მედიცინის ისტორია

თარგმანი

მოლეკულური მედიცინა

MEDICAL IT

სიახლეები

გაიდლაინი

კვლევა

დისკუსია

ადამიანი და გარემო

CASE REPORT

ლიტერატურული გვერდი


ძებნისთვის ჩაწერეთ
4 ან მეტი სიმბოლო



„იმელდა“ ციკლიდან „წერილები ახალგაზრდა ექიმს“ [5.00]

ჰოსპიტალური ინფექციის ანტიბიოტიკოპროფილაქტიკისა და ანტიბიოტიკოთერაპიის სტანდარტი [2.00]

„მეთერთმეტე თითის“ ატიპური ლოკალიზაციის შემთხვევა [0.00]

მობილური ტელეფონის ელექტრომაგნიტური ველის გავლენა ნეირონის პლასტიურობაზე [0.00]

კიდევ ერთხელ სისტემებზე და სისტემურ მიდგომაზე მედიცინაში, ანუ სჭირდება თუ არა ექიმს ტვინი [0.00]


მედიცინა და ქართული სამეფო კარის ტრადიციები [11523]

ძუძუთი კვება [9206]

აორტის დეგენერაციული სტენოზი [7978]

α თალასემია საქართველოში [6965]

„მეთერთმეტე თითის“ ატიპური ლოკალიზაციის შემთხვევა [6620]


თემების რაოდენობა: 18
კომენტარები: 0

ბიოინფორმატიკა - მოლეკულური მედიცინის თეორიული საფუძველი

ავტორი: გ.კამკამიძე, დ.ჯიქია
მოლეკულური მედიცინის ცენტრი, თბილისი, საქართველო

>>  უკანასკნელ ხანს თანამედროვე მედიცინაში მიმდინარე რევოლუციური ცვლილებები ძირითადად მოლეკულურ ბიოლოგიაში მიღწეულ წარმატებებსა და მათ სამედიცინო პრაქტიკაში გამოყენებას ემფუძნება. ეს მიმართულება დღეისათვის უკვე ჩამოყალიბდა, როგორც მედიცინის ერთ-ერთი დარგი, რომელიც მოლეკულური მედიცინის სახელითაა ცნობილი. ჩვენ გადავწყვიტეთ, “თანამედროვე მედიცინის” ერთ-ერთი განყოფილება მთლიანად მივუძღვნათ მედიცინის ამ უაღრესად სწრაფად განვითარებად და უკიდურესად პერსპექტიულ მიმართულებას. გვინდა ასევე აღვნიშნოთ, რომ ჟურნალის წინა ნომრებში წარმოდგენილი ზოგიერთი სტატია ზუსტად მოლეკულური მედიცინის უმნიშვნელოვანეს საკითხებს ეხებოდა (კერძოდ, ნანოტექნოლოგიები, რადიაციის ზეგავლენა გენეტიკურ მასალაზე, სიმსივნეთა წარმოქმნის ვირუსული გენეზი და ა.შ.). წინამდებარე სტატიაში შევეცადეთ, მკითხველისთვის მიგვეწოდებინა მოკლე ინფორმაცია მოლეკულური მედიცინის მათემატიკური საფუძვლის – ბიოინფორმატიკის შესახებ.


2000 წლისათვის ადამიანის გენომის სრული გაშიფვრის პროექტის დასრულებამ მეცნიერებას უნიკალური მასალა მისცა, რომელიც ადამიანსა და სხვა ცოცხალ ორგანიზმებში მიმდინარე ფიზიოლოგიური თუ პათოლოგიური პროცესების არსის გარკვევის საშუალებას იძლევა. გენომის კვლევის შედეგად დაგროვდა უდიდესი მოცულობის ინფორმაცია, რომელიც ძირითადად გენეტიკური თანმიმდევრობების სახითაა წარმოდგენილი. მეცნიერების წინაშე მდგარ შემდგომ ამოცანას ამ უდიდესი ინფორმაციის ეფექტური გადამუშავება და მისი ბიოლოგიური მნიშვნელობის გარკვევა წარმოადგენს. ზუსტად ამ მიზნით ჩამოყალიბდა თანამედროვე მეცნიერების ერთ-ერთი ყველაზე პროგრესული და სწრაფად განვითარებადი მიმართულება, რომელსაც ბიოინფორმატიკა ეწოდა. ბიოინფორმატიკა მოლეკულური ბიოლოგიისა და კიბერნეტიკის გზის შესაყარზე გაჩნდა და ვითარდება.


ბიოინფორმატიკა უკანასკნელი დროის ორი დიდი ტექნოლოგიური რევოლუციის შერწყმის საფუძველზე ჩაისახა. ესენია ერთის მხრივ ბიოტექნოლოგიის, ხოლო მეორეს მხრივ საინფორმაციო ტექნოლოგიების უკიდურესად სწრაფი განვითარება. ამასთან, ამ ორი მიმართულების ზრდა პრაქტიკულად ერთნაირი ინტენსივობით მიმდინარეობს. ამის მაგალითად შეიძლება მოვიყვანოთ ის ფაქტი, რომ გლობალურ კომპიუტერულ ქსელში – ინტერნეტში გამოქვეყნებული გენეტიკური ელექტრონული ბანკის ზომა და თანამედროვე კომპიუტერების სიმძლავრე ერთნაირი სისწრაფით ორმაგდება (კერძოდ, 18 თვეში ერთხელ).
ბიოინფორმატიკა თეორიული დისციპლინაა, რომლის მიზანს ბიოლოგიური ორგანიზმის გენებისა და გენური პროდუქტების სტრუქტურისა და ფუნქციის განსაზღვრა წარმოადგენს, მათში კოდირებული ინფორმაციის (კოდების თანმიმდევრობათა) საფუძველზე.
ბიოინფორმატიკას ფუნდამენტური განსხვავებები გააჩნია სხვა „მათემატიკური“ ანუ „აქსიომატური“ დისციპლინებისაგან, რაც უპირველეს ყოვლისა მდგომარეობს იმაში, რომ იგი მნიშვნელოვანწილად წინა გამოცდილებას ემყარება ანუ “არმოადგენს „ცოდნის ბაზაზე" დაფუძნებულ მეცნიერებას. ასე, მაგალითად, დღეს-დღეობით ჩვენი ცოდნა მოლეკულურ ბიოლოგიაში არ გვაძლევს იმის საშუალებას, რომ ამინომჟავების ზუსტი თანმიმდევრობის ცოდნის საფუძველზე ცალსახად განვსაზღვროთ შესაბამისი ცილის ფუნქცია. სამაგიეროდ, შესაძლებელია ამინომჟავათა ორ თანმიმდევრობას შორის, რომელთაგან ერთის ფუნქცია უცნობია, ხოლო მეორესი - ცნობილი (ე.ი. უკვე შესულია ცოდნის ბაზაში), არსებული მსგავსების საფუძველზე ვიმსჯელოთ უცნობი თანმიმდევრობის შესაძლო ფუნქციაზე.
ცოცხალი ორგანიზმების ცხოველქმედებასა და ევოლუციას ჯაჭვური მაკრომოლეკულების ფუნქციონირება უდევს საფუძვლად. ასეთი ჯაჭვური მოლეკულების ფუნდამენტურ მახასიათებელს წარმოადგენს ის, რომ ისინი შესაძლებელია ფორმალურად ციფრული ან ასოითი სიმბოლოების თანამიმდევრობებით წარმოვადგინოთ. დნმ-ის, რნმ-ისა თუ ცილების თითოეული სახეობა შესაბამისად ნუკლეოტიდური თუ ამინომჟავური მონომერების უნიკალური თანამიმდევრობებით დეტერმინირდება, რომლებიც თავის მხრივ ექსპერიმენტული გზით ცალსახად შეიძლება განისაზღვროს. აღნიშნული თანამიმდევრობების „ჩასაწერად“ კი ბუნებას საკმაოდ მოკლე და მარტივი „ალფაბეტი“ აქვს გამოყენებული. გენეტიკური ინფორმაციის ჩაწერის ასეთი „ციფრული“ ხასიათი საშუალებას იძლევა, სრული სიზუსტით აღიწეროს თითოეული კონკრეტული ბილოგიური მაკრომოლეკულის შემადგენელი ელემენტების თანამიმდევრობები. ამით გენეტიკური მონაცემები ფუნდამენტურად განსხვავდება სხვა მრავალი სამეცნიერო მონაცემებისაგან, სადაც საკვლევი ობიექტის ელემენტების განსაზღვრის სიზუსტეს გარკვეული საზღვრები აქვს, რომლებსაც ფიზიკის ფუნდამენტური კანონები განაპირობებს. ბიოლოგიური ობიექტებისათვის განუსაზღვრელობის პარამეტრი თავს იჩენს მაშინ, როდესაც შეისწავლება ცალკეული ბიოლოგიური თანამიმდევრობის სხვადასხვა ვარიანტები როგორც ერთიდაიგივე, ისე განსხვავებულ ბიოლოგიურ სახეობებში, ასევე ბიოლოგიურ ევოლუციასთან მიმართებაში.
ასეთ შემთხვევებში ბიოლოგიური თანამიმდევრობა განუსაზღვრელობის კომპონენტს იძენს და მისი აღწერა ალბათური მოდელით უნდა მოხდეს.
ბიოლოგიურ ობიექტებში გენეტიკური ინფორმაციის ჩაწერა ხორციელდება ნუკლეოტიდების თანამიმდევრობებით, ხოლო გენების ფუნქციის განხორციელებას მათი ცილოვანი მოლეკულების სახით ექსპრესია განაპირობებს.
დნმ-ში ჩაწერილი ინფორმაცია, რომელიც კოდირებულია ოთხი ფუძის თანამიმდევრობებით, თავისი არსით ძლიერ ჰგავს კომპიუტერებში ინფორმაციის ჩაწერის მეთოდს 0-ისა და 1-იანების თანამიმდევრობების ანუ ორობითი კოდის საშუალებით. თუ შემოვიტანთ შემდეგნაირ ფორმალურ აღნიშვნებს:
ა (ადენინი)=0, ც (ციტოზინი)=1, გ (გუანინი)=2, თ (თიმინი)=3 (მაგალითისთვის იხ. ცხრ. 1, 2).

ცხრილი1. ოთხი ნუკლეოტიდისაგან შემდგარი დნმ-ის მოლეკულა შემდეგნაირად შეიძლება წარმოვადგინოთ.

ცხრილი 2. ამ აღნიშვნების გამოყენებით დნმ-ის ორმაგი სპირალის ჯაჭვებს შორის დამყარებული კომპლემენტარული კავშირი შემდეგნაირად გამოისახება.


აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობათა ზუსტი ცოდნა არ ნიშნავს იმას, რომ ჩვენ მხოლოდ ამ ცოდნაზე დამყარებით შევძლებთ შესაბამისი გენის ფუნქციის დადგენას ისევე, როგორც კომპიუტერული პროგრამის ორობითი კოდის ცოდნა არ გვაძლევს სრულ წარმოდგენას მის მიერ შესრულებული ამოცანის შესახებ. ორივე შემთხვევაში საჭიროა საკმაო მოცულობის დამატებითი ინფორმაციის მოპოვება შესაბამისად ბიოლოგიური თუ ელექტრონული სისტემების შესახებ, რათა მოხდეს კოდირებული ინფორმაციის სწორი ინტერპრეტაცია.
ცალკეული ცოცხალი ორგნიზმის გენომი (ანუ გენების სრული ნაკრები) უნიკალურ ინფორმაციულ მასივს წარმოადგენს. გენომთა ზომა და სტრუქტურა მნიშვნელოვნად განსხვავებულია სხვადასხვა სახეობის ორგანიზმებში. იგი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ერთ ან ორსპირალიანი დნმ-ის, ასევე რნმ-ის სახითაც. ზოგიერთი გენომი წრფივი სტრუქტურისაა (მაგ., ძუძუმწოვრები), ზოგიერთი კი ჩაკეტილი ცირკულარული (წრიული) სახის (ბაქტერიათა უმრავლესობაში). უჯრედული გენომები ყოველთვის დნმ-ითაა წარმოდგენილი, მაშინ როდესაც ფაგებისა და ვირუსების გენომები შეიძლება იყოს როგორც დნმ-ზე, ისე რნმ-ზე დაფუძნებული. ცალჯაჭვიანი გენომიდან ინფორმაციის წაკითხვა შეიძლება განხორციელდეს როგორც პოზიტიური აზრობრივი (მოლეკულის 5’-ბოლოდან 3’-ბოლოსკენ), ისე ნეგატიური აზრობრივი (მოლეკულის 3’-ბოლოდან 5’-ბოლოსკენ), ან ორივე მიმართულებით (ამ უკანასკნელს ამბისენსურ გენომს უწოდებენ) (ცხრ. 2). ორმაგჯაჭვიანი დნმ პროტეომის შემთხვევაში გენეტიკური ინფორმაციის წაკითხვა მხოლოდ პოზიტიური აზრობრივი მიმართულებით ე.ი. მოლეკულის 5’-ბოლოდან 3’-ბოლოსკენ შეიძლება განხორციელდეს.
გენომის შესწავლის პარალელურ ამოცანას პროტეომის ანალიზი წარმოადგენს. პროტეომის ცნების ქვეშ (ეს ტერმინი 1994 წელს გამოჩნდა სამეცნიერო ლიტერატურაში) იგულისხმება იმ ცილოვანი მოლეკულების სრული კრებული, რომელიც გენომის ყველა გენის ექსპრესიის შედეგად წარმოიქმნება. ცხადია, რომ ორგანიზმის სხვადასხვა უჯრედი, ასევე ერთი და იგივე უჯრედი მომწიფების სხვადასხვა ეტაპზე, პროტეინების სხვადასხვა ნაკრების წარმოქმნას განაპირობებს იმის შესაბამისად, თუ რომელი გენების ნაკრების ჩართვას” ექნება ადგილი კონკრეტულ შემთხვევაში. ამრიგად, პროტეომის ანალიზის ამოცანა გაცილებით უფრო მრავალფეროვანია გენომის ანალიზის ამოცანასთან შედარებით. გარდა ამისა, პროტეომის ანალიზის დროს ძალიან დიდი მნიშვნელობა ენიჭება პროტეინის სივრცული სტრუქტურის დადგენას, ვინაიდან სტრუქტურა მნიშვნელოვანწილად განსაზღვრას ცილის ფუნქციას. პროტეინებს ხშირად ახასიათებთ ე.წ. ტრანსლაციის შემდგომი მოდიფიკაციები.
როგორც ნუკლეოტიდური, ისე ამინომჟავური თანამიმდევრობების ერთმანეთთან შედარებისა და ამის საფუძველზე მათი სივრცული სტრუქტურისა და ფუნქციის დადგენის მიზნით ბიოინფორმატიკაში სხვადასხვა ტიპის, ზოგჯერ საკმაოდ რთული, ალგორითმები გამოიყენება. ინტერნეტში თუ სამეცნიერო პუბლიკაციებში პრაქტიკულად ყოველდღე ჩნდება ახალი თეორიული მოდელი თუ კომპიუტერული პროგრამა, რომლებიც გამიზნულია ბიოლოგიური ინფორმაციის დამუშავებისათვის. გასაკვირი არ არის, რომ ისეთი კომპლექსური ობიექტების, როგორიცაა ცოცხალი ორგანიზმი და მისი გენომი, მათემატიკურად დასახასიათებლად გამოიყენება ისეთი მეთოდებიც, როგორიცაა ნეირონული ქსელები, რომლებიც ხელოვნური ინტელექტის შესწავლის სფეროს წარმოადგენს.

ნანახია: 3087 | შეფასებულია: 0 | რეიტინგი: [0.00]  



შეფასება

შესაფასებლად გაიარეთ ავტორიზაცია, ან დარეგისტრირდით


კომენტარები

კომენტარის დასამატებლად გაიარეთ ავტორიზაცია, ან დარეგისტრირდით



სახელი

პაროლი


2010 | მაისი–ივნისი | 16

2010 | მარტი–აპრილი | 15

2010 | იანვარი–თებერვალი | 14

2009 | ნოემბერი–დეკემბერი | 13

2009 | სექტემბერი–ოქტომბერი | 12

2009 | ივლისი–აგვისტო | 11

2009 | მაისი–ივნისი | 10

2009 | მარტი–აპრილი | 9

2009 | იანვარი–თებერვალი | 8

2008 | ნოემბერი–დეკემბერი | 7

2008 | სექტემბერი–ოქტომბერი | 6

2008 | ივლისი–აგვისტო | 5

2008 | მაისი–ივნისი | 4

2008 | მარტი–აპრილი | 3

2008 | იანვარი–თებერვალი | 2

2007 | ნოემბერი–დეკემბერი | 1


ჯანდაცვის მსოფლიო ორგანიზაცია

საქართველოს შრომის, ჯანმრთელობის და სოციალური დაცვის სამინისტრო

თბილისის სახელმწიფო სამედიცინო უნივერსიტეტი

ქართული google


დარეგისტრირებულია: 531

ამჟამად საიტზეა: 6

თქვენ ხართ სტუმარი No: 1269108


საიტის ავტორი: კობა კურტანიძე
© Copyright 2009-2017 MODERNPUBLISHING.GE
საიტზე არსებული მასალის გამოყენება ან გავრცელება, საიტის ადმინისტრაციის ნებართვის გარეშე, აკრძალულია.