The development of novel high-throughput technologies has opened up the opportunity to deeply characterize patient tissues at various molecular levels and has given rise to a paradigm shift in medicine towards personalized therapies. Computational analysis plays a pivotal role in integrating the various genome data and understanding the cellular response to a drug. Based on that data, molecular models can be constructed that incorporate the known downstream effects of drug-targeted receptor molecules and that predict optimal therapy decisions. In this article, we describe the different steps in the conceptual framework of computational modeling. We review resources that hold information on molecular pathways that build the basis for constructing the model interaction maps, highlight network analysis concepts that have been helpful in identifying predictive disease patterns, and introduce the basic concepts of kinetic modeling. Finally, we illustrate this framework with selected studies related to the modeling of important target pathways affected by drugs.
El desarrollo de nuevas tecnologías de alto rendimiento ha abierto la posibilidad de caracterizar en profundidad tejidos de los pacientes en varios niveles moleculares y ha dado lugar a un cambio de paradigma en la medicina hacia terapias personalizadas. El análisis computacional juega un papel central para integrar diversos datos del genoma y comprender la respuesta celular a un fármaco. En base a estos datos se pueden construir modelos moleculares que incorporen los efectos posteriores conocidos de los receptores moleculares blanco de los fármacos y así predecir las decisiones terapéuticas óptimas. En este artículo se describen las diferentes etapas del marco conceptual del diseño computacional. Se revisan las fuentes que contienen información sobre las vías moleculares que construyen las bases para diseñar los mapas de interacción del modelo, se destacan los conceptos de análisis de redes que han sido útiles en la identificación de patrones patológicos predictivos y se introducen los conceptos básicos de diseño cinético. Por último, se ilustra este marco con estudios seleccionados que se relacionan con el diseño de importantes vías blanco que son afectadas por los fármacos.
Le développement des nouvelles technologies à haut débit a permis de décrire en détail les tissus des patients à différents niveaux moléculaires et a provoqué un changement de praradigme en médecine, vers les traitements personnalisés. L'analyse informatique joue un rôle central dans l'intégration des différentes données du génome et dans la compréhension de la réponse cellulaire à un médicament. Selon ces données, il est possible de construire des modèles moléculaires qui comprennent les effets connus des molécules en aval du récepteur cible par le médicament ; cela permet un choix optimal lors des décisions thérapeutiques. Nous décrivons dans cet article les différentes étapes du cadre conceptuel de la modélisation informatique. Nous passons en revue les sources des informations sur les voies moléculaires, bases de construction des cartes d'interaction des modèles ; nous soulignons les concepts d'analyse de réseaux utiles pour identifier quelles configurations des maladies ont une valeur prédictive ; nous expliquons les idées de base de la modélisation cinétique. Enfin, nous illustrons ces concepts à l'aide d'études de la modélisation des cibles importantes influencées par les médicaments.
Keywords: bioinformatics; drug response; dynamic modeling; molecular interaction; network analysis; neurogenomics; systems biology.