SimBiology® 는 계량 시스템 약리학(QSP), 생리학 기반 약물동태학(PBPK), 약동학/약력학(PK/PD) 응용 분야에 중점을 두고 동적 시스템을 모델링, 시뮬레이션 및 분석하는 앱 및 프로그래밍 툴을 제공합니다. SimBiology 블록 다이어그램 편집기를 사용하여 대화형 방식으로, 또는 MATLAB® 언어를 사용하여 프로그래밍 방식으로 모델을 구축할 수 있습니다. 백지 상태에서부터 모델을 생성하거나, SBML 포맷 파일로 가져오거나, SimBiology에서 제공하는 예제를 기반으로 하여 모델을 구축할 수 있습니다.
SimBiology는 다양한 복잡성과 규모의 상미분 방정식(ODE) 기반 모델을 분석하는 다양한 기법을 제공합니다. 시뮬레이션을 통해 목표 실현 가능성을 평가하고, 약효와 안전성을 예측하며 최적 투여 일정을 식별할 수 있습니다. 지역 및 전역 민감도 분석을 사용하여 주요 경로 및 파라미터를 식별하고, 파라미터 스윕을 통해 지역 생물학적 변이를 평가할 수 있습니다. 파라미터를 추정하려면 비선형 회귀 및 비선형 혼합효과 기법을 사용하여 데이터를 피팅하고 비구획 분석(NCA)을 수행할 수 있습니다.
시작하기:
SimBiology 커뮤니티
SimBiology 및 MATLAB을 사용한 QSP, PBPK, 및 PK/PD 모델링 작업을 수행하는 과학자 커뮤니티입니다.
모델 구축
SimBiology Model Builder를 사용하여 계량 시스템 약리학(QSP), 생리학 기반 약물동태학(PBPK) 또는 약동학/약력학(PK/PD) 모델을 종이 위에 그리는 것처럼 구축할 수 있습니다.
모델 역학 지정
드래그 앤 드롭 방식의 블록 다이어그램 편집기 또는 프로그래밍 툴을 사용하여 QSP, PBPK 또는 PK/PD 모델을 구축할 수 있습니다. SBML(Systems Biology Markup Language) 파일에서 기존 모델을 가져옵니다.
모델 변형체 생성
모델 변형체를 사용하여 기본 모델의 구성과 다른 일련의 파라미터 값 또는 초기 조건을 저장할 수 있습니다. 모델에 대한 여러 개의 사본을 생성하지 않고도 가상 환자, 약제 후보, 대체 시나리오 및 가상(What-if) 가설을 쉽게 시뮬레이션할 수 있습니다.
대용 수량을 모델 변형체로 저장합니다.
투약 전략 평가
투약 전략을 정의하고 평가할 수 있습니다. 다른 모델 종류를 대상으로 한 투약 일정을 결합하여 복합 치료의 이점을 평가하고 최적의 투약 전략을 결정할 수 있습니다.
모델 시뮬레이션
SimBiology Model Analyzer 또는 프로그래밍 방식의 툴을 통해 다양한 결정론적 솔버와 확률적 솔버를 사용하여 모델의 동적 동작을 시뮬레이션할 수 있습니다.
솔버 선택
MATLAB ODE 솔버, SUNDIALS 솔버 등의 사용 가능한 여러 결정론적 솔버 중 하나를 선택하거나, 확률적 시뮬레이션 알고리즘(SSA), 명시적 타우 리핑, 암시적 타우 리핑 등의 확률적 솔버 중 하나를 선택할 수 있습니다.
시뮬레이션 가속화
모델을 컴파일된 C 코드로 변환하여 대규모 모델의 시뮬레이션 또는 몬테카를로 시뮬레이션을 가속화할 수 있습니다. Parallel Computing Toolbox™를 사용하여 여러 코어, 클러스터 또는 클라우드 컴퓨팅 리소스에 시뮬레이션을 배포하면 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
클러스터 및 클라우드로 확장하여 성능을 향상시킵니다.
비구획 분석
구획 모델을 가정하지 않고 약제 농도의 시간경로 측정값으로부터 약제의 약물동태학 파라미터를 계산할 수 있습니다. 희소 또는 직렬 샘플링을 사용하여 단일 또는 다중 투약에 대한 실험 및 시뮬레이션 데이터 둘 다에서 NCA를 수행할 수 있습니다.
선형 및 세미로그 스케일에서 표시된 농도-시간 데이터에 대한 AUC를 계산합니다.
비선형 회귀
지역 및 전역 추정 방법을 사용하여 파라미터를 추정하고 파라미터 및 모델 예측에 대한 신뢰구간을 계산할 수 있습니다. 각 그룹을 독립적으로 피팅하여 그룹별 추정값을 생성하거나 모든 그룹에 동시에 피팅하여 단일 값 세트를 추정할 수 있습니다.
2구획 PK 모델의 Gaussian 파라미터 신뢰구간입니다.
비선형 혼합효과 기법(NLME)
확률 근사 기대값 최대화(SAEM), 1차 조건부 추정(FOCE), 1차 추정(FO), 선형 혼합효과(LME) 근사 또는 제한된 LME 근사의 확률적 근사를 사용하여 모집단 데이터를 피팅하는 NLME 방법을 사용할 수 있습니다.
비선형 혼합효과 방법에 대한 진행 상황 플롯.
내장 프로그램 및 대화형 탐색 툴
SimBiology Model Analyzer 앱의 내장 분석 단계를 사용하여 분석 프로그램을 작성할 수 있습니다. 슬라이더를 사용하여 모델 결과에 대한 파라미터 또는 투여량 일정의 변동에 따른 효과를 대화형으로 탐색할 수 있습니다.
지역 및 전역 민감도 분석
지역 및 전역 민감도 분석을 수행하여 모델 수량 변동이 모델 반응에 미치는 효과를 살펴볼 수 있습니다. 전역 민감도 분석을 사용하여 어떤 모델 입력값이 파라미터 공간 전체의 모델 응답을 유도하는지 이해하고 파라미터 추정 전략에 반영할 수 있습니다.
사용자 지정 분석
SimBiology를 MATLAB 스크립트와 함께 사용하여 프로그래밍 방식으로 분석을 자동화하고 사용자 지정 분석을 생성할 수 있습니다. 커뮤니티에서 기여한 툴을 애드온으로 사용하여 가상 모집단 시뮬레이션과 같은 SimBiology 모델에 대한 사용자 지정 분석을 수행할 수도 있습니다.
SimBiology 온라인 커뮤니티의 커뮤니티 기여 툴.
웹 앱 구축 및 배포
앱 디자이너로 앱을 만들고 MATLAB Compiler™로 패키징하여 MATLAB Web App Server™로 호스트할 수 있습니다. 협업자는 소프트웨어를 설치하지 않고 브라우저에서 웹 앱에 접근하고 실행할 수 있습니다.
브라우저에서 작동하는 표적 매개 약제 기질(TMDD) 시뮬레이션 웹 앱.
제품 관련 자료:
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