আমাদের ভিতরের ডেটা: জৈব তথ্যবিদরা কী করেন?

আমরা ভবিষ্যতের লোকদের কথা বলছি যারা জৈব বড় তারিখের পাঠোদ্ধার করে। বিগত দুই দশক ধরে, মানব জিনোমের ক্রমানুসারে জৈবিক তথ্যের পরিমাণ যা বিশ্লেষণ করা যেতে পারে তা বহুগুণ বেড়েছে। এর আগে, আমরা কল্পনাও করতে পারিনি যে আমাদের রক্তে আক্ষরিক অর্থে সঞ্চিত তথ্য ব্যবহার করে, আমাদের উত্স নির্ধারণ করা, নির্দিষ্ট ওষুধের প্রতি শরীর কীভাবে প্রতিক্রিয়া দেখাবে তা পরীক্ষা করা এবং এমনকি আমাদের জৈবিক বংশগতি পরিবর্তন করা সম্ভব হবে।

এই এবং অন্যান্য নিবন্ধ প্রথম প্রদর্শিত হয় ব্লগ পোস্ট আমাদের ওয়েবসাইটে। পড়া ভোগ.

গড় বায়োইনফরম্যাটিশিয়ানের বৈশিষ্ট্যগুলি একজন প্রোগ্রামারের মতোই - লাল চোখ, নতজানু ভঙ্গি এবং ডেস্কটপে কফির কাপ থেকে চিহ্ন। যাইহোক, এই টেবিলে কাজটি বিমূর্ত অ্যালগরিদম এবং কমান্ডের উপর নয়, বরং প্রকৃতির কোডের উপর, যা আমাদের এবং আমাদের চারপাশের বিশ্ব সম্পর্কে অনেক কিছু বলতে পারে।

এই ক্ষেত্রের বিশেষজ্ঞরা বিপুল পরিমাণ ডেটা নিয়ে কাজ করেন (উদাহরণস্বরূপ, একজন ব্যক্তির জিনোম সিকোয়েন্স করার ফলাফল প্রায় 100 গিগাবাইট নেয়)। অতএব, তথ্যের এই ধরনের অ্যারের প্রক্রিয়াকরণের জন্য ডেটা সায়েন্স পদ্ধতি এবং সরঞ্জামগুলির প্রয়োজন। এটি যৌক্তিক যে একজন সফল বায়োইনফরম্যাটিশিয়ানের কেবল জীববিজ্ঞান এবং রসায়নই নয়, ডেটা বিশ্লেষণের পদ্ধতি, পরিসংখ্যান এবং গণিতও বোঝা উচিত - এটি তার পেশাটিকে বেশ বিরল এবং চাহিদার মধ্যে ফেলেছে। উদ্ভাবনী ওষুধ এবং ওষুধের বিকাশের ক্ষেত্রে এই জাতীয় বিশেষজ্ঞদের বিশেষভাবে প্রয়োজন। আইবিএম এবং ইন্টেলের মতো টেক জায়ান্ট তাদের প্রোগ্রাম খুলুন, বায়োইনফরমেটিক্স অধ্যয়ন নিবেদিত.

বায়োইনফরম্যাটিশিয়ান হতে কি লাগে?

• জীববিজ্ঞান এবং রসায়ন (বিশ্ববিদ্যালয় স্তর);
• ম্যাটস্ট্যাট, রৈখিক বীজগণিত, সম্ভাব্যতা তত্ত্ব;
• প্রোগ্রামিং ভাষা (পাইথন এবং আর, প্রায়ই C++ ব্যবহার করে);
• কাঠামোগত বায়োইনফরমেটিক্সের জন্য: গাণিতিক বিশ্লেষণ এবং ডিফারেনশিয়াল সমীকরণের তত্ত্ব বোঝা।

আপনি একটি জৈবিক পটভূমি এবং প্রোগ্রামিং এবং গণিত উভয় জ্ঞান নিয়ে বায়োইনফরমেটিক্সের ক্ষেত্রে প্রবেশ করতে পারেন। প্রাক্তনদের জন্য, রেডিমেড বায়োইনফরমেটিক্স প্রোগ্রামগুলির সাথে কাজ করা উপযুক্ত, পরবর্তীদের জন্য, বিশেষত্বের আরও অ্যালগরিদমিক প্রোফাইল।

জৈব তথ্যবিদরা কি করেন?

আধুনিক বায়োইনফরমেটিক্স দুটি প্রধান শাখায় বিভক্ত - স্ট্রাকচারাল বায়োইনফরমেটিক্স এবং সিকোয়েন্স বায়োইনফরমেটিক্স। প্রথম ক্ষেত্রে, আমরা একজন ব্যক্তিকে কম্পিউটারের সামনে বসে থাকা এবং প্রোগ্রাম চালাতে দেখি যা 3D ভিজ্যুয়ালাইজেশনে জৈবিক বস্তু (উদাহরণস্বরূপ, ডিএনএ বা প্রোটিন) অধ্যয়ন করতে সহায়তা করে। তারা এমন কম্পিউটার মডেলগুলি তৈরি করে যা এটি ভবিষ্যদ্বাণী করা সম্ভব করে যে কীভাবে একটি ওষুধের অণু একটি প্রোটিনের সাথে মিথস্ক্রিয়া করবে, একটি প্রোটিনের স্থানিক গঠন একটি কোষে কেমন দেখায়, অণুর কী বৈশিষ্ট্যগুলি সেলুলার কাঠামোর সাথে এর মিথস্ক্রিয়া ব্যাখ্যা করে ইত্যাদি।

স্ট্রাকচারাল বায়োইনফরমেটিক্স পদ্ধতিগুলি একাডেমিক বিজ্ঞান এবং শিল্প উভয় ক্ষেত্রেই সক্রিয়ভাবে ব্যবহৃত হয়: এমন একটি ফার্মাসিউটিক্যাল কোম্পানি কল্পনা করা কঠিন যা এই জাতীয় বিশেষজ্ঞ ছাড়া করতে পারে। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, কম্পিউটার পদ্ধতিগুলি সম্ভাব্য ওষুধের অনুসন্ধানের প্রক্রিয়াটিকে ব্যাপকভাবে সরল করেছে, যার ফলে ফার্মাসিউটিক্যাল বিকাশকে অনেক দ্রুত এবং সস্তা প্রক্রিয়া করা হয়েছে।

SARS-CoV-2 RNA-নির্ভর RNA পলিমারেজ (বাম), সেইসাথে RNA ডুপ্লেক্সের সাথে এর সম্পর্ক। উৎস।

জিনোম কি?

জিনোম হল একটি জীবের বংশগতির গঠন সম্পর্কে সমস্ত তথ্য। প্রায় সব জীবের মধ্যে, জিনোমের বাহক হল ডিএনএ, তবে এমন কিছু জীব আছে যারা তাদের বংশগত তথ্য RNA আকারে প্রেরণ করে। জিনোমটি পিতামাতা থেকে শিশুদের কাছে প্রেরণ করা হয় এবং এই সংক্রমণ প্রক্রিয়ার সময়, মিউটেশন নামক ত্রুটিগুলি ঘটতে পারে।

SARS-CoV-2 ভাইরাসের RNA-নির্ভর RNA পলিমারেজের সাথে ওষুধ রিমডেসিভিরের মিথস্ক্রিয়া। উৎস।

সিকোয়েন্স বায়োইনফরমেটিক্স জীবিত পদার্থের একটি উচ্চ স্তরের সংগঠন নিয়ে কাজ করে - পৃথক নিউক্লিওটাইড, ডিএনএ এবং জিন থেকে শুরু করে সমগ্র জিনোম এবং একে অপরের সাথে তাদের তুলনা।

এমন একজন ব্যক্তির কল্পনা করুন যিনি তার সামনে বর্ণমালার অক্ষরগুলির একটি সেট দেখেন (তবে একটি সাধারণ নয়, তবে একটি জেনেটিক বা অ্যামিনো অ্যাসিড একটি) এবং কম্পিউটার পদ্ধতি ব্যবহার করে পরিসংখ্যানগতভাবে তাদের ব্যাখ্যা এবং নিশ্চিত করে তাদের মধ্যে নিদর্শনগুলি সন্ধান করেন। সিকোয়েন্স বায়োইনফরমেটিক্স ব্যাখ্যা করে যে কোন মিউটেশন একটি নির্দিষ্ট রোগের সাথে যুক্ত বা কেন ক্ষতিকারক পদার্থ রোগীর রক্তে জমা হয়। মেডিক্যাল ডেটা ছাড়াও, সিকোয়েন্স বায়োইনফরম্যাটিশিয়ানরা পৃথিবী জুড়ে জীবের বন্টনের ধরণ, প্রাণীদের গোষ্ঠীর মধ্যে জনসংখ্যার পার্থক্য এবং নির্দিষ্ট জিনের ভূমিকা এবং কাজগুলি অধ্যয়ন করে। এই বিজ্ঞানের জন্য ধন্যবাদ, ওষুধের কার্যকারিতা পরীক্ষা করা এবং জৈবিক প্রক্রিয়াগুলি অধ্যয়ন করা সম্ভব যা তাদের ক্রিয়া ব্যাখ্যা করে।

উদাহরণস্বরূপ, বায়োইনফরমেটিক্স বিশ্লেষণের জন্য ধন্যবাদ, সিস্টিক ফাইব্রোসিসের বিকাশের দিকে পরিচালিত মিউটেশনগুলি, ক্লোরাইড চ্যানেলগুলির একটির জিনের ভাঙ্গনের কারণে সৃষ্ট একটি মনোজেনিক রোগ, পাওয়া গেছে এবং বর্ণনা করা হয়েছে। এবং এখন আমরা আরও ভালভাবে জানি কে মানুষের সবচেয়ে কাছের জৈবিক আত্মীয় এবং কীভাবে আমাদের পূর্বপুরুষরা গ্রহের চারপাশে বসতি স্থাপন করেছিলেন। তাছাড়া, প্রত্যেক ব্যক্তি তার জিনোম পড়ে জানতে পারে তার পরিবার কোথা থেকে এসেছে এবং সে কোন জাতিগোষ্ঠীর অন্তর্ভুক্ত। অনেক বিদেশী (23andme, আমার ঐতিহ্য) এবং রাশিয়ান (জেনোটেক, মানচিত্রাবলী) পরিষেবাগুলি আপনাকে তুলনামূলকভাবে কম দামে (প্রায় 20 হাজার রুবেল) এই পরিষেবাটি পেতে দেয়।

MyHeritage থেকে উৎপত্তি এবং জনসংখ্যার অধিভুক্তির জন্য DNA পরীক্ষার বিশ্লেষণের ফলাফল।

23andMe থেকে ডিএনএ জনসংখ্যা পরীক্ষার ফলাফল।

জিনোম কিভাবে পড়া হয়?

আজ, জিনোম সিকোয়েন্সিং একটি রুটিন প্রক্রিয়া যার জন্য যে কেউ প্রায় খরচ করতে হবে 150 হাজার রুবেল (রাশিয়া সহ)। আপনার জিনোম পড়ার জন্য, আপনাকে কেবল একটি বিশেষ পরীক্ষাগারে একটি শিরা থেকে রক্ত ​​​​দান করতে হবে: দুই সপ্তাহের মধ্যে আপনি আপনার জেনেটিক বৈশিষ্ট্যগুলির বিশদ বিবরণ সহ একটি সমাপ্ত ফলাফল পাবেন। আপনার জিনোম ছাড়াও, আপনি আপনার অন্ত্রের মাইক্রোবায়োটার জিনোমগুলি বিশ্লেষণ করতে পারেন: আপনি আপনার পাচনতন্ত্রে বসবাসকারী ব্যাকটেরিয়াগুলির বৈশিষ্ট্যগুলি শিখবেন এবং একজন পেশাদার পুষ্টিবিদ থেকে পরামর্শও পাবেন।

জিনোম বিভিন্ন পদ্ধতি ব্যবহার করে পড়া যেতে পারে, এখন প্রধানগুলির মধ্যে একটি হল তথাকথিত "পরবর্তী প্রজন্মের সিকোয়েন্সিং"। এই পদ্ধতিটি চালানোর জন্য, প্রথমে জৈবিক নমুনাগুলি পেতে হবে। শরীরের প্রতিটি কোষে একই জিনোম থাকে, তাই প্রায়শই জিনোম পড়ার জন্য রক্ত ​​নেওয়া হয় (এটি সবচেয়ে সহজ)। কোষগুলি তখন ভেঙে যায় এবং ডিএনএকে অন্য সব কিছু থেকে আলাদা করে। তারপরে, ফলস্বরূপ ডিএনএ অনেকগুলি ছোট ছোট টুকরোতে বিভক্ত হয় এবং বিশেষ অ্যাডাপ্টারগুলি তাদের প্রতিটিতে "সেলাই" হয় - কৃত্রিমভাবে পরিচিত নিউক্লিওটাইড সিকোয়েন্সগুলি সংশ্লেষিত হয়। তারপরে ডিএনএ স্ট্র্যান্ডগুলিকে আলাদা করা হয়, এবং একক স্ট্র্যান্ডড স্ট্র্যান্ডগুলি অ্যাডাপ্টার ব্যবহার করে একটি বিশেষ প্লেটে সংযুক্ত করা হয় যার উপর সিকোয়েন্সিং করা হয়। সিকোয়েন্সিংয়ের সময়, পরিপূরক ফ্লুরোসেন্টলি লেবেলযুক্ত নিউক্লিওটাইডগুলি ডিএনএ সিকোয়েন্সে যোগ করা হয়। প্রতিটি লেবেলযুক্ত নিউক্লিওটাইড, সংযুক্ত করা হলে, একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোর মরীচি নির্গত করে, যা কম্পিউটারে রেকর্ড করা হয়। এইভাবে কম্পিউটার মূল ডিএনএ-র সংক্ষিপ্ত ক্রমগুলি পড়ে, যা পরে বিশেষ অ্যালগরিদম ব্যবহার করে মূল জিনোমে একত্রিত হয়।

তথ্যের একটি উদাহরণ যা সিকোয়েন্স বায়োইনফরমেটিশিয়ানরা কাজ করে: অ্যামিনো অ্যাসিড সিকোয়েন্স অ্যালাইনমেন্ট।

বায়োইনফরমেটিশিয়ানরা কোথায় কাজ করেন এবং তারা কত উপার্জন করেন?

বায়োইনফরমেটিক্স পথ ঐতিহ্যগতভাবে দুটি প্রধান ক্ষেত্রে বিভক্ত - শিল্প এবং বিজ্ঞান। বায়োইনফরমেটিক্স বিজ্ঞানী হিসাবে একটি কর্মজীবন সাধারণত একটি প্রধান ইনস্টিটিউটে স্নাতক অবস্থানের সাথে শুরু হয়। প্রাথমিকভাবে, বায়োইনফরম্যাটিশিয়ানরা তাদের ইনস্টিটিউট, তাদের অংশগ্রহণের অনুদানের সংখ্যা এবং তাদের অধিভুক্তির সংখ্যার উপর ভিত্তি করে একটি বেস বেতন পান - যেখানে তারা আনুষ্ঠানিকভাবে নিযুক্ত হন। সময়ের সাথে সাথে, অনুদান এবং অধিভুক্তির সংখ্যা বৃদ্ধি পায় এবং প্রায় কয়েক বছর একাডেমিক পরিবেশে কাজ করার পরে, একজন বায়োইনফরম্যাটিশিয়ান সহজেই গড় বেতন (70-80 হাজার রুবেল) পান, তবে অনেক কিছু অধ্যবসায় এবং কঠোর পরিশ্রমের উপর নির্ভর করে। সবচেয়ে অভিজ্ঞ বায়োইনফরমেটিশিয়ানরা শেষ পর্যন্ত তাদের বিশেষীকরণের ক্ষেত্রে তাদের নিজস্ব ল্যাব চালান।

আপনি বায়োইনফরমেটিক্সের জন্য কোথায় পড়াশোনা করেন?

• মস্কো স্টেট ইউনিভার্সিটি - বায়োইঞ্জিনিয়ারিং এবং বায়োইনফরমেটিক্স অনুষদ
• এইচএসই - জীববিজ্ঞান এবং মেডিসিনে ডেটা বিশ্লেষণ (মাস্টার্স প্রোগ্রাম)
• MIPT - বায়োইনফরমেটিক্স বিভাগ
• বায়োইনফরমেটিক্স ইনস্টিটিউট (NPO)

একটি একাডেমির বিপরীতে, শিল্পের কেউ একজন কর্মচারীকে প্রয়োজনীয় দক্ষতা শেখানোর জন্য তাদের সময় ব্যয় করবে না, তাই সেখানে যাওয়া সাধারণত আরও কঠিন। শিল্পে একজন বায়োইনফরমেটিশিয়ানের ক্যারিয়ারের পথ তাদের বিশেষীকরণ এবং অবস্থানের উপর নির্ভর করে ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়। গড়ে, এই ক্ষেত্রে বেতন ওঠানামা করে 70 হাজার থেকে 150 অভিজ্ঞতা এবং বিশেষীকরণের উপর নির্ভর করে হাজার রুবেল। 

বিখ্যাত জৈব তথ্যবিদ

বায়োইনফরমেটিক্সের ইতিহাস ফ্রেডেরিক স্যাঙ্গারের কাছে ফিরে পাওয়া যেতে পারে, একজন ইংরেজ বিজ্ঞানী যিনি 1980 সালে ডিএনএ সিকোয়েন্স পড়ার উপায় আবিষ্কারের জন্য রসায়নে নোবেল পুরস্কার পেয়েছিলেন। তারপর থেকে, সিকোয়েন্স রিডিং পদ্ধতি প্রতি বছর উন্নত হয়েছে, কিন্তু "স্যাঞ্জার সিকোয়েন্সিং" পদ্ধতিটি এই এলাকায় আরও সমস্ত গবেষণার ভিত্তি হিসাবে কাজ করেছে।

যাইহোক, রাশিয়ান বিজ্ঞানীদের দ্বারা তৈরি অনেক প্রোগ্রাম এখন সারা বিশ্বে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় - উদাহরণস্বরূপ, জিনোম অ্যাসেম্বলার SPAdes, - সেন্ট। সেন্ট পিটার্সবার্গ ইনস্টিটিউটে তৈরি পিটার্সবার্গ জিনোম অ্যাসেম্বলার, সারা বিশ্বের বিজ্ঞানীদের সাহায্য করে ছোট ডিএনএ সিকোয়েন্সকে বৃহত্তর সিকোয়েন্সে একত্রিত করতে জীবের মূল জিনোম পুনর্গঠন করতে।

বায়োইনফরমেটিক্সের আবিষ্কার এবং অর্জন

আজকাল, জৈব তথ্যবিদরা অনেক দরকারী আবিষ্কার করে। এর জিনোম এবং রোগের সময় ঘটতে থাকা প্রক্রিয়াগুলির জটিল বায়োইনফরমেটিক্স বিশ্লেষণ ছাড়াই করোনভাইরাসটির জন্য ওষুধের বিকাশ কল্পনা করা অসম্ভব। আন্তর্জাতিক গ্রুপ তুলনামূলক জিনোমিক্স এবং মেশিন লার্নিং পদ্ধতি ব্যবহার করে বিজ্ঞানীরা বুঝতে পেরেছিলেন যে অন্যান্য প্যাথোজেনের সাথে করোনভাইরাসগুলির মিল রয়েছে।

দেখা গেল যে এই বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে একটি হল প্যাথোজেনিক ভাইরাসগুলির পারমাণবিক স্থানীয়করণ সংকেত (এনএলএস) শক্তিশালী করা যা বিবর্তনের সময় ঘটে। এই গবেষণাটি ভাইরাসগুলির স্ট্রেনগুলি অধ্যয়ন করতে সাহায্য করতে পারে যা ভবিষ্যতে মানুষের জন্য সম্ভাব্য বিপজ্জনক হতে পারে এবং সম্ভবত প্রতিরোধমূলক ওষুধের বিকাশ ঘটাতে পারে। 

এছাড়াও, বায়োইনফরম্যাটিশিয়ানরা নতুন জিনোম এডিটিং পদ্ধতির উন্নয়নে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছেন, বিশেষ করে CRISPR/Cas9 সিস্টেম (প্রতিরোধ ব্যবস্থার উপর ভিত্তি করে একটি প্রযুক্তি ব্যাকটেরিয়া) এই প্রোটিনগুলির গঠন এবং তাদের বিবর্তনীয় বিকাশের জৈব তথ্যবিজ্ঞান বিশ্লেষণের জন্য ধন্যবাদ, সাম্প্রতিক বছরগুলিতে এই সিস্টেমের নির্ভুলতা এবং দক্ষতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে, যা উদ্দেশ্যমূলকভাবে অনেক জীবের (মানুষ সহ) জিনোম সম্পাদনা করা সম্ভব করেছে।

আপনি স্কিলফ্যাক্টরি অনলাইন কোর্স করে দক্ষতা এবং বেতনের পরিপ্রেক্ষিতে স্ক্র্যাচ বা লেভেল আপ থেকে একটি পছন্দের পেশা পেতে পারেন:

• স্ক্র্যাচ থেকে ডেটা সায়েন্সের পেশা শিক্ষকতা
• ডেটা সায়েন্স অনলাইন বুটক্যাম্প
• ডেটা বিশ্লেষণ অনলাইন বুটক্যাম্প
• বিশ্লেষক পেশা যে কোনো প্রারম্ভিক স্তরের সাথে
• ওয়েব ডেভেলপমেন্ট কোর্সের জন্য পাইথন

আরও কোর্স

• মেশিন লার্নিং কোর্স
• উন্নত কোর্স "মেশিন লার্নিং প্রো + ডিপ লার্নিং"
• কোর্স "ডেটা সায়েন্সের জন্য গণিত এবং মেশিন লার্নিং"
• ডেটা অ্যানালিটিক্স কোর্স
• DevOps কোর্স
• পেশা ওয়েব ডেভেলপার
• স্ক্র্যাচ থেকে পেশা iOS বিকাশকারী
• স্ক্র্যাচ থেকে পেশা অ্যান্ড্রয়েড বিকাশকারী
• স্ক্র্যাচ থেকে পেশা জাভা বিকাশকারী
• জাভাস্ক্রিপ্ট কোর্স
• স্ক্র্যাচ থেকে পেশা UX ডিজাইনার
• পেশা ওয়েব ডিজাইনার

উত্স: www.habr.com