سیستم بیولوژي، بیوانفورماتیک، کامپیوتر

مروری بر سیستم بیولوژی

سیستم بیولوژی دانشی است که رویای بشر و تخیلات دیرین او را به حقیقت نزدیک کرده است و امروز می تواند بر پایه ی محاسبات و ایجاد ارتباط میان داده ها دست به اختراعات و ابتکاراتی برای کنترل بیشتر حیات بزند .

 

برای سیستم بیولوژی تا به اکنون مفاهیم و تعاریف متفاوتی و گوناگونی ارایه شده و هنوز یک تعریف جامع و کامل که مورد توافق اکثریت باشد معرفی نشده است . از این رو سعی گردید در این مطلب یک مفهوم مناسب و قابل درک ارایه گردد سیستم بیولوژی علمی است که سعی در مدل سازی محاسباتی و ریاضی، شبیه سازی و انالیز مکانیزم ها و فرایند ها در سیستم های پیچیده زیستی دارد.

سیستم بیولوژی از طریق نگرش بالا به پایین و کلی نگری. بر مسائل زیستی سعی در رسیدن به درک بهتری از زیست شناسی و مکانیزم های آن، به ویژه از عملکرد ها و اینتراکشن های عناصر کلیدی سیستم های زنده (DNA، RNA، پروتئین ها، سلول) دارد. این سیستم بیولوژی است که سعی دارد رفتار یک شبکه پیچیده زیستی پویا را در شرایط مختلف و زمان های متفاوت پیشگویی و شبیه سازی کند و این سیستم بیولوژِی است که سعی دارد ارتباط های اجزای یک مکانیسم پیچیده تنظیمی و حتی بین شبکه ها و بخش های یک سیستم زیستی را بیابد.

تا کنون علوم زیستی و پزشکی درصدد کشف جزئیات فرایند های سلولی و مولکولی و نفوذ در ذرات جهان و جزئی نگری بوده اند ولیکن خداوند دو چشم بر انسان عطا فرموده است تا در حین توجه به جزدیات کلیات را نیز در نظر داشته باشد

توجه به جزئیات به تنهایی نمی تواند پاسخگوی سئوالات بشر و جهان پیچیده باشد همچنان که باید جزئیات را دید باید نگاهی نیز به تصویر کلی حیات داشت در چند سال گذشته دانشمندان متوجه شده اند برای مشاهده تصویری بزرگ از هستی باید علاوه بر کشف ذرات باید دیدی کلی به جهان داشت این دانش به سیستم بیولوژی و یا نگرش سیستمیک به حیات و پدیده های مرتبط زیستی گفته می شود

سیستم بیولوژی و داروسازی

یکی از کاربرد های اصلی این رشته که امروزه هزینه ها و تمرکز زیادی را به خود اختصاص داده است، استفاده از سیتم بیولوژی در مدل سازی اثر دارو ها در سلول های هدف و میسر های بیوشیمیایی درگیر است. دانشمندان امیدوارند که در آینده نزدیک با مدل سازی های دقیق تر بتوانند دارو های اختصاصی تر با اثرات جانبی کمتر و بهینه را طراحی کنند.

به عنوان مثال نشان داده شده است که گیرنده فاکتور رشد اپیدرمال که امروزه مورد هدف بسیاری از دارو های جدید سرطان است، متعلق به یک خانواده است که چهار نوع از انواع گیرنده های هم خانواده را شامل می شود. نشان داده شده است که این گیرنده ها توسط 30 بر همکنش مختلف با مولکول های متفاوت تحریک می شوند. فلذا این بر همکنش پیچیده ایجاب می نماید که دیاگرام و طرحی از نحوه ی عملکرد این مولکول ها و نقش هر کدام از آن ها را داشته باشیم. در این صورت براحتی و با هزینه کم می توانیم اثر هر نوع دارویی را که طراحی می کنیم در نحوه عملکرد این ترکیب پیچیده پیش بینی کنیم. بعلاوه مدل های که توسط سیستم بیولوژی طراحی می شوند این امکان را فراهم می کنند که واکنش سلول و مسیر های بیوشیمیایی آن را نسبت به شرایط محیطی که نمی توان برا حتی در آزمایشگاه مطالعه کرد را آنالیز کنیم.

به طور کلی دانش سیستم بیولوژی بر سه پایه اصلی استوار است:

جمع آوری و ادغام داده های آزمایشگاهی

پردازش داده ها

مدل سازی

موضوعات اصلی در سیستم بیولوژی شامل آنالیز شبکه های مختلف است که مهمترین این شبکه ها عبارتند از :

شبکه های ژنی

شبکه های برهمکنش پروتئین ها

شبکه های متابولیسمی

شبکه های سیگنالی

واضح است که برای مدل سازی هر کدام از این شبکه ها با توجه به ویژگی های که هر کدام از آن ها دارند از روش ها و الگوریتم های خاصی استفاده می شود ولی آن چه مهم است این است که در نهایت هدف سیستم بیولوژی رسیدن به یک مدل واحد و کشف ارتباطات بین این شبکه ها و نقش آن ها در حیات سلول ، ارتباط بین سلول ها و شرایط محیطی و در نهایت پاسخ موجود به تغییرات محیطی است.

منبع: آزمایشگاه بیوانفورماتیک پارس سیلیکو

error: Content is protected !!
X