Возможность получать большие массивы разнородных данных о компонентах животной клетки с помощью высокопроизводительных молекулярно-биологических технологий вызывает необходимость развития методов компьютерной обработки данных. Одним из таких методов является представление животной клетки как единой биологической системы посредством стехиометрической модели метаболической сети клетки. Процесс метаболизма клетки во времени рассматривается в такой модели как ряд последовательных квазистатичных состояний. Процедура валидации модели включает ряд последовательных этапов: анализ метаболической сети; подтверждение выводов модельного анализа экспериментальными данными на живой клетке; настройка параметров модели, направленная на более точное имитирование метаболизма клетки. Модель представляют ориентированный граф и математическая матрица, которые отображают одномоментное состояние стехиометрических уравнений ферментативных реакций, формирующих метаболическую сеть клетки. При определении функционального состояния метаболической системы клетки используются матричные вычисления, задачи оптимизации метаболических функций клетки решаются методами линейного программирования и теории графов. Примером практического применения моделей метаболизма клетки человека являются модели Recon. Они нашли практическое применение в исследованиях при определении биомаркеров действия биологически активных веществ, изучении врожденных дефектов метаболизма, выявлении побочных эффектов лекарственного действия, определении мишеней воздействия биологически активных веществ, исследований метаболизма раковых клеток. На сегодня созданы для применения в различных областях биомедицинских исследований модели метаболизма различных клеток: гепатоцитов, кардиомиоцитов, астроцитов, клеток почек, адипоцитов, эритроцитов, мононуклеаров крови, мезенхимальных стволовых клеток, тромбоцитов, миоцитов, спермацитов, энтероцитов, эндотелиальных клеток, раковых клеток, нейронов мозга.
животная клетка, стехиометрические модели, метаболизм, биомедицинские исследования