Мо дар бораи одамони оянда сухан меронем, ки санаи бузурги органикиро шифр мекунанд. Дар давоми ду даҳсолаи охир, миқдори маълумотҳои биологие, ки метавонанд таҳлил карда шаванд, аз сабаби пайдарпайии геноми инсон чандин маротиба афзоиш ёфт. Пеш аз ин, мо ҳатто тасаввур карда наметавонистем, ки бо истифода аз маълумоте, ки дар хуни мо маҳфуз аст, пайдоиши моро муайян кардан, тафтиш кардани он, ки организм ба баъзе доруҳо чӣ гуна муносибат мекунад ва ҳатто ирсияти биологии моро тағир медиҳад.
Ин ва дигар мақолаҳо дар аввал пайдо мешаванд дар сайти мо. Аз хондан лаззат баред.
Хусусиятҳои биоинформатики миёна бо хусусиятҳои барномасоз якхелаанд - чашмони сурх, ҳолати хамида ва нишонаҳо аз пиёлаҳои қаҳва дар мизи корӣ. Аммо дар ин ҷадвал кор на аз рӯи алгоритмҳо ва фармонҳои абстрактӣ, балки дар бораи коди худи табиат аст, ки метавонад ба мо дар бораи мо ва ҷаҳони атроф бисёр чизҳоро нақл кунад.
Мутахассисони ин соҳа бо миқдори зиёди маълумот кор мекунанд (масалан, натиҷаҳои секвенсияи геноми як шахс тақрибан 100 гигабайтро ташкил медиҳанд). Аз ин рӯ, коркарди чунин маҷмӯи иттилоот равишҳо ва абзорҳои Data Scienceро талаб мекунад. Мантиқист, ки биоинформатики муваффақ бояд на танҳо биология ва химия, балки усулҳои таҳлили маълумот, омор ва математикаро низ фаҳмад - ин касби ӯро хеле камёб ва серталаб мекунад. Чунин мутахассисон махсусан дар соҳаи тибби инноватсионӣ ва рушди доруворӣ заруранд. Бузургони технологӣ ба монанди IBM ва Intel , ба омузиши биоинформатика бахшида шудааст.
Барои биоинформатик шудан чӣ лозим аст?
- биология ва химия (дар сатҳи донишгоҳ);
- Матстат, алгебраи хатӣ, назарияи эҳтимолият;
- Забонҳои барномасозӣ (Python ва R, аксар вақт C++-ро истифода мебаранд);
- Барои биоинформатикаи сохторӣ: фаҳмиши таҳлили математикӣ ва назарияи муодилаҳои дифференсиалӣ.
Шумо метавонед ба соҳаи биоинформатика ҳам бо маълумоти биологӣ ва ҳам дониши барномасозӣ ва математика дохил шавед. Барои аввалинҳо кор бо барномаҳои тайёри биоинформатика, барои дуюмӣ профили алгоритмии бештари ихтисос мувофиқ аст.
Биоинформатикҳо чӣ кор мекунанд?
Биоинформатикаи муосир ба ду бахши асосӣ – биоинформатикаи сохторӣ ва биоинформатикаи пайдарпай тақсим мешавад. Дар ҳолати аввал, мо шахсеро мебинем, ки дар назди компютер нишастааст ва барномаҳоеро иҷро мекунад, ки барои омӯзиши объектҳои биологӣ (масалан, ДНК ё сафедаҳо) дар визуализатсияи 3D кӯмак мекунанд. Онҳо моделҳои компютериро месозанд, ки имкон медиҳанд, ки молекулаи дору бо сафеда чӣ гуна муносибат мекунад, сохтори фазоии сафеда дар ҳуҷайра чӣ гуна аст, кадом хосиятҳои молекула таъсири мутақобилаи онро бо сохторҳои ҳуҷайра шарҳ медиҳанд ва ғайра.
Усулҳои сохтории биоинформатика ҳам дар илми академӣ ва ҳам дар саноат фаъолона истифода мешаванд: як ширкати фармасевтиеро, ки бидуни чунин мутахассисон кор карда метавонад, тасаввур кардан душвор аст. Дар солҳои охир, усулҳои компютерӣ раванди ҷустуҷӯи доруҳои эҳтимолиро хеле содда карда, рушди фармасевтиро ба раванди хеле тезтар ва арзонтар табдил доданд.
SARS-CoV-2 аз РНК вобаста ба полимеразаи РНК (аз чап), инчунин робитаи он бо дуплекси РНК.
Геном чист?
Геном ҳама маълумот дар бораи сохтори ирсии организм мебошад. Қариб дар ҳама мавҷудоти зинда интиқолдиҳандаи геном ДНК мебошад, аммо организмҳое ҳастанд, ки маълумоти ирсии худро дар шакли РНК интиқол медиҳанд. Геном аз волидайн ба кӯдакон мегузарад ва дар ин раванди интиқол хатогиҳое, ки мутатсия ном доранд, метавонанд рух диҳанд.
Таъсири мутақобилаи доруи ремдесивир бо полимеразаи РНК вобастаи вируси SARS-CoV-2.
Биоинформатикаи пайдарпай ба сатҳи баландтари ташкили материяи зинда - аз нуклеотидҳои алоҳида, ДНК ва генҳо, то тамоми геномҳо ва муқоисаи онҳо бо ҳамдигар машғул аст.
Тасаввур кунед, шахсе, ки дар пеши худ як маҷмӯи ҳарфҳои алифборо (вале оддӣ нест, балки генетикӣ ё аминокислотаҳо) мебинад ва дар онҳо намунаҳо меҷӯяд, онҳоро бо истифода аз усулҳои компютерӣ шарҳ медиҳад ва тасдиқ мекунад. Биоинформатикаи пайдарпай мефаҳмонад, ки кадом мутация бо бемории мушаххас алоқаманд аст ё чаро моддаҳои зараровар дар хуни бемор ҷамъ мешаванд. Илова ба маълумоти тиббӣ, биоинформатикҳои пайдарпай намунаҳои тақсимоти организмҳоро дар рӯи замин, фарқияти популятсия дар байни гурӯҳҳои ҳайвонот ва нақшҳо ва вазифаҳои генҳои мушаххасро меомӯзанд. Ба шарофати ин илм самаранокии доруҳоро санҷидан ва механизмҳои биологие, ки амали онҳоро шарҳ медиҳанд, омӯхтан мумкин аст.
Масалан, ба шарофати тахлили биоинформатика мутацияхое, ки боиси инкишофи фибрози кистози — бемории моногенй, ки дар натичаи вайрон шудани гени яке аз каналхои хлорид ба амал меояд, пайдо ва тавсиф карда шуданд. Ва акнун мо хубтар медонем, ки хеши наздиктарини биологии инсон кист ва аҷдодони мо дар атрофи сайёра чӣ гуна маскан гирифтаанд. Гузашта аз ин, ҳар як инсон бо мутолиаи геномаш метавонад бифаҳмад, ки оилааш аз куҷост ва ба кадом миллат мансуб аст. Бисёр хориҷӣ (, ) ва русӣ (, ) хизматрасонӣ ба шумо имкон медиҳад, ки ин хидматро бо нархи нисбатан арзон (тақрибан 20 ҳазор рубл) гиред.
Натиҷаҳои таҳлили санҷиши ДНК барои пайдоиш ва мансубияти аҳолӣ аз MyHeritage.
Натиҷаҳои санҷиши аҳолии ДНК аз 23andMe.
Геном чӣ гуна хонда мешавад?
Имрӯз, пайдарпайии геном як тартиби муқаррарӣ аст, ки тақрибан ба ҳама арзиш дорад ҳазор рубл (аз ҷумла дар Русия). Барои хондани геноми худ, шумо танҳо лозим аст, ки хунро аз раг дар лабораторияи махсус супоред: пас аз ду ҳафта шумо натиҷаи ниҳоӣ бо тавсифи муфассали хусусиятҳои генетикии худ хоҳед гирифт. Илова ба геноми худ, шумо метавонед геномҳои микробиоти рӯдаи худро таҳлил кунед: шумо хусусиятҳои бактерияҳоеро, ки системаи ҳозимаатон зиндагӣ мекунанд, меомӯзед ва инчунин аз мутахассиси диетолог маслиҳат хоҳед гирифт.
Геномро бо истифода аз усулҳои гуногун хондан мумкин аст, ки яке аз усулҳои асосӣ ҳоло ба истилоҳ "пайдабандии насли оянда" мебошад. Барои иҷрои ин тартиб, аввал бояд намунаҳои биологӣ гирифта шаванд. Ҳар як ҳуҷайраи бадан як геном дорад, бинобар ин аксар вақт барои хондани геном хун гирифта мешавад (ин осонтарин аст). Пас аз он ҳуҷайраҳо вайрон мешаванд ва ДНК-ро аз ҳама чизи дигар ҷудо мекунанд. Сипас, ДНК-и ҳосилшуда ба бисёр қисмҳои хурд тақсим карда мешавад ва ба ҳар яки онҳо адаптерҳои махсус "духта мешаванд" - пайдарпаии сунъии нуклеотидҳои маълум. Сипас риштаҳои ДНК ҷудо карда мешаванд ва риштаҳои якқатор бо истифода аз адаптерҳо ба пластинкаи махсус пайваст карда мешаванд, ки дар он секвенсия гузаронида мешавад. Ҳангоми пайдарпайӣ ба пайдарпаии ДНК нуклеотидҳои иловагии флюоресцентӣ илова карда мешаванд. Ҳар як нуклеотиди тамғагузоришуда, ҳангоми пайваст шудан, як чӯби нури дарозии мавҷи муайянро мебарорад, ки дар компютер сабт карда мешавад. Ҳамин тавр компютер пайдарпайии кӯтоҳи ДНК-и аслиро мехонад, ки баъдан бо истифода аз алгоритмҳои махсус ба геноми аслӣ ҷамъ карда мешаванд.
Намунаи маълумоте, ки биоинформатикҳо бо пайдарпай кор мекунанд: ҳамоҳангсозии пайдарпаии аминокислотаҳо.
Биоинформатикҳо дар куҷо кор мекунанд ва чӣ қадар маош мегиранд?
Роҳи биоинформатика одатан ба ду соҳаи асосӣ - саноат ва илм тақсим карда мешавад. Карера ҳамчун олими биоинформатика одатан аз вазифаи баъдидипломӣ дар як донишкада оғоз мешавад. Дар аввал, биоинформатикҳо дар асоси институти худ, шумораи грантҳое, ки онҳо дар онҳо иштирок мекунанд ва шумораи вобастагӣ - ҷойҳое, ки дар онҳо расман кор мекунанд, маоши асосӣ мегиранд. Бо мурури замон, шумораи грантҳо ва шарикон меафзояд ва пас аз як ду соли кор дар муҳити академӣ, биоинформатик ба осонӣ маоши миёна мегирад (70-80 ҳазор рубл), аммо бисёр чиз ба меҳнат ва меҳнат вобаста аст. Биоинформатикҳои ботаҷриба дар соҳаҳои тахассусии худ лабораторияҳои худро ба анҷом мерасонанд.
Шумо дар куҷо барои биоинформатика таҳсил мекунед?
- Университети давлатии Москва — факультети биоинженерй ва биоинформатика
- HSE - Таҳлили маълумот дар биология ва тиб (барномаи магистрӣ)
- MIPT - Кафедраи биоинформатика
- Институти биоинформатика (NPO)
Баръакси академия, ҳеҷ кас дар ин соҳа вақти худро сарф намекунад, ки ба корманд малакаҳои заруриро омӯзонад, аз ин рӯ расидан ба он ҷо одатан мушкилтар аст. Роҳи касбии биоинформатик дар саноат вобаста аз ихтисос ва ҷойгиршавии онҳо хеле фарқ мекунад. Ба ҳисоби миёна, музди меҳнат дар ин соҳа тағйир меёбад хазор сум вобаста ба тачриба ва ихтисос.
Биоинформатикҳои машҳур
Таърихи биоинформатикаро метавон аз Фредерик Сэнгер, донишманди инглисӣ, ки соли 1980 барои кашфи роҳи хондани пайдарпаии ДНК ҷоизаи Нобел дар бахши кимиё гирифт. Аз он вақт инҷониб, усулҳои хондани пайдарпай ҳар сол такмил ёфтанд, аммо усули "Секвенсияи Сангер" ҳамчун асоси тамоми таҳқиқоти минбаъда дар ин соҳа хидмат кард.
Воқеан, бисёр барномаҳое, ки олимони рус офаридаанд, ҳоло дар тамоми ҷаҳон васеъ истифода мешаванд - масалан, ассемблер геном , - St. Ассемблер геномҳои Петербург, ки дар Институти Санкт-Петербург сохта шудааст, ба олимони тамоми ҷаҳон дар ҷамъ кардани пайдарпаии кӯтоҳи ДНК ба пайдарпаии калонтар барои барқарор кардани геномҳои аслии организмҳо кӯмак мекунад.
Бозёфтҳо ва дастовардҳои биоинформатика
Холо биоинформатикхо бисьёр кашфи-ётхои муфид ба даст меоваранд. Истеҳсоли доруҳои зидди коронавирусро бидуни ифшои геноми он ва таҳлили мураккаби биоинформатикии равандҳои ҳангоми беморӣ ба амаломада тасаввур кардан ғайриимкон аст. байналхалкй Олимон бо истифода аз геномикаи муқоисавӣ ва усулҳои омӯзиши мошин тавонистанд бифаҳманд, ки коронавирусҳо бо дигар патогенҳо чӣ умумие доранд.
Маълум шуд, ки яке аз ин хусусиятхо пурзур шудани сигналхои локализацияи ядроии (NLS) вирусхои патогение мебошад, ки хангоми эволютсия ба амал меояд. Ин тадқиқот метавонад ба омӯзиши штаммҳои вирусҳо, ки метавонанд дар оянда барои одамон эҳтимолан хатарнок бошанд ва шояд ба рушди пешгирикунандаи маводи мухаддир оварда расонанд, кӯмак кунад.
Илова бар ин, биоинформатикҳо дар таҳияи усулҳои нави таҳрири геном, бахусус системаи CRISPR/Cas9 (технологияе, ки ба системаи иммунӣ асос ёфтааст) нақши калидӣ бозиданд. ). Ба шарофати тахлили биоинформатикии сохти ин сафедахо ва инкишофи эволюционии онхо солхои охир сахех ва самаранокии ин система хеле афзуд, ки ин имкон дод, ки геномхои бисёр организмхо (аз чумла одам) максаднок тахрир карда шавад.
Шумо метавонед бо гирифтани курсҳои онлайнии SkillFactory аз сифр ё Level Up аз рӯи маҳорат ва музди меҳнат касби серталабро ба даст оред:
Курсҳои бештар
Манбаъ: will.com