Kurset introducerer de studerende til teori og praksis indenfor opbygning af matematiske modeller af cellulær metabolisme med anvendelser i både prokaryote og mammale systemer. De centrale modelleringsrammer omfatter stoikiometriske og constraint-baserede tilgange implementeret i Python. Der er særligt fokus på de diverse anvendelsesmuligheder af modellerne. Gennem eksempler og øvelser vil de studerende opbygge og anvende constraint-baserede modeller til at adressere bioteknologiske problemstillinger såsom design af mikrobielle og mammale produktionsstammer, analyse af lægemidlers effekt på metaboliske pathways, optimering af mediesammensætning samt undersøgelse af interaktioner i mikrobielle samfund. Kurset omfatter desuden integration af transkriptom-, proteom- og metabolomdata i metaboliske modeller. Ved kursets afslutning vil de studerende kunne konstruere og anvende metaboliske modeller samt kritisk vurdere, hvilke biologiske spørgsmål modellerne kan og ikke kan besvare. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Forstå forskellen mellem et netværk og en tilstand.
• Rekonstruere en organismes metaboliske netværk ud fra dens genomsekvens.
• Omsætte en metabolisk rekonstruktion til en matematisk model egnet til computersimulering.
• Simulere forskellige funktionelle tilstande af det metaboliske netværk.
• Identificere og fejlfinde problemer, når modeller ikke simulerer korrekt.
• Analysere egenskaber ved forskellige funktionelle tilstande ved hjælp af flux balance-analyse og andre værktøjer.
• Forstå grundlæggende principper for, hvordan forskellige -omics-datasæt genereres eksperimentelt, især genomiske, transkriptomiske, proteomiske, metabolomiske og fluxomiske data.
• Integrere metaboliske modeller med forskellige -omics-data og forstå fordele og begrænsninger ved hver datatype.
• Anvende metaboliske modeller på forskellige anvendelser, for eksempel metabolisk engineering/​stammedesign, optimering af medier, identifikation af drug targets og off-targets samt interaktioner i mikrobielle samfund.

Kurset omhandler konstruktion og anvendelse af matematiske modeller af cellulær metabolisme baseret på stoikiometriske og constraint-baserede tilgange. Hovedfokus er på prokaryote organismer, men kurset vil også omfatte eksempler og hjemmeopgaver baseret på eukaryote og mammale systemer for at illustrere den brede anvendelighed og de mange praktiske anvendelser inden for metabolisk systembiologi.

Kurset består af forelæsninger, der introducerer centrale begreber, kombineret med guidede øvelser i undervisningen, som understøtter og udbygger forelæsningsstoffet. Derudover vil de studerende arbejde med opgaver og et gruppeprojekt. Kursusmaterialet omfatter en lærebog, videnskabelige artikler, multi-omics-datasæt fra offentlige databaser, gæsteforelæsninger og supplerende videoer. Alt beregningsarbejde udføres i Python. Systems Biology: Constraint-based Reconstruction and Analysis. Forfatter: Bernhard Palsson. Cambridge University Press. 2015 04. maj, 2026