Modellen bouwen wordt voor celbiologen een stuk eenvoudige (afb: univ. van Connecticut)

Het leven is moeilijk en dan heb ik het niet over jouw saaie baan of je net verbroken relatie, maar over het verschijnsel dat we (ook) leven noemen: dat ensemble van vaak ingewikkelde moleculen dat al wisselwerkend een organisme vormt, de mens, bijvoorbeeld. Hoe dieper onderzoekers in dat leven duiken, hoe onbegrijpelijker dat wordt. Nu hebben vriendelijke informatici een model gebouwd waarmee zelfs computerschuwe biologen naar hartelust ingewikkelde biologische modellen kunnen bouwen: de virtuele cel. Of eigenlijk is het de eerste grafische versie van een modellenbouwer die al twintig jaar bestaat.
Het is je misschien ontgaan, maar VCell is al 20 jaar onder ons en onderzoekers van de universiteit van Connecticut (VS) onder aanvoering van Leslie Loew zijn er steeds aan blijven sleutelen. Aan de hand van VCell kan een bioloog bekijken wat er, bijvoorbeeld, met een medicijn zou gebeuren als het de nieren passeert of welk effect een overmaat aan kooldioxide heeft op hemoglobine.
Dat is mooi, maar de biologische onderzoeker moest redelijk bedreven zijn in het programmeren om al die mooie resultaten uit VCell te kunnen toveren. Dat was voor veel biologen en aanverwanten te veel gevraagd. Ook moesten interacties tussen moleculen in tekst beschreven worden. Dat klinkt wat archaïsch in een wereld van aanraakschermen, vegen en grafische raakvlakken. Je moest de combinatie van moleculen en hun toestand stuk voor stuk invoeren en owee als je er een vergat.

Modellen in de celbiologie worden al gauw zo ingewikkeld dat alleen een ervaren modelleur of programmeur daar heel uit komt. Loew: “We wilden een regels gebaseerd systeem maken waarmee ook celbiologen overweg kunnen.”
In hun jongste wetenschappelijk bijdrage beschrijven Loew en de zijnen hoe de nieuwe grafische aanpak het voor de biologen een stuk simpeler heeft gemaakt. Moleculen zijn nu gekleurde vormen, lijnen geven verbindingen tussen moleculen aan. Die kunnen ook verschillende kleuren hebben, afhankelijk van de soort wisselwerking. Een simpel model van de zuurstofvervoerder hemoglobine lijkt op een landkaart of een draaddiagram.

Geen coderegels meer

In plaats van duizenden coderegels te moeten schrijven kunnen de biologen volstaan met de beschrijving van de moleculen en van de wisselwerkingen tussen die moleculen. De celbioloog hoeft zich niet te bekommeren om de explosie van mogelijke interacties die er ontstaan bij het toevoegen van nieuwe moleculen. De computer, dat is wel een flinke met 3000 processoren en een verwerkingssnelheid van 60 biljard zwevende kommabewerkingen per seconde, doet dat allemaal.

Loew verwacht dat de nieuwe versie van VCell het gebruik van dat stuk gereedschap aanzienlijk zal doen toenemen. Hij denkt dat een bioloog in een dag de handleiding wel heeft verwerkt, waarmee hij/zij genoeg weet om met haar/zijn eerste model te beginnen. Er zijn nu 5800 actieve gebruikers die alles bij elkaar 76 000 modellen hebben gebouwd om 479 000 simulaties mee te draaien. Dat gaat in de miljoenen lopen.

Bron: Science Daily