تاريخچه ژنوميكس و بيوانفورماتيك

بيوتكنولوژي مدرن در اواخر دهة 1970 و اوايل دهه 1980 آغاز شد. در آن زمان اين صنعت متكي به تكنولوژي قديمي بيولوژي مولكولي بود. بيوتكنولوژي مدرن، كلون كردن و جداسازي ژن­ها را ممكن ­ساخت. بدين ترتيب امكان توليد انبوه پروتئين­هاي مرتبط با آن ژنها فراهم شد؛ درحالي­كه پيش از آن، توليد اين پروتئين­ها دربافت­هاي طبيعي بدن، فقط در مقادير كم امكان پذير بود.

در اوايل دهه 1990، فراورده­هاي بيوتكنولوژي مدرن در قالب پروتئين­هاي طبيعي و آنتي­بادي­هاي مونوكلونال براي اين پروتئين­ها به جهان عرضه شد. مفسران پيش بيني كردند كه نسل دوم اين فراورده­ها شامل مولكول­هاي اسيد نوكلئيك، كربوهيدرات­ها، پروتئين­هاي سنتتيك و سلول­هاي تغييريافته براي ژن­درماني خواهند بود. هنوز از انقلاب بزرگي كه توسط بيوانفورماتيك و ژنوميكس اتفاق افتاد، خبري نبود.

"ژنوميكس" و "بيوانفورماتيك" اصطلاحاتي هستند كه معمولاً در لغت­نامه­هاي رايج يافت نمي­شوند. توماس رادريك لغت "ژنوميكس" را در سال 1986 ابداع كرد تا چگونگي نقشه­يابي، توالي­يابي و تجزيه و تحليل ژنوم­ها را تشريح كند. حتي امروزه نيز معني ژنوميكس خيلي شفاف و روشن نيست. اما عموماً اين واژه به كاربرد اطلاعات ژنومي براي پاسخگويي به سوال­هاي مطرح در زمينه زيست شناسي، پزشكي و صنعتي اشاره دارد.

ژنوميكس متكي بر بيوانفورماتيك است. بيوانفورماتيك به "مديريت و تحليل اطلاعات زيستي ذخيره شده در بانك­هاي اطلاعاتي" اطلاق مي­شود. پس از آنكه تكنولوژي توالي­يابي خودكار پروتئين و DNA در اواسط 1970 ابداع گرديد، اين شاخة علمي (بيوانفورماتيك) توسعه يافت و پس از آن محققين به كامپيوتر بعنوان سيستم ذخيره كننده اطلاعات ژنوم، گرايش پيدا كردند.
در اوايل دهه 1990, ژنوميكس از يك فعاليت صرفاً آكادميك به يك نوع تجارت علمي تبديل شد و مدت كوتاهي پس از آن بيوانفورماتيك نيز در همان مسير قرار گرفت.

يكي از كاربردهاي معروف بيوانفورماتيك كه نتيجه ماهيت و طبيعت ذاتي پليمرهاي زيستي مثل اسيدهاي نوكلئيك و پروتئين­ها است، دست­ورزي و نگهداري توالي اينگونه پليمرهاست. بيوپليمرهايي مثل مولكول­هاي اسيد نوكلئيك يا پروتئين، از مولكول­هاي ساده نوكلئوتيدي يا آمينو اسيدي تشكيل شده­اند. اين مولكول­هاي ساختاري را مي­توان به صورت يك رشته علائم ديجيتالي نمايش داد كه آناليز كامپيوتري و ذخيره­سازي اطلاعات حاصل از آن را تسهيل مي­كند.

كشف بيوانفورماتيك به عنوان يك شاخه علمي و سهيم در تحقيقات, به واسطة پيشرفت­هايي بود كه در علوم سخت­افزاري و نرم­افزاري كامپيوتر به وقوع پيوست. اينترنت نيز در توسعه بيوانفورماتيك نقش بسزايي داشته است. اينترنت نه تنها ابزاري براي انتقال اطلاعات زيستي و پخش نرم­افزارهاي بيوانفورماتيكي محسوب مي­شود، بلكه محققان را قادر مي­سازد كه تحليل­هاي پيچيده­اي را با دسترسي به پايگاه­هاي اطلاعاتي سرتاسر جهان انجام بدهند.

بيوانفورماتيك و صنعت داروسازي

اطلاعات ژنوم انسان، تنها منبع گسترش پايگاه­هاي اطلاعات زيستي نبوده­اند. اطلاعات حاصله از توالي­يابي ژنوم باكتري­ها، قارچ­ها، گياهان و حيواناتي كه از لحاظ تحقيقاتي و كشاورزي مفيد هستند نيز در اين موضوع دخيل بوده است. با اين حال روند تجاري­سازي بيوانفورماتيك، با اين تصور كه مي­تواند مسير ابداع و توسعه داروهاي جديد را تغيير دهد، دچار نوسانات شديدي شد.

در اواسط دهه 1990 شركت­هاي داروسازي به خاطر فقدان فراورده­هاي جديد در ميان داروهاي قديمي، اقدام به يافتن روش جديدي براي توليد دارو كردند. به عقيده سرمايه­گذاران، در طول دهه آينده، شركت­هاي داروسازي پيشگام، بايد بتوانند ده برابر تركيباتي را كه امروز به بازار ارائه مي­شود توليد كنند تا سطوح رشد در حد 10 تا 15 درصد باقي بماند. علاوه بر اين در چند سال آينده شركت­هاي داروسازي با لغو امتياز بسياري از داروها مواجه خواهند شد. درنتيجه اين شركت­ها براي تجديد حيات دوبارة صنعت داروسازي و نوآوري در توليد محصولات جديد به روش­هاي مبتني بر بيوانفورماتيك متوسل شده­اند. بطور خلاصه مي­توان گفت كه اطلاعات حاصله از بيوانفورماتيك بازار آماده­اي را در اختيار صنعت قديمي داروسازي قرار داده است. شركت­هاي بيوتكنولوژي چندين استراتژي اقتصادي را براي مواجهه با اين مسئله در پيش گرفته­اند:

1- يك راه، فروش اطلاعات (data) در قالب ژن­هاي كامل يا قطعات ژني است كه ديگران مي­توانند از آن براي شناسايي داروها استفاده كنند. شركت Human Genome Scieneces به­عنوان اولين شركتي كه ژنوميكس را تجاري كرد، از اين تاكتيك استفاده نموده است. شركت Incyte Pharmaceuticals يكي ديگر از اولين شركت­هاي بيوتكنولوژي است كه با توالي­يابي نوكلئوتيدها به كمك كامپيوتر درصدد است تا بتواند ژن­هاي جديد و پروتئين­هاي آنها را كه خاصيت درماني دارند شناسايي كند. استراتژي اساسي اين شركت آن است كه از طريق مقايسه بخشي از توالي­ها با توالي­هاي شناخته شده ديگر به نحوة عمل آنها دست يافته و به شركت­هاي ديگر نيز اجازه استفاده نامحدود از اطلاعاتش را بدهد.

2- كمپاني‏هاي بيوتكنولوژي روش ديگري نيز براي تجاري‏سازي بيوانفورماتيك بكار بسته‏اند. اين شركت‏ها اطلاعات اوليه مربوط به توالي‏هاي ژنومي را به اطلاعات با ارزش‏تر تبديل مي‏كنند و اين كار را نيز معمولاً با مطالعه عمل ژن و دستيابي به فراورده نهايي حاصل از آن صورت مي‏دهند. به‏عنوان مثال شركت Incyte اخيراً اقدام به فروش اطلاعات مربوط به نحوه ابراز RNA نموده است. همچنين پروفايل‏هاي پروتئيني توسط شركت Oxford GlycoSciences PLC كه از شركاي تجاري Incyte محسوب مي‏شود، تهيه و آماده فروش گرديده است.

3- بعضي از شركت‏ها نيز با بررسي و مطالعه روي اطلاعات ژنومي و دستيابي به اطلاعات دقيق‏تر و همچنين ثبت و اخذ حق مالكيت اطلاعات جديد، آنرا در زمره فراورده‏هاي تجاري خود درآورده‏اند. براي مثال برخي شركت‏هاي داروسازي با بررسي توالي‏هاي ژنومي و تشخيص محل اثر داروها بر روي ژنوم، درآمدهاي كلاني را كسب‏كرده‏اند. اين شركت‏ها اطلاعات بدست‏آمده را به‏صورت برنامه‏هاي نرم‏افزاري و داده‏هاي ذخيره‏شده درآورده و از طريق اينترنت به‏فروش مي‏رسانند. براي مثال صاحبان شبكه DoubleTwist.com بسياري از اطلاعات ژنوم و روش‏هاي تجزيه و دسته‏بندي آنها را از طريق اين شبكه در اختيار متقاضيان و خريداران قرار مي‏دهند.

شركت‏هاي بيوانفورماتيك درصددند تا به كمك شركت‏هاي داروسازي به فناوري‏هاي جديد و جايگزين در بهبود و ارتقاء توليدات دارويي جديد دست يابند

http://bio.itan.ir/?ID=855.