计算机在生物医学中的应用：生物信息学前景与问题

2024-10-29 百科知识版权反馈

【摘要】：但生物信息学目前毕竟处于初期发展阶段，许多学科问题的内涵和外延都有待进一步发展。目前生物信息学面临许多学科提出的挑战，而基础理论研究的明显不足，必将制约生物信息学的发展。

5.6　生物信息学的应用前景及存在的问题

5.6.1　生物信息学的应用前景

生物信息学的研究结果不仅具有重要的理论价值，也可直接应用到工农业生产和医疗实践当中去。因此，与生物信息学相关的分析与应用算法、软件和数据库，都具有重要的经济价值，最终都会形成商品，产生经济和社会效益。

①与疾病相关的基因信息及相关算法和软件开发。很多疾病与基因突变或基因多态有关，有人估计与癌症相关的原癌基因约有1　000个，抑癌基因约有100个。约有6000种以上的人类疾患与各种人类基因的变化相关联。更多的疾病是环境与人类基因相互作用的结果。随着人类基因组计划的深入，当我们知道了人类全部基因在染色体上的位置、它们的序列特征以及它们表达规律和产物特征以后，就可以有效地判定各种疾患的分子机制，进而发展合适的诊断和治疗手段。为此，有两项生物信息学工作是重要的：一是构建与疾病相关的人类基因信息数据库，二是发展有效地分析基因分型数据的生物信息学算法，特别是将SNP数据与疾病和致病因素相关的计算方法。

②建立与动、植物良种繁育相关的基因组数据库，发展分子标记辅助育种技术。根据不同物种间的进化距离和功能基因的同源性，可以比较容易地找到各种家畜、经济作物与其经济效益相关的基因，并进一步认识它们发育、生长和抗逆的各种途径和机制。在此基础上，利用相关的基因组分子标记，可以加快育种的速度，对它们按照人们的愿望加以改造。

③研究与发展药物设计软件和基于生物信息的分子生物学技术。人类基因组信息为药物发展提供了新的候选分子和新的候选药靶基因。同时，分子生物学常用的表达载体、PCR和杂交引物以及各种试剂盒的设计必须依赖于核酸的序列信息。基因组信息学提供的大量信息为这类技术的发展提供了广阔的天地。

5.6.2　生物信息学研究中存在的问题(www.chuimin.cn)

生物信息学作为一门新学科，展示了强劲的生命力。但生物信息学目前毕竟处于初期发展阶段，许多学科问题的内涵和外延都有待进一步发展。

20世纪90年代以来，伴随着各物种基因组测序计划的展开和分子结构测定技术的突破，以及计算机和网络技术的发展，生物学数据库与日俱增。如何处理这数以亿计的核酸和蛋白质序列及这些序列包含什么信息，而这些信息又如何控制有机体的发育，基因组本身又是怎样进化的……这些问题向生物信息学工作者提出了严峻的挑战。另外，从蛋白质的氨基酸序列预测蛋白质结构这一难题已困扰理论生物学家达半个多世纪，找到答案的要求变得日益迫切。

任何学科的发展都离不开理论研究，生物信息学也不例外。目前生物信息学面临许多学科提出的挑战，而基础理论研究的明显不足，必将制约生物信息学的发展。

研究者在生物信息学研究过程中，已建立了许多数据库并开发了大量工具软件，然而各种数据库和软件的格式不同，互不通用，生物学家面对如此众多的软件无所适从，因此数据库与软件的整合和集成已迫在眉睫。而生物数据的质量如何监控也是摆在生物信息学家面前的另一大难题。

因此，必须在分子生物学、生物数学和计算生物学、生物物理学、生物化学、计算机科学、信息科学等多个学科之间建立起密切的合作关系，才能使生物信息学研究得到不断深入的发展。

计算机在生物医学中的应用：生物信息学前景与问题

相关推荐