SimBiology

对生物系统进行建模、仿真和分析

 

SimBiology® 提供用于对动态系统进行建模、仿真和分析的应用程序和可编程工具,主要用于药代动力学/药效动力学 (PK/PD) 和系统生物学应用。它提供了用于构建模型的模块图编辑器,您也可以使用 MATLAB® 语言以编程方式创建模型。SimBiology 包含一个常见的 PK 模型库,您可以对其自定义并与系统生物学的机理模型集成。

采用多种模型探查技术,您可以确定最佳给药方案和在细胞途径中推定的药物靶标。SimBiology 使用常微分方程 (ODE) 和随机求解器来仿真药物暴露量、药物功效、酶和代谢物水平的动态变化。您可以使用参数扫描和敏感度分析来研究系统动态并指导实验。您还可以使用单个对象或群体数据来估算模型参数。

开始:

编译模型

像在纸上绘制模型那样构建定量系统药理学 (QSP)、生理药代动力学 (PBPK) 或药代动力学/药效动力学 (PK/PD) 模型。

指定动力学模型

通过拖放模块图编辑器或使用编程工具来构建 QSP、PBPK 或 PK/PD 模型。从系统生物学标记语言 (SBML) 文件导入现有模型。

糖尿病 QSP 模型视图。

创建模型变体

使用模型变体存储一组与基本模型配置不同的参数值或初始条件。轻松仿真虚拟患者、备选药物、替代方案和假设分析,而无需创建多个模型副本。

模型变体表。

评估给药策略

定义和评估给药策略。通过合并针对不同药物靶标的给药方案,评估联合疗法的益处并确定最佳给药策略。

仿真模型

使用各种确定性和随机求解器对模型的动态行为进行仿真。

选择求解器

从多个确定性求解器中选择一个求解器,包括 MATLAB ODE 求解器SUNDIALS 求解器,或从随机求解器中选择一个求解器,包括随机仿真算法 (SSA)、显式 tau-leaping 和隐式 tau-leaping。

自动化单位转换

选择最适合您模型的单位;例如以毫克为单位指定剂量、以毫微克/毫升为单位指定药物浓度,以升为单位指定血浆体积。单位转换工具将模型和数据中的所有数量转换到一致的单位系统。

指定单位并执行单位转换。

加速仿真

通过将模型转换为已编译的 C 代码,加速大型模型或 Monte Carlo 的仿真。通过使用 Parallel Computing Toolbox™ 跨多个核心、集群或云计算资源之间分发仿真,进一步提升性能。

扩展到集群和云以提升性能。

估算模型参数

通过实验时程数据拟合模型来估算模型参数。通过执使用房室模型 (NCA) 来计算 PK 参数。

非房室模型分析

根据药物浓度的时程测量数据计算药物的药代动力学参数,而不假设非房室模型。使用稀疏或连续采样,对单剂量或多剂量给药的实验和仿真数据执行 NCA。

对以线性和半对数标度显示的浓度-时间数据进行的 AUC 计算。

非线性回归

使用局部或全局估计方法估算参数并计算参数和模型预测值的置信区间。独立拟合每个组以生成特定于组的估计值,或同时拟合所有组以生成一组估计值。

两室 PK 模型的高斯参数置信区间。

非线性混合效应技术 (NLME)

通过随机逼近期望最大化法 (SAEM)、条件一阶线性化算法 (FOCE)、一阶估算法 (FO)、线性混合效应 (LME) 近似法或受限 LME 近似法,使用 NLME 方法来拟合群体数据。

非线性混合效应法的进度图。

分析模型

执行敏感度分析、参数扫描和 Monte Carlo 仿真,以探索参数和条件对模型行为的影响。

内置任务和交互式探查工具

使用内置分析来分析模型。使用滑块以交互方式探索参数或给药方案变化对模型结果的影响。

任务编辑器显示各种参数值和给药方案的效果。

用于识别最佳输注速率的自定义算法。

部署模型

使用 MATLAB Compiler™ 创建模型探查应用程序,并与没有 MATLAB 和 SimBiology 使用权限 的其他人共享。在不暴露您的知识产权的情况下分发模型。

使用 SimBiology 桌面创建应用程序

使用 SimBiology 桌面一键创建独立的模型探查应用程序。

使用 SimBiology 桌面创建的应用程序显示抗 TNF 治疗结果。

构建自定义应用程序

使用 MATLAB 应用程序构建功能创建自定义独立应用程序。

自定义应用程序显示联合治疗的仿真结果。

最新功能

可观测值

执行仿真后计算,例如计算曲线下面积 (AUC),并将其用作仿真、数据拟合或全局灵敏度分析的响应

全局灵敏度分析 (GSA)

通过计算 Sobol 指数和执行多参数 GSA,探索模型数量变化对模型响应的影响

关于这些功能和相应函数的详细信息,请参阅发行说明