Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

1960'larda başlayan bilgisayar uygulamalarının biyolojide kullanılması girişimi, her iki alandaki teknolojik gelişime paralel olarak hızla ilerlemiş ve böylelikle ortaya çıkan ‘’Biyoinformatik’’ dalı bugün en popüler akademik ve endüstriyel sektörlerin başına geçmiştir.

 

Biyoinformatik bilim dalı, biyolojik verilerin anlamlandırılması, saklanması, görsellenmesi ve bu devasa bilgi birikiminden azami ölçüde yararlanabilmek amacıyla, matematik, istatistik, bilgisayar bilimleri, moleküler biyoloji ve genetik alanlarının sentezidir. Bir diğer tanımla, karmaşık biyolojik verilerin derlenmesi ve analiz edilmesi bilimidir.

 

1960'larda başlayan bilgisayar uygulamalarının biyolojide kullanılması girişimi, her iki alandaki teknolojik gelişime paralel olarak hızla ilerlemiş ve böylelikle ortaya çıkan biyoinformatik dalı bugün en popüler akademik ve endüstriyel sektörlerin başına geçmiştir. Bilgisayarların moleküler biyolojide kullanımı üç boyutlu moleküler yapıların grafik temsili, moleküler dizilimler ve üç boyutlu moleküler yapı veri tabanları oluşturulması ile başlamıştır. Kısa sürede çok yüksek miktarlarda veri üreten, endüstri düzeyinde gen ekspresyonu, protein-protein ilişkisi, biyolojik olarak aktif molekül araştırmaları, bakteri, maya, hayvan ve insan genom projeleri gibi biyolojik deneylerin doğurduğu talep sonucunda, bu alandaki bilişim uygulamaları neredeyse takip edilemez bir hızda gelişmiştir.

 

Bu alanı tanımlamanın bir yolu da, biyoinformatik araçların kullanıldığı genel araştırma konularını özetlemek olabilir:

 

 

• DNA sıra ve dizilimi araştırmaları

 

• Protein sıra ve dizilimi araştırmaları

 

• Makromoleküler yapıların (DNA,RNA,protein) üç boyutlu dizilim araştırmaları

 

• Küçük moleküllerin (potansiyel terapötik maddeler,aktif peptidler,ribozimler vs.) ligandlarıyla etkileşiminin araştırılması

 

• Heterojen biyolojik veritabanlarının entegrasyonu

 

• Biyolojik enformasyonun paylaşımının kolaylaştırılması

 

• Bilgisayar ile otomize edilmiş veri analizi ve iletimi

 

• Etkileşimde bulunan gen ürünleri için bilgi ağları oluşturulması

 

• Kimyasal reaksiyonlardan hücrelerarası iletişime kadar pek çok biyolojik faaliyet sürecinin simülasyonu

 

• Büyük çaplı biyolojik deneylerden (Genom projeleri gibi) çıkan sonuçların analizi

 

 

• Protein yapı ve fonksiyonun belirlenmesi

 

• Herhangi bir biyolojik fonksiyonu arttıran ya da engelleyen küçük moleküllerin tasarlanması

 

• Karmaşık genetik fonksiyon ya da regülasyon faaliyetlerinin tanımlanması

 

• Tıbbi ya da endüstriyel amaçlı yeni makromoleküller üretmek

 

• Genetik faktörlerin hastalık yatkınlığına etkilerini ortaya çıkarmak

 

Biyoinformatik alanındaki en önemli projelerden biri de “İnsan Genom Projesidir” (İGP-Human Genom Project). Biyoinformatiğe olan gereksinim bu projede ortaya çıkan genetik bilginin işlenme sorunuyla artmıştır. ABD Enerji Bakanlığı ve Ulusal Sağlık Enstitüsü tarafından koordine edilen 13 yıllık İGP 2003 yılında tamamlanmıştır. Başlangıçta 2005 yılında bitirilmesi planlanan proje, teknolojide gerçekleşen gelişmelerle birlikte beklenenden iki yıl önce tamamlanmıştır. Projenin amaçları:

 

• İnsan DNA’sındaki yaklaşık 20.000-25.000 geni tanımlamak,

 

• İnsan DNA’sını oluşturan yaklaşık 3 milyon kimyasal bazlı çiftlerin dizilimini belirlemek,

 

• Bu bilgileri veri tabanlarında saklamak,

 

• Veri analizi için araçlar geliştirmek,

 

• İlgili teknolojileri özel sektöre transfer etmek,

 

• Bu projeden ortaya çıkabilecek, yasal, etik ve sosyal konuları ele almaktır.

 

Gerçekleştirilen diğer genom projeleri ile 1000’den fazla organizmanın gen dizileri elde edilmiştir. Böylece, farklı canlı türlerinin gen dizilişlerini karşılaştıran çalışmalar da yapılmaya başlanmıştır.

 

Biyoinformatiğin giderek önem kazanması sonucunda, biyoistatistikçiler kendilerini biyoloji alanında geliştirerek yapılan çalışmalara daha fazla katılmakta ve katkı sağlamaktadır. Biyoinformatikte elde edilen büyük ölçekte verilerin, klasik istatistik yöntemlerle analiz edilmesinde sorunlar yaşanması ya da bu yöntemlerin verileri incelemekte yetersiz kalması dolayısıyla yeni istatistiksel yöntemler geliştirilmesine duyulan gereksinim de biyoistatistiği çalışma ekibinde yer alması gereken temel bilim alanlarından biri yapmaktadır.

 

Son yirmi yılda temel biyolojik araştırmaların klinik tıp uygulamaları ve klinik tıp bilgi sistemleri üzerindeki etkisi daha da belirleyici olmuş ve bugün yeni kuşak epidemiyolojik, tanı, teşhis ve tedavi amaçlı modüllerin ortaya çıkmasına yol açmıştır. Biyoinformatik çalışmalar temel bilimsel araştırmalara yönelik görünmekle beraber önümüzdeki yıllar içinde klinik bilişim için vazgeçilmez olacaktır. Örneğin hastaların medikal formlarında giderek artan bir sıklıkla DNA dizilim bilgileri yer almaya başlayacaktır. Bugün ABD'de bazı sigorta şirketleri, risk primleri belirlenirken mevcut genetik tarama test sonuçlarını talep edebilmektedir. Biyoinformatik araştırmalar için geliştirilen algoritmaların çok yakında klinik bilişim sistemlerine entegre olması beklenmektedir.

 

Kaynaklar