بیوانفورماتیک چیست؟ کاربردهای بیوانفورماتیک در پزشکی

در مطلب قبلی در مورد توالی یابی DNA یا DNA Sequencing صحبت کردیم. در این مطلب از دایا اکسیر که فروش مواد شیمیایی آزمایشگاهی را انجام میدهد، می خواهیم موضوع بیوانفورماتیک را بررسی کنیم. در طول چند دهه گذشته، پیشرفت های سریع در فناوری های تحقیقاتی ژنومی و مولکولی و تحولات در فناوری اطلاعات با هم ترکیب شده اند تا حجم عظیمی از اطلاعات مربوط به زیست شناسی مولکولی را تولید کنند. بیوانفورماتیک نامی است که به این رویکردهای ریاضی و محاسباتی داده شده است که برای درک درستی از فرآیندهای بیولوژیکی استفاده می شود.

بیو انفورماتیک چیست؟

از نظر تاریخی، واژه بیوانفورماتیک به معنای امروزی آن نیست. Paulien Hogeweg  و Ben Hesper آن را در سال ۱۹۷۰ برای اشاره به مطالعه فرآیندهای اطلاعاتی در سیستم های زیستی ابداع کردند.بیوانفورماتیک یک رشته بین رشته ای است که عمدتاً شامل زیست شناسی مولکولی و ژنتیک، علوم کامپیوتر، ریاضیات و آمار است. مشکلات بیولوژیکی در مقیاس بزرگ و فشرده داده از نقطه نظر محاسباتی مورد بررسی قرار می گیرند. رایج ترین مشکلات مدل سازی فرآیندهای بیولوژیکی در سطح مولکولی و استنتاج از داده های جمع آوری شده است.

یک روش بیوانفورماتیک معمولاً شامل مراحل زیر است:

• جمع آوری آمار از داده های بیولوژیکی
• ساخت یک مدل محاسباتی
• حل یک مسئله مدل سازی محاسباتی
• آزمایش و ارزیابی یک الگوریتم محاسباتی

هدف اصلی بیوانفورماتیک افزایش درک فرآیندهای بیولوژیکی است. با این حال، آنچه آن را از سایر رویکردها متمایز می کند، تمرکز آن بر توسعه و بکارگیری تکنیک های محاسباتی فشرده برای دستیابی به این هدف است. به عبارت ساده تر، بیوانفورماتیک شامل استفاده از فناوری رایانه برای مدیریت حجم زیادی از اطلاعات بیولوژیکی است.

*معرفی برندهای معتبر مواد آزمایشگاهی
سیگما آلدریچ
مرک

کاربردهای بیوانفورماتیک در پزشکی

بیوانفورماتیک در پزشکی بسیار مفید است زیرا توالی کامل ژنوم انسان به باز کردن نقش ژنتیکی بسیاری از بیماری‌ها کمک کرده است. کاربردهای آن شامل کشف دارو، پزشکی شخصی، پزشکی پیشگیرانه و ژن درمانی است.

• کشف دارو

بیماری های عفونی در حال حاضر قاتل اصلی کودکان و بزرگسالان در جهان هستند. بر اساس گزارش سازمان جهانی بهداشت، بیماری های عفونی سالانه بیش از ۱۳ میلیون مرگ و میر را به همراه دارند. کشورهای در حال توسعه بیشترین تعداد مرگ و میر ناشی از بیماری های عفونی را ثبت می کنند و این به در دسترس نبودن داروها و هزینه بالای داروها در صورت وجود کمک کرده است. یکی از مشکلات اصلی که با آن مواجه می‌شویم، توسعه داروهای ارزان و کارآمد برای یک بیماری است که با طراحی منطقی دارو با استفاده از بیوانفورماتیک قابل حل است. علاوه بر این، صنعت داروسازی از فرآیند آزمایش و خطای کشف دارو به یک طراحی دارویی منطقی و مبتنی بر ساختار حرکت کرده است. با یک فرآیند طراحی موفق و قابل اعتماد دارو، زمان و هزینه توسعه عوامل دارویی موثر را می توان کاهش داد. فرآیند شناسایی هدف دارویی و غربالگری کاندیدای دارو را می توان تسریع کرد، و داروهای ایمن تر/موثرتر را می توان بر اساس مدل سازی و شبیه سازی مولکولی توسعه داد.

برای خرید محیط کشت و استعلام قیمت مواد شیمیایی به سایت دایا اکسیر نمایندگی سیگما مراجعه نمایید.

• درمان شخصی

پزشکی شخصی مدلی از مراقبت های بهداشتی است که بر اساس ساختار ژنتیکی منحصر به فرد هر فرد ساخته شده است. مشخصات ژنتیکی بیمار می تواند به پزشک کمک کند تا استعداد ابتلا به بیماری های خاص را پیش بینی کند، داروی مناسب و با دوز مناسب برای کاهش عوارض جانبی ارائه دهد. این در درمان  شخصی در سرطان، بیماری های مرتبط با دیابت و HIV استفاده می شود.

بیوانفورماتیک در درمان شخصی برای تجزیه و تحلیل داده‌های حاصل از توالی‌یابی ژنوم یا تجزیه و تحلیل بیان ژن ها در جستجوی جهش‌ها یا گونه‌های ژنی که می‌تواند بر پاسخ بیمار به یک داروی خاص تأثیر بگذارد یا پیش بینی بیماری را تغییر دهد، استفاده می‌شود.

• پیشگیری درمانی

پیشگیری درمانی بر سلامت افراد، جوامع و جمعیت های تعریف شده تمرکز دارد. برای درک الگوها و علل سلامت و بیماری و تبدیل چنین اطلاعاتی به برنامه‌هایی که برای پیشگیری از بیماری، ناتوانی و مرگ طراحی شده‌اند، از روش‌های تحقیقاتی مختلفی از جمله آمار زیستی، بیوانفورماتیک و اپیدمیولوژی استفاده می شود. نمونه ای از پیشگیری درمانی ،غربالگری نوزادان بلافاصله پس از تولد از نظر اختلالات سلامتی، مانند بیماری های ژنتیکی یا اختلالات متابولیک است که قابل درمان هستند اما از نظر بالینی در دوره نوزادی مشهود نیستند. برای توسعه چنین آزمایش‌های غربالگری برای شناسایی بیماری در مراحل اولیه، محققان از ابزارهای بیوانفورماتیک برای تجزیه و تحلیل داده‌های ژنومیک، پروتئومیکس و متابولومیک برای نشانگرهای زیستی احتمالی بیماری استفاده می‌کنند.

• ژن درمانی

ژن درمانی روشی برای جایگزینی ژن های معیوب با ژن های عملکردی در سلول های بیمار است. ژن درمانی به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته است زیرا ایجاد یک روش ژن درمانی ژنریک بسیار پیچیده است، زیرا مشخصات ژنتیکی هر فرد متفاوت است. بیوانفورماتیک می تواند به شناسایی بهترین مکان هدف ژن برای هر فرد با در نظر گرفتن مشخصات ژنتیکی آنها کمک کند. این کار می تواند خطر عوارض جانبی ناخواسته را کاهش دهد.

برای مطالعه بیشتر در مورد «باکتری اسید فست» می توانید روی عکس زیر کلیک کنید.

سخن پایانی

در این مطلب به موضوع بیوانفورماتیک پرداخته شد. بیوانفورماتیک یک رشته یکپارچه در علوم زیستی است که زیست شناسی و فناوری اطلاعات را ترکیب می کند. کاربرد آن شامل مطالعه توالی های مولکولی و داده های ژنومیک است.