Bioinformatyka jutra

Bioinformatyka jutra

Czy era informatyków właśnie się kończy? Nie, ona już dawno temu się skończyła. W dzisiejszych czasach informatyka jest tak pojemną nauką, że wymaga wprowadzenia specjalizacji. Odpowiedzią na taki stan rzeczy jest stworzenie interdyscyplinarnych dziedzin. Jedną z nich jest bioinformatyka.

Specjaliści, którzy potrafią umieścić problemy współczesnej medycyny w scyfryzowanym, inteligentnym świecie, są dziś na wagę złota. Z tego powodu zapotrzebowanie na bioinformatyków rośnie i z całą pewnością rosnąć będzie. Bioinformatyka jest interdyscyplinarną dziedziną, która z powodzeniem łączy nauki informatyczne i biologiczne. Czerpie również z innych nauk – zwłaszcza chemii i fizyki. Już teraz liczba badań, jakie znajdują się w jej obszarze, jest nieprawdopodobnie wysoka, a to wiąże się również z ogromnymi perspektywami na przyszłość. Całe szczęście, minęły czasy, gdy bioinformatyka była tylko obco brzmiącym przedmiotem akademickim. Od kilkunastu lat znacząco wpływa na medycynę i farmakologię, dając nadzieję na stawianie diagnoz, do których obecnie nie mamy dostępu.

Historia bioinformatyki

Choć może się wydawać, iż bioinformatyka jest dziedziną powstałą stosunkowo niedawno, tak naprawdę jej korzenie sięgają połowy XX wieku. W tym czasie miały miejsce dwa istotne wydarzenia, które wpłynęły na wyodrębnienie bioinformatyki z nauk biologicznych. Pierwszym z nich był opracowany przez Jamesa Watsona i Francisa Cricka model struktury przestrzennej podwójnej helisy DNA. Drugim wydarzeniem z kolei było określenie pierwszorzędnej struktury insuliny (sekwencji aminokwasowej), której dokonał Frederic Sanger. Wtedy pojawiły się trudności – i wyzwania dla informatyki. Ustalanie sekwencji kolejnych białek było możliwe tylko dzięki przetwarzaniu ogromnej ilości danych, dlatego do gry musiały dołączyć wyspecjalizowane narzędzia, czyli komputery. Pierwszą bioinformatyczną bazę danych stworzyła amerykańska fizyczko-chemiczka, Margaret Oakley Dayhoff. W 1965 roku wydała atlas, w którym opisała dostępne sekwencje białkowe. Dzięki tym informacjom oraz wszystkim dotychczasowym dokonaniom naukowym, rozwój bioinformatyki znacznie przyspieszył. W 1982 roku została uruchomiona internetowa baza sekwencji DNA GenBank, a niespełna dwie dekady później naukowcy zsekwencjonowali ludzki genom.

Sekwencja ludzkiego genomu to obszar badań bioinformatyki

https://www.polityka.pl/tygodnikpolityka/nauka/1535205,1,bioinformatyka—klucz-do-zrozumienia-chorob.read

Bioinformatyka – obszary badań

Najważniejszym przedmiotem badań bioinformatyki są kwasy nukleinowe oraz białka. Jak jednak nietrudno się domyślić, w tych dwóch zagadnieniach zawierają się dziesiątki innych, które trudno byłoby ująć w ramy jednej dziedziny. Z tego powodu bioinformatyka została podzielona na cztery główne obszary. Pierwszy z nich, czyli bioinformatyka strukturalna, zajmuje się przewidywaniem, porównywaniem i klasyfikowaniem struktury białek. Drugim obszarem jest bioinformatyka funkcjonalna, dzięki której możliwe jest modelowanie ścieżek metabolicznych i prognozowanie oddziaływań białek. Bioinformatyka sekwencji z kolei znajduje zastosowanie w porównywaniu genomów, przewidywaniu genów i sekwencjonowaniu. Ostatnim obszarem jest bioinformatyka systemowa, zajmująca się analizą i modelowaniem systemów biologicznych oraz wizualizacją i symulacją komórek. Co to wszystko oznacza w praktyce? Techniki bioinformatyczne pozwalają na przetwarzanie ogromnych ilości informacji, którymi później mogą operować specjaliści – lekarze, diagności i analitycy. Właśnie dlatego ta interdyscyplinarna dziedzina znajduje zastosowanie w badaniach klinicznych, farmakologii (przy wprowadzaniu nowych leków oraz ocenianiu interakcji między lekami), biotechnologii przemysłowej i rolnej.

DNA, czyli nośnik informacji genetycznej

http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C398739%2Cna-samo-dno-struktury-dnanoc-biologow-w-warszawie.html

Niezbędne oprogramowanie

Bioinformatyka to połączenie biologii molekularnej i programowania. Znajomość systemów kodowania jest niezbędna, by sprawnie przetwarzać i archiwizować wszystkie dane. Pamiętajmy jednak, że bioinformatyka nie istnieje bez odpowiednich narzędzi. Oprogramowanie w niej wykorzystywane najczęściej jest darmowe i dostępne w postaci open source, czyli otwartego kodu źródłowego. Daje ono niemal nieograniczone możliwości – wszyscy użytkownicy mogą go swobodnie uruchamiać, edytować i, co najważniejsze, modyfikować. Dzięki temu programy są rozwijane, ulepszane, pozbawiane błędów. Kolejnymi bardzo ważnymi w bioinformatyce narzędziami są dwie usystematyzowane struktury danych – SOAP i REST. Interfejsy te ułatwiają sprawną wymianę i integrację informacji między dwoma, nawet bardzo oddalonymi od siebie, serwerami. Coraz częściej w projektach bioinformatycznych używa się również języka programowania R, umożliwiającego kompleksową analizę i wizualizację danych.

Bioinformatyka - oprogramowanie

http://nukleotyd.pl/2015/12/29/biologia-informatyka-bioinformatyka/

Bioinformatyka dzisiaj i jutro

Bioinformatyka znajduje zastosowanie w wielu dyscyplinach naukowych. Na przestrzeni ostatnich kilku lat studia bioinformatyczne wprowadziły największe polskie uczelnie. Skąd ta popularność? Zawód bioinformatyka, potrafiącego w ramach swojej pracy przeplatać znajomość biologii i informatyki, jest obecnie jednym z najbardziej pożądanych. Jest to ważne zwłaszcza dzisiaj, w czasach pandemii COVID-19. Z jednej strony, dzięki subdyscyplinie bioinformatyki, infogenetyce, udało się rozszyfrować genom nowego koronawirusa. Z drugiej, rozwiązania bioinformatyczne ułatwią pracę nad testami genetycznymi, które – być może – w najbliższej przyszłości będą już dostępne dla każdego z nas i możliwe do wykonania nawet w domu. A to nie koniec. Coraz częściej stosuje się terapię genową, pozwalającą leczyć choroby dziedziczne – mukowiscydozę, anemię sierpowatą i wiele innych. Specjaliści projektują nowe leki oraz ulepszają te, które już znamy. Bioinformatyka nieustannie się rozwija, a wszystko wskazuje na to, że to tylko początek drogi, która prowadzi do sukcesu.