In silico - это термин, используемый в биологии и других экспериментальных науках, означает эксперимент, проведенный на компьютере или с помощью компьютерного моделирования. Фраза является псевдолатинской и означает "в кремнии", имея в виду кремний в компьютерных чипах. Оно было придумано в 1987 году как аллюзия на латинские фразы in vivo, in vitro и in situ, которые широко используются в биологии(особенно в системной биологии). Последние фразы относятся, соответственно, к экспериментам, проводимым в живых организмах, вне живых организмов и там, где они встречаются в природе.

Рисунок 1:
Первым шагом для in silico является подтверждение исследовательской значимости растений. Эти лекарственные растения можно разделить на три категории: (1) обычные травы с более сложным механизмом действия, чем у других трав; (2) травы с долгой историей традиционного использования, но меньшим количеством исследований по их фитохимии и фармакологии; и (3) травы с историей традиционного использования, но в настоящее время с новым применением.
Второй этап - организация и сбор природных продуктов для создания базы данных природных продуктов.
Третий этап - предварительная обработка этих соединений, включая анализ на лекарственные свойства, прогнозирование ADME/T (всасывание, распределение, метаболизм, выведение и токсичность) и исключение ложноположительных соединений.
Четвертый этап - это основной метод данной методологии, виртуальный скрининг in silico, включающий в себя три различные теоретические базы: первая - виртуальная ловля мишени на основе теории фармакофора; вторая - двойная валидация на основе теории сходства формы малых молекул; третья - анализ соединения-мишени на основе докинга.
Пятый этап - анализ набора выявленных мишеней. Используя технические методы сетевой фармакологии и различные базы данных и веб-сайты белковой информации, анализируют взаимосвязи сигнальных путей, патологических путей и связанных с ними заболеваний с потенциальными мишенями.

История
Самое раннее известное использование этой фразы было сделано Кристофером Лэнгтоном для описания искусственной жизни в анонсе семинара на эту тему в Центре нелинейных исследований Национальной лаборатории Лос-Аламоса в 1987 году. Выражение in silico впервые было использовано для характеристики биологических экспериментов, проводимых полностью на компьютере в 1989 году на семинаре "Клеточные автоматы: теория и применение" в Лос-Аламосе(Нью-Мексико), математиком Педро Мирамонтесом из Национального автономного университета Мексики(UNAM), представившим доклад "Физико-химические ограничения ДНК и РНК, клеточные автоматы и молекулярная эволюция".

Рисунок 2: Лес синтетических дендритов(in silico) с применением законов Кахаля(нейронная теория)

Выражение in silico первоначально применялось только к компьютерным симуляциям, моделирующим природные или лабораторные процессы(во всех естественных науках), и не относилось к расчетам, выполняемым компьютером в общем виде.

Считается, что исследование in silico в медицине способно ускорить темпы открытия лекарств, одновременно снижая необходимость в дорогостоящих лабораторных работах и клинических испытаниях.
Одним из способов достижения этой цели является более эффективное производство и скрининг кандидатов в лекарственные препараты.
Например, в 2010 году, используя алгоритм стыковки белков EADock, исследователи нашли потенциальные ингибиторы фермента, связанного с активностью рака, in silico.

Пятьдесят процентов молекул в итоге оказались активными ингибиторами in vitro. Этот подход отличается от использования дорогостоящих роботизированных лабораторий для физического тестирования тысяч различных соединений в день с ожидаемой частотой попадания порядка 1% или меньше, и еще меньше ожидается, что после дальнейшего тестирования они окажутся настоящими лидерами.

Клеточные модели
Ранее были предприняты усилия по созданию компьютерных моделей поведения клеток. Например, в 2007 году исследователи разработали in silico модель туберкулеза для помощи в поиске лекарств, главным преимуществом которой было то, что она быстрее, чем в реальном времени, имитировала скорость роста, позволяя наблюдать интересующие явления в течение минут, а не месяцев.
Можно найти и другие работы, посвященные моделированию определенного клеточного процесса, например, цикла роста Caulobacter crescentus.

Эти усилия далеки от точной, полностью предсказуемой компьютерной модели всего поведения клетки. Ограничения в понимании молекулярной динамики и клеточной биологии, а также отсутствие доступных вычислительных мощностей заставляют делать большие упрощающие допущения, которые ограничивают полезность существующих клеточных моделей in silico, что очень важно для исследований in silico рака.

Генетика
Цифровые генетические последовательности, полученные в результате секвенирования ДНК, могут храниться в базах данных последовательностей, анализироваться, изменяться в цифровом виде или использоваться в качестве шаблонов для создания новой реальной ДНК с помощью искусственного генного синтеза.

Другие примеры
Технологии компьютерного моделирования in silico также применяются в:
- Анализ целых клеток прокариотических и эукариотических хозяев, например, E. coli, B. subtilis, дрожжей, линий клеток человека;
- Разработка и оптимизация биопроцессов, например, оптимизация выхода продукта;
- Моделирование онкологических клинических испытаний с использованием инфраструктуры грид-вычислений, например, Европейской грид-инфраструктуры, для повышения производительности и эффективности моделирования;
- Анализ, интерпретация и визуализация гетерологичных наборов данных из различных источников, например, данных генома, транскриптома или протеома.
- Валидация этапов таксономической классификации в исследовании метагеномики травоядных;
- Проектирование белков. Одним из примеров является RosettaDesign, пакет программного обеспечения, находящийся в стадии разработки и бесплатный для академического использования.

Использованная литература:
1) www.wikipedia.org,
2) www.biomedcentral.com