Биоинформатика: Что это такое?

Биоинформатика стала модным словом в современном мире науки. Примерно один или два десятилетия назад люди рассматривали биологию и информатику как две совершенно разные области. Одна изучала живых существ и функции их организма, тогда как другая занималась компьютерами и информационными системами. Однако в настоящее время существует, по-видимому, связь между этими двумя областями, и эта новая область, биоинформатика, появилась как комбинация Информатики и Биологии.

Что такое биоинформатика?

био + информатика = биоинформатика

Согласно Википедии:

Биоинформатика — это междисциплинарная область, которая разрабатывает методы и программные средства для понимания биологических данных. В качестве междисциплинарной области науки биоинформатика сочетает компьютерную науку, статистику, математику и технику для анализа и интерпретации биологических данных.

Различные биологические анализы приводят к экспоненциальному росту количества биологических данных, и их очень сложно анализировать вручную. Именно здесь приходит на помощь компьютерная наука и информационные технологии. Различные вычислительные методы используются для более точного и эффективного анализа биологических данных и автоматизируют процесс их обработки. Следовательно, биоинформатика может рассматриваться как область науки о данных для решения проблем в области биологии и медицины.

Зачем изучать и применять биоинформатику?

Биоинформатика стала междисциплинарной наукой, и если вы являетесь биологом, то знания в области биоинформатики могут принести вам огромную пользу в работе с вашими экспериментами и исследованиями.

Международный рынок труда в настоящее время заполнен вакансиями для людей с навыками биоинформатики. Крупные фармацевтические, биотехнологические и софтверные компании стремятся нанять профессионалов, имеющих опыт в области биоинформатики, чтобы они работали с огромным количеством биологической и медицинской информации. 

Основное применение биоинформатика находит в области прецизионной и профилактической медицины. Основу прецизионной медицины составляют медицинские методы, адаптированных для отдельных пациентов, включая методы лечения и диагностики. Вместо лечения болезней прецизионная медицина фокусируется на разработке мер по профилактике и предотвращении заболеваний. Она сосредотачивается на таких болезнях, как грипп, рак, сердечные заболевания и диабете.

Проводятся исследования по выявлению генетических изменений у пациентов, что позволяет ученым предлагать лучшие методы лечения и даже возможные меры профилактики. Определенные типы рака, вызванные такими генетическими изменениями, могут быть идентифицированы заранее и лечение может начаться до ухудшения состояния. 

Как стать специалистом в биоинформатике?

Прежде чем углубиться в предмет, на начальном этапе вам нужно немного узнать о биологии, генетике и геномике. Это включает изучение генов, ДНК, РНК, белковых структур, различных процессов синтеза и т.п.

Затем вам нужно будет изучить биомолекулярные структуры (например, последовательности, обнаруженные в ДНК, РНК и белках) и методы для обнаружения и анализа различных моделей, а также информационных сайтов о них. Вы столкнетесь с различными алгоритмами, используемыми различными методами. Кроме того, вы получите возможность использовать различные методы машинного обучения и интеллектуального анализа данных, такие как скрытые марковские модели, нейронные сети и кластеризация.

Поскольку вы будете иметь дело с большими объемами данных, важно иметь хорошее понимание о статистике, как вы должны анализировать данные в соответствии с конкретными требованиями.

Конечно, вам понадобятся хорошие навыки программирования. Такие языки программирования, как R, Python и Bash являются наиболее часто используемыми языками в анализе биологических данных. Решить, с чего начать, зависит от ваших целей. Вы можете использовать и другие языки, такие как C / C++ и Java.

После базового понимания фундаментальных концепций вы можете исследовать другие области, такие как структурная биоинформатика, системная биология и биологические сети.

Человек — удивительное создание, а его геном еще более увлекателен. Весь геном человека, хранящийся в молекуле ДНК, это потрясающе! Можно кодировать огромные количества данных за одну минуту и расшифровывать их чтобы понять, какие изменения в экспрессии генов могут привести к фатальным генетическим заболеваниям. Системы здравоохранения нуждаются в методах по выявлению таких заболеваний, а также в лечебно-профилактических мерах, способствующих спасению человеческих жизней.

Биоинформатика доказала, что обладает большим потенциалом для выявления болезней на ранней стадии, определения методов их лечения и улучшения жизни людей. Воодушевленные знаниям в области компьютерных наук такие области, как генная техника, медицина и здравоохранение, могут развиваться — от лечения индивидуальных пациентов до исцеления всех групп населения.