Вводная лекция про моделирование в биологии

Содержание

Слайд 2

Введение
«State of the Art»

Введение «State of the Art»

Слайд 3

Математическая биология
или
Биоматематика

ПРЕДМЕТ?

Компьютерная биология
или
Биоинформатика

Интегративная биология
или
Системная биология

Компьютерная медицина
или
Медицинская физика

Математическая биология или Биоматематика ПРЕДМЕТ? Компьютерная биология или Биоинформатика Интегративная биология или

Слайд 4

Definition: …?

Определения
What is Systems Biology?

Integrative Biology is the study of biological systems

Definition: …? Определения What is Systems Biology? Integrative Biology is the study
approached by incorporating many diverse perspectives and disciplines, e.g.  natural, physical and sciences, that complement one another to unravel the complexity of biology.
Keita Ito, Vice Director AO Research Davos

Systems biology is an academic field that seeks to integrate high-throughput biological studies to understand how biological systems function. By studying the relationships and interactions between various parts of a biological system (e.g. metabolic pathways, organelles, cells, physiological systems, organisms etc.) it is hoped that eventually an understandable model of the whole system can be developed.
Wikipedia

Integrative biology has the same meaning as systemic biology. By the way, it is a new wording, more fashionable, for physiology...
Jean-Pierre Boissel, Lyon France

“Systems biology” is quickly emerging as the popular term describing many exciting scientific activities of postgenomic biology.
Allen W. Cowley, Jr. Editor-in-Chief, Physiological Genomics

Systems biology concerns the study of the connectivity between the components of living matter and how the connectivity between these components can lead to emergent properties i.e. the properties of a system that are not derivable by summing the properties of its component parts.
EMBL
Systems biology involves the application of experimental, theoretical, and computational techniques to the study of biological organisms at all levels, from the molecular, through the cellular, to the organ, organism, and populations. Its aim is to understand biological processes as integrated systems instead of as isolated parts.
NIH Systems Biology Workshop 2002

Системная биология включает в себя применение экспериментальных, теоретических и компьютерных методов изучения биологических организмов на всех уровнях от молекулярного, через клеточный, тканевой, до органного, организменного и популяционного. Цель – понимание биологических процессов как интегративных систем взамен изолированных частей.
NIH Systems Biology Workshop 2002

Слайд 5

Definition: …?

Определения
What is Systems Biology?

Integrative Biology is the study of biological systems

Definition: …? Определения What is Systems Biology? Integrative Biology is the study
approached by incorporating many diverse perspectives and disciplines, e.g.  natural, physical and sciences, that complement one another to unravel the complexity of biology.
Keita Ito, Vice Director AO Research Davos

Systems biology is an academic field that seeks to integrate high-throughput biological studies to understand how biological systems function. By studying the relationships and interactions between various parts of a biological system (e.g. metabolic pathways, organelles, cells, physiological systems, organisms etc.) it is hoped that eventually an understandable model of the whole system can be developed.
Wikipedia

Integrative biology has the same meaning as systemic biology. By the way, it is a new wording, more fashionable, for physiology...
Jean-Pierre Boissel, Lyon France

“Systems biology” is quickly emerging as the popular term describing many exciting scientific activities of postgenomic biology.
Allen W. Cowley, Jr. Editor-in-Chief, Physiological Genomics

Systems biology concerns the study of the connectivity between the components of living matter and how the connectivity between these components can lead to emergent properties i.e. the properties of a system that are not derivable by summing the properties of its component parts.
EMBL
Systems biology involves the application of experimental, theoretical, and computational techniques to the study of biological organisms at all levels, from the molecular, through the cellular, to the organ, organism, and populations. Its aim is to understand biological processes as integrated systems instead of as isolated parts.
NIH Systems Biology Workshop 2002
Perhaps surprisingly, a concise definition of Systems Biology that most of us can agree upon has yet to emerge.
Ruedi Aebersold
Institute for Systems Biology, Seattle

Возможно удивительно, но точное определение системной биологии, с которым бы согласилось большинство еще не созрело
Ruedi Aebersold
Institute for Systems Biology, Seattle

Слайд 8

Система и Способы ее анализа…

Этимология:

Определение: (Ludwig von Bertalanffy, 1901-1972): Система – сущность,

Система и Способы ее анализа… Этимология: Определение: (Ludwig von Bertalanffy, 1901-1972): Система
поддерживающая свое существование благодаря взаимодействию своих частей.

System

Parts
R
E
D
U
C
E

I
N
T
E
G
R
A
T
E

synthithemi, греч. ‘Собирать вместе’

Слайд 9

Модель как Метод исследования

System Insight

Models

Relevant (уместный, подходящий,
существенный)
Representative (типичный,
характерный)

Модель как Метод исследования System Insight Models Relevant (уместный, подходящий, существенный) Representative
Reproducible (воспроизводимый)
Reasonable (разумный)

‘…simplified description of a system, to assist calculations and predictions.’
Oxford Concise Dictionary

Слайд 10

Многоуровневая иерархия:
молекулы, клетки, ткани,
орган, организм, популяция…

СЛОЖНОСТЬ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Разнопорядковые
пространственно-временные
шкалы

Интеграция процессов
разнообразной
физической природы

Открытые,
неравновесные
системы

Многоуровневая иерархия: молекулы, клетки, ткани, орган, организм, популяция… СЛОЖНОСТЬ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ Разнопорядковые

Слайд 13

I. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Создание моделей. Иерархии моделей от субмолекулярного до надпопуляционного уровня. Качественное

I. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Создание моделей. Иерархии моделей от субмолекулярного до надпопуляционного уровня.
и количественное исследование моделей.

Слайд 14

II. БИОИНФОРМАТИКА

Геномика. Транскриптомика. Протеомика. Метаболомика. Проблемы интерпретации экспериментальных данных. Разработка алгоритмов. Базы

II. БИОИНФОРМАТИКА Геномика. Транскриптомика. Протеомика. Метаболомика. Проблемы интерпретации экспериментальных данных. Разработка алгоритмов.
данных. Создание программных разработок.

Слайд 15

III. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Методы сбора, обработки и передачи данных для получения

III. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Методы сбора, обработки и передачи данных для
информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления. Численные методы обработки экспериментальных данных. Распознавание образов. Кластеризация. Организация параллельных вычислений. Организация распределенных вычислений. Вычислительные технологии в области молекулярного дизайна, фармакологии и биотехнологии.

Слайд 16

Математическая генетика

Дисциплины математической биологии

Математическая экология

Математическая иммунология

Математическая физиология

Математическая эпидемиология

Популяционная динамика

Математическая молекулярно-клеточная биология

Математическая генетика Дисциплины математической биологии Математическая экология Математическая иммунология Математическая физиология Математическая

Слайд 17

Математическая Физиология - количественное описание физиологических процессов и систем

Математическая Физиология - количественное описание физиологических процессов и систем

Слайд 18

Talk at the STEP#1 Conference, Brussels, 2006 www.europhysiome.org

Talk at the STEP#1 Conference, Brussels, 2006 www.europhysiome.org

Слайд 23

Cardiome Project

Tissue Structure

Tissue properties

Model Validation

Drug Discovery
Clinical Applications

Cellular properties

Anatomy

Heart model

Rob MacLeod, CVRTI/BE/SCII
Peter Hunter,

Cardiome Project Tissue Structure Tissue properties Model Validation Drug Discovery Clinical Applications
Auckland University

Слайд 29

Full Circle: Whole Heart to Single Cell

?

Full Circle: Whole Heart to Single Cell ?

Слайд 30

Imaging Organ Structure at Para-Cellular Resolution

Voxel size 25 μm (x/y/z)

Imaging Organ Structure at Para-Cellular Resolution Voxel size 25 μm (x/y/z)

Слайд 31

Voxel size 25 μm (x/y/z)

Imaging Organ Structure at Para-Cellular Resolution

Voxel size 25 μm (x/y/z) Imaging Organ Structure at Para-Cellular Resolution

Слайд 32

Imaging Structure: Cell to Organ

Pixel resolution 1 μm (x/y)

Imaging Structure: Cell to Organ Pixel resolution 1 μm (x/y)

Слайд 33

Co-Registration with Sub-Cellular Detail

Co-Registration with Sub-Cellular Detail

Слайд 34

Organ Data-Sets with Sub-Cellular Detail

Organ Data-Sets with Sub-Cellular Detail

Слайд 35

Histo-Anatomical Models

Mesh and Model Generation

Histo-Anatomical Models Mesh and Model Generation
Имя файла: Вводная-лекция-про-моделирование-в-биологии.pptx
Количество просмотров: 26
Количество скачиваний: 0