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PhysioDesignerPhysioDesigner プロジェクト
PhysioDesigner プロジェクト
概要
PhysioDesigner（フィジオデザイナー）は、多階層生体システムのモデリングおよびシミュレーションをサポートするアプリケーションプラットフォームで、生理機能の階層性を明示的に表現しながら生体システムの数理モデルを組み上げていくプロセスをサポートし、総合的生体科学分野の研究を推進することを目的としています。
当社は大阪大学，沖縄科学技術大学院大学からの受注を受けて、2007年からそのプログラム開発に携わっています。開発当初の名称は「insilicoIDE」でしたが、ver. 1.4.4 のリリース後、プロジェクトの枠組みの変更に伴って「PhysioDesigner」に改称され、同時に大きなリエンジニアリングが施されてバージョンアップしました。
PhysioDesignerの詳細・ダウンロードはPhysioDesignerオフィシャルサイトにて。
PhysioDesigner.org
プラットフォームデザイン
PhysioDesignerのインターフェイスは、ユーザーが階層的生理機能の数理モデルを構築する際に必要となるさまざまなプロセスを省略し、簡単にモデル構築できるよう、グラフィカルにデザインされています。
PhysioDesigner上で開発されたモデルは、記述言語「PHML」で保存されます。この記述言語は、細胞内レベルから腕の運動や循環など個体レベルまで、さまざまなレベルにおける生理現象を汎用的に記述できるように作られています。
PhysioDesigner上では、機能単位は「モジュール」として表現されています。複数のモジュールの集合を上位概念の１モジュールとして扱うことで、機能構造の階層性を明示的にモデル化します。例えば、心臓全体または領域を１つの親モジュールと定義し、心臓細胞を子モジュール、細部の機能をさらに下位の子モジュールとして階層的に定義できます。
※図はOISTの浅井義之先生からご提供頂いたものに一部改変を加えています。
関連プロジェクト
モデルをオンラインでシェアするためのモデルデータベースです。
MorphologyEditor／ImageViewer：
PhysioDesignerと生体形態モデル可視化、 医用画像や3Dメッシュポリゴンモデルなどを読み込み、モデルに組み込むためのツールです。
PhysioVisualizer：
モルフォロジーと時系列データによる4D(3Dデータ＋時間軸)可視化ツールで、シミュレーション結果を可視化する機能です。
生化学，生理学など様々な分野で活躍するアプリケーションの相互運用性を高めるための「Garuda Alliance（ガルーダ・アライアンス）」プロジェクトが、SBI（システム・バイオロジー研究機構）・沖縄科学技術大学院大学の北野宏明教授を中心に進められています。上記アプリケーションもGaruda Allianceに準拠しています｡下図のうち「IntaSect」のロゴが付いている部分は、沖縄科学技術大学院大学の依頼により当社がプログラム開発に携わっている部分です。
これらの技術を用いることで、分子レベルから生体レベルまで、全身代謝循環の全体シミュレーションが可能になってきています。
※図はOISTの浅井義之先生からご提供頂いたものに一部改変を加えています。
将来の夢
例えば、不整脈に対する薬物の影響を投薬前にシミュレーションできれば、投薬リスクの低減や薬の選定に役立ちます。大阪大学，沖縄科学技術大学院大学、東京大学，福岡大学，京都大学など多くの機関が連携して進行中のプロジェクトでは、この実現に向けて、循環系における薬物動態、心筋細胞への薬理作用、心臓の拍動への影響などを含むモデルを、PhysioDesigner上で構築することを試みています。
また、パーキンソン病などの神経疾患を対象とした予測医学の基盤システムの構築に向けて、PhysioDesignerを用いて、大脳基底核周辺の神経回路や神経細胞への薬理作用を組み込んだモデルの構築も始まっています。
さらに、アメリカのFDA（U.S. Food and Drug Administration）、SBI，沖縄科技術大学院大学、東京大学医学部附属病院，大阪大学などが連携し、PhysioDesignerを用いた抗がん剤の心毒性検査プロジェクトが進められいてます。
これからもPhysioDesignerは、生理機能の多階層モデリングをサポートし、統合的生命科学や予測医学の発展に貢献していきます。
※図はOISTの浅井義之先生からご提供頂いたものに一部改変を加えています。
