Rydym yn sôn am bobl y dyfodol sy'n dehongli'r dyddiad mawr organig. Dros y ddau ddegawd diwethaf, mae faint o ddata biolegol y gellir ei ddadansoddi wedi cynyddu droeon oherwydd dilyniannu'r genom dynol. Cyn hyn, ni allem hyd yn oed ddychmygu, gan ddefnyddio'r wybodaeth sy'n cael ei storio'n llythrennol yn ein gwaed, y byddai'n bosibl pennu ein tarddiad, gwirio sut y bydd y corff yn ymateb i rai cyffuriau, a hyd yn oed newid ein hetifeddiaeth fiolegol.
Mae hwn ac erthyglau eraill yn ymddangos gyntaf yn ar ein gwefan. Mwynhewch ddarllen.
Mae priodoleddau'r biowybodegydd cyffredin yr un peth â nodweddion rhaglennydd - llygaid coch, ystum plyg a marciau cwpanau coffi ar y bwrdd gwaith. Fodd bynnag, yn y bwrdd hwn nid yw'r gwaith ar algorithmau a gorchmynion haniaethol, ond ar y cod natur ei hun, a all ddweud llawer wrthym amdanom ni a'r byd o'n cwmpas.
Mae arbenigwyr yn y maes hwn yn delio â llawer iawn o ddata (er enghraifft, mae canlyniadau dilyniannu genom un person yn cymryd tua 100 gigabeit). Felly, mae prosesu amrywiaeth o'r fath o wybodaeth yn gofyn am ddulliau ac offer Gwyddor Data. Mae'n rhesymegol y dylai biowybodegydd llwyddiannus ddeall nid yn unig bioleg a chemeg, ond hefyd dulliau dadansoddi data, ystadegau a mathemateg - mae hyn yn gwneud ei broffesiwn yn eithaf prin ac mae galw amdano. Mae angen arbenigwyr o'r fath yn arbennig ym meysydd meddygaeth arloesol a datblygu cyffuriau. Cewri technoleg fel IBM ac Intel , sy'n ymroddedig i astudio biowybodeg.
Beth sydd ei angen i ddod yn fiowybodegydd?
- Bioleg a Chemeg (lefel prifysgol);
- Matstat, algebra llinol, damcaniaeth tebygolrwydd;
- Ieithoedd rhaglennu (Python ac R, yn aml hefyd yn defnyddio C ++);
- Ar gyfer biowybodeg strwythurol: deall dadansoddiad mathemategol a theori hafaliadau gwahaniaethol.
Gallwch fynd i faes biowybodeg gyda chefndir biolegol a gwybodaeth am raglennu a mathemateg. Ar gyfer y cyntaf, mae gweithio gyda rhaglenni biowybodeg parod yn addas, ar gyfer yr olaf, proffil mwy algorithmig o'r arbenigedd.
Beth mae biowybodegwyr yn ei wneud?
Rhennir biowybodeg fodern yn ddwy brif gangen - biowybodeg strwythurol a biowybodeg dilyniant. Yn yr achos cyntaf, rydym yn gweld person yn eistedd o flaen cyfrifiadur ac yn rhedeg rhaglenni sy'n helpu i astudio gwrthrychau biolegol (er enghraifft, DNA neu broteinau) mewn delweddu 3D. Maent yn adeiladu modelau cyfrifiadurol sy'n ei gwneud hi'n bosibl rhagweld sut y bydd moleciwl cyffur yn rhyngweithio â phrotein, sut olwg sydd ar adeiledd gofodol protein mewn cell, pa briodweddau'r moleciwl sy'n esbonio ei ryngweithiadau â strwythurau cellog, ac ati.
Defnyddir dulliau biowybodeg strwythurol yn weithredol mewn gwyddoniaeth academaidd ac mewn diwydiant: mae'n anodd dychmygu cwmni fferyllol a all wneud heb arbenigwyr o'r fath. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae dulliau cyfrifiadurol wedi symleiddio'r broses o chwilio am gyffuriau posibl yn fawr, gan wneud datblygiad fferyllol yn broses llawer cyflymach a rhatach.
SARS-CoV-2 polymeras RNA-ddibynnol RNA (chwith), yn ogystal â'i gysylltiad â'r deublyg RNA.
Beth yw genom?
Y genom yw'r holl wybodaeth am strwythur etifeddiaeth organeb. Ym mron pob bod byw, cludwr y genom yw DNA, ond mae yna organebau sy'n trosglwyddo eu gwybodaeth etifeddol ar ffurf RNA. Mae'r genom yn cael ei drosglwyddo o rieni i blant, ac yn ystod y broses drosglwyddo hon, gall gwallau o'r enw treigladau ddigwydd.
Rhyngweithio'r cyffur remdesivir gyda'r polymeras RNA sy'n ddibynnol ar RNA o'r firws SARS-CoV-2.
Mae biowybodeg dilyniant yn delio â lefel uwch o drefniadaeth o ddeunydd byw - o niwcleotidau unigol, DNA a genynnau, i genomau cyfan a'u cymariaethau â'i gilydd.
Dychmygwch berson sy'n gweld set o lythrennau'r wyddor o'i flaen (ond nid un syml, ond un genetig neu asid amino) ac yn edrych am batrymau ynddynt, gan eu hegluro a'u cadarnhau'n ystadegol, gan ddefnyddio dulliau cyfrifiadurol. Mae biowybodeg dilyniant yn esbonio pa fwtaniad sy'n gysylltiedig â chlefyd penodol neu pam mae sylweddau niweidiol yn cronni yng ngwaed claf. Yn ogystal â data meddygol, mae biowybodegwyr dilyniant yn astudio patrymau dosbarthiad organebau ar draws y ddaear, gwahaniaethau poblogaeth rhwng grwpiau o anifeiliaid, a rolau a swyddogaethau genynnau penodol. Diolch i'r wyddoniaeth hon, mae'n bosibl profi effeithiolrwydd cyffuriau ac astudio'r mecanweithiau biolegol sy'n esbonio eu gweithred.
Er enghraifft, diolch i ddadansoddiad biowybodeg, darganfuwyd a disgrifiwyd treigladau a arweiniodd at ddatblygiad ffibrosis systig, clefyd monogenig a achosir gan ddadansoddiad o enyn un o'r sianeli clorid. Ac yn awr rydym yn gwybod yn llawer gwell pwy yw'r perthynas fiolegol agosaf i ddyn a sut y setlodd ein hynafiaid o amgylch y blaned. Ar ben hynny, gall pob person, trwy ddarllen ei genom, ddarganfod o ble mae ei deulu'n dod ac i ba grŵp ethnig y mae'n perthyn. Mae llawer o dramor (, ) a Rwsieg (, ) gwasanaethau yn eich galluogi i gael y gwasanaeth hwn am bris cymharol isel (tua 20 mil rubles).
Canlyniadau dadansoddiad prawf DNA ar gyfer tarddiad a chysylltiad poblogaeth o MyHeritage.
Canlyniadau prawf poblogaeth DNA o 23andMe.
Sut mae'r genom yn cael ei ddarllen?
Heddiw, mae dilyniannu genom yn weithdrefn arferol a fydd yn costio tua unrhyw un mil rubles (gan gynnwys yn Rwsia). I ddarllen eich genom, does ond angen i chi roi gwaed o wythïen mewn labordy arbennig: mewn pythefnos fe gewch chi ganlyniad gorffenedig gyda disgrifiad manwl o'ch nodweddion genetig. Yn ogystal â'ch genom, gallwch ddadansoddi genomau eich microbiota berfeddol: byddwch yn dysgu nodweddion y bacteria sy'n byw yn eich system dreulio, a hefyd yn derbyn cyngor gan faethegydd proffesiynol.
Gellir darllen y genom gan ddefnyddio gwahanol ddulliau, un o'r prif rai nawr yw'r hyn a elwir yn “dilyniant cenhedlaeth nesaf”. I gyflawni'r weithdrefn hon, rhaid cael samplau biolegol yn gyntaf. Mae gan bob cell o'r corff yr un genom, felly gan amlaf mae gwaed yn cael ei gymryd i ddarllen y genom (dyma'r hawsaf). Yna mae'r celloedd yn torri i lawr ac yn gwahanu'r DNA oddi wrth bopeth arall. Yna, mae'r DNA canlyniadol yn cael ei rannu'n nifer o ddarnau bach ac mae addaswyr arbennig yn cael eu “gwnïo” i bob un ohonyn nhw - dilyniannau niwcleotid hysbys wedi'u syntheseiddio'n artiffisial. Yna mae'r llinynnau DNA yn cael eu gwahanu, ac mae llinynnau un edefyn yn cael eu cysylltu gan ddefnyddio addaswyr i blât arbennig y mae dilyniant yn cael ei wneud arno. Yn ystod y dilyniant, mae niwcleotidau cyflenwol wedi'u labelu'n fflworoleuol yn cael eu hychwanegu at y dilyniant DNA. Mae pob niwcleotid wedi'i labelu, o'i gysylltu, yn allyrru pelydryn o olau o donfedd arbennig, sy'n cael ei gofnodi ar y cyfrifiadur. Dyma sut mae'r cyfrifiadur yn darllen dilyniannau byr o'r DNA gwreiddiol, sydd wedyn yn cael eu cydosod i'r genom gwreiddiol gan ddefnyddio algorithmau arbennig.
Enghraifft o ddata sy'n dilyniannu biowybodegwyr gyda: aliniad dilyniant asid amino.
Ble mae biowybodegwyr yn gweithio a faint maen nhw'n ei ennill?
Yn draddodiadol, rhennir y llwybr biowybodeg yn ddau brif faes - diwydiant a gwyddoniaeth. Mae gyrfa fel gwyddonydd biowybodeg fel arfer yn dechrau gyda swydd raddedig mewn sefydliad mawr. I ddechrau, mae biowybodegwyr yn derbyn cyflog sylfaenol yn seiliedig ar eu sefydliad, nifer y grantiau y maent yn cymryd rhan ynddynt, a'u nifer o gysylltiadau - lleoedd y maent yn cael eu cyflogi'n ffurfiol ynddynt. Dros amser, mae nifer y grantiau a chysylltiadau yn cynyddu, ac ar ôl tua dwy flynedd o weithio mewn amgylchedd academaidd, mae biowybodegydd yn derbyn cyflog cyfartalog yn hawdd (70-80 mil rubles), ond mae llawer yn dibynnu ar ddiwydrwydd a gwaith caled. Yn y pen draw, mae'r biowybodegwyr mwyaf profiadol yn rhedeg eu labordai eu hunain yn eu meysydd arbenigol.
Ble ydych chi'n astudio ar gyfer biowybodeg?
- Prifysgol Talaith Moscow - Cyfadran Biobeirianneg a Biowybodeg
- HSE - Dadansoddi Data mewn Bioleg a Meddygaeth (rhaglen Meistr)
- MIPT - Adran Biowybodeg
- Sefydliad Biowybodeg (NPO)
Yn wahanol i academi, ni fydd neb yn y diwydiant yn treulio ei amser yn addysgu'r sgiliau angenrheidiol i weithiwr, felly mae cyrraedd yno fel arfer yn fwy anodd. Mae llwybr gyrfa biowybodegydd mewn diwydiant yn amrywio'n fawr yn dibynnu ar eu harbenigedd a'u lleoliad. Ar gyfartaledd, mae cyflogau yn y maes hwn yn amrywio mil rubles, yn dibynnu ar brofiad ac arbenigedd.
Biowybodegwyr enwog
Gellir olrhain hanes biowybodeg yn ôl i Frederick Sanger, gwyddonydd o Loegr a dderbyniodd y Wobr Nobel mewn Cemeg yn 1980 am iddo ddarganfod ffordd i ddarllen dilyniannau DNA. Ers hynny, mae dulliau darllen dilyniant wedi gwella bob blwyddyn, ond bu’r dull “dilyniannu Sanger” yn sail i’r holl ymchwil pellach yn y maes hwn.
Gyda llaw, mae llawer o raglenni a grëwyd gan wyddonwyr Rwsia bellach yn cael eu defnyddio'n eang ledled y byd - er enghraifft, y cydosodwr genom ,- St. Mae cydosodwr genomau Petersburg, a grëwyd yn Sefydliad St Petersburg, yn helpu gwyddonwyr o bob rhan o'r byd i gydosod dilyniannau DNA byr yn ddilyniannau mwy i ail-greu genomau gwreiddiol organebau.
Darganfyddiadau a llwyddiannau biowybodeg
Y dyddiau hyn, mae biowybodegwyr yn gwneud llawer o ddarganfyddiadau defnyddiol. Byddai'n amhosibl dychmygu datblygiad cyffuriau ar gyfer coronafirws heb ddehongli ei genom a dadansoddiad biowybodeg cymhleth o'r prosesau sy'n digwydd yn ystod y clefyd. Rhyngwladol Roedd gwyddonwyr sy'n defnyddio genomeg gymharol a dulliau dysgu peiriant yn gallu deall beth sydd gan coronafirysau yn gyffredin â phathogenau eraill.
Daeth i'r amlwg mai un o'r nodweddion hyn yw cryfhau signalau lleoleiddio niwclear (NLS) o firysau pathogenig sy'n digwydd yn ystod esblygiad. Gallai'r ymchwil hwn helpu i astudio mathau o firysau a allai fod yn beryglus i bobl yn y dyfodol, ac efallai arwain at ddatblygiad cyffuriau ataliol.
Yn ogystal, mae biowybodegwyr wedi chwarae rhan allweddol yn natblygiad dulliau golygu genom newydd, yn enwedig y system CRISPR/Cas9 (technoleg sy'n seiliedig ar y system imiwnedd ). Diolch i ddadansoddiad biowybodeg o strwythur y proteinau hyn a'u datblygiad esblygiadol, mae cywirdeb ac effeithlonrwydd y system hon wedi cynyddu'n sylweddol yn ystod y blynyddoedd diwethaf, sydd wedi ei gwneud hi'n bosibl golygu genomau llawer o organebau (gan gynnwys bodau dynol) yn bwrpasol.
Gallwch gael proffesiwn y mae galw mawr amdano o'r dechrau neu Lefel Up o ran sgiliau a chyflog trwy ddilyn cyrsiau ar-lein SkillFactory:
Mwy o gyrsiau
Ffynhonnell: hab.com