Systembiologi

I systembiologi oversetter vi eksisterende biologisk kunnskap til antall og ligninger. På denne måten bruker vi datasimuleringer og reglene for matematikk for å få ny innsikt for å ta bedre beslutninger på tvers av en rekke bruksområder - for eksempel pasientbehandling, matproduksjon og styring av naturressurser.

Modellbaserte fenotyper fra omiske data

Biologiske data blir nå produsert i en slik mengde at de bare kan tolkes ved hjelp av beregningsmodellering; koding, revisjon og forbedring av mentale modeller for hvordan biologiske systemer fungerer. Verdien av modellering er at den forenkler virkeligheten, slik at vi kan generalisere innsikt fra modellen til en bredere klasse av systemer. Således kan sebrafisk representere fisk generelt, en leverskive i en laboratoriefat kan representere den intakte leveren, og et sett med differensialligninger kan tilnærme den dynamiske oppførselen til et biologisk system. Matematisk analyse kan avsløre skjulte forbindelser i eksisterende data, så vel som våre egne underliggende forutsetninger, slik at vi kan utlede ny innsikt eller motbevise falske hypoteser.

Et eksempel på en generalisert modell er dette forenklede firbeinte dyret:

Dette kunstverket ser ut som en skilpadde, eller kanskje en baby som kryper. Men løft hodet og gjør nakken lengre, så får vi noe som ser ut som en lama. Elongate bena og nakken, og vi kan omtrentlig en giraff.

Modellering av en klasse av systemer lar oss se hva disse systemene har til felles (den matematiske formen for ligningene) og hvordan de er forskjellige (i deres respektive parameterverdier). Parametrene vi ser på er modellbaserte fenotyper som kondenserer enorme numeriske fenotypiske data til færre, mer informative målinger. Denne fenotypiske variasjonen kan deretter spores tilbake til genotypisk variasjon - noen ganger veldig direkte, som med enzymer i metabolske nettverk, eller ionekanaler i hjerte- eller nerveceller, men oftere i pragmatisk kombinasjon med statistisk genetikk og multivariat analyse.

Digital produksjonsbiologi: den digitale laksen

Den digitale laksen-prosjektet er spiss i spissen for digitalisering av data og kunnskap om bærekraftig og effektiv matproduksjon. Det er en del av Senter for digitalt liv Norge, Forskningsrådets største program for systembiologi. Programmet bruker matematikk til liv, teknologi og verdiproduksjon. Med DigiSal tar vi sikte på å utforske samspillet mellom genetikk og fôringredienser, for å skape en mer bærekraftig lakseproduksjon.

Se følgende video for å lære mer om DigiSal: [video:https://www.youtube.com/embed/hl4b4Q8Hik0]

Videre lesing:

Sjekk ut denne historien fra en tidligere MSc-student og BIAS-forsker: Med kart og kompass blant gener og aminosyrer

Forskningen vår er omtalt på Senter for digitalt liv Norge: A digital fishing trip (på engelsk)

Følgende artikkel forklarer DigiSals søken mot mer bærekraftig laksefôr: Nyskapende samarbeid for mer bærekraftig oppdrett