Gabriele Graffieti
Scopo di questo elaborato di tesi è la modellazione e l’implementazione di
una estensione del simulatore Alchemist, denominata Biochemistry, che permetta di simulare un ambiente multi-cellulare.
Al fine di simulare il maggior numero possibile di processi biologici, il simulatore dovrà consentire di modellare l’eterogeneità cellulare attraverso la modellazione di diversi aspetti dei sistemi cellulari, quali: reazioni intracellulari, segnalazione tra cellule adiacenti, giunzioni cellulari e movimento.
Dovrà, inoltre, essere ammissibile anche
l’esecuzione di azioni impossibili nel mondo reale, come la distruzione o la
creazione dal nulla di molecole chimiche.
In maniera più specifica si sono modellati ed implementati i seguenti processi biochimici: creazione e distruzione di molecole chimiche, reazioni biochimiche intracellulari, scambio di molecole tra cellule adiacenti, creazione e distruzione di giunzioni cellulari.
È stata dunque posta particolare enfasi nella modellazione delle reazioni tra cellule vicine, il cui meccanismo è simile a quello usato nella segnalazione cellulare.
Ogni parte del sistema è stata modellata seguendo fenomeni realmente presenti nei sistemi multi-cellulari, e documentati in letteratura. Per la specifica delle reazioni chimiche, date in ingresso alla simulazione, è stata necessaria l’implementazione di un Domain Specific Language (DSL) che consente la scrittura di reazioni in modo simile al linguaggio naturale, consentendo l’uso del simulatore anche a persone senza particolari conoscenze di biologia.
La correttezza del progetto è stata validata tramite test compiuti con dati
presenti in letteratura e inerenti a processi biologici noti e ampiamente studiati.
