Wy hawwe it oer minsken fan 'e takomst dy't de biologyske grutte datum ûntsiferje. Yn 'e ôfrûne twa desennia is de hoemannichte biologyske gegevens dy't kinne wurde analysearre in protte tanommen fanwegen de sekwinsje fan it minsklik genoom. Foardat dit, wy koenen net iens foarstelle dat it brûken fan de ynformaasje letterlik opslein yn ús bloed, soe wêze mooglik om te bepalen ús oarsprong, kontrolearje hoe't it lichem sil reagearje op bepaalde drugs, en sels feroarje ús biologyske erflikens.
Dit en oare artikels ferskine earst yn op ús webside. Lekker lêze.
De attributen fan 'e trochsneed bioinformatiker binne itselde as dy fan in programmeur - reade eagen, bûgde posysje en tekens fan kofjekoppen op it buroblêd. Oan dizze tafel giet it wurk lykwols net oer abstrakte algoritmen en kommando's, mar oer de koade fan 'e natuer sels, dy't ús in soad fertelle kin oer ús en de wrâld om ús hinne.
Spesjalisten op dit mêd omgean mei grutte hoemannichten gegevens (bygelyks, de resultaten fan sequencing it genome fan ien persoan nimme likernôch 100 gigabytes). Dêrom fereasket it ferwurkjen fan sa'n array fan ynformaasje Data Science oanpak en ark. It is logysk dat in suksesfolle bioinformatiker net allinich biology en skiekunde moat begripe, mar ek metoaden foar gegevensanalyse, statistiken en wiskunde - dit makket syn berop frij seldsum en yn fraach. Sokke spesjalisten binne benammen nedich op it mêd fan ynnovative medisinen en medisynûntwikkeling. Tech-giganten lykas IBM en Intel , wijd oan 'e stúdzje fan bioinformatika.
Wat duorret it om in bioinformatiker te wurden?
- Biology en Skiekunde (universitêr nivo);
- Matstat, lineêre algebra, kâns teory;
- Programmeertalen (Python en R, faak ek mei C++);
- Foar strukturele bioinformatika: begryp fan wiskundige analyze en de teory fan differinsjaalfergelikingen.
Jo kinne it fjild fan bioinformatika ynfiere mei sawol in biologyske eftergrûn as kennis fan programmearring en wiskunde. Foar de eardere is wurkjen mei klearmakke bioinformatika-programma's geskikt, foar de lêste in mear algoritmysk profyl fan 'e spesjaliteit.
Wat dogge bioinformatici?
Moderne bioinformatika is ferdield yn twa haadtûken - strukturele bioinformatika en sekwinsjebioinformatika. Yn it earste gefal sjogge wy in persoan dy't foar in kompjûter sit en programma's útfiert dy't helpe by it bestudearjen fan biologyske objekten (bygelyks DNA of aaiwiten) yn 3D-fisualisaasjes. Se bouwe kompjûtermodellen dy't it mooglik meitsje om te foarsizzen hoe't in medisynmolekule ynteraksje sil mei in proteïne, hoe't de romtlike struktuer fan in proteïne derút sjocht yn in sel, hokker eigenskippen fan it molekule har ynteraksjes mei sellulêre struktueren ferklearje, ensfh.
Strukturele bioinformatika metoaden wurde aktyf brûkt sawol yn akademyske wittenskip as yn 'e yndustry: it is dreech om te tinken in farmaseutysk bedriuw dat kin dwaan sûnder sokke spesjalisten. Yn 'e ôfrûne jierren hawwe kompjûtermetoaden it proses fan sykjen nei potinsjele medisinen sterk ferienfâldige, wêrtroch't farmaseutyske ûntwikkeling in folle flugger en goedkeaper proses makket.
SARS-CoV-2 RNA-ôfhinklike RNA-polymerase (links), lykas har assosjaasje mei de RNA-dupleks.
Wat is in genome?
It genoom is alle ynformaasje oer de struktuer fan 'e erflikens fan in organisme. Yn hast alle libbene wêzens is de drager fan it genoom DNA, mar der binne organismen dy't har erflike ynformaasje oerjaan yn 'e foarm fan RNA. It genoom wurdt trochjûn fan âlden oan bern, en yn dit oerdracht proses, flaters neamd mutaasjes kinne foarkomme.
Ynteraksje fan it medisyn remdesivir mei de RNA-ôfhinklike RNA-polymerase fan it SARS-CoV-2-firus.
Sequence bioinformatics behannelet in heger nivo fan organisaasje fan libbene matearje - fan yndividuele nukleotiden, DNA en genen, oant hiele genomen en harren fergeliking mei elkoar.
Stel jo foar in persoan dy't sjocht foar him in set fan letters fan it alfabet (mar net in ienfâldige, mar in genetyske of aminosoeren ien) en siket patroanen yn harren, ferklearje en befêstigje se statistysk, mei help fan kompjûter metoaden. Sequence bioinformatics ferklearret hokker mutaasje is ferbûn mei in bepaalde sykte of wêrom skealike stoffen accumulearje yn it bloed fan in pasjint. Njonken medyske gegevens studearje sekwinsje bioinformatici patroanen fan ferdieling fan organismen oer de ierde, populaasjeferskillen tusken groepen bisten, en de rollen en funksjes fan spesifike genen. Mei tank oan dizze wittenskip is it mooglik om de effektiviteit fan medisinen te testen en de biologyske meganismen te studearjen dy't har aksje ferklearje.
Bygelyks, troch bioinformatika-analyze, waarden mutaasjes fûn en beskreaun dy't liede ta de ûntwikkeling fan cystyske fibrosis, in monogene sykte feroarsake troch in ôfbraak fan it gen fan ien fan 'e chloridekanalen. En no witte wy folle better wa't de neiste biologyske sibben fan 'e minske is en hoe't ús foarâlden har om 'e planeet fêstigen. Boppedat kin elk, troch it lêzen fan syn genoom, útfine wêr't syn famylje wei komt en ta hokker etnyske groep hy heart. In protte bûtenlânske (, ) en Russysk (, ) tsjinsten kinne jo krije dizze tsjinst foar in relatyf lege priis (sawat 20 tûzen roebel).
Resultaten fan DNA-testanalyse foar komôf en populaasjeaffiliaasje fan MyHeritage.
Resultaten fan in DNA-populaasjetest fan 23andMe.
Hoe wurdt it genoom lêzen?
Tsjintwurdich is genome-sekwinsje in routineproseduere dy't elkenien sawat kostet tûzen roebel (ynklusyf yn Ruslân). Om jo genoom te lêzen, moatte jo gewoan bloed jaan út in ader yn in spesjaal laboratoarium: yn twa wiken krije jo in klear resultaat mei in detaillearre beskriuwing fan jo genetyske skaaimerken. Neist jo genoom kinne jo de genomen fan jo intestinale mikrobiota analysearje: jo sille de skaaimerken leare fan 'e baktearjes dy't jo spijsvertering systeem bewenne, en krije ek advys fan in profesjonele fiedingsdeskundige.
It genoom kin lêzen wurde mei ferskate metoaden, ien fan 'e wichtichste no is de saneamde "folgjende generaasje sequencing". Om dizze proseduere út te fieren, moatte earst biologyske monsters helle wurde. Elke sel fan it lichem hat itselde genoom, dus meastentiids wurdt bloed nommen om it genoom te lêzen (dit is it maklikste). De sellen brekke dan ôf en skiede it DNA fan al it oare. Dan wurdt de resultearjende DNA opdield yn in protte lytse stikjes en spesjale adapters wurde "genaaid" oan elk fan harren - keunstmjittich synthesized bekende nucleotide sekwinsjes. Dan wurde de DNA-strengen skieden, en ienstrengige stringen wurde mei help fan adapters oan in spesjale plaat befestige wêrop sequencing wurdt útfierd. Tidens sequencing wurde komplementêre fluorescent markearre nukleotiden tafoege oan 'e DNA-sekwinsje. Elts markearre nukleotide, as se ferbûn binne, stjoert in ljochtstraal út fan in bepaalde golflingte, dy't op 'e kompjûter opnommen wurdt. Dit is hoe't de kompjûter koarte sekwinsjes fan it orizjinele DNA lêst, dy't dan mei spesjale algoritmen gearstald wurde yn it orizjinele genoom.
In foarbyld fan gegevens dy't folchoarder bioinformaticians wurkje mei: amino acid folchoarder alignment.
Wêr wurkje bioinformatici en hoefolle fertsjinje se?
It paad foar bioinformatika is tradisjoneel ferdield yn twa haadgebieten - yndustry en wittenskip. In karriêre as bioinformatika-wittenskipper begjint typysk mei in ôfstudearre posysje by in grut ynstitút. Yn earste ynstânsje krije bioinformatici in basissalaris op basis fan har ynstitút, it oantal subsydzjes dêr't se oan meidogge, en har oantal affiliaasjes - plakken dêr't se formeel yn wurksum binne. Yn 'e rin fan' e tiid groeit it oantal subsydzjes en affiliaasjes, en nei sawat in pear jier fan wurkjen yn in akademyske omjouwing, in bioinformatiker krijt maklik in gemiddelde salaris (70-80 tûzen roebel), mar in protte hinget ôf fan warberens en hurd wurk. De meast erfarne bioinformatici rinne úteinlik har eigen laboratoaren yn har spesjalisaasjegebieten.
Wêr studearje jo foar bioinformatika?
- Moskou Steatsuniversiteit - Fakulteit fan Bioengineering en Bioinformatika
- HSE - Data-analyze yn biology en medisinen (masterprogramma)
- MIPT - Department of Bioinformatics
- Ynstitút foar Bioinformatika (NPO)
Oars as in akademy sil gjinien yn 'e sektor har tiid besteegje oan it learen fan in meiwurker de nedige feardichheden, dus om dêr te kommen is normaal dreger. It karriêrepaad fan in bioinformatiker yn 'e yndustry ferskilt sterk ôfhinklik fan har spesjalisaasje en lokaasje. Gemiddeld fluktuearje de salarissen op dit mêd tûzen roebel, ôfhinklik fan ûnderfining en spesjalisaasje.
Ferneamde bioinformatici
De skiednis fan bioinformatika kin weromfierd wurde nei Frederick Sanger, in Ingelske wittenskipper dy't yn 1980 de Nobelpriis foar Skiekunde krige foar syn ûntdekking fan in manier om DNA-sekwinsjes te lêzen. Sûnt dy tiid hawwe sequencelêsmetoaden alle jierren ferbettere, mar de metoade "Sanger sequencing" tsjinne as basis foar alle fierdere ûndersyk op dit mêd.
Trouwens, in protte programma's makke troch Russyske wittenskippers wurde no oer de hiele wrâld breed brûkt - bygelyks de genome-assembler , - St. Petersburg genome assembler, makke by it Sint-Petersburch Ynstitút, helpt wittenskippers fan oer de hiele wrâld assemble koarte DNA sekwinsjes yn gruttere sekwinsjes te rekonstruearje de oarspronklike genomen fan organismen.
Untdekkingen en prestaasjes fan bioinformatika
Tsjintwurdich meitsje bioinformatici in protte nuttige ûntdekkingen. It soe ûnmooglik wêze om de ûntwikkeling fan medisinen foar coronavirus foar te stellen sûnder it genoom te ûntsiferjen en komplekse bioinformatika-analyse fan 'e prosessen dy't foarkomme tidens de sykte. Ynternasjonaal Wittenskippers dy't ferlykjende genomika en metoaden foar masine learen brûke koenen begripe wat coronaviruses mienskiplik hawwe mei oare patogenen.
It die bliken dat ien fan dizze funksjes de fersterking is fan nukleêre lokalisaasjesinjalen (NLS) fan pathogene firussen dy't foarkomme yn evolúsje. Dit ûndersyk kin helpe by it bestudearjen fan stammen fan firussen dy't yn 'e takomst potinsjeel gefaarlik kinne wêze foar minsken, en miskien liede ta previntive medisynûntwikkeling.
Derneist hawwe bioinformatici in wichtige rol spile yn 'e ûntwikkeling fan nije metoaden foar bewurking fan genomen, benammen it CRISPR/Cas9-systeem (in technology basearre op it ymmúnsysteem ). Mei tank oan bioinformatika analyze fan de struktuer fan dizze aaiwiten en harren evolúsjonêre ûntwikkeling, de krektens en effisjinsje fan dit systeem is tanommen gâns yn de ôfrûne jierren, dat hat makke it mooglik om doelbewust bewurkjen fan de genomes fan in protte organismen (ynklusyf minsken).
Jo kinne in socht berop krije fanôf it begjin as Level Up yn termen fan feardigens en salaris troch SkillFactory online kursussen te nimmen:
Mear kursussen
Boarne: www.habr.com