Patent WO-2011153372-A3 (WO)
Title: Procédés et systèmes pour réaliser des simulations de réseaux biologiques complexes par indexation d'expressions géniques dans des modèles informatiques
Inventor: PHELIX CLYDE F
IPC: G16B5/00
Filed: 2011-06-02
Abstract: L'invention concerne un procédé mis au point pour utiliser des valeurs de profil de transcription à l'échelle du génome entier (c'est-à-dire, le niveau d'expression génique) pour calculer un indice d'expression génique utilisé comme valeur cinétique pour chaque réaction et processus biologiques attribués à chaque gène. Cette valeur cinétique est utilisée dans des programmes de biologie computationnelle, c'est-à-dire des modèles mathématiques intégrant génome, transcriptome, protéome, réactome, fluxome, métabolome, physiome et phénome, dans l'une quelconque de leurs combinaisons, pour des simulations ou des analyses systématiques théoriques de toutes formes de vie. Cette approche permet de générer un modèle pour un quelconque organisme individuel à n'importe quel état de vie, état de santé, ou processus de maladie ou traumatique. Le modèle peut comprendre une ou toutes les réactions et processus biologiques du fait de la disponibilité d'une valeur cinétique exacte, et, en conséquence, les résultats représentent des états stables ou dynamiques de l'organisme individuel au moment où le spécimen biologique ou un échantillon a été recueilli. Des systèmes de modèles comportant ou non des étapes et mécanismes de régulation peuvent être utilisés pour évaluer l'état présent du spécimen ou de l'échantillon et une réaction aiguë à une intervention dans le système pour le premier, et pour prédire quelque futur état ou statut de traitement par contrôle d'interventions uniques ou multiples dans le système régulé à réaction dynamique pour le dernier, produisant ainsi une valeur de pronostic. De plus, pour des organismes multicellulaires, le modèle peut être spécifique d'un type de tissu ou de cellule, selon la source de l'échantillon. Du fait de cette aptitude, des simulations combinées peuvent être générées et assorties de sous-ensembles de cellules/tissus/organes/systèmes organiques représentés dans un modèle unique, principalement une reconstruction de l'organisme partiel ou complet en un seul modèle computationnel (ou en des modèles computationnels distincts mais intégrés). Comme toutes les valeurs d'expression génique deviennent disponibles avec les méthodes transcriptomiques à l'échelle du génome entier, des échantillons de cellules ou de tissus de substitution peuvent être utilisés pour prédire le statut d'autres cellules, tissus ou organismes entiers, outil essentiel pour la fourniture de soins médicaux individualisés et pour l'établissement de dossier médicaux. Cette approche computationnelle hiérarchique est basée sur l'hypothèse que le transcriptome commande le réactome, et que le protéome et le métabolome, et d'autres fonctions de l'organisme ainsi exécutées sont des pendants de ce processus d'intégration basique qui s'accomplit dans tous les organismes. Si le génome et l'annotation génique (fonction) sont connus, ou une fois qu'ils deviennent connus, car un organisme et le transcriptome peuvent être générés (même s'ils le sont à partir du génome d'une autre espèce apparentée, par exemple le génome bovin utilisé pour le buffle), alors la méthode de l'invention peut être utilisée pour générer un modèle computationnel représentant cet organisme, y compris dans tous les domaines du vivant, Archaea, Bacteria et Eukarya. Les ensembles de données secondaires générés par les simulations sont utilisés: pour le commerce et les soins de santé ou à des fins de promotion d'un rendement optimisé ou de production de biomasse; pour le contrôle de la santé visant à améliorer ou à renforcer la qualité (pour les plantes et les animaux, ainsi que pour les organismes unicellulaires ou multicellulaires plus petites, comme les insectes, parasites et microbes dans la gestion de l'écologie et de l'environnement; pour la toxicologie, l'agriculture, l'horticulture, et la gestion de la santé en général), la biorestauration et la bioprospection de polluants, de substances toxiques ou de métaux précieux, la gestion métabolique pour le contrôle du poids, l'identification de biomarqueurs de valeur commerciale (par exemple, de nouvelles sources de biocarburants), l'identification et la gestion de maladies à des fins de pronostic, l'identification, la mise au point et l'essai de cibles de médicaments, la cicatrisation des plaies et des tissus, la neutralisation de la résistance des bactéries, des champignons et des cellules cancéreuses aux médicaments, la mise au point de nouvelles thérapies singulières ou polythérapies pour sérier les traitements du cancer à administrer aux patients et les caractéristiques moléculaires spécifiques des cellules cancéreuses ou pour le traitement de troubles métaboliques, et, de manière générale, toute approche basée sur la biologie pouvant avoir une incidence sur l'amélioration du genre humain impliquant l'étude et la mise à l'essai de spécimens cellulaires. En outre, la liaison des réactions biologiques aux processus de maintien de la vie et de reproduction dans les simulations génère des ensembles de données portant sur des individus et des groupes d'échantillons en nombres toujours croissants dans diverses catégories, afin que des applications globales plus nombreuses, telles que l'épidémiologie, l'écobiologie, la connaissance analytique de la croissance longitudinale et du développement, et les études de la dynamique des populations, puissent être mises en oeuvre et exécutées.