インシリコ医療

インシリコ医療（「計算医学」とも呼ばれる）とは、健康と医療に関わる問題へのインシリコ研究の応用である。これは、病気の診断、治療、または予防においてコンピュータシミュレーションを直接用いることである。より具体的には、インシリコ医療は、仮想環境において実際の生物学的プロセスをシミュレートすることを目的として、コンピュータ上で生物学的および医学的プロセスをモデリング、シミュレーション、および可視化することを特徴としている。 [ 1 ]

歴史

インシリコという用語は、 1989年にメキシコ国立自治大学（UNAM）の数学者によって「セルラーオートマトン：理論と応用」というワークショップで初めて使用されました。 [ 2 ]一般的なインシリコ医療の前身であるインシリコ放射線腫瘍学という用語は、 2002年にG.スタマタコスによって造語され、IEEEの会議録で初めて紹介されました。 [ 3 ]同じ研究者は、より一般的な用語であるインシリコ腫瘍学を造語し、紹介しました。[ 4 ]インシリコ医療は、生物システムの数理モデルを使用した以前の研究の延長であると考えられています。[ 4 ] 生物システムをモデル化するために使用される技術は、医療分野におけるダイナミクスの説明と予測に有用であることが明らかになりました。インシリコモデリングが医療で最初に使用された分野は、遺伝学、生理学、生化学でした。1980年代と1990年代にヒトゲノムの配列が解読されたとき、この分野には劇的なデータが流入しました。同時に、利用可能な計算能力の増加により、以前は不可能だった複雑なシステムのモデリングが可能になりました。[ 5 ]

根拠

インシリコ医療が用いられる理由は数多くあります。例えば、インシリコ医療モデリングは、医薬品開発における化合物の成功を早期に予測し、創薬プロセスの早期段階で潜在的な副作用を明らかにすることを可能にします。[ 6 ]また、インシリコモデリングは動物実験に代わる人道的な代替手段を提供することもできます。[ 2 ] この分野の企業は、コンピュータ支援モデルによって生体実験が不要になると主張しています。[ 7 ]

例

インシリコ医療という用語は、欧州委員会による仮想生理学的人間[ 8 ]などの取り組みや、シェフィールド大学のVPH研究所やINSIGNEO研究所などの機関で例示されています。

アテネ国立工科大学（ICCS-NTUA）通信・コンピュータシステム研究所のIn Silico Oncology Group（ISOG）[ 9 ]は、臨床応用と検証が完了した後、患者個別の意思決定支援および治療計画システムとして利用される悪性腫瘍（がん）の臨床主導型・臨床指向型マルチスケールシミュレーションモデルの開発を目指しています。グループの研究のもう1つの目的は、そうでなければコストや時間がかかりすぎる腫瘍の臨床試験をシミュレートすることです。このために、シミュレーションのパフォーマンスと有効性を向上させるために、 European Grid Infrastructureなどのグリッドコンピューティングインフラストラクチャが活用されています。[ 10 ] ISOGは、欧州と日本の共同研究ベンチャーである、最初の技術的に統合された Oncosimulatorの開発を主導しました。[ 11 ]

2003年、ゲノム情報のみに基づいた最初のワクチンが開発されました。「リバースワクチン学」と呼ばれるこのワクチン開発技術では、感染性細菌そのものではなく、ゲノム情報を用いてワクチンを開発しました。[ 12 ]

2018年12月、4年間のPRIMAGEプロジェクトが開始されました。EUが資金提供するこのホライズン2020プロジェクトは、悪性固形腫瘍の臨床管理における意思決定を支援するクラウドベースのプラットフォームを提案しています。このプラットフォームは、新規イメージングバイオマーカー、インシリコ腫瘍増殖シミュレーション、加重信頼度スコアによる予測の高度な視覚化、そして機械学習に基づくこれらの知識を、最も関連性の高い疾患特異的な臨床エンドポイントの予測因子に変換することに基づき、診断、予後、治療法の選択、治療経過観察を支援する予測ツールを提供します。[ 13 ] [ 14 ]

2020年には、生体内、試験管内、シリコをテーマにした最初のCADFEM医療会議が開催され、「シリコ医療の中心的役割 - それができること、そしてその実践に必要なもの」という指導テーマが掲げられました。[ 15 ]

研究

患者行動における人間的、社会的、行動的、文化的（HSBC）特性のモデリングがより高度化するにつれ、医学部のカリキュラムにおいて仮想患者が患者役に取って代わる可能性があるという憶測が出ています。さらに、実在の人物のCT画像に基づいてコンピュータシミュレーションされた人体解剖モデルである仮想死体を活用するプロジェクトも進行中です。[ 16 ]

参照

参考文献

  1. ^ 「プロジェクト成功事例 - インシリコ医療が臨床に進出」欧州委員会CORDIS 2017年11月9日閲覧。
  2. ^ a b「In Silico法 | ORCHESTRA」 2014年4月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年4月10日閲覧。
  3. ^ G. Stamatakos; D. Dionysiou; E. Zacharaki; N. Mouravliansky; K. Nikita; N. Uzunoglu (2002). 「インシリコ放射線腫瘍学：最新のシミュレーションアルゴリズムと最新の可視化技術の融合」Proceedings of the IEEE . 90 (11): 1764– 1777. Bibcode : 2002IEEEP..90.1764S . doi : 10.1109/JPROC.2002.804685 .
  4. ^ a b Stamatakos, Georgios (2006). 「がん情報科学の注目点」 . Cancer Informatics . 2 (2): 83– 86. doi : 10.1177/117693510600200029 . PMC 2675506. PMID 19458760 .  
  5. ^ Schneider, Maria Victoria (2013). In Silico Systems Biology . Methods in Molecular Biology. Vol. 1021. Methods in Molecular Biology. pp. Chapter 1. doi : 10.1007/978-1-62703-450-0 . ISBN 978-1-62703-449-4. S2CID  3690704 .
  6. ^ Ahmet, Ahmet; Sean, Ekins; Sandhya, Kortagere (2012-01-08).創薬におけるインシリコモデルの応用と限界. Methods in Molecular Biology. Vol. 910. pp.  87– 124. doi : 10.1007/978-1-61779-965-5_6 . ISBN 978-1-61779-964-8. PMID  22821594 .{{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ)
  7. ^ 「動物福祉の向上：研究者が動物実験に代わるコンピュータ支援モデルを開発」 2013年10月4日。2016年3月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  8. ^ 「第7次フレームワーク・プログラム（FP7）」 FP7欧州委員会2013年5月10日閲覧。
  9. ^ 「In Silico Oncologyとin Silico Medicine Group」in-silico-oncology.iccs.ntua.gr . 2014年4月10日。2018年10月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  10. ^ Athanaileas, Theodoros; et al. (2011). 「臨床試験シミュレーションにおけるグリッド技術の活用：in silico放射線腫瘍学のパラダイム」. SIMULATION: Transactions of the Society for Modeling and Simulation International . 87 (10). Sage Publications: 893– 910. doi : 10.1177/0037549710375437 . S2CID 206429690 . 
  11. ^ G. Stamatakos; D. Dionysiou; A. Lunzer; R. Belleman; E. Kolokotroni; E. Georgiadi; M. Erdt; J. Pukacki; S. Rueping; S. Giatili; A. d'Onofrio; S. Sfakianakis; K. Marias; C. Desmedt; M. Tsiknakis; N. Graf (2014). 「技術的に統合された腫瘍シミュレータ：インシリコ腫瘍学におけるマルチスケール癌モデリングと情報技術の融合」IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics . 18 (3): 840– 854. Bibcode : 2014IJBHI..18..840S . doi : 10.1109/JBHI.2013.2284276 . PMID 24108720。 
  12. ^ Nicholls, Henry (2008). 「in silicoワクチン」 . Nature Biotechnology . 26 (6): 597. doi : 10.1038/nbt0608-597b . S2CID 32402661 . 
  13. ^ 「背景」。
  14. ^ Martí-Bonmatí, Luis; et al. (2020). 「PRIMAGEプロジェクト：画像バイオマーカーを活用した小児がん個別評価を支援する予測的in silicoマルチスケール解析」 . European Radiology Experimental . 4 (1): 22. doi : 10.1186/s41747-020-00150-9 . PMC 7125275. PMID 32246291 .  
  15. ^ 「CADFEM Medical Conference」 . conference.cadfem-medical.com . 2021年9月28日閲覧。
  16. ^ Sokolowski, John A., Banks, Catherine M. 医療と健康科学におけるモデリングとシミュレーション. Hooken: Wiley, c2011.
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