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Enregistrement W7132940198

A Multi-scale Metabolic Model of the Whole-Human Body

2018· dissertation· W7132940198 sur OpenAlexfundno aff
Masood Khaksar Toroghi

Notice bibliographique

RevueTSpace · 2018
Typedissertation
Langue
DomaineMedicine
ThématiqueDiabetes, Cardiovascular Risks, and Lipoproteins
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesUniversity of Toronto
Mots-clésMechanism (biology)Systems biologyComputational modelProprotein convertaseFlux (metallurgy)Model systemMetabolic pathwayHuman healthPCSK9
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Model-based design (MBD) is a well-known approach in the biomedical and health sciences research community. It has a significant impact for answering important questions related to human metabolism, systems pharmacology, precision medicine, epidemiology and public health. Multi-scale modelling is one of the MBD approaches to analyze and study complex biological systems like the human body. However, there are some challenges associated with this approach. For instance, a lack of systematic integration methods, a lack of efficient computational algorithms, and difficulty for model validation. This thesis aims to meet these challenges. First, I present a multi-scale modelling framework that was developed using a dynamic parsimonious flux balance analysis technique. The mechanistic model integrates the metabolomic and genomic data with human physiology. Simulations are performed to demonstrate the computational efficiency of integration algorithm. Then, I use the proposed model to identify biomarkers for inborn errors of metabolism. I explore how the developed model can be used to predict blood alcohol concentrations. Here, in vivo data are integrated with the metabolic model to validate the prediction results. In the next section of the thesis, I develop a mathematical model for low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C) regulation in the body. The proposed model integrates the metabolic pathway for cholesterol synthesis, hepatic LDL receptor (LDLRs) signaling pathway, and proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9) mechanism to degrade LDLRs at the surface of the hepatocyte cells. Circulating PCSK9 increases endosomal and lysosomal degradation of hepatic LDL receptors, resulting in the decreased ability to clear LDL-C from the circulation. Experimental evidence and previous studies are used to obtain the parameters of the model. The LDL-C model is employed to predict the effect of anti-PCSK9 and statin drugs on LDL-C levels in a certain populations with hypercholesterolemia. In the next part of the research, I develop an algorithm to estimate drug dosage for individual patients with hyperuricemia. The proposed computational algorithm uses the multi-scale modelling framework to create individual disease models. An in silico study shows the potential of proposed modelling framework in precision medicine. Finally, aligned with the research objective, I develop a new modelling framework to capture multiple functions of the liver cells simultaneously. The simulation results show that the developed model has promise with respect to computational efficiency, convergence and robustness. The proposed multi-scale metabolic modelling framework integrating genomic and metabolomic data presented in this thesis should aid biomedical engineers and clinicians to address different health-related problems such as obesity, diabetes, cardiovascular, and genetic diseases.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,017

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0020,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0050,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,029
Tête enseignante GPT0,332
Écart entre enseignants0,303 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2018
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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