将数学应用于3Rs问题
一目了然
概述
数学建模是解决生物学问题和提供有利于科学和医学的新见解的重要工具。这些模型提供了改变所涉及的实验参数的机会，并预测不同参数对系统的影响。
我们使用不同的方法将数学家和生物学家联系起来，以提供减少在研究和开发中使用动物的新方法:
增加对毒理学数学建模的投资
我们投资了75万英镑的战略资金呼吁，以解决数学挑战，开发新的或应用现有的数学模型，毒理学研究和安全测试，目的是:
- 为人类和环境安全评估提供更科学的相关信息。
- 减少对动物的依赖。
该呼吁是由EPSRC共同资助的。2012年10月颁发了四个奖项:
- 人类心脏毒性QT延长的预测体外心肌细胞多离子通道数据及数学模型
加里·米拉姆斯博士，牛津大学 - 不精确与重要性:毒理学中的概率图形模型
Jonathan Pitchford博士，约克大学 - 应用数学模型的不确定性和信心在体外毒理学安全评估数据
利兹大学的约翰·高斯林博士 - 结构可识别性和不可区分性分析作为支持3Rs的定量和系统药理学的工具
迈克尔·查佩尔博士，华威大学
支持数学建模者和生物学家之间的合作
数学学习小组汇集了数学家和在生命科学领域工作的学术和工业研究人员。生物学家向一群数学家提出研究问题，然后在为期一周的小组学习中对问题进行头脑风暴。这种专注的方法很快就会对研究问题产生新的见解，从而有利于科学和3r。
2013年数学学习小组
与epsrc资助的医学数学研究小组合作，我们主办了第一个NC3Rs数学研究小组，以解决生物学问题或问题，如果解决了这些问题，可能有助于取代或减少动物的使用。Anthony Holmes的博客，NC3Rs '建模的力量’描述了这一周。
提出了四个问题。点击以下标题，下载每位贡献者的研讨会报告:
- 严重哮喘和慢性阻塞性肺病中类固醇反应的数学建模
伊恩·阿德科克教授，伦敦帝国理工学院 - 将小鼠的心率变化建模为延迟的弱耦合振荡器系统
马克·克里斯蒂博士，伦敦国王学院 - 在桑格小鼠遗传学项目中使用数学建模优化工作流程
威康基金会桑格研究所的克里斯·利略特博士 - 慢性药物输注毒性评估的数学模型
多米尼克·威廉姆斯博士，利物浦大学
2014年数学学习小组
我们与epsrc资助的POEMS网络(通过数学对医疗保健技术进行预测建模)合作，并得到图灵数学网关的支持，主办了一个研究小组，重点是解决医学和医疗保健问题，以推进3r。
提出了五个问题:
通过模拟求偶行为模式，提高黑腹果蝇在神经退行性疾病研究中的效用
Birgit Bruggemeier;牛津大学
模拟传入神经对膀胱充盈的反应
大卫·格伦迪，理查德·克莱顿，唐娜·戴利;谢菲尔德大学
在人类神经发育安全评估中减少动物使用的数学建模
理查德·柯里;先正达
模拟人类B细胞中免疫球蛋白类转换为IgE和IgG的调节，以减少动物使用
大卫·菲尔、汉娜·古尔德;伦敦国王学院
了解视网膜出血的模式
理查德Bonshek;曼彻斯特眼科医院
数学建模与开放式创新
我们还通过多个需要大量建模来解决的挑战，在我们的CRACK IT开放创新平台中展示了数学建模的实用性。
- 虚拟第二种:开发用于慢性毒性研究的虚拟狗组织和器官。
- Respiratox:一个在网上基于qsar的工具，可靠地预测化学物质对人体呼吸道的刺激潜力。
- DARTpaths:绘制发育和生殖毒性(DART)基因和途径，用于毒性复合效应的跨物种比较。
- 最大化:一个在网上模型对农用化学品混合物进行分类，以满足急性口服毒性、皮肤和眼睛刺激的急性GHS分类和标签要求。
- 构象混合:利用现有的技术数据仓库进行开发在网上预测物质毒理学终点的工具，以便放弃在活的有机体内研究。
- VIDR:一个虚拟平台，模拟感染和宿主对病原体攻击的反应，用于基础研究，并加强传染病的新靶点开发。
- IVIVE:一个模型，以提供理解相关性的毒性数据从人类在体外系统预测的安全性紧随其后在活的有机体内人类的接触。
加快在有效性和安全性决策中接受数学建模
与国际健康和环境科学研究所(HESI)，我们在2016年9月举办了为期两天的研讨会，探讨加速接受数学模型提供的证据以提高药物和化学品有效性和安全性测试的可预测性的挑战和机遇。
来自不同领域和学科的80多名科学家和监管机构齐聚一堂，共同探讨:
- 强调生物科学中数学建模的能力和机会;
- 听取其他行业部门关于数学建模如何支持他们的决策;
- 将生命科学家与数学家联系起来，鼓励在模型开发方面的合作;
- 定义未来的前景，以支持在安全和有效性决策中接受数学建模。
工作坊海报
出版物
- Chernyavsky IL等(2014)炎症消退速度在哮喘气道平滑肌质量积累中的作用:来自理论模型的洞察。《公共科学图书馆•综合》9: e90162doi: 10.1371 / journal.pone.0090162