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Harnessing Big Data for Systems Pharmacology
Annual Review of Pharmacology and Toxicology ( IF 12.5 ) Pub Date : 2017-01-06 00:00:00 , DOI: 10.1146/annurev-pharmtox-010716-104659
Lei Xie 1, 2 , Eli J. Draizen 3, 4 , Philip E. Bourne 3, 5
Affiliation  

Systems pharmacology aims to holistically understand mechanisms of drug actions to support drug discovery and clinical practice. Systems pharmacology modeling (SPM) is data driven. It integrates an exponentially growing amount of data at multiple scales (genetic, molecular, cellular, organismal, and environmental). The goal of SPM is to develop mechanistic or predictive multiscale models that are interpretable and actionable. The current explosions in genomics and other omics data, as well as the tremendous advances in big data technologies, have already enabled biologists to generate novel hypotheses and gain new knowledge through computational models of genome-wide, heterogeneous, and dynamic data sets. More work is needed to interpret and predict a drug response phenotype, which is dependent on many known and unknown factors. To gain a comprehensive understanding of drug actions, SPM requires close collaborations between domain experts from diverse fields and integration of heterogeneous models from biophysics, mathematics, statistics, machine learning, and semantic webs. This creates challenges in model management, model integration, model translation, and knowledge integration. In this review, we discuss several emergent issues in SPM and potential solutions using big data technology and analytics. The concurrent development of high-throughput techniques, cloud computing, data science, and the semantic web will likely allow SPM to be findable, accessible, interoperable, reusable, reliable, interpretable, and actionable.

中文翻译:


利用大数据进行系统药理学

系统药理学旨在全面了解支持药物发现和临床实践的药物作用机制。系统药理建模(SPM)是数据驱动的。它集成了多个尺度(遗传,分子,细胞,有机和环境)的指数级增长数据。SPM的目标是开发可解释和可操作的机械或预测性多尺度模型。当前基因组学和其他组学数据的爆炸式增长,以及大数据技术的巨大进步,已经使生物学家能够通过全基因组,异构和动态数据集的计算模型来产生新的假设并获得新的知识。需要更多的工作来解释和预测药物反应表型,这取决于许多已知和未知因素。为了全面了解毒品行为,SPM需要来自不同领域的领域专家之间的紧密合作,以及来自生物物理学,数学,统计学,机器学习和语义网的异构模型的集成。这给模型管理,模型集成,模型转换和知识集成带来了挑战。在这篇评论中,我们讨论了SPM中的一些新出现的问题以及使用大数据技术和分析的潜在解决方案。高通量技术,云计算,数据科学和语义网的并发发展将可能使SPM变得可发现,可访问,可互操作,可重用,可靠,可解释和可操作。SPM需要来自不同领域的领域专家之间的紧密合作,以及来自生物物理学,数学,统计学,机器学习和语义网的异构模型的集成。这给模型管理,模型集成,模型转换和知识集成带来了挑战。在这篇评论中,我们讨论了SPM中的一些新出现的问题以及使用大数据技术和分析的潜在解决方案。高通量技术,云计算,数据科学和语义网的并发发展将可能使SPM变得可发现,可访问,可互操作,可重用,可靠,可解释和可操作。SPM需要来自不同领域的领域专家之间的紧密合作,以及来自生物物理学,数学,统计学,机器学习和语义网的异构模型的集成。这给模型管理,模型集成,模型转换和知识集成带来了挑战。在这篇评论中,我们讨论了SPM中的一些新出现的问题以及使用大数据技术和分析的潜在解决方案。高通量技术,云计算,数据科学和语义网的并发发展将可能使SPM变得可发现,可访问,可互操作,可重用,可靠,可解释和可操作。在这篇评论中,我们讨论了SPM中的一些新出现的问题以及使用大数据技术和分析的潜在解决方案。高通量技术,云计算,数据科学和语义网的并发发展将可能使SPM变得可发现,可访问,可互操作,可重用,可靠,可解释和可操作。在这篇评论中,我们讨论了SPM中的一些新出现的问题以及使用大数据技术和分析的潜在解决方案。高通量技术,云计算,数据科学和语义网的并发发展将可能使SPM变得可发现,可访问,可互操作,可重用,可靠,可解释和可操作。

更新日期:2017-01-06
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