معرفی پایگاه های داده بیوانفورماتیکی (مقدمه)

درک زبان خاموش اما جذاب سلولهای زنده، تلاش بیولوژی مولکولی مدرن است. از یک الفبای ساده چهار حرفی (آدنین، گوانین، سیتوزین، تیمین) دستورالعمل فرآیندهای حیاتی شکل می گیرد که پیچیده ترین بیان و گفتار آن‌ها "انسان" است. حجم فوق العاده زیاد داده های مولکولی و الگوهای مبهم و مرموز آن‌ها ما را بر آن داشته است تا به نیاز مطلق به پایگاه های داده کامپیوتری و ابزارهای تحلیل داده‌ها پی ببریم. تلاش و مبارزه ما یافتن روش های جدید، جهت مدیریت این داده‌ها حجیم و پیچیده است و نیز فراهم کردن بستری جهت دسترسی به ابزارهای کامپیوتری و تحلیل داده هاست تا میراث ژنتیکی خود را بیش تر درک کنیم و نقش آن را در سلامت و بیماری‌ها بیابیم  .  

* تعریف بیوانفورماتیک

بیوانفورماتیک شاخه ای از علم است که از کامپیوتر بهره می گیرد تا اطلاعات بیولوژی مولکولی- توالی‌های DNA یا پروتئین‌ها- را در کامپیوتر ذخیره نماید و با ابزارهای کامپیوتری و الگوریتمهای قدرتمند ریاضی آنالیز و تحلیل نماید.

* نیاز علم ژنتیک به کامپیوتر

 بیولوژی مولکولی و علم ژنتیک مسایلی در پیش دارند که بیوانفورماتیک می تواند با به کار بردن این اطلاعات کامپیوتری شده به حل آن‌ها کمک نماید. حجم فوق العاده زیاد داده‌ها جهت نگهداری و مقایسه های گاهاّ میلیونی رکوردها بسیار مشکل و گاهی غیر ممکن است. یکی از کاربردهای بیوانفورماتیک تحلیل این داده‌ها جهت پی بردن به معمای تکامل هستی است. حل این معما در میلیاردها نوکلئوتید درون ژنوم موجودات زنده نهفته است.

* پایگاه داده

پایگاه داده یا database یک برنامه کامپیوتری است که با روش های بسیار منظمی اطلاعات را در کامپیوتر ذخیره می کند و با سرعت فوق العاده ای در آن اطلاعات جست و جو کرده و نتیجه‌ی جستجو را ارایه می دهد.

* نقش پایگاه‌های داده

 مشهورترین کاربرد بیوانفورماتیک در تحلیل توالی هاست. توالی های DNA مربوط به ارگانیزم‌های مختلف جهت دستیابی سریع و مقایسه آن‌ها با یکدیگر، در پایگاه های داده ذخیره می شوند. پروژه ژنوم انسان که از سال 1996 تا سال 2003 به طول انجامید نمونه ای از تحلیل توالی هاست. در این پروژه با استفاده از کامپیوترهای بزرگ و روش های مختلف به دست آوردن توالی‌ها، همه ژنوم انسان تعیین توالی گردید و درون یک پایگاه داده قرار گرفت. با کامل شدن نقشه ژنوم انسان بیوانفورماتیک در تحقیقات سرطان‌ها به امید رسیدن به یک درمان موفق و نهایی بسیار با اهمیت شده است.

پایگاه های داده به دو دسته اصلی و فرعی تقسیم می شوند. نتایج تجربی حاصل از تحقیقات علمی مانند توالی های نوکلئوتیدی یک ژن خاص، که در یک آزمایش تجربی به دست آمده است درون پایگاه های داده‌ی اصلی قرار می گیرند. این داده‌ها خام و بدون تحلیل هستند. نمونه ای از این نوع پایگاه‌ها GenBank است که توالی‌های نوکلئوتیدی را نگهداری می کند. این پایگاه توسط NCBI مدیریت می شود.

NCBI
در نوامبر 1988 بخش جدیدی به کتابخانه پزشکی ملی آمریکا (NLM) افزوده شد تا روش‌های کامپیوتری پردازش اطلاعات جهت هدایت تحقیقات Biomedical ایجاد شود. این بخش مهم، مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژی یا NCBI نام گرفت. کتابخانه ملی پزشکی آمریکا در سازمان ملی بهداشت آمریکا (NIH) قرار گرفته است. تجربه های موفق این کتابخانه در ایجاد و نگهداری پایگاه‌های داده در زمینه Biomedical و به عنوان بخشی از NIH باعث ایجاد یک برنامه تحقیقاتی در زمینه بیولوژی مولکولی کامپیوتری، شده است. امروزه NCBI به عنوان بزرگترین مرکز تحقیقات Biomedical در دنیا شناخته شده است. انستیتوی NCBI جهت رسیدن به اهداف خود فعالیت های زیر را دنبال می کند: 1- هدایت تحقیقاتی در زمینه مسایل اصولی Biomedical در سطح مولکولی با بهره‌گیری از روش های ریاضی و کامپیوتری 2- همکاری با انستیتوهای دیگر NIH، دانشگاه‌ها، صنعت و دیگر سازمان‌های دولتی 3- ایجاد ارتباط های علمی به وسیله برگزار کردن همایش‌ها، کارگاه‌های آموزشی و سلسله سخنرانی‌ها 4- برنامه های تحصیلاتی برای دانشجویان در زمینه های بیولوژی کامپیوتری توسعه و انتشار نرم افزارها و پایگاه‌های داده مختلف.

سازمان  NIH
سازمان NIH علاوه بر کتابخانه NLM از 27 انستیتو و مرکز تحقیقاتی دیگر تشکیل شده است.
از جمله این انستیتوها می توان به
*انستیتوی ملی سرطان
*انستیتوی ملی تحقیقات ژنوم انسان
*انستیتوی ملی دیابت و بیماری های کلیه و گوارش، و
*انستیتوی ملی کودکان اشاره کرد.

وب سایت سازمانNIH  با آدرسwww.nih.gov  قابل دسترسی است. این 27 انستیتو زیر نظر بخش مرکزیNIH  به نام Office of Director یا OD رهبری و مدیریت می شود.  OD مسؤول تعیین سیاست های NIH در برنامه‌ها، مدیریت‌ها و فعالیت‌ها است. در سایت NIH می توان با رؤسای این سازمان‌ها و انستیتوها به وسیله Email ارتباط برقرار کنید. آدرس های Email، آدرس پستی و مشخصات کامل آنان در این سایت درج شده است.