数字细胞模型的构建方法及装置、介质、设备、系统与流程

所属的技术人员能够理解，本公开的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。下面参照图10来描述根据本公开的这种实施方式的电子设备1000。图9显示的电子设备1000仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。如图10所示，电子设备1000以通用计算设备的形式表现。电子设备1000的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元1010、上述至少一个存储单元1020、连接不同系统组件(包括存储单元1020和处理单元1010)的总线1030以及显示单元1040。其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元1010执行，使得所述处理单元1010执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。存储单元1020可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(ram)10201和/或高速缓存存储单元10202，还可以进一步包括只读存储单元(rom)10203。存储单元1020还可以包括具有一组(至少一个)程序模块10205的程序/实用工具10204，这样的程序模块10205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。总线1030可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。电子设备1000也可以与一个或多个外部设备1100(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备1000交互的设备通信，和/或与使得该电子设备1000能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口1050进行。并且，电子设备1000还可以通过网络适配器1060与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器1060通过总线1030与电子设备1000的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备1000使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。根据本公开的实施方式的用于实现上述方法的程序产品，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本公开的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。此外，上述附图仅是根据本公开示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。此外，上述附图仅是根据本公开示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本公开的其他实施例。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未发明的本中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

背景技术：

1、疾病的发生和发展往往涉及复杂的生化反应，尤其是涉及多条信号通路，这些信号通路的相互叠加产生对细胞表型的影响。当前，对疾病的发生、发展、治疗的研究主要是采用生物学手段，其受到生物学手段周期长、影响因素多、成本高的制约。

2、随着当前累的的生物化学信息的增多，尤其是关于信号通路相关信息、蛋白网络相关信息、基因网络相关信息、生物标志物相关信息、与生化过程相关的动力学信息等的累积，有必要构建数字细胞模型，以提高对疾病的发生、发展和治疗的研究效率。

3、需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种数字细胞模型的构建方法及其装置、存储介质、电子设备、数字细胞系统。

2、根据本公开的第一个方面，提供一种数字细胞模型的构建方法，包括：

3、基于生物化学信息构建初始的数字细胞模型；所述数字细胞模型包括生化组分池和多个信号通路单元；所述生化组分池包括多个生化组分信息，所述生化组分信息包括生化组分的浓度和/或位置信息；所述信号通路单元用于模拟生物细胞的信号通路；所述信号通路单元包括至少一个生化反应模块，所述生化反应模块用于利用生化过程方程组模拟所述信号通路单元中发生的生化过程；

4、对初始的数字细胞模型进行迭代仿真，以模拟生物细胞中发生的生化过程；

5、在所述迭代仿真的过程中，判断所述数字细胞模型是否达到稳态状态或者达到失败状态；在所述数字细胞模型达到失败状态时更新所述初始的数字细胞模型；在所述数字细胞模型达到稳态状态后，根据当前的所述初始的数字细胞模型确定目标数字细胞模型。

6、根据本公开的第二个方面，提供一种数字细胞模型的构建装置，包括：

7、构建模块，被配置为基于生物化学信息构建初始的数字细胞模型；所述数字细胞模型包括生化组分池和多个信号通路单元；所述生化组分池包括多个生化组分信息，所述生化组分信息包括生化组分的浓度和/或位置信息；所述信号通路单元用于模拟生物细胞的信号通路；所述信号通路单元包括至少一个生化反应模块，所述生化反应模块用于利用生化过程方程组模拟所述信号通路单元中发生的生化过程；

8、仿真模块，被配置为对初始的数字细胞模型进行迭代仿真，以模拟生物细胞中发生的生化过程；

9、判断模块，被配置为在所述迭代仿真的过程中，判断所述数字细胞模型是否达到稳态状态或者达到失败状态；在所述数字细胞模型达到失败状态时更新所述初始的数字细胞模型；在所述数字细胞模型达到稳态状态后，根据当前的所述初始的数字细胞模型确定目标数字细胞模型。

10、根据本公开的第三个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实上述的数字细胞模型的构建方法。

11、根据本公开的第四个方面，提供一种电子设备，包括：

12、处理器；以及

13、存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

14、其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述的数字细胞模型的构建方法。

15、根据本公开的第五个方面，提供一种数字细胞系统，包括上述的数字细胞模型的构建装置，还包括：

16、数字细胞引擎，用于运行数字细胞模型；

17、数据解析引擎，用于根据突变细胞的多组学数据构建突变细胞的多组学数据库；

18、数字药物库，用于提供药物信息；

19、数据映射引擎，用于将所述多组学数据库和/或所述数字药物库中的药物信息映射至所述数字细胞模型；

20、药效分析引擎，用于根据数字细胞引擎的运行结果预测药物疗效。

21、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。