том, что нет такого индивидуума в обучающих данных.

Используйте предсказать метод, чтобы симулировать ответы. ynew содержит данные моделирования, и paramestim содержит оценки параметра, используемые в процессе моделирования.

[ynew,paramestim] = predict(categoryFit,testData,dose);

Постройте симулированные отклики старого штекера.

sbioplot(ynew);

paramestim переменная содержит предполагаемые параметры, используемые предсказать методом. Оценки параметра для соответствующих категорий были получены из categoryFit.ParameterEstimates свойства. А именно, Центральные и Периферийные оценки параметра получены из Старой группы, и Q12 и оценки параметра Cl_Central получены из Штекерной группы.

paramestim

paramestim=4×6 table
         Name         Estimate    StandardError    Group    CategoryVariableName    CategoryValue
    ______________    ________    _____________    _____    ____________________    _____________

    {'Central'   }     1.1993       0.0046483        6            {'Age'}               Old      
    {'Peripheral'}    0.55195        0.015098        6            {'Age'}               Old      
    {'Q12'       }     1.4969        0.074321        6            {'Sex'}               Male     
    {'Cl_Central'}    0.56363       0.0072862        6            {'Sex'}               Male     

Наложите результаты эксперимента на симулированных данных.

figure;
plot(testData.Time,testData.CentralConc,'LineStyle','none','Marker','d','MarkerEdgeColor','b');
hold on
plot(testData.Time,testData.PeripheralConc,'LineStyle','none','Marker','d','MarkerEdgeColor','r');
plot(ynew.Time,ynew.Data(:,1),'b');
plot(ynew.Time,ynew.Data(:,2),'r');
hold off
legend({'OBS1(CentralConc)','OBS2(PeripheralConc)',...
        'PRED1(Central.Drug\_Central)','PRED2(Peripheral.Drug\_Peripheral)'});