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从代谢网络中学习:精准医学的当前趋势和未来方向

卷 28, 期 32, 2021

发表于: 17 December, 2020

页: [6619 - 6653] 页: 35

弟呕挨: 10.2174/0929867328666201217103148

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摘要

背景:系统生物学和网络建模代表了当今开发基于预测和靶向治疗的精准医学的标志性方法。将健康和疾病作为人体系统的特性进行研究,可以通过定义分子相互作用和依赖性来理解基因型-表型关系。在这种情况下,代谢起着核心作用,因为它的相互作用得到了很好的表征,并且被认为是基因型-表型关联的重要指标。在代谢系统生物学中,基因组规模的代谢模型是整合多组学数据以及细胞、组织、条件特定信息的主要支架。对新陈代谢进行建模具有研究价值和预测价值。已经提出了几种方法来对系统进行建模,包括稳态或动力学方法,以及通过机器和深度学习来提取知识。 方法:本综述收集、分析和比较了用于探索代谢网络作为精准医学发展工具的合适数据和计算方法。为此,我们将其分为三个主要部分:“数据和数据库”、“方法和工具”以及“医学代谢网络”。在第一个中,我们收集了最常用的数据和相关数据库来构建和注释代谢模型。在第二部分中,我们报告了重建、模拟和解释代谢系统的最新方法和相关工具。最后,我们报告了最新的创新研究,这些研究利用代谢网络来研究几种病理状况,而不仅仅是与代谢直接相关的病理状况。 结论:我们认为这篇综述可以为不同学科的研究人员提供指导,从计算机科学到生物学和医学,探索新陈代谢作为所谓 P4 医学(预测性医学)的预测因子和目标的力量、挑战和未来前景。 、预防性、个性化和参与性)。

关键词: 代谢网络、生化数据库、精准医学、组学数据、数学建模、机器学习、深度学习。


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