بیوانفورماتیک چطور ما را نجات می‌دهد؟ انقلاب الگوریتم‌ها در روزگار لشکرکشی کرونا

به گزارش پیوست، علم بیوانفورماتیک تقریباً همزمان با تاسیس اولین پایگاه اطلاعاتی توالی‌های پروتئینی آغاز شد؛ اتفاقی که از سوی دی هوف به وقوع پیوست و به دهه ۱۹۶۰ میلادی برمی‌گردد. البته این در حالی است که گفته می‌شود طی سال‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۵۵ اولین پروتئین که مربوط به انسولین گاوی بود توالی‌یابی شد.

بررسی‌ها نشان می‌دهد تا ۱۹۶۵ که اولین پایگاه اطلاعاتی توالی‌های پروتئینی برای اولین‌ بار منتشر شد، بیش از صد توالی پروتئینی مشخص شده بود.

با این حال تاسیس اولین پایگاه داده نوکلئوتیدی با عنوان “GeneBank” تا حدود ۱۹۸۲ طول کشید. از آنجا که اساساً روش قابل اعتمادی برای توالی‌یابی DNA در دسترس نبود، تا ۱۹۷۷ توالی‌یابی DNA اصلاً محقق نشده بود.

گفته می‌شود اکنون بیش از ۱۸۰ میلیارد جفت باز در بیش از ۱۶۵ هزار موجود توالی‌یابی شده است. از این رو، با افزایش تعداد توالی‌های نوکلئوتیدی، نیاز بیشتری هم به پایگاه داده‌هایی برای دسته‌بندی و تجزیه و تحلیل داده و همچنین الگوریتم‌های کامپیوتری احساس شد و به همین علت، حالا پایگاه‌های داده، پایه و اساس و به نوعی قلب بیوانفورماتیک شمرده می‌شوند.

دانشمندان پیشرفت علم بیوانفورماتیک را مدیون پروژه‌ ژنوم انسان می‌دانند. ماجرا از این قرار است که در ۲۶ ژوئن ۲۰۰۰، دو زیست‌شناس نزد رئیس‌جمهور وقت، کلینتون، اعلام کردند اولین پیش‌نویس توالی‌یابی ژنوم انسان را به پایان رسانده‌اند. از این تاریخ به بعد، کدهای مولکولی همانند کتابی در برابر چشمان ما قرار گرفت و ژنوم انسان نیز در مجله “Science” منتشر شد.

بیوانفورماتیک؛ عامل ساخت یا مقابله با کرونا؟

فتوحات علم بیوانفورماتیک در سال‌های اخیر به مبارزه با ویروس کرونا نیز رسیده است. علی خسروی، متخصص بیوانفورماتیک و مدیرعامل شرکت دارو پژوهان پاسارگاد، با تقسیم اثرگذاری بیوانفورماتیک در مقابله با ویروس کرونا در سه حوزه می‌گوید: «به طور کلی، فعالیت بیوانفورماتیک در این حوزه است که متناسب با نیاز به مقوله‌های مختلف وارد شود و اطلاعات حوزه‌های مختلف را ترمیم و تسهیل کند و به کارایی آن سرعت بخشد.»

او با اشاره به آسیب‌های ویروس کرونا برای جامعه بشری می‌افزاید: «ما به خاطر کرونا در حوزه‌های مختلفی صدمه دیدیم؛ اولی جان بشر بود که مثل برگ خزان می‌ریخت، دومی تعداد قابل توجهی از بیماران که به شدت آسیب جدی می‌دیدند و اگر از دست نمی‌رفتند هم آسیب‌های جدی می‌دیدند و این آسیب‌ها ممکن است در بدن‌شان در سال‌های متمادی حس شود، بحث سوم مساله اقتصاد بود که با توجه به محدودیت‌های اجتماعی فشار بسیار زیادی به اقتصاد دنیا وارد شد و کشورهای فقیر را فقیرتر و تسلط کشورهای پولدار را بیشتر کرد. در حال حاضر همه دنیا بر سر این نکته اتفاق نظر دارند که تسهیل و تسریع در شناسایی، درمان و پیشگیری ویروس کرونا می‌تواند برای دنیا خیلی مفید باشد.»

خسروی در عین حال می‌گوید: «بحث‌هایی هم به صورت‌های مختلف وجود داشت مبنی بر اینکه شاید علمی به نام بیولوژی مصنوعی ظهور کند که در ایجاد ویروس کرونا به‌ صورت مصنوعی دخالتی کرده باشد و این بحث مطرح شد که چنانچه این اتفاق بیفتد، بیوانفورماتیک در ایجاد بیولوژی مصنوعی نقش زیادی داشته باشد.»

این در حالی است که بعضاً ظهور ویروس کرونا را با دخالت بیوانفورماتیک همراه می‌دانند.

علی خسروی در این باره توضیح می‌دهد: «این ابهام بحث‌برانگیز وجود دارد که آیا بیوانفورماتیک در ایجاد چنین ویروسی هم نقش داشته؟ و این تئوری که ویروس کرونا به صورت ازپیش‌ساخته و دستی و مصنوعی به وجود آمده یا خیر، در هاله‌ای از ابهام است. اما به عنوان یک فرضیه اولیه می‌توان آن را بررسی کرد.»

متخصصان حوزه بیوانفورماتیک بخشی از فعالیت‌های اثرگذار علم بیوانفورماتیک برای مقابله با ویروس کرونا را در سطح بیولوژیک بررسی می‌کنند.

این مدرس دانشگاه در این‌ باره می‌گوید: «با توجه به اینکه بیوانفورماتیک یک مقوله بین‌رشته‌ای و ادغامی از کامپیوتر، زیست‌شناسی، داروسازی و حتی پزشکی است، می‌تواند شناخت‌های متعددی را از حوزه‌های مختلف جمع‌آوری کند؛ از نقاط ضعف علوم مختلف استفاده کند و اینها را بهبود بخشد و تسریع کند. از این رو، یکی از پدیده‌هایی که در بحث کرونا و ورود بیوانفورماتیک به آن، می‌توانست نقش بسزایی داشته باشد در سطح بیولوژیک بود.»

او در ادامه با بیان این‌ نکته که یکی از علوم بسیار مشهوری که بیوانفورماتیک را تبدیل به بیوانفورماتیک کرد و به آن قدرت داد توالی‌یابی بود، توضیح می‌دهد: «علم بیوانفورماتیک ویروس کرونا را ابتدا خوب شناسایی و سپس توالی‌یابی کرد و توانست توالی‌های جزئی این ویروس را شناسایی کند. از آنجا که ویروس کرونا به صورت پاندمی درآمد و در سراسر دنیا پخش و منتقل شد، با توجه به فرایندهایی که در توالی‌یابی در نظر گرفته شده بود، این ویروس خیلی سریع توالی‌یابی شد. به واسطه این توالی‌یابی‌ها، پایگاه داده‌های تخصصی ایجاد شد و از روی این پایگاه داده‌ها توانستند به بحث شناسایی واریانت‌ها و تغییرات ژنتیکی سرعت بخشند.»

خسروی می‌افزاید: «به عنوان مثال، در خصوص سویه اومیکرون، در این مدت کوتاه توالی‌یابی شده و با توجه به مقایسه هم‌ترازی بین توالی‌های مختلف، توانستند شناسایی کنند که در کجا واریانت‌ها دیده شدند و آیا این واریانت‌ها اصل بدنه ویروس را تغییر دادند یا خیر و همچنین توانستند تاثیرات مختلفی را که واریانت‌ها می‌توانند روی پروتئین‌ها و ژن‌های بدن بگذارند از این طریق شناسایی کنند. این شناسایی، حداقل کاری که برای ما انجام داده، تسریع امور به وسیله ابزارهای بسیار متنوع بوده است. از این رو، پس از شناسایی خود ویروس، شناسایی واریانت‌ها، طبقه‌بندی آنها و تخصیص‌شان به پایگاه داده‌ها و سپس شناسی اهداف مخاطره‌آمیز در موجودات زنده به صورت ویژه انسان همگی در سطح بیولوژیک توسط بیوانفورماتیک انجام شده است.»

این متخصص بیوانفورماتیک همچنین به تشخیص ارتباط بین‌ویروسی توسط این علم اشاره می‌کند: «ویروس کرونا ارتباط زیادی با ویروس سارس دارد. به عبارتی، اگر این شناخت را داشته باشیم که از نظر ویروس‌شناسی، با ارتباطات موثری که بین ویروس‌ها در زیر ساخت‌های بیولوژیک دیده می‌شود آنها چقدر می‌توانند توسعه پیدا کنند و به یکدیگر مرتبط باشند، می‌توانیم دانش خود را به نقطه‌ای برسانیم که روش‌های پیشگیرانه و درمان ویروس‌های دیگری را که با آنها بیشتر مرتبط هستند جایگزین کنیم.»

چرا گزارش الکترونیکی سلامت مهم است؟

بحث اپیدمیولوژی و جامعه، بخش دیگری است که خسروی در باب تاثیر بیوانفورماتیک در مقابله با کرونا به آن می‌پردازد و توضیح می‌دهد: «در بحث عمومی جامعه، ویروس کرونا در ابتدا اپیدمی شد و بعد به صورت پاندمی درآمد. این در حالی بود که همیشه به نقطه‌ای در حوزه آمار بها می‌دادیم که به آن آمار زیستی گفته می‌شود. اما آمار زیستی این‌قدر توسعه پیدا نکرده بود تا اینکه در سال‌های گذشته بیوانفورماتیک روی آن سوار شد و ضعف‌های پزشکی را که می‌توانند توسط جامعه آماری توسعه پیدا کنند بهتر فهمید؛ از این رو، با ورود به بحث اپیدمیولوژیکال توانست بررسی آماری و شناسایی نحوه گسترش بیماری را بهتر ببیند. بنابراین با بررسی‌های مختلف از جامعه هدف، این را روزبه‌روز توانستند توسعه بدهند و آمارسازی کنند و اطلاعات مختلف را طی جداولی ارائه دهند. از این باب، چیزی تحت عنوان گزارش الکترونیکی سلامت (EHR) وجود دارد که در کشور ما منفعل‌تر عمل کرده و در چند سال اخیر، ضرورت آن بسیار زیاد شده و در حال حاضر از سوی وزارت بهداشت سخت‌گیرانه توسعه پیدا می‌کند.»

به گفته خسروی، تدوین نسخه الکترونیکی بخشی از همین گزارش الکترونیکی سلامت است.

او معتقد است بیوانفورماتیک ضرورت این گزارش را شناسایی کرده و می‌گوید: «تاکنون اطلاعات بسیار جذابی در خصوص جامعه‌شناسی و همچنین اقتصاد بیماری به دست داده. در واقع این تحلیل‌ها را از جامعه آماری استخراج کردیم و با زبان و ادبیات پزشکی گزارش‌های موثقی برای پزشکان و جامعه سلامت تهیه کردیم تا بتوانند سریع‌تر اطلاع‌رسانی کنند و تصمیمات حکومتی بگیرند. البته اینها باز هم باید از ابزارآلات بسیار متعددی استفاده می‌کردند که با حضور و توسعه رشته بیوانفورماتیک بسیار توسعه پیدا کردند و در اختیار عموم و دولت‌های مختلف قرار گرفتند تا بتوانند تصمیم‌گیری را آسان‌تر کنند.»