物理学家开发建模软件来诊断严重疾病

尼尔斯玻尔研究所、哥本哈根大学和南丹麦大学的研究人员最近发布了 FreeDTS，这是一个共享软件包，旨在模拟和研究介观尺度的生物膜，介观尺度“介于”较大的宏观水平和较小的微观水平之间。等级。

该软件填补了现有生物分子建模工具中一个重要的缺失软件，并能够建模和理解涉及细胞膜的许多不同生物过程，例如细胞分裂。

膜形状包含有关细胞生理状态和生物体整体健康状况的信息，因此这种新工具及其广泛的应用将增强我们对细胞行为的理解，并为诊断感染和帕金森病等疾病开辟途径。

FreeDTS 的发表现已在 Nature Communications 上报道。

分享一个可以为 NBI 提供优势的强大工具。 为什么？

尼尔斯·玻尔研究所 (Niels Bohr Institute) 的 Weria Pezeshkian 软件包在他和南丹麦大学的 John Ipsen 共同提出初步想法后，在过去 5 年里一直致力于开发，现已共享，可供该领域的每位研究人员使用。

通常，获得科学成果的竞争非常激烈，科学进步在发表之前都是保密的——所以这确实是一种非常慷慨的态度。 如此慷慨，可能会显得有点天真。

Weria Pezeshkian 解释说，这是对生物分子建模领域“先驱”的尊重和该领域提供了如此多未解答的问题的事实的奇怪结合，以至于将工具保留给我们自己似乎是对科学界的不尊重。

“为了实现最终目标，有太多的问题和瓶颈需要解决，我们不太可能解决完全相同的问题。然而，偶尔会出现重叠，这是我们为推进该领域而付出的值得的成本。

但还有另一个方面：我们的社区（生物分子模拟和建模社区）如此受欢迎并快速增长的原因之一是我们一直努力让更多的人参与游戏并分享想法和结果和方法，并且经常提供直接援助，而不期望立即获得个人利益。

致谢赫尔曼·贝伦德森

Herman Berendsen（1934-2019）是格罗宁根大学（RUG）的物理化学教授。 他尤其以对分子建模领域的贡献以及将模型转化为可访问的应用程序的奉献精神而闻名。

贝伦森因其非等级制和开放的方法而受到特别赞扬。 这不仅在他的研究所本地（他因帮助团队中的年轻研究人员而闻名），而且在更广泛的科学界也如此。 他对计算机模拟应用做出了贡献，这些应用至今仍被广泛用于研究生物分子的动力学。 这方面的例子有他的 SPC（简单点电荷）模型，用于模拟液态水； 以及“Berendsen”恒温器和恒压器，用于在模拟过程中保持温度和压力恒定。

此外，他还组织了一系列研讨会，该领域的先驱者齐聚一堂，讨论和分享他们的最新发现。

Berendsen 仍然是 RUG 被引用最多的学者之一。 他的工作的适用范围远远超出了物理化学领域，还被数学家、计算机科学家、分子生命科学家以及医学应用的开发所使用。

生物膜——它们到底是什么？

当你考虑一个细胞时，你可以想象里面有很多小“工厂”，称为细胞器，在做自己的事情——被膜包围。

细胞还被称为质膜的膜包围。 但膜不仅仅是一个边界表面。 他们积极参与许多进程。 它们由无数不同的分子组成，并且它们是动态的，一直在运动。

许多疾病都与不规则的膜形状和异常的生物分子组织有关，因此膜的研究可以帮助我们了解细胞的状态和生物体的整体健康状况。 例如，当神经元的尖峰活动增加时，表明能量需求更高，线粒体（负责从食物中产生细胞能量包的细胞器（通常被称为细胞的动力室））的结构就会发生变化。

此外，某些疾病，例如阿尔茨海默病，与线粒体膜形状的变化有关。

计算机模型将提高我们的诊断能力

“目前，我们还无法确切地了解膜形状变化的确切原因是什么，以及它们与某种疾病的诊断有何确切关系。但在未来的某个时候，尝试和错误将在实验室将变得最小，因为随着我们的建模变得更加精确并且计算选项的能力不断增强，建模将以难以想象的精度指导实验。

我们需要进行大量调整，而且还有很长的路要走，因此在这个共享社区中工作真的很棒，因为我们都在不同方面进行工作”Weria Pezeshkian 解释道。

韦里亚继续警告道：“这可能有点过分了，但在未来，通过对我们的线粒体进行成像并利用基于物理的计算机模拟，我们也许可以说：这个人患有这种疾病“由于这种特定的遗传缺陷。因此，计算模型的前景相当广阔——我们还没有达到这一目标，但我们可以看到它的出现。”