کاربردهای کامپیوتر در رشته مهندسی ژنتیک – علیرضا محمودی فرد

طبق گزارش فرا اقتصاد بین الملل، امروزه کامپیوتر در تمامی صنایع، مشاغل و رشته‌ها استفاده می‌شود و عملا موفقیت و پیشرفت هر رشته، کار، اداره، شرکت، سازمان، کارخانه و یا هر جا و در هر زمینه‌ای، وابسته به ابزار پرکاربرد و مهمی است تحت‌عنوان کامپیوتر.

مقدمه

مهندسی ژنتیک به مطالعه و دستکاری دی‌ان‌ای و ژن‌ها به‌منظور بهبود یا تغییر خصوصیات موجودات زنده پرداخته و یک حوزه بین‌رشته‌ای است. استفاده از تکنیک‌های کامپیوتری به‌ویژه در تحلیل داده‌های بیولوژیکی و شبیه‌سازی‌های مولکولی نقش به‌سزایی دارد. این یادداشت به بررسی کاربردهای عمده کامپیوتر در مهندسی ژنتیک می‌پردازد.

1. تحلیل داده‌های ژنومی

با پیشرفت روش‌های توالی‌یابی، داده‌های تولید شده از ژنوم‌ها به‌طور تصاعدی افزایش یافته است. نرم‌افزارهایی مانند BLAST و Bowtie برای مقایسه و تحلیل توالی‌های ژنی استفاده می‌شوند. این ابزارها به پژوهشگران این عرصه این امکان را می‌دهند که الگوهای توالی را شناسایی کرده و تغییرات ژنتیکی را تحلیل کنند (Altschul et al., 1997).

2. شبیه‌سازی و مدل‌سازی بیولوژیکی

شبیه‌سازی‌های کامپیوتری در مهندسی ژنتیک، مخصوصاً در مدل‌سازی فرآیندهای متابولیک و مسیرهای سیگنال‌دهی مولکولی، بسیار رایج است. نرم‌افزارهایی مانند COPASI و CellDesigner به پژوهشگران کمک می‌کنند تا رفتار سیستم‌های بیولوژیکی را شبیه‌سازی کرده و پیش‌بینی‌های دقیقی در مورد تغییرات فیزیولوژیکی انجام دهند (Hoops et al., 2006).

3. طراحی دارو و شبیه‌سازی ساختاری

کامپیوترها در طراحی دارو و شبیه‌سازی ساختاری پروتئین‌ها نقش کلیدی دارند. نرم‌افزارهای AutoDock و Molecular Dynamics برای شبیه‌سازی تعاملات دارو با اهداف بیولوژیکی استفاده می‌شوند. این ابزارها می‌توانند روند کشف دارو را تسریع کنند و به شناسایی ترکیبات موثر جدید کمک کنند (Morris et al., 2009).

4. بیوانفورماتیک

بیوانفورماتیک به‌کارگیری تکنیک‌های محاسباتی و تحلیلی در زمینه داده‌های بیولوژیکی می‌پردازد. ابزارهای بیوانفورماتیک مانند Geneious و Galaxy به پژوهشگران امکان می‌دهند تا تجزیه و تحلیل‌های گسترده‌ای از داده‌های ژنتیکی و عملکردی انجام دهند، از جمله پیش‌بینی ویژگی‌های ژن‌ها و تحلیل روابط آن‌ها (Emrich et al., 2011).

5. ویرایش ژن و برنامه‌ریزی ژنتیکی

ابزارهایی مانند CRISPR-Cas9 به مهندسان ژنتیک امکان ویرایش دقیق ژن‌ها را می‌دهند. نرم‌افزارهای محاسباتی به تعیین مکان‌های بهینه برای ویرایش بر اساس داده‌های ژنومی کمک می‌کنند. این تکنیک‌ها نویدبخش توسعه درمان‌های جدید و بهبود خصوصیات گیاهان و جانوران می‌باشند (Jinek et al., 2012).

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

کامپیوتر امروزه جزو ملزومات هر رشته و کاری شده است. کامپیوترها در مهندسی ژنتیک نقش‌های متنوع و حیاتی ایفا می‌کنند، از تحلیل داده‌های ژنتیکی گرفته تا شبیه‌سازی‌ها و ویرایش‌های ژنی. با پیشرفت فناوری، انتظار می‌رود که این ابزارهای کامپیوتری به‌طور فزاینده‌ای به‌کار گرفته شده و نوآوری‌های بیشتری را در این زمینه به ارمغان آورند.

با تنظیم: علیرضا محمودی فرد – محقق حوزه ژنتیک و مشاور رئیس در امور تجارت و بازرگانی بین‌الملل مرکز خدمات مشاوره‌ای مدیریت و امور بازرگانی سپهر تجارت ایرانیان