scholarly journals Article Commentary: Dealing with Diversity in Computational Cancer Modeling

2013 ◽  
Vol 12 ◽  
pp. CIN.S11583 ◽  
Author(s):  
David Johnson ◽  
Steve McKeever ◽  
Georgios Stamatakos ◽  
Dimitra Dionysiou ◽  
Norbert Graf ◽  
...  

This paper discusses the need for interconnecting computational cancer models from different sources and scales within clinically relevant scenarios to increase the accuracy of the models and speed up their clinical adaptation, validation, and eventual translation. We briefly review current interoperability efforts drawing upon our experiences with the development of in silico models for predictive oncology within a number of European Commission Virtual Physiological Human initiative projects on cancer. A clinically relevant scenario, addressing brain tumor modeling that illustrates the need for coupling models from different sources and levels of complexity, is described. General approaches to enabling interoperability using XML-based markup languages for biological modeling are reviewed, concluding with a discussion on efforts towards developing cancer-specific XML markup to couple multiple component models for predictive in silico oncology.

2021 ◽  
Vol 19 ◽  
Author(s):  
Preeya Negi ◽  
Lalita Das ◽  
Surya Prakash ◽  
Vaishali M. Patil

Introduction: Natural products or phytochemicals have always been useful as effective therapeutics and for providing the lead for rational drug discovery approaches specific to anti-viral therapeutics. Methods: The ongoing pandemic caused by novel coronavirus has created a demand for effective therapeutics. Thus, to achieve the primary objective to search for effective anti-viral therapeutics, in silico screening of phytochemicals present in Curcuma longa extract (ex. Curcumin) has been planned. Results: The present work involves the evaluation of ADME properties and molecular docking studies. Conclusion: The application of rationalized drug discovery approaches to screen the diverse natural resources will speed up the anti-COVID drug discovery efforts and benefit the global community.


2021 ◽  
Vol 350 ◽  
pp. S64-S65
Author(s):  
K. Kopanska ◽  
J.C. Gómez-Tamayo ◽  
J. Llopis-Lorente ◽  
B.A. Trenor-Gomis ◽  
J. Sáiz ◽  
...  

Author(s):  
Juri A. Steiner ◽  
Urs A.T. Hofmann ◽  
Patrik Christen ◽  
Jean M. Favre ◽  
Stephen J. Ferguson ◽  
...  

2019 ◽  
Author(s):  
Rubén Laplaza ◽  
Julia Contreras-García ◽  
Franck Fuster ◽  
François Volatron ◽  
Patrick Chaquin

<div>This article dwells on the nature of “inverted bonds”, which make reference to the σ interaction between two s-p hybrids by their smaller lobes, and their presence in [1.1.1]propellane <b>1</b>. Firstly we study H 3 C-C models of C-C bonds with frozen HCC angles reproducing the constraints of various degrees of “inversion”. Secondly, the molecular orbital (MO) properties of [1.1.1]propellane <b>1</b> and [1.1.1]bicyclopentane <b>2</b> are analyzed with the help of orbital forces as a criterion of bonding/antibonding character and as a basis to evaluate bond energies. Triplet and cationic state of <b>1</b> species are also considered to confirm the bonding/antibonding character of MOs in the parent molecule. These approaches show an essentially non-bonding character of the σ central CC interaction in propellane. Within MO theory, this bonding is thus only due to π-type MOs (also called ‘banana’ MOs or ‘bridge’ MOs) and its total energy is evaluated to ca. 50 kcal/mol. In bicyclopentane <b>2</b>, despite a strong σ-type repulsion, a weak bonding (15-20 kcal/mol) exists between both central CC, also due to π-type interactions, though no bond is present in the Lewis structure. Overall, the so-called ‘inverted’ bond, as resulting from a σ overlap of the two s-p hybrids by their smaller lobes, appears highly questionable.</div>


2018 ◽  
Author(s):  
Μαριάμ-Ελένη Ωραιοπούλου

Το Γλοιοβλάστωμα (ΓΒ) συνιστά τον πιο κακοήθη και επιθετικό καρκίνο του εγκεφάλου και μέχρι σήμερα, δε θεωρείται ιάσιμη ασθένεια. Ένα διεπιστημονικό πλαίσιο που ολοκληρώνει τόσο τη Βασική όσο και τη Μεταφραστική έρευνα παρουσιάζεται στοχεύοντας στην επαλήθευση υπολογιστικών προβλέψεων για την ανάπτυξη του ΓΒ. Εξατομικευμένες κυτταροκαλλιέργειες εγκαθιδρύθηκαν ανά ασθενή που συνδυάστηκαν σε πειραματικές διεργασίες σε σχέση με παθοφυσιολογικούς παράγοντες του ΓΒ και ακολούθως, προβλεπτικοί αλγόριθμοι παραμετροποιήθηκαν, αρχικοποιήθηκαν και επαληθεύθηκαν, ανάλογα. Επικεντρωνόμενοι αρχικά στον κυτταρικό πολλαπλασιασμό, η συνδυαστική in vitro-in silico προσέγγιση υποστήριξε ότι η ετερογένεια εντός του όγκου μαζί με το συνολικό πολλαπλασιασμό που αντανακλώνται τόσο στο ρυθμό πολλαπλασιασμού όσο και στη μηχανική κυτταρική αναστολή λόγω επαφής, δύνανται να προβλέψουν την εργαστηριακή εξέλιξη των διάφορων κυτταροσειρών ΓΒ που μεγαλώνουν υπό τις ίδιες 3Δ συνθήκες.Παρουσιάσαμε ότι τα πρωτογενή σφαιρίδια υιοθέτησαν ένα νέο, συνεκτικό μοτίβο που φαίνεται να μιμείται την περιαγγειακή διήθηση στον εγκέφαλο, ενώ τα U87MG και τα T98G σφαιρίδια υιοθετούν το τυπικό, ακτινωτό, διηθητικό μοτίβο. Η προτεινόμενη μαθηματική προσέγγιση δεικνύει ότι επιτρέποντας φαινοτυπική ετερογένεια στον καρκινικό πληθυσμό είναι ικανό ώστε να αναδειχτούν διάφορες διηθητικές μορφολογίες.Η επικουρική χημειοθεραπεία κατά του ΓΒ περιλαμβάνει την Τεμοζολαμίδη (ΤΜΖ)- ωστόσο, δεν είναι όλοι οι ασθενείς ευαίσθητοι. Οι πιο πρόσφατες κλινικές μελέτες του ΓΒ συχνά αναφέρονται στη Δοξορουμπικίνη (ΔΟΞ)- ωστόσο, είναι αδύνατο να περάσει επαρκώς τον αιματεγκεφαλικό φραγμό. Ένα εύρος συγκεντρώσεων ΤΜΖ και ΔΟΞ χρησιμοποιήθηκαν σε πρωτογενή σφαιρίδια. Οι αποτελεσματικές συγκεντρώσεις της ΔΟΞ και της ΤΜΖ διαφοροποιήθηκαν κατά τέσσερις τάξεις μεγέθους. Χρησιμοποιήσαμε Απεικόνιση Λεπτής Δέσμης Φθορισμού ώστε να οπτικοποιήσουμε τη διείσδυση του φαρμάκου και τη νέκρωση. Η ΔΟΞ ήταν ικανή να προκαλέσει νέκρωση με σωρευτικό τρόπο. Στα ΤΜΖ-σφαιρίδια, μη σημαντικά ανασταλτικά αυξητικά φαινόμενα παρατηρήθηκαν σε μη συστηματικό δοσοεξαρτώμενο τρόπο. Έχουμε ενδείξεις για ένα θεραπευτικό σχήμα που συνδυάζει ΤΜΖ-ΔΟΞ. Ένα εργαστηριακό εργαλείο διαλογής φαρμάκων προτάθηκε και επιπλέον, προτείνουμε σε επόμενο στάδιο να επεκτείνουμε αυτές τις παρατηρήσεις στο υβριδικό διακριτό-συνεχές υπολογιστικό μοντέλο.Συγκεντρωτικά, ισχυριζόμαστε πως η μελλοντική έρευνα οφείλει να βασίζεται σε πρωτογενή κύτταρα και οι κοινές κυτταροσειρές θα πρέπει να εξυπηρετούν μόνο ως σημεία αναφοράς. Τα υπολογιστικά μοντέλα μπορούν να εξυπηρετήσουν ως προβλεπτικά εργαλεία όχι μόνο της καρκινικής εξέλιξης, αλλά και του σχεδιασμού στοχευμένων βιολογικών πειραμάτων και να επιτρέψουν την καλύτερη κατανόηση των εμπλεκόμενων βιολογικών φαινομένων. Οι προσομοιώσεις της καρκινικής εξέλιξης δεν πρέπει πλέον να εξαρτώνται από θεωρητικές τιμές, ιδίως όσον αφορά την κλινική μεταφραστικότητα.


2022 ◽  
Vol 9 (1) ◽  
pp. 28
Author(s):  
Henry Sutanto

The excitation, contraction, and relaxation of an atrial cardiomyocyte are maintained by the activation and inactivation of numerous cardiac ion channels. Their collaborative efforts cause time-dependent changes of membrane potential, generating an action potential (AP), which is a surrogate marker of atrial arrhythmias. Recently, computational models of atrial electrophysiology emerged as a modality to investigate arrhythmia mechanisms and to predict the outcome of antiarrhythmic therapies. However, the individual contribution of atrial ion channels on atrial action potential and reentrant arrhythmia is not yet fully understood. Thus, in this multiscale in-silico study, perturbations of individual atrial ionic currents (INa, Ito, ICaL, IKur, IKr, IKs, IK1, INCX and INaK) in two in-silico models of human atrial cardiomyocyte (i.e., Courtemanche-1998 and Grandi-2011) were performed at both cellular and tissue levels. The results show that the inhibition of ICaL and INCX resulted in AP shortening, while the inhibition of IKur, IKr, IKs, IK1 and INaK prolonged AP duration (APD). Particularly, in-silico perturbations (inhibition and upregulation) of IKr and IKs only minorly affected atrial repolarization in the Grandi model. In contrast, in the Courtemanche model, the inhibition of IKr and IKs significantly prolonged APD and vice versa. Additionally, a 50% reduction of Ito density abbreviated APD in the Courtemanche model, while the same perturbation prolonged APD in the Grandi model. Similarly, a strong model dependence was also observed at tissue scale, with an observable IK1-mediated reentry stabilizing effect in the Courtemanche model but not in the Grandi atrial model. Moreover, the Grandi model was highly sensitive to a change on intracellular Ca2+ concentration, promoting a repolarization failure in ICaL upregulation above 150% and facilitating reentrant spiral waves stabilization by ICaL inhibition. Finally, by incorporating the previously published atrial fibrillation (AF)-associated ionic remodeling in the Courtemanche atrial model, in-silico modeling revealed the antiarrhythmic effect of IKr inhibition in both acute and chronic settings. Overall, our multiscale computational study highlights the strong model-dependent effects of ionic perturbations which could affect the model’s accuracy, interpretability, and prediction. This observation also suggests the need for a careful selection of in-silico models of atrial electrophysiology to achieve specific research aims.


2018 ◽  
Vol 163 (2) ◽  
pp. 632-638 ◽  
Author(s):  
Melissa Van Bossuyt ◽  
Els Van Hoeck ◽  
Giuseppa Raitano ◽  
Tamara Vanhaecke ◽  
Emilio Benfenati ◽  
...  

2015 ◽  
Vol 105 (4) ◽  
pp. 439-448 ◽  
Author(s):  
D. J. Duncker ◽  
J. Bakkers ◽  
B. J. Brundel ◽  
J. Robbins ◽  
J. C. Tardiff ◽  
...  
Keyword(s):  

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document