가상 생리학적 인간

Virtual Physiological Human

가상생리학인간(VPH)은 방법론 및 기술 프레임워크에 초점을 맞춘 유럽의 이니셔티브로, 일단 확립되면 단일 복잡한 [1][2]시스템으로서 인체를 공동 조사할 수 있게 된다.집단 프레임워크는 기관과 조직이 형성한 자원과 관찰을 공유할 수 있게 하며, 살아있는 인체의 기계적, 물리적 및 생화학적 기능에 대한 이질적이지만 통합된 컴퓨터 모델을 만들 수 있게 될 것입니다.

VPH는 기술적이고 통합적이며 [3][4][5][6]예측 가능한 것을 목표로 하는 프레임워크이다.Clapworthy 등은 프레임워크가 "모든 방법으로 [5]수집, 목록화, 정리, 공유 및 결합될 수 있는" 전 세계 실험실 및 의료 관찰을 허용함으로써 서술적이어야 한다고 명시하고 있다.이러한 관찰을 관련 전문가들이 공동으로 분석하여 "시스템 가설"[5]을 만들 수 있도록 함으로써 통합적이어야 한다.마지막으로, 확장 가능하고 확장 가능한 예측 모델과 "시스템 가설을 공고히 하는 시스템 네트워크" 사이의 상호 연결을 장려하고 관찰 [5]비교를 허용함으로써 예측이 가능해야 한다.

이 프레임워크는 디지털 형식으로 저장된 해부학적, 생리학적 및 병리학적 데이터의 대규모 컬렉션에 의해 형성되며, 일반적으로 이러한 컬렉션에서 개발된 예측 시뮬레이션과 이러한 모델의 작성과 유지, 최종 사용자 기술의 작성에 있어 연구자를 지원하기 위한 서비스에 의해 형성됩니다.d. 임상 실무에서.VPH 모델은 다양한 길이와 시간 척도에 걸쳐 생리학적 과정을 통합하는 것을 목표로 한다(다중 척도 모델링).[3]이러한 모델을 통해 환자별 데이터와 모집단 기반 표현을 조합할 수 있습니다.목표는 환원론적 접근을 피하고 차원 척도(체, 장기, 조직, 세포, 분자), 과학 분야(생물학, 생리학, 분자생물학, 생물공학) 또는 해부학적 하위 시스템(해부학적 하위 시스템)에 의해 생물학적 시스템을 세분화하지 않는 체계적 접근법을 개발하는 것이다.(심혈관, 근골격계, 위장 등)[5]

역사

가상 생리학적 인간 이니셔티브를 이끈 초기 개념은 IUPS Physicalome Project에서 비롯되었습니다.이 프로젝트는 1997년에 시작되었으며 세포, 장기 및 [7]유기체의 통합 기능에 대한 이해를 용이하게 하는 데이터베이스와 모델의 개발을 통해 생리학체를 정의하려는 최초의 세계적인 노력을 대표한다.이 프로젝트는 많은 실험실에서 얻은 실험 정보와 계산 모델을 하나의 자기 일관성 있는 프레임워크로 연결하는 데이터베이스의 중앙 저장소를 컴파일하고 제공하는 데 초점을 맞췄다.

Physome Project의 시작 이후, 느슨하게 결합된 행동의 다른 많은 세계적인 이니셔티브가 모두 인간 병태 생리학 모델링 및 시뮬레이션을 위한 방법의 개발에 초점을 맞췄다.2005년 바르셀로나에서 열린 Physicalome 전문가 워크숍은 심장 기능 이미징 및 모델링 컨퍼런스의 일환으로 개최되었으며, 여기에서 "가상 생리 인간을 향한 다단계 모델링"이라는 제목의 백서가[8] 발표되었습니다.이 백서의 목표는 진행 중인 관련 VPH 활동에 대한 명확한 개요를 형성하고, EU의 연구자들을 위한 새로운 이니셔티브로 이러한 활동을 보완할 수 있는 방법에 대한 공감대를 형성하고, 가능한 중장기 연구 과제를 식별하는 것이었다.

2006년 유럽위원회는 STEP: Structing The Euro Physiome이라는 제목의 조정 및 지원 활동에 자금을 지원했다.STEP 컨소시엄은 연구원, 업계 전문가, 정책 입안자, 임상의 등 300명 이상의 이해관계자가 참여하는 중요한 합의 프로세스를 추진했습니다.이 과정의 가장 큰 결과는 "유로피지옴의 씨앗 뿌리기: 가상 생리학적 [6]인간으로의 로드맵"이라는 제목의 책자였다.STEP 조치와 그에 따른 연구 로드맵은 VHP 개념의 개발 및 유럽뿐만 아니라 미국, 일본 및 중국에서도 상당한 연구 자금 지원, 대규모 협업 프로젝트 및 다수의 연계 이니셔티브를 포함하는 훨씬 더 큰 프로세스의 시작에 중요한 역할을 했습니다.

VPH는 현재 유럽 위원회의 제7차 프레임워크[9] 프로그램의 핵심 목표를 형성하고 있으며, 환자별 컴퓨터 모델 개발과 개인화 및 예측형 [10]의료에서 환자별 컴퓨터 모델의 적용을 지원하는 것을 목표로 하고 있다.Virtual Physical Human Network of Excellence(VPH NoE)는 제7 프레임워크 프로그램 내에서 다양한 VPH 프로젝트를 연결하는 것을 목표로 한다.

이니셔티브의 목표

VPH 관련 프로젝트는 이 분야에서 더욱 과학적인 발전을 위해 유럽 위원회로부터 상당한 자금을 지원받았다.유럽위원회는 VPH 관련 프로젝트가 강력한 산업 참여를 보여주며 기초과학에서 임상 [5]실무에 이르는 경로를 명확히 제시해야 한다고 주장한다.향후에는 VPH가 다음과 같은 [6]이점을 창출하는 것을 목표로 하는 더 나은 의료 시스템으로 이어질 것으로 기대된다.

  • 맞춤형 치료 솔루션
  • 동물에 대한 실험의 필요성 감소
  • 의학에 대한 보다 총체적인 접근법
  • 질병 치료에 대한 예방적 접근법

개인화된 치료 솔루션은 예측적이고 개별화된 의료 서비스를 위한 새로운 모델링 환경과 함께 VPH의 핵심 목표이며, 환자 안전 및 약물 효율성을 향상시킨다.또한 VPH는 병태 생리학적 과정을 [3]보다 잘 이해함으로써 의료 개선을 가져올 수 있을 것으로 기대된다.잠재적 치료와 결과를 시뮬레이션하기 위해 환자의 생물의학 데이터를 사용하면 환자가 불필요하거나 비효율적인 [11]치료를 경험하는 것을 방지할 수 있다.(컴퓨터 시뮬레이션에 의한) in silico 모델링 및 약물 테스트의 사용은 또한 동물에 대한 실험의 필요성을 줄일 수 있다.

미래의 목표는 신체를 개별 장기의 집합이 아닌 단일 다장기 시스템으로 취급하는 의학에 대한 보다 전체적인 접근도 있을 것이다.고급 통합 도구는 환자의 진단, 치료 및 관리, 특히 [6]삶의 질을 포함한 다양한 수준에서 유럽의 의료 시스템을 개선하는 데 더욱 도움이 될 것입니다.

프로젝트

  • ImmunoGrid는 다양한 생리학적 [12]수준에서 그리드 컴퓨팅을 사용하여 인간 면역 시스템을 모델링하고 시뮬레이션하기 위해 프레임워크 6에 따라 EU가 자금을 지원하는 프로젝트이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Clapworthy 외 2007년
  2. ^ 2008년 8월 28일 Wayback Machine에서 아카이브된 STEP 조사 로드맵에 따르면
  3. ^ a b c Fenner JW, Brook B, Clapworthy G, Coveney PV, Feipel V, Gregersen H, et al. (2008). "The EuroPhysiome, STEP and a roadmap for the virtual physiological human". Philosophical Transactions of the Royal Society A. 366 (1878): 2979–99. Bibcode:2008RSPTA.366.2979F. doi:10.1098/rsta.2008.0089. PMID 18559316. S2CID 1211981.
  4. ^ Viceconti M, Taddei F, Van Sint Jan S, Leardini A, Cristofolini L, Stea S, et al. (2008). "Multiscale modelling of the skeleton for the prediction of the risk of fracture". Clin Biomech (Bristol, Avon). 23 (7): 845–52. doi:10.1016/j.clinbiomech.2008.01.009. PMID 18304710.
  5. ^ a b c d e f Clapworthy G, Viceconti M, Coveney PV, Kohl P (2008). "The virtual physiological human: building a framework for computational biomedicine I. Editorial". Philosophical Transactions of the Royal Society A. 366 (1878): 2975–8. doi:10.1098/rsta.2008.0103. PMID 18559315.
  6. ^ a b c d 2008년 8월 28일 Wayback Machine에서 아카이브된 STEP 조사 로드맵
  7. ^ Hunter PJ, Borg TK (2003). "Integration from proteins to organs: the Physiome Project". Nat Rev Mol Cell Biol. 4 (3): 237–43. doi:10.1038/nrm1054. PMID 12612642. S2CID 25185270.
  8. ^ Ayache N, Boissel JP, Brunak S, Clapworthy G, Lonsdale G, Fingberg J, Frangi A, Deco G, Hunter P, Nielsen P, Halstead M, Hose R, Magnin I, Martin-Sanchez F, Sloot P, Kaandorp J, Hoekstra A, Van Sint Jan S, Viceconti M (November 2005). "Towards virtual physiological human: Multilevel modelling and simulation of the human anatomy and physiology" (PDF). edited by DG INFSO & DG JRC.
  9. ^ 제7차 프레임워크 프로그램
  10. ^ Kohl P, Noble D (2009). "Systems biology and the virtual physiological human". Mol Syst Biol. 5 (1): 292. doi:10.1038/msb.2009.51. PMC 2724980. PMID 19638973.
  11. ^ Sadiq SK, Mazzeo MD, Zasada SJ, Manos S, Stoica I, Gale CV, et al. (2008). "Patient-specific simulation as a basis for clinical decision-making". Philosophical Transactions of the Royal Society A. 366 (1878): 3199–219. Bibcode:2008RSPTA.366.3199S. doi:10.1098/rsta.2008.0100. PMID 18573758. S2CID 1690327.
  12. ^ "ImmunoGrid - The European virtual human immune system project". European Commission : CORDIS : Projects & Results Service. Retrieved 23 July 2017.

참고 문헌

  • Clapworthy, G, 콜, P., Gregerson, H., 토마스, S, Viceconti, M., 호스, D, Pinney, D, 페너 J., 맥코맥 대변인 K, 로포드, P., 반 신트 1월 S., 워터스, S,&Coveney, P.2007년, 디지털 인체에서"디지털 인체 모델링:월드 비전과 유럽 관점,":월드 비전과 유럽 관점, 베를린 모델링:스프링거,를 대신하여 서명함. 5.49–558.
  • 헌터, PJ 2006년생활 시스템 모델링: IUPS/EMBS Physicalome 프로젝트.절차 IEEE, 94, 678-991
  • Vicecontinate, M., Testi, D., Taddei, F., Marteli, S., Clapworthy, G. J., Van Sint Jan, S, 2006.근골격계 장치의 생체역학 모델링:상태 및 주요 문제IEEE 94(4), 725-739의 순서.

외부 링크