COBRApy 是一个用于代谢模型约束重建与分析(COBRA)的 Python 库,面向系统生物学研究,可对基因组尺度代谢模型做计算模拟、代谢工程分析和表型预测。
主要能力包括:模型管理,可用 load_model("textbook")、load_model("ecoli")、load_model("salmonella") 加载内置模型,用 read_sbml_model、load_json_model、load_yaml_model 从文件读取,用 write_sbml_model、save_json_model、save_yaml_model 保存;模型结构访问,如 model.reactions、model.metabolites、model.genes 及 get_by_id;通量平衡分析(FBA),如 model.optimize()、model.slim_optimize() 与 pfba、geometric_fba;通量变异性分析(flux_variability_analysis,支持 fraction_of_optimum、loopless 与 reaction_list);单/双基因与反应敲除(single_gene_deletion、double_gene_deletion 等,可用 processes 并行);培养基管理(model.medium、minimal_medium);通量采样(sample,method="optgp" 或 "achr",并用 OptGPSampler.validate 校验);生产包络(production_envelope,可结合碳源与 matplotlib 绘图);gapfilling;以及用 Model、Reaction、Metabolite 从零建模。
使用方式为 Python 编程调用,依赖求解器(如 GLPK、CPLEX、Gurobi,通过 model.solver 切换)。可用上下文管理器临时改动目标、边界或敲除基因,退出后自动还原。建议用 slim_optimize 校验模型可行性、检查解的 optimal 状态、在需要热力学可行性时使用 loopless FVA、对耗时操作并行化,并优先用 SBML 交换与长期存储。
限制:资料未提供收费、价格、平台与具体性能数据;不可行解、求解缓慢、无界解与导入错误需排查培养基、反应边界、模型一致性与文件格式。官方文档见 https://cobrapy.readthedocs.io/en/latest/。