कम्पूसेल3डी

English जून 2026 Concs.gif 4.2.4.3 https://compucell3d.org/ C++ and PythonCompuCell3D (CC3D) एक ओपन सोर्स सॉफ्टवेयर है जो मॉर्फोजेनेसिस, होमियोस्टेसिस, रोग, चिकित्सा और ऊतक इंजीनियरिंग सहित बहुकोशिकीय जीव विज्ञान के दो और त्रि-आयामी बहु-स्तरीय एजेंट-आधारित मॉडल के निर्माण के लिए एक वातावरण समस्या समाधान है।Computational Methods in Cell Biology Swat Maciej H. Thomas Gilberto L. Belmonte Julio M. Shirinifard Abbas Hmeljak Dimitrij Glazier James A. 2012 978-0-12-388403-9 110 325–366 Multi-Scale Modeling of Tissues Using CompuCell3D 10.1016/B978-0-12-388403-9.00013-8 3612985 22482955 CompuCell3D को जटिल जैविक मॉडल के विकास, निष्पादन और विश्लेषण को गैर-विशेषज्ञों के लिए सुलभ बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया था। CompuCell3D को C + + और पायथन में लिखा गया है। सीसी3डी सेलुलर पॉट्स मॉडल (सीपीएम या ग्लेज़ियर-ग्रेनर-होगवेग मॉडल (जीजीएच) (मूल रूप से जेम्सी + +, फ्रांस्वा ग्रेनर और पॉलियन होगवेग द्वारा विकसित) सहित कई विभिन्न ऑब्जेक्ट क्लास और मॉडलिंग पद्धतियों का समर्थन करता है, जो सामान्यीकृत कोशिकाओं (कोशिकाओं के समूह, बाह्य कोशिकीय मैट्रिक्स की मात्रा (ईसीएम) कोशिकाओं और उनके उपक्षेत्रों के गतिशील पुनर्गठन के लिए है, जो सेल क्लस्टरिंग, विकास, विभाजन, मृत्यु, आसंजन, और मात्रा और सतह क्षेत्र की बाधाओं के साथ-साथ रासायनिक क्षेत्रों के प्रसार समीकरण और प्रतिक्रिया-प्रसार के मॉडलिंग के लिए आंशिक समीकरण सॉल्वर, और जैव रासायनिक परिवहन, नियामक संकेत, और चयापचय नेटवर्क रासायनिक गतिविज्ञान दर समीकरण या बोचन नेटवर्क दृष्टिकोण के साथ हल किए गए हैं। इन उप-प्रतिरूपों को एकीकृत करके कम्पूसेल3डी स्राव या अवशोषण जैसे बाहरी रासायनिक क्षेत्रों में सेलुलर प्रतिक्रियाओं के मॉडलिंग को सक्षम बनाता है, और प्रतिक्रियाएं जैसे कि केमोटैक्सिस और हैप्टोटैक्सस, बाहरी संकेतों के जवाब में विभेदन, कोशिका ध्रुवीकरण और गतिशीलता और अन्य बुनियादी जैविक तंत्र। {{इन्फोबॉक्स कनेक्टर अंगूठाकार|कम्पूसेल3डी में सरल एंजियोजेनेसिस अंकुरण मॉडल अंगूठाकार|कम्पूसेल3डी में सरल वास्कुलोजेनेसिस मॉडल कम्पूसेल3डी का इतिहास CompuCell3D की उत्पत्ति एक पूर्व सॉफ्टवेयर प्रणाली, CompuCall में हुई, जिसे 1990 के दशक के अंत में नोट्रे डेम विश्वविद्यालय में और फिर संयुक्त रूप से इंडियाना विश्वविद्यालय, ब्लूमिंगटन के साथ विकसित किया गया था। यह संस्करण मूल रूप से जेम्स ए. ग्लेज़ियर द्वारा जापान में टोहोकू विश्वविद्यालय में फ्रांस्वा ग्रेनर के सहयोग से लिखे गए द्वि-आयामी फोरट्रान-आधारित सीपीएम कोड का एक पुनः कार्यान्वयन और विस्तार था। प्रारंभिक नोट्रे डेम कार्यान्वयन ग्लेज़ियर, जेसस इज़ागुइरे, राजीव चतुर्वेदी, चेंगबांग हुआंग, ट्रेवर सिकोव्स्की, गिल्बर्टो एल. थॉमस, गैबर फोर्गैक्स, मार्क अल्बेर, जॉर्ज हेंटशेल और स्टुअर्ट न्यूमैन के बीच एक सहयोग था।Izaguirre J. A. Chaturvedi R. Huang C. Cickovski T. Coffland J. Thomas G. Forgacs G. Alber M. Hentschel G. 2004 CompuCell, a multi-model framework for simulation of morphogenesis https://archive.org/details/sim_bioinformatics_2004-05-01_20_7/page/1129 Bioinformatics Oxford Academic 20 7 1129–1137 10.1093/bioinformatics/bth050 1367-4803 14764549 कम्पूसेल ने मॉडल विनिर्देश के लिए एक्स. एम. एल. का उपयोग शुरू किया, जिससे मॉडलरों को निम्न-स्तरीय कोड लिखे बिना या पुनः संकलन किए बिना सेल-आधारित मॉडल को परिभाषित करने और तलाशने की अनुमति मिली-गैर-प्रोग्रामरों के लिए प्रवेश की बाधा को कम किया। कम्पूसेल के तीन मुख्य घटक सीपीएम/जीजीएच मॉडल थे, जो कोशिका और ईसीएम व्यवहारों का वर्णन करते थे, एक प्रतिक्रिया-प्रसार (आरडी) मॉड्यूल, जो विसरण योग्य मॉर्फोजेन का वर्णन करता था, और आनुवंशिक नियामक नेटवर्क और विभेदन का एक संयुक्त ओडीई/राज्य मॉडल था। अधिक लचीलेपन और वैज्ञानिक शक्ति की आवश्यकता को पहचानते हुए, टीम ने जल्द ही त्रि-आयामी अनुकरण की अनुमति देने के लिए कम्पुसेल का विस्तार किया, जिसके परिणामस्वरूप कम्पुसेल3डी का पहला संस्करण, लगभग 2002-2003।Chaturvedi R. Huang C. Kazmierczak B. Schneider T. Izaguirre J. A. Glimm T. Hentschel H. G. E. Glazier J. A. Newman S. A. 2005 On multiscale approaches to three-dimensional modelling of morphogenesis Journal of the Royal Society Interface The Royal Society 2 3 237–253 10.1098/rsif.2005.0033 1742-5662 1629079 16849182 कुछ साल बाद, इंडियाना विश्वविद्यालय के बायोकंप्लेक्सिटी इंस्टीट्यूट में, डॉ मैसीज स्वात के नेतृत्व में एक प्रमुख विस्तार को CompuCell3D में लागू किया गया था।Methods in Cell Biology Swat Maciej H. Thomas Gilberto L. Belmonte Julio M. Shirinifard Abbas Hmeljak Dimitrij Glazier James A. Academic Press 2012 978-0-12-388403-9 110 Cambridge, MA, USA 325–366 Multi-Scale Modeling of Tissues Using CompuCell3D 10.1016/B978-0-12-388403-9.00013-8 0091-679X 3612985 22482955 CompuCell3D के विस्तारित संस्करण में प्रमुख योगदानकर्ताओं में डॉ एरियल बाल्टर, बेंजामिन ज़ैतलेन, रैंडी हेलैंड और डॉ. टीजे सेगो शामिल थे।Systems Biology Swat Maciej H. Hester Susan D. Balter Ariel I. Heiland Randy W. Zaitlen Benjamin L. Glazier James A. Humana Press 2009 978-1-59745-525-1 361–428 Multicell Simulations of Development and Disease Using the CompuCell3D Simulation Environment 10.1007/978-1-59745-525-1_13 1940-6029 2739628 19399437 इस विस्तारित कम्पूसेल3डी ने घोषणात्मक मॉडल विन्यास के लिए एक्स. एम. एल. को बनाए रखा और पायथन स्क्रिप्टिंग के लिए समर्थन जोड़ा, जिससे जटिल, बहुस्तरीय जैविक अनुकरणों को विकसित करना और साझा करना आसान हो गया। नई वास्तुकला ने एकल मॉडलिंग ढांचे में उच्च-स्तरीय घोषणात्मक मॉडलिंग और निम्न-स्तरीय प्रक्रियात्मक तर्क दोनों के एकीकरण को सक्षम बनाया। विस्तारित कम्पूसेल3डी में एक प्लगइन प्रणाली, ग्राफिकल यूजर इंटरफेस (ट्वीडिट + +) और अंतःकोशिकीय नेटवर्क मॉडलिंग का समर्थन करने के लिए एसबीएमएल और एम. ए. बी. ओ. एस. एस. के साथ एकीकरण शामिल था। कम्पूसेल3डी को कई एनआईएच और एनएसएफ-वित्त पोषित पहलों-ओपन सोर्स टूल्स फॉर वर्चुअल टिश्यूज (ओपनवीटी) परियोजना द्वारा समर्थन दिया गया है। 2023 में, कम्पूसेल3डी विकास का ध्यान लचीलेपन और अंतरसंचालनीयता में सुधार पर स्थानांतरित हो गया। सीसी3डी एक कोंडा पैकेज बन गया। इस परिवर्तन ने क्लस्टर्स में मास पैरामीटर स्कैन के लिए स्क्रिप्ट में ऑब्जेक्ट्स के रूप में CC3D सिमुलेशन को कॉल करने की अनुमति दी, जुपिटर नोटबुक में चलने के लिए, ऑनलाइन तैनात करने और अन्य सॉफ्टवेयर फ्रेमवर्क के साथ CC3D को एकीकृत करने के लिए।Chung Trinity Sego T. J. Glazier James A. 2025 Cell Modeling in Jupyter Notebook using CompuCell3D Zenodo 2 1 10.5281/zenodo.7600786Sego T. J. January 2024 SimService: a lightweight library for building simulation services in Python Bioinformatics Oxford Academic 40 1 10.1093/bioinformatics/btae009 1367-4811 10809901 38237907 कम्पूसेल3डी को जीएनयू जनरल पब्लिक लाइसेंस के तहत एक मुक्त स्रोत परियोजना के रूप में बनाए रखा गया है और सिस्टम जीव विज्ञान, कम्प्यूटेशनल बायोफिजिक्स और बायोमेडिकल इंजीनियरिंग में शोधकर्ताओं द्वारा विश्व स्तर पर इसका उपयोग किया जाना जारी है। एल्गोरिदम कोशिकाओं और सामग्रियों का जीजीएच/सीपीएम मॉडलिंग कम्पूसेल3डी के मूल में सेलुलर पॉट्स मॉडल (जीजीएच/सीपीएम) है जो दानेदार पदार्थ के व्यवहार का अनुकरण करने के लिए एक जाली-आधारित कम्प्यूटेशनल विधि है। सीपीएम प्रत्येक कोशिका को जाली साइटों (पिक्सेल या वोक्सेल) के संग्रह के रूप में दर्शाता है जिसमें अनुकूलन योग्य गुण और अंतःक्रियाएं होती हैं। प्रणाली तीन तरीकों से विकसित होती है, 1 ऊर्जा कार्य का न्यूनतमकरण, जो जैवभौतिकीय प्रक्रियाओं (जैसे सतह और आयतन की बाधाएं, विस्तार, और विकास) को पकड़ता है 2 अंतःक्रियाएं (जैसे आसंजन, केमोटैक्सिस, और यांत्रिक बल) और 3 घटनाएं (जैसे कोशिका प्रकार परिवर्तन, मृत्यु, निर्माण और विभाजन) । सीपीएम कोशिका छँटाई, ऊतक संगठन, सामूहिक प्रवास, प्रसार और विभेदन सहित कई प्रमुख जटिल प्रक्रियाओं को पकड़ता है। ठोस जैसी सामग्री और मॉडल सुविधाओं जैसे फिलोपोडिया और जंक्शनल आसंजन का अनुकरण करने के लिए, कम्पूसेल3डी कोर जीजीएच/सीपीएम एल्गोरिदम में परिमित-तत्व लिंक की अवधारणा को शामिल करता है। फैलाने वाले क्षेत्र कम्पूसेल3डी विसरण क्षेत्रों और प्रतिक्रिया-प्रसार समीकरण का अनुकरण करने के लिए संख्यात्मक समाधानकों को नियोजित करता है, जो जैविक प्रणालियों में पदार्थों के परिवहन के प्रतिरूपण के लिए महत्वपूर्ण हैं। इन समाधानकों का वर्णन आधिकारिक प्रलेखन में किया गया है। प्रसार-समाधान एफई प्रसार गतिकी की गणना करने के लिए एक स्पष्ट फॉरवर्ड यूलर विधि का उपयोग करता है। जिन परिदृश्यों में तीव्र संतुलन वांछित है, उनमें स्टेडीस्टेट-डिफ्यूजन-सॉल्वर हेल्महोल्ट्ज समीकरण को लागू करता है। प्रतिरूपण प्रसार के अलावा, स्राव और ग्रहण विधियाँ कोशिकाओं और प्रसार क्षेत्रों के बीच गतिशील अंतःक्रिया को सक्षम बनाती हैं। सन्निहित गतिशील नेटवर्क कम्पूसेल3डी सेल एजेंटों में रासायनिक प्रतिक्रिया, जीन नियामक, चयापचय, परिवहन और फार्माकोडायनामिक और फार्माकोकाइनेटिक नेटवर्क सहित गतिशील नेटवर्क मॉडल को एम्बेड करने का समर्थन करता है, जैसा कि आधिकारिक दस्तावेज में विस्तृत है। नेटवर्क को एस. बी. एम. एल., एंटीमनी और सेल. एम. एस. सहित विभिन्न मानक भाषाओं का उपयोग करके परिभाषित किया जा सकता है। इसमें एस. बी. एम. एल. मॉडल के अनुकरण और विश्लेषण के लिए एक उच्च-प्रदर्शन पुस्तकालय, लिब्रोड्रनर शामिल है। इसके अतिरिक्त, एंटीमनी और सेलएमएल इन एसबीएमएल मॉडल में संशोधन की अनुमति देते हैं। कम्पूसेल3डी संभावित संक्रमणों के साथ जीन नियामक नेटवर्क का अनुकरण करने के लिए एम. ए. बी. ओ. एस. एस. (मार्कोवियन बूलियन स्टोकेस्टिक सिम्युलेटर) को भी एकीकृत करता है, जैसा कि आधिकारिक प्रलेखन में वर्णित है। उपयोगकर्ता एसबीएमएल और एम. ए. बी. ओ. एस. एस. मॉडल को स्वतंत्र रूप से अलग-अलग कोशिकाओं से जोड़ सकता है, जिससे कोशिका चक्र, डेल्टा-नॉच पैटर्न, संक्रमण मॉडल और बहुत कुछ का यथार्थवादी अनुकरण संभव हो जाता है। मॉडल परिभाषा और स्क्रिप्टिंग उपयोगकर्ता तेजी से CompuCell3D मार्कअप [XML] भाषा, CC3DML और पायथन स्क्रिप्ट का उपयोग करके अत्यधिक जटिल सिमुलेशन को परिभाषित कर सकते हैं जिन्हें स्टेपेबल्स कहा जाता है। कम्पूसेल3डी मॉड्यूलर, पुनः प्रयोज्य और कॉम्पैक्ट मॉडल विनिर्देशों के विकास को सरल बनाने के लिए सामान्य जैविक प्रक्रियाओं के आधार पर उच्च-स्तरीय पायथन वर्ग और कार्य प्रदान करता है। उपयोगकर्ता निष्पादन गति में सुधार के लिए सी + + स्टेपेबल्स भी लिख सकते हैं। CompuCell3D में एक GUI मॉडल संपादक, Twedit + + शामिल है जो मॉडल आर्किटेक्चर की त्वरित परिभाषा के लिए एक मॉडल विज़ार्ड विज़ार्ड प्रदान करता है और साथ ही CC3DML, पायथन और C + + के लिए अनुकूलित संपादक प्रदान करता है जिसमें सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले कार्यों के लिए कोड-स्निपेट टेम्पलेट शामिल हैं। मॉडल निष्पादन समर्थन CompuCell3D नियंत्रण के कई अलग-अलग स्तरों के साथ एक लचीला और विस्तार योग्य पैकेज प्रदान करके जैविक मॉडल के अन्वेषण और परीक्षण का समर्थन करता है। उच्च-स्तरीय संचालन कम्पूसेल प्लेयर के माध्यम से संभव है, जो क्यूटी धागे पर निर्मित एक इंटरैक्टिव डेस्कटॉप जीयूआई है जो कम्प्यूटेशनल बैक एंड के समानांतर निष्पादित करता है। खिलाड़ी सिमुलेशन को खेलने और रोकने, निष्पादन के दौरान पैरामीटर मूल्यों को बदलने (स्टीरिंग) और कोशिका विन्यास और रासायनिक क्षेत्रों को दिखाने वाली दो-आयामी और त्रि-आयामी प्रतिपादन खिड़कियों के उड़ान निर्माण जैसी कार्यक्षमता प्रदान करता है। उपयोगकर्ता प्रस्तुत छवियों के लिए अंतरक्रियात्मक रूप से ज़ूम, रोटेट और रंग और क्रॉस-सेक्शन को बदल सकते हैं, मूवी निर्यात को परिभाषित कर सकते हैं और स्क्रीनशॉट को सेव कर सकते हैं तथा सिमुलेशन ज्यामिति की प्रस्तुत छवियों को घुमा सकते हैं, रंग सेट कर सकते हैं, और क्रॉस सेक्शन देख सकते हैं। एक नमूना स्क्रीनशॉट नीचे दिखाया गया है। CompuCell3D को समूहों पर बैच मोड में और जुपिटर नोटबुक, कोलाब या अन्य पायथन वातावरण में एक कॉल करने योग्य पायथन लाइब्रेरी के रूप में भी चलाया जा सकता है। विस्तारशीलता स्टेपेबल्स और प्लगइन्स के रूप में सी + + एक्सटेंशन के साथ बैक एंड का विस्तार संभव है। बैक एंड ऑब्जेक्ट-ओरिएंटेड डिज़ाइन पैटर्न का उपयोग करता है जो विस्तार में योगदान देता है, स्वतंत्र रूप से ऑपरेटिंग मॉड्यूल के बीच युग्मन को कम करता है। वैकल्पिक कार्यक्षमता को प्लगइन्स के माध्यम से एनकैप्सुलेट किया जा सकता है, जो एक एक्स. एम. एल. कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल संदर्भ के माध्यम से रनटाइम पर गतिशील रूप से लोड होते हैं। पायथन पुस्तकालय के रूप में, कम्पूसेल3डी अन्य मॉडलिंग उपकरणों और ढांचे द्वारा कॉल और कॉल किया जा सकता है। आवेदन कम्पूसेल3डी का उपयोग विकासात्मक जीव विज्ञान, विकासात्मक विषाक्तता, कैंसर जीव विज्ञान, विष विज्ञान, प्रतिरक्षाविज्ञान और ऊतक अभियांत्रिकी सहित जैविक और जैव चिकित्सा अनुसंधान क्षेत्रों की एक विस्तृत श्रृंखला में बड़े पैमाने पर किया जाता है। इसके अनुप्रयोगों में ट्यूमर की वृद्धि और मेटास्टेसिस, एंजियोजेनेसिस और वास्कुलोजेनेसिस, यकृत विषाक्तता और चयापचय, प्रतिरक्षा कोशिका गतिशीलता, और विकासात्मक प्रक्रियाएं जैसे कि अंग मॉर्फोजेनेसिस (अङ्ग मॉर्फोजेनिसिस) और ऊतक पैटर्न, शामिल तंत्र और घटना जैसे कि सोमिटोजेनेसिस गैस्ट्रूलेशन, न्यूरुलेशन, ब्रांचिंग मॉर्फोजेसिस (जैसे, फेफड़े, गुर्दे, लार ग्रंथियां), कोन्ड्रोजेनेसिस सेल छँटाई, संवहनी नेटवर्क गठन, स्टेम सेल विभेदन, सामूहिक कोशिका प्रवास, मॉर्फोजेन ढाल स्थापना, और पुनर्जनन प्रक्रियाएं शामिल हैं।Sluka James P. Fu Xiao Swat Maciej Belmonte Julio M. Cosmanescu Alin Clendenon Sherry G. Wambaugh John F. Glazier James A. 16 September 2016 A Liver-Centric Multiscale Modeling Framework for Xenobiotics PLOS ONE 11 9 2016PLoSO..1162428S 10.1371/journal.pone.0162428 5026379 27636091 freeYang Yongliang Filipovic David Bhattacharya Sudin April 2022 A Negative Feedback Loop and Transcription Factor Cooperation Regulate Zonal Gene Induction by 2, 3, 7, 8-Tetrachlorodibenzo-p-Dioxin in the Mouse Liver Hepatology Communications 6 4 750–764 10.1002/hep4.1848 8948569 34726355Hester Susan D. Belmonte Julio M. Gens J. Scott Clendenon Sherry G. Glazier James A. 6 October 2011 A Multi-cell, Multi-scale Model of Vertebrate Segmentation and Somite Formation PLOS Computational Biology 7 10 2011PLSCB...7E2155H 10.1371/journal.pcbi.1002155 3188485 21998560 free कम्पूसेल3डी अंतःकोशिकीय संकेत, जैव-यांत्रिक अंतःक्रिया और प्रतिक्रिया-प्रसार मॉडल के साथ बहुकोशिकीय अनुकरण को एकीकृत करता है, जिससे शोधकर्ताओं को कई पैमानों पर जटिल जैविक घटनाओं का पता लगाने में मदद मिलती है। सॉफ्टवेयर का लचीलापन और पायथन-आधारित स्क्रिप्टिंग प्रयोगात्मक डेटा के साथ एकीकरण की सुविधा प्रदान करता है, रोग तंत्र में अंतर्दृष्टि को चलाता है, जिसमें रोग की प्रगति, दवा खुराक और चिकित्सीय प्रतिक्रियाओं का मूल्यांकन करने के लिए जोखिम विज्ञान में प्रतिकूल परिणामों और अनुप्रयोगों की भविष्यवाणी शामिल है।Gianlupi Juliano Ferrari Mapder Tarunendu Sego T. J. Sluka James P. Quinney Sara K. Craig Morgan Stratford Robert E. Glazier James A. 2022 Multiscale Model of Antiviral Timing, Potency, and heterogeneity Effects on an Epithelial Tissue Patch Infected by SARS-CoV-2 Viruses 14 3 605 10.3390/v14030605 8953050 35337012 free कम्पूसेल3डी का उपयोग करने वाले 150 से अधिक प्रकाशनों की सूची के लिए कृपया कम्पूसेल2डी प्रकाशन पृष्ठ देखें। CompuCell3D सीखने के लिए समर्थन CompuCell3D आम जनता द्वारा इसके उपयोग को सुविधाजनक बनाने के लिए सहायता, शैक्षिक सामग्री और पर्यवेक्षित ऑनलाइन प्रशिक्षण प्रदान करता है। ट्यूटोरियल नए उपयोगकर्ताओं को CC3D स्थापित करने और मूल बातों से परिचित होने में मदद करते हैं। इन नियमावली में सभी उपलब्ध सीसी3डी उपकरणों के बारे में सटीक और विस्तृत जानकारी है। अनुकरण प्रदर्शन मॉडल निर्माण के लिए त्वरित शुरुआत हैं। वार्षिक कार्यशालाओं में सीसी3डी की बुनियादी और उन्नत कार्यात्मकताएँ, मॉडल निर्माण अवधारणाएँ और व्यक्तिगत समर्थन शामिल हैं। पिछली कार्यशालाओं के वीडियो यूट्यूब पर उपलब्ध हैं। विशिष्ट प्रश्नों या समस्या निवारण के लिए, कम्पूसेल3डी टीम अपने सबरेडिट के माध्यम से भी सहायता प्रदान करती है। ये सामग्रियाँ स्वतंत्र रूप से उपलब्ध हैं और जीव विज्ञान और चिकित्सा में कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग दृष्टिकोण को अपनाने को बढ़ावा देने के लिए शैक्षणिक कार्यक्रमों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं। यह भी देखें सिस्टम बायोलॉजी मॉडलिंग सॉफ्टवेयर की सूची संदर्भ स्वाट, माचिएज एच.; थॉमस, गिल्बर्टो एल.; बेलमोंटे, जूलियो एम.; शिरिनिफार्ड, अब्बास; ह्मेलजाक, दिमित्रिज; ग्लेज़ियर, जेम्स ए. 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