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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.