ഇൻ സിലിക്കോ

ബയോളജിയിലും മറ്റ് ശാസ്ത്രങ്ങളിലും പ്രയോഗിക്കുന്ന, കമ്പ്യൂട്ടറിലോ കമ്പ്യൂട്ടർ സിമുലേഷൻ വഴിയോ നടത്തുന്ന പരീക്ഷണം അല്ലെങ്കിൽ പഠനം ആണ് ഇൻ സിലിക്കോ പരീക്ഷണം. ഇതിലെ സിലിക്കോ എന്ന പദം കമ്പ്യൂട്ടർ ചിപ്പുകളിലെ സിലിക്കണിനെ പരാമർശിക്കുന്നു. ജീവശാസ്ത്രത്തിൽ (പ്രത്യേകിച്ച് സിസ്റ്റം ബയോളജി) സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഇൻ വിവോ, ഇൻ വിട്രോ, ഇൻ സൈറ്റു എന്നീ ലാറ്റിൻ പദസമുച്ചയങ്ങളുടെ രീതിയിൽ 1987-ൽ സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ടത് ആണ് ഇത്.

കക്സാലിന്റെ ന്യൂറോണൽ ബ്രാഞ്ചിംഗിന്റെ നിയമങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഇൻ സിലിക്കോ രീതിയിൽ സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ട സിന്തറ്റിക് പിരമിഡൽ ഡെൻഡ്രൈറ്റുകൾ

1987-ൽ ലോസ് അലാമോസ് നാഷണൽ ലബോറട്ടറിയിലെ സെന്റർ ഫോർ നോൺലീനിയർ സ്റ്റഡീസിലെ കൃത്രിമ ജീവിതം എന്ന വിഷയത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ഒരു വർക്ക്ഷോപ്പിന്റെ പ്രഖ്യാപനത്തിൽ, കൃത്രിമ ജീവിതത്തെ വിവരിക്കാൻ ക്രിസ്റ്റഫർ ലാങ്ടൺ ആണ് ഈ പദപ്രയോഗം ആദ്യമായി ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ^[1][2] 1989 ൽ, ന്യൂ മെക്സിക്കോയിലെ ലോസ് അലാമോസിൽ നടന്ന "സെല്ലുലാർ ഓട്ടോമാറ്റ: തിയറി ആൻഡ് ആപ്ലിക്കേഷൻസ്" എന്ന വർക്ക്ഷോപ്പിൽ " ഡിഎൻഎ, ആർഎൻഎ ഫിസിക്കോകെമിക്കൽ കൺസ്ട്രെയിൻസ്, സെല്ലുലാർ ഓട്ടോമാറ്റ ആൻഡ് മോളിക്യുലാർ എവല്യൂഷൻ" റിപ്പോർട്ട് അവതരിപ്പിക്കവേ മെക്സിക്കോയിലെ നാഷണൽ ഓട്ടോണമസ് യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് മെക്സിക്കോയിലെ ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞനായ പെഡ്രോ മിറമോണ്ടസ്, പൂർണ്ണമായും ഒരു കമ്പ്യൂട്ടറിൽ നടത്തിയ ജീവശാസ്ത്രപരമായ പരീക്ഷണങ്ങളെ സൂചിപ്പിക്കാൻ ഈ പദപ്രയോഗം ആദ്യമായി ഉപയോഗിച്ചു. ഈ കൃതി പിന്നീട് മിറാമോണ്ടസ് തന്റെ പ്രബന്ധമായി അവതരിപ്പിച്ചു. ^[3]

യൂറോപ്യൻ കമ്മ്യൂണിറ്റിയുടെ കമ്മീഷൻ ബാക്ടീരിയൽ ജീനോം പ്രോഗ്രാമുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നതിനായി എഴുതിയ ധവളപത്രങ്ങളിൽ ഇൻ സിലിക്കോ എന്ന പദപ്രയോഗം ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്. 1991-ൽ ഒരു ഫ്രഞ്ച് ടീം എഴുതിയതാണ് ഇൻ സിലിക്കോ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്ന ആദ്യത്തെ റഫറൻസ് പേപ്പർ ^[4] ഇൻ സിലിക്കോ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്ന ആദ്യത്തെ റഫറൻസ് ചെയ്‌ത പുസ്തക അധ്യായം 1990-ൽ ഹാൻസ് ബി. സീബർഗ് എഴുതിയതാണ്. ^[5]

ഇൻ സിലിക്കോ പദപ്രയോഗം യഥാർത്ഥത്തിൽ പ്രകൃതി അല്ലെങ്കിൽ ലബോറട്ടറി പ്രക്രിയകളെ (എല്ലാ പ്രകൃതി ശാസ്ത്രങ്ങളിലും) മാതൃകയാക്കുന്ന കമ്പ്യൂട്ടർ സിമുലേഷനുകളിൽ മാത്രമാണ് പ്രയോഗിച്ചത്, ഇത് കമ്പ്യൂട്ടർ ഉപയോഗിച്ച് പൊതുവായി ചെയ്യുന്ന കണക്കുകൂട്ടലുകളെ പരാമർശിക്കുന്നില്ല.

വെർച്വൽ സ്ക്രീനിംഗിനൊപ്പം മരുന്ന് കണ്ടെത്തൽ

വൈദ്യശാസ്ത്രത്തിലെ ഇൻ സിലിക്കോ പഠനങ്ങൾ, ചെലവേറിയ ലാബ് ജോലികളുടെയും ക്ലിനിക്കൽ പരീക്ഷണങ്ങളുടെയും ആവശ്യകത കുറയ്ക്കുന്നതിനൊപ്പം കണ്ടെത്തലിന്റെ നിരക്ക് വേഗത്തിലാക്കുകയ് ചെയ്യുമെന്ന് കരുതപ്പെടുന്നു. ഇത് നേടാനുള്ള ഒരു മാർഗം മരുന്ന് പരീക്ഷണത്തിനുള്ള ഡ്രഗ് കാൻഡിഡേറ്റുകളെ കൂടുതൽ ഫലപ്രദമായി നിർമ്മിക്കുകയും പരിശോധിക്കുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, 2010-ൽ, ഗവേഷകർ ഇൻ സിലിക്കോ രീതിയിൽ EADock എന്ന പ്രോട്ടീൻ ഡോക്കിംഗ് അൽഗോരിതം ഉപയോഗിച്ച് (പ്രോട്ടീൻ-ലിഗാൻഡ് ഡോക്കിംഗ് കാണുക) കാൻസർ പ്രവർത്തനവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഒരു എൻസൈമിന് സാധ്യതയുള്ള ഇൻഹിബിറ്ററുകൾ കണ്ടെത്തി. പിന്നീട് അമ്പത് ശതമാനം തന്മാത്രകളും ഇൻ വിട്രോയിൽ സജീവ ഇൻഹിബിറ്ററുകളാണെന്ന് തെളിയിക്കപ്പെട്ടു. ^[6][7] ഈ സമീപനം ഒരു ദിവസം ആയിരക്കണക്കിന് വൈവിധ്യമാർന്ന സംയുക്തങ്ങൾ ഭൌതികമായി പരിശോധിക്കാൻ പ്രാപ്തമായ ചിലവേറിയ ഹൈ-ത്രൂപുട്ട് സ്ക്രീനിംഗ് (HTS) റോബോട്ടിക് ലാബുകളുടെ ഉപയോഗത്തിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമാണ്.

ഒരു ഉദാഹരണമെന്ന നിലയിൽ, കോവിഡ്-19 (SARS-CoV-2)-നുള്ള സാധ്യതയുള്ള ചികിത്സകൾ തിരയുന്നതിനായിഡ്രഗ് റീപർപസിങ് പഠനത്തിനായി ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ചു. ^[8]

സെൽ മോഡലുകൾ

സെല്ലുലാർ സ്വഭാവത്തിന്റെ കമ്പ്യൂട്ടർ മോഡലുകൾ സ്ഥാപിക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങളും നടന്നിട്ടുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, 2007-ൽ ഗവേഷകർ മരുന്ന് കണ്ടുപിടിത്തത്തെ സഹായിക്കുന്നതിനായി ക്ഷയരോഗത്തിന്റെ ഒരു സിലിക്കോ മോഡൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു, തത്സമയ സിമുലേറ്റ് ചെയ്ത വളർച്ചാ നിരക്കുകളേക്കാൾ വേഗമേറിയതാണ് എന്നതാണ് ഇതിന്റെ പ്രധാന നേട്ടം, അതിലൂടെ താൽപ്പര്യമുള്ള പ്രതിഭാസങ്ങൾ മാസങ്ങൾക്കപ്പുറം മിനിറ്റുകൾക്കുള്ളിൽ നിരീക്ഷിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു. ^[9]

മോളിക്യുലാർ ഡൈനാമിക്സ്, സെൽ ബയോളജി എന്നിവ മനസ്സിലാക്കുന്നതിലെ പരിമിതികളും, ലഭ്യമായ കമ്പ്യൂട്ടർ പ്രോസസ്സിംഗ് പവറിന്റെ അഭാവവും ആണ് സിലിക്കോ സെൽ മോഡലുകളുടെ പരിമിതികൾ.

ജനിതകശാസ്ത്രം

ഡിഎൻഎ സീക്വൻസിംഗിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുന്ന ഡിജിറ്റൽ ജനിതക ശ്രേണികൾ സീക്വൻസ് ഡാറ്റാബേസുകളിൽ സൂക്ഷിക്കുകയും, വിശകലനം ചെയ്യുകയും ചെയ്യാം (സീക്വൻസ് അനാലിസിസ് കാണുക), കൂടാതെ ഇവ ഡിജിറ്റലായി മാറ്റം വരുത്താം അല്ലെങ്കിൽ കൃത്രിമ ജീൻ സിന്തസിസ് ഉപയോഗിച്ച് പുതിയ യഥാർത്ഥ ഡിഎൻഎ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള ടെംപ്ലേറ്റുകളായി ഉപയോഗിക്കാം.

മറ്റ് ഉദാഹരണങ്ങൾ

സിലിക്കോ കമ്പ്യൂട്ടർ അധിഷ്ഠിത മോഡലിംഗ് സാങ്കേതിക വിദ്യകൾക്ക് ഇനിപ്പറയുന്ന ഉപയോഗങ്ങളും ഉണ്ട്:

• പ്രോകാരിയോട്ടിക്, യൂക്കറിയോട്ടിക് ഹോസ്റ്റുകളുടെ മുഴുവൻ കോശ വിശകലനം ഉദാ: ഇ. കോളി, ബി. സബ്സ്റ്റിലിസ്, യീസ്റ്റ്, സിഎച്ച്ഒ- അല്ലെങ്കിൽ ഹ്യൂമൻ സെൽ ലൈനുകൾ
• കോവിഡ്-19-ന് സാധ്യമായ പ്രതിവിധി കണ്ടെത്തൽ. ^[10]
• ബയോപ്രോസസ് ഡെവലപ്‌മെന്റും ഒപ്റ്റിമൈസേഷനും ഉദാ. ഉൽപ്പന്ന വിളവുകളുടെ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ
• സിമുലേഷനുകളുടെ പ്രകടനവും ഫലപ്രാപ്തിയും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് യൂറോപ്യൻ ഗ്രിഡ് ഇൻഫ്രാസ്ട്രക്ചർ പോലുള്ള ഗ്രിഡ് കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് ഇൻഫ്രാസ്ട്രക്ചറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഓങ്കോളജിക്കൽ ക്ലിനിക്കൽ ട്രയലുകളുടെ സിമുലേഷൻ. ^[11]
• വിവിധ ഉറവിടങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള ഹെറ്ററോളജിക്കൽ ഡാറ്റ സെറ്റുകളുടെ വിശകലനം, വ്യാഖ്യാനം, ദൃശ്യവൽക്കരണം ഉദാ ജീനോം, ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റോം അല്ലെങ്കിൽ പ്രോട്ടീം ഡാറ്റ
• സസ്യഭുക്കിന്റെ മെറ്റാജെനോമിക്സ് പഠനത്തിലെ ടാക്സോണമിക് അസൈൻമെന്റ് ഘട്ടങ്ങളുടെ മൂല്യനിർണ്ണയം. ^[12]
• പ്രോട്ടീൻ ഡിസൈൻ. ഒരു ഉദാഹരണം അക്കാദമിക് ഉപയോഗത്തിന് സൗജന്യമായ, വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന RosettaDesign എന്ന സോഫ്റ്റ്‌വെയർ പാക്കേജ് ആണ്. ^{[13][14][15] [16]}

ഇതും കാണുക

• വെർച്വൽ സ്ക്രീനിംഗ്
• കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ ബയോളജി
• കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ ബയോമോഡലിംഗ്
• കമ്പ്യൂട്ടർ പരീക്ഷണം
• ഫോൾഡിംഗ്@ഹോം
• സെല്ലുലാർ മോഡൽ
• നോൺ ക്ലിനിക്കൽ പഠനങ്ങൾ
• ഓർഗൻ-ഓൺ-എ-ചിപ്പ്
• ഇൻ സിലിക്കോ മോളിക്യുലാർ ഡിസൈൻ പ്രോഗ്രാമുകൾ
• ഇൻ സിലിക്കോ മെഡിസിൻ
• ഡ്രൈ ലാബ്

അവലംബം

1. "Google Groups". groups.google.com. Retrieved 2020-01-05.
2. Hameroff, S. R. (2014-04-11). Ultimate Computing: Biomolecular Consciousness and NanoTechnology (in ഇംഗ്ലീഷ്). Elsevier. ISBN 978-0-444-60009-7.
3. Miramontes P. (1992) Un modelo de autómata celular para la evolución de los ácidos nucleicos [A cellular automaton model for the evolution of nucleic acids]. PhD Thesis. UNAM.
4. Danchin, A; Médigue, C; Gascuel, O; Soldano, H; Hénaut, A (1991), "From data banks to data bases", Research in Microbiology, vol. 142, no. 7–8, pp. 913–6, CiteSeerX 10.1.1.637.3244, doi:10.1016/0923-2508(91)90073-J, PMID 1784830
5. Sieburg, H.B. (1990), "Physiological Studies in silico", Studies in the Sciences of Complexity, vol. 12, pp. 321–342
6. Röhrig, Ute F.; Awad, Loay; Grosdidier, AuréLien; Larrieu, Pierre; Stroobant, Vincent; Colau, Didier; Cerundolo, Vincenzo; Simpson, Andrew J. G.; Vogel, Pierre (2010), "Rational Design of Indoleamine 2,3-Dioxygenase Inhibitors", Journal of Medicinal Chemistry, vol. 53, no. 3, pp. 1172–89, doi:10.1021/jm9014718, PMID 20055453 {{citation}}: Unknown parameter |displayauthors= ignored (|display-authors= suggested) (help)
7. Ludwig Institute for Cancer Research (2010, February 4). New computational tool for cancer treatment. ScienceDaily. Retrieved February 12, 2010.
8. Lee, Vannajan Sanghiran; Chong, Wei Lim; Sukumaran, Sri Devi; Nimmanpipug, Pivarat; Letchumanan, Vengadesh; Goh, Bey Hing; Lee, Learn-Han; Md. Zain, Sharifuddin; Abd Rahman, Noorsaadah (2020). "Computational screening and identifying binding interaction of anti-viral and anti-malarial drugs: Toward the potential cure for SARS-CoV-2". Progress in Drug Discovery & Biomedical Science. 3. doi:10.36877/pddbs.a0000065.
9. University Of Surrey. June 25, 2007. In Silico Cell For TB Drug Discovery. ScienceDaily. Retrieved February 12, 2010.
10. Lee, Vannajan Sanghiran; Chong, Wei Lim; Sukumaran, Sri Devi; Nimmanpipug, Pivarat; Letchumanan, Vengadesh; Goh, Bey Hing; Lee, Learn-Han; Md. Zain, Sharifuddin; Abd Rahman, Noorsaadah (2020). "Computational screening and identifying binding interaction of anti-viral and anti-malarial drugs: Toward the potential cure for SARS-CoV-2". Progress in Drug Discovery & Biomedical Science. 3. doi:10.36877/pddbs.a0000065.
11. Athanaileas, Theodoros; et al. (2011). "Exploiting grid technologies for the simulation of clinical trials: the paradigm of in silico radiation oncology". SIMULATION: Transactions of the Society for Modeling and Simulation International. 87: 893–910. doi:10.1177/0037549710375437.
12. Chua, Physilia Y. S.; Crampton-Platt, Alex; Lammers, Youri; Alsos, Inger G.; Boessenkool, Sanne; Bohmann, Kristine (2021). "Metagenomics: A viable tool for reconstructing herbivore diet". Molecular Ecology Resources. 21 (7): 2249–2263. doi:10.1111/1755-0998.13425. PMC 8518049. PMID 33971086.
13. Liu, Y; Kuhlman, B (July 2006), "RosettaDesign server for protein design", Nucleic Acids Research, vol. 34, no. Web Server issue, pp. W235–8, doi:10.1093/nar/gkl163, PMC 1538902, PMID 16845000
14. Dantas, Gautam; Kuhlman, Brian; Callender, David; Wong, Michelle; Baker, David (2003), "A Large Scale Test of Computational Protein Design: Folding and Stability of Nine Completely Redesigned Globular Proteins", Journal of Molecular Biology, vol. 332, no. 2, pp. 449–60, CiteSeerX 10.1.1.66.8110, doi:10.1016/S0022-2836(03)00888-X, PMID 12948494.
15. Dobson, N; Dantas, G; Baker, D; Varani, G (2006), "High-Resolution Structural Validation of the Computational Redesign of Human U1A Protein", Structure, vol. 14, no. 5, pp. 847–56, doi:10.1016/j.str.2006.02.011, PMID 16698546.
16. Dantas, G; Corrent, C; Reichow, S; Havranek, J; Eletr, Z; Isern, N; Kuhlman, B; Varani, G; Merritt, E (2007), "High-resolution Structural and Thermodynamic Analysis of Extreme Stabilization of Human Procarboxypeptidase by Computational Protein Design", Journal of Molecular Biology, vol. 366, no. 4, pp. 1209–21, doi:10.1016/j.jmb.2006.11.080, PMC 3764424, PMID 17196978. {{citation}}: Unknown parameter |displayauthors= ignored (|display-authors= suggested) (help)

പുറം കണ്ണികൾ

• വേൾഡ് വൈഡ് വേഡ്സ്: ഇൻ സിലിക്കോ
• CADASTER Archived 2012-03-30 at the Wayback Machine. റീച്ച് രജിസ്ട്രേഷൻ, മൂല്യനിർണ്ണയം, അംഗീകാരം, രാസവസ്തുക്കളുടെ നിയന്ത്രണം എന്നിവയ്ക്കുള്ള പരീക്ഷണാത്മക പരിശോധനകൾ കുറയ്ക്കുന്നതിന് ഇൻ സിലിക്കോ കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ രീതികൾ വികസിപ്പിക്കാൻ ലക്ഷ്യമിട്ടുള്ള സെവൻത് ഫ്രെയിംവർക്ക് പ്രോഗ്രാം പദ്ധതി
• ഇൻ സിലിക്കോ ബയോളജി Archived 2020-10-21 at the Wayback Machine. ജേണൽ ഓഫ് ബയോളജിക്കൽ സിസ്റ്റംസ് മോഡലിംഗ് ആൻഡ് സിമുലേഷൻ Archived 2020-10-21 at the Wayback Machine.<
• ഇൻ സിലിക്കോ ഫാർമക്കോളജി