Virtuelle Zelle
VCell-Modelle haben eine hierarchische Baumstruktur. Die Stammebene ist die „Physiologie“, die aus Kompartimenten, Spezies und chemischen Reaktionen sowie Reaktionsraten besteht, die Funktionen von Konzentrationen sind. Angesichts der anfänglichen Konzentrationen von Arten kann VCell berechnen, wie sich diese Konzentrationen im Laufe der Zeit ändern. Wie diese numerischen Simulationen durchgeführt werden, wird durch eine Reihe von „Anwendungen“ bestimmt, die angeben, ob Simulationen deterministisch oder stochastisch und räumlich oder kompartimental sind; mehrere „Anwendungen“ können auch Anfangskonzentrationen, Diffusionskoeffizienten, Durchflussraten und eine Vielzahl von Modellierungsannahmen angeben. So können „Anwendungen“ als Computerexperimente angesehen werden, um Ideen über das physiologische System zu testen. Jede „Anwendung“ entspricht einer mathematischen Beschreibung, die automatisch in die VCell Math Description Language übersetzt wird. Mehrere „Simulationen“, einschließlich Parameterscans und Änderungen der Solver-Spezifikationen, können in jeder „Anwendung“ ausgeführt werden.
Modelle können von einfach bis hochkomplex reichen und eine Mischung aus experimentellen Daten und rein theoretischen Annahmen darstellen.
Die virtuelle Zelle kann als verteilte Anwendung über das Internet oder als eigenständige Anwendung verwendet werden. Die grafische Benutzeroberfläche ermöglicht die Konstruktion komplexer Modelle in biologisch relevanten Begriffen: Kompartimentsabmessungen und -form, molekulare Eigenschaften und Interaktionsparameter. VCell wandelt die biologische Beschreibung in ein äquivalentes mathematisches System von Differentialgleichungen um. Benutzer können in der gemeinsamen grafischen Oberfläche zwischen der schematischen biologischen Ansicht und der mathematischen Ansicht hin und her wechseln. Wenn Benutzer dies wünschen, können sie die mathematische Beschreibung direkt unter Umgehung der Schaltplanansicht bearbeiten. VCell ermöglicht Benutzern eine Auswahl numerischer Löser, um die mathematische Beschreibung in Softwarecode zu übersetzen, der zur Durchführung der Simulationen ausgeführt wird. Die Ergebnisse können online angezeigt oder in einer Vielzahl von Exportformaten auf den Computer des Benutzers heruntergeladen werden. Die Virtual Cell-Lizenz ermöglicht allen Mitgliedern der wissenschaftlichen Gemeinschaft freien Zugang.
Benutzer können ihre Modelle in der VCell-Datenbank speichern, die auf Servern in Connecticut verwaltet wird. Die VCell-Datenbank verwendet ein Zugriffskontrollsystem mit Berechtigungen, mit denen Benutzer ihre Modelle privat halten, für ausgewählte Mitarbeiter freigeben oder veröffentlichen können. Die VCell-Website führt eine durchsuchbare Liste von Modellen, die öffentlich sind und mit Forschungspublikationen in Verbindung stehen.
