SAAM II

SAAM II
SAAM II(소프트웨어)
개발자나노매스 LLC
초기 릴리즈v1.0 1995; 27년 전 (v1.0 1995)
안정된 릴리스
v2.3 2019; 3년 전 (v2.3 2019)
기입처C++
운영 체제Windows, MacOS
플랫폼IA-32, x86-64
유형부문별 모델링
면허증.독자 사양 상용 소프트웨어
웹 사이트www.nanomath.us

SAAM II("Simulation Analysis and Modeling" 버전 2.0의 줄임말)는 1997년 시애틀에 있는 워싱턴 대학에서 SAAM Institute에 의해 개발된 미국 NIH가 출자한 독점 소프트웨어입니다.SAAM II는 추적자 및 약동학 연구를 위한 컴퓨터 프로그램이다.구획 모델링 및 비구획 분석에 사용됩니다.유사한 소프트웨어와 비교하여 구획 모델은 그래픽으로 구성되므로 간단한 시스템을 빠르게 실행하거나 복잡한(선형 및 비선형) 구조를 생성할 수 있습니다.주요 용도는 대사 질환과 약동학에 있다.

역사

생명공학 센터의 키네틱 분석을 위한 자원 센터를 통해 일하는 워싱턴 대학은 1950년대 후반과 1960년대 초에 미국 국립 보건원 및 기타 연구 사이트에서 개발된 SAAM(I 또는 1.0)이라는 소프트웨어 패키지의 코드를 다시 작성했습니다.최초의 SAAM은 실험 설계와 데이터 분석을 지원하는 강력한 연구 도구였습니다.그 사전은 공식적으로 미분 방정식을 명시하지 않고 구획 모형을 개발할 수 있도록 허용했다.그러나 SAAM은 모뎀 컴퓨터 소프트웨어 설계 및 구현 기술 시대 이전에 개발되었기 때문에 사용자 친화적이지 않았습니다.또한 계산 커널이 제대로 문서화되지 않아 검증, 유지 보수 및 추가 개선이 어려웠습니다.[1]1995년 David Foster 교수는 SAAM II를 생성한 전략적 사용자 인터페이스를 포함한 SAAM 코드 재작성을 주도했습니다.그 후 포스터 교수와 Vicini 박사의 연구실 모두 SAAM II에 대한 특별한 지원을 통해 버전 2.1의 개발 및 지원과 더불어 PopKinetics라 불리는 인구 약물 동태 플러그인의 개발을 촉진했습니다.Epsilon Group은 버그 수정, 그래픽 개선 및 Mac 버전 작성을 통해 SAAM을 현재 버전 2.3으로 업데이트했습니다.현재 SAAM II는 워싱턴 대학의 모델러이자 과학자인 시몬 페라졸로 박사가 소유한 워싱턴의 회사인 나노매스 LLC에 의해 배포되고 있습니다.

특징들

사용자 친화적인 그래피컬 사용자 인터페이스를 갖추고 있습니다.이러한 사용자 인터페이스에서는 모델의 시각적 표현을 생성하여 구획 모델을 구성합니다.이 모델에서 프로그램은 자동으로 일반 미분 방정식(ODE) 시스템을 생성합니다.이 프로그램은 모형을 시뮬레이션하고 데이터에 적합시킬 수 있으며 최적의 모수 추정치와 관련 통계량을 반환합니다.이 모듈은 구획 모듈과 수치 모듈로 구성되어 있습니다.

컴파트먼트 모듈

구획 모듈에서 사용자는 구획, 전송(0차, 선형, Michaelis-Menten kinetics 등) 및 지연을 나타내는 드래그 앤 드롭 모델 구축 아이콘 세트 중에서 선택하여 도면 캔버스 상에 시스템의 시각적 표현을 구축할 수 있습니다.각 아이콘에 대해 대화 상자를 사용하여 속성을 정의할 수 있습니다.모형의 동작을 시뮬레이션하려면 실험을 생성해야 합니다(모형 조건).드래그 앤 드롭 실험 빌드 아이콘을 사용하여 사용자가 직접 입력 및 샘플링 사이트를 지정할 수 있습니다.각각은, 예를 들면, 측정 방정식을 써, 데이터 요소와의 관련성을 가지는 속성 박스를 가진다.후보 약물(#1)과 혈장 제거(#2)의 경구 흡수를 위한 두 구획 모델의 예는 그림 1에 나와 있다.입력(선량)은 소화실 1에 있고 출력(관찰)은 플라즈마실 2에 있습니다.구획 모듈은 SAAM II에서 가장 많이 사용되는 기능입니다.

2-comp
경구 약물의 약물 동태를 설명하는 2 구획 모델의 SAAM II 그래픽의 예(Mac 버전에서 가져온 이미지).왼쪽 구획 1은 조영제, 주입 또는 맞춤형 경구 약물(GI 트랙)의 입력 풀이며 오른쪽 구획 2는 혈장 내에서 관찰이 수집되는 출력 풀입니다.구획을 연결하는 매개변수(일반적으로 속도 상수 1/시간)는 사용 가능한 데이터에 고정되거나 적합될 수 있다. k21은 소화 시스템에서 혈액으로의 흡수를 나타내고, k01은 대변에서 사용할 수 없는 선량 제거, k02는 혈액에서 약물 제거를 나타낸다.

비구획 모듈(수치 모듈)

숫자 모듈도 사용할 수 있지만 사용 빈도는 낮습니다. 이 모듈을 사용하면 미리 정의된 함수로 직접 데이터를 작성할 수 있습니다.후자를 사용하면 데이터를 분할하지 않고 분석할 수 있습니다.

주요 계산 알고리즘

ODE 해결에는 RK 4-5차, MATLAB의 ode45와 같은 세 가지 유형의 적분자가 사용됩니다. 매트릭스 지수의 Pade 근사치에 기초한 방법 및 일반적인 Rosenbrock 방법이 사용됩니다.파레미터 최적화는 가우스-뉴턴 알고리즘을 기반으로 합니다.

SAAM의 인식된 특징은 베이지안 [2]피팅뿐만 아니라 가정된 측정 오류에 기초한 가중치 체계를 만드는 것이다.이 옵션을 선택하면 베이지안 피팅은 파라미터 추정 정확도에서 특히 강력합니다.SAAM은 이론적인 구조 식별이 성공적이지 않거나 너무 복잡하여 평가할 수 없는 경우에도 복잡한 구조의 추정을 가능하게 한다.그러나 모델이 식별 불가능을 어렵게 만드는 경향이 있는 경우, SAAM은 추정의 정밀도를 계산할 수 없기 때문에 메시지를 출력한다.이는 SAAM의 상식적이고 실용적인 기능으로 데이터 관찰이 거의 없는 다소 복잡한 구조의 파라미터 적합에 중요한 여유를 주는 반면 다른 적합 소프트웨어는 실패합니다.

확인

업계 골드 표준 PK 분석 소프트웨어인 Phoenix WinNonlin에 대해 소프트웨어(숫자) 성능 검증을 수행했습니다.일반적으로 SAAM II와 WinNonlin은 매개변수 추정치와 모델[3] 예측에 대해 양호한 일치(<1% 차이)를 보였다.

popKinetics 플러그인

팝키네틱스는 SAAM II의 추가 기능이며 데이터와 모델 매개변수의 가변성으로 모집단에서 약물의 PK를 시뮬레이션하는 강력한 시뮬레이터이다.SAAM II에 구축된 구획 모델의 인구 분석을 위해 NIH에 의해 자금이 지원되었다.사용하기 쉬운 사용자 인터페이스를 갖추고 있습니다(프로그래밍이나 의사 코드가 필요 없음).신뢰 구간을 사용하여 모집단 모수에 대한 표준 2단계 및 반복 2단계 접근방식을 계산한다.분석 전에 모집단에 대한 가정이 필요한 경우는 거의 없습니다.예를 들어 다양한 투여 요법의 효과를 결정하기 위해 임상시험을 시뮬레이션할 수 있습니다.

영향과 주목할 만한 작업

1형 당뇨병 시뮬레이터(AKA, Padua-Virginia Simulator)는 [4]1형 당뇨병의 포도당과 인슐린 프로파일을 시뮬레이션할 수 있습니다.2008년 미국 식품의약국은 인공 췌장에 대한 폐쇄 루프 알고리즘을 포함한 특정 인슐린 치료의 임상 전 시험 대체물로 버지니아 대학과 파도바 대학이 개발한 T1D 시뮬레이터를 승인했다.코벨리와 코바체프 연구소는 SAAM II에서 시뮬레이터를 프로토타입으로 만들었습니다.

SAAM II를 사용한 고전적인 약동학 연구는 Foster와 Vicini 연구소에 의한 것이며, 더 복잡한 지질 역학 연구는 [5]호주의 Barrett 연구소에 의한 것이다.SAAM II는 현재 PBPK 모델 프로토타이핑에 사용되고 있습니다.복잡한 메커니즘이 신약이나 제제의 PK에 관여하는 경우 SAAM II는 신속한 생체 내 시험에 사용될 수 있다.시애틀의 Perazolo와 동료들은 SAAM II를 실험 데이터와 함께 사용하여 나노 입자 PBPK와 장기 또는 장기 방출 [6][7]치료법의 임상적 전환을 알립니다.

교육

SAAM II는 특히 2000년 초에 미국과 전 세계 대학의 여러 커리큘럼에 존재했습니다.워싱턴 대학교는 여전히 약학대학의 PK 모듈에서 SAAM II를 가르치고 있습니다.파도바 대학에서 SAAM II는 대학원 모델링 모듈에서 생물의학 엔지니어에게 소개되었습니다.

레퍼런스

  1. ^ Cobelli, Claudio; Foster, David (1998). "Compartmental models: theory and practice using the SAAM II software system". Adv Exp Med Biol. Advances in Experimental Medicine and Biology. 445 (445): 79–101. doi:10.1007/978-1-4899-1959-5_5. ISBN 978-1-4899-1961-8. PMID 9781383.
  2. ^ Barrett, P. Hugh R.; Bell, Bradley M.; Cobelli, Claudio; Golde, Hellmut; Vicini, Paolo; Foster, David M (1998). "SAAM II: Simulation, Analysis, and Modeling Software for Tracer and Pharmacokinetic Studies". Metabolism. 47 (4): 484–492. doi:10.1016/s0026-0495(98)90064-6.
  3. ^ Heatherington, Anne C; Vicini, Paolo; Golde, Hellmut (1998). "A Pharmacokinetic/Pharmacodynamic Comparison of SAAM II and PC/WinNonlin Modeling Software". J Pharm Sci Biol. 87 (10): 1255–1263. doi:10.1021/js9603562. PMID 9758686.
  4. ^ Dall Man, Chiara; Micheletto, Francesco; Lv, Dayu; Brenton, Marc; Kovatchev, Boris; Cobelli, Claudio (2014). "The UVA/PADOVA Type 1 Diabetes Simulator". J Diabetes Sci Technol. 8 (1): 26–34. doi:10.1177/1932296813514502. PMC 4454102. PMID 24876534.
  5. ^ Barrett, P Hough R; Bell, Bradley; Cobelli, Claudio; Golde, Hellmut; Shumitzky, Alan; Vicini, Paolo (1998). "SAAM II: Simulation, analysis, and modeling software for tracer and pharmacokinetic studies". Metabolism. 4 (4): 484–492. doi:10.1016/S0026-0495(98)90064-6.
  6. ^ Perazzolo, Simone; Sheriman, Laura; McConnachie, Lisa; Shen, Danny; Ho, Rodney J (2020). "Integration of Computational and Experimental Approaches to Elucidate Mechanisms of First-Pass Lymphatic Drug Sequestration and Long-Acting Pharmacokinetics of the Injectable Triple-HIV Drug Combination TLC-ART 101". J Pharm Sci. 109 (5): 1789–1801. doi:10.1016/j.xphs.2020.01.016.
  7. ^ Perazzolo, Simone; Shen, Danny; Ho, Rodney J (2022). "Physiologically Based Pharmacokinetic Modeling of 3 HIV Drugs in Combination and the Role of Lymphatic System after Subcutaneous Dosing. Part 2: Model for the Drug-combination Nanoparticles". J Pharm Sci. 111 (3): 825–837. doi:10.1016/j.xphs.2021.10.009.