ΕΓΚΑΙΝΙΑΣΤΗΚΕ ΠΡΟ ΜΕΡΙΚΩΝ ΗΜΕΡΩΝ Η ΠΡΩΤΗ ΕΔΡΑ ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΣΤΗΝ ΚΥΠΡΟ

Ο κλάδος της Βιοπληροφορικής είναι άρρηκτα συνδεδεμένος με τη βελτίωση των συστημάτων Υγείας, μιας και, όπως υποδηλώνει και ο ίδιος ο όρος της επιστήμης, είναι η εφαρμογή των αρχών και τεχνικών της πληροφορικής στη μοριακή και δομική βιολογία

Η χρήση της Πληροφορικής για την ανάλυση του DNA θα συνεισφέρει αφενός στο να κατανοηθεί η γλώσσα του γενετικού υλικού και αφετέρου στο να εντοπισθούν και να αντιμετωπισθούν γενετικές ασθένειες

Σε μια κρίσιμη περίοδο για τον τομέα της εγχώριας Δημόσιας Υγείας, όπου οι πολιτικές δυνάμεις του τόπου φαίνεται να έχουν συμπορευθεί για τη δρομολόγηση εκείνων των μεταρρυθμίσεων που θα μετουσιώσουν την εφαρμογή ενός Γενικού Σχεδίου Υγείας από σχέδια επί χάρτου σε πράξη, η είδηση για τη δημιουργία της πρώτης έδρας Βιοπληροφορικής στην Κύπρο, από το Ινστιτούτο Νευρολογίας και Γενετικής, ενισχύει το κλίμα ελπίδας για αλλαγή.

Ο κλάδος της Βιοπληροφορικής είναι άρρηκτα συνδεδεμένος με τη βελτίωση των συστημάτων Υγείας, μιας και, όπως υποδηλώνει και ο ίδιος ο όρος της επιστήμης, είναι η εφαρμογή των αρχών και τεχνικών της πληροφορικής στη μοριακή και δομική βιολογία, με σκοπό την οργάνωση και κατηγοριοποίηση αυτού του τεράστιου, ευρύτατου και συνάμα πολύτιμου όγκου πληροφοριών που προσφέρει η επιστήμη.

Δηλαδή, συνδέει τις βιοεπιστήμες με την τεχνολογία των ηλεκτρονικών υπολογιστών και προσφέρει διάφορες μεθοδολογίες και προγράμματα, που καθιστούν τη χρήση τους άμεση και εύκολη από τον πιο απαιτητικό ερευνητή μέχρι και τον πιο απλό χρήστη. Είναι η επιστήμη των αναπτυσσόμενων βάσεων δεδομένων και αλγορίθμων των ηλεκτρονικών υπολογιστών για τον σκοπό της ενίσχυσης και της επιτάχυνσης της έρευνας της βιολογίας.

Η γέννηση της βιοπληροφορικής

«Τι θα γινόταν αν κάποιος "τρομοκράτης" είχε στα χέρια του ένα τρομερό βιολογικό όπλο; Τι θα γινόταν αν ταξιδεύαμε στον χρόνο με μια μηχανή; Τι θα γινόταν αν μια μέρα ανακαλύπταμε ότι τα μάτια μας βλέπουν αυτό που σε όλους τους άλλους είναι αόρατο; Τι θα γινόταν αν ο Δρ Μορώ μπορούσε να κάνει γενετικά πειράματα μετατρέποντας τα ζώα σε ανθρώπους;». Από το 1894 ο «πατέρας» αυτού που αποκαλέσαμε επιστημονική φαντασία Χέρμπερτ Τζ. Γουέλς έδωσε λογοτεχνικές απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα. Ίσως δεν φαντάσθηκε ότι θα υπάρξει ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής που στο περιβάλλον του θα μπορούσε να γίνει μίμηση της λειτουργίας του κυττάρου.

Ο εικοστός αιώνας ολοκληρώθηκε αφήνοντας παρακαταθήκη την ωριμότητα δύο μεγάλων επιστημονικών περιοχών, της Μοριακής Βιολογίας και της Πληροφορικής. Η Μοριακή Βιολογία είναι η αποκωδικοποίηση του φαινομένου της Ζωής σε επίπεδο μορίων ή, όπως θα μπορούσε να χαρακτηρισθεί, η Κοινωνιολογία των Μορίων. Η Πληροφορική ασχολείται με την επεξεργασία δεδομένων και τη βελτίωση της ταχύτητας και ακρίβειας, δίνοντας τη δυνατότητα για σχεδιασμό ακόμη και συστημάτων που υποκαθιστούν νοητικές διεργασίες.

Καθώς η Μοριακή Βιολογία έχει παραγάγει έναν τεράστιο όγκο πληροφοριών και η Πληροφορική έχει ωριμάσει για να μπορεί να αναγνωρίζει και να επεξεργάζεται τέτοιους όγκους δεδομένων, σκοπός είναι πια το «πάντρεμα» των δύο αυτών επιστημών με έναν κοινό στόχο, ο οποίος δεν είναι άλλος από τη μίμηση της λειτουργίας του κυττάρου στο περιβάλλον του υπολογιστή.

Ο νέος κλάδος που προκύπτει είναι ο κλάδος της Υπολογιστικής Μοριακής Βιολογίας ή κλάδος της Βιοπληροφορικής, που σιγά-σιγά θα καθιερωθεί ερμηνεύοντας από τη μία τη φυσιολογική και παθολογική λειτουργία του κυττάρου και επαναπροσδιορίζοντας από την άλλη τις δικές του αφετηρίες. Η αποκωδικοποίηση του ανθρώπινου γονιδιώματος αποτελεί την απαρχή ραγδαίων εξελίξεων στις Επιστήμες της Ζωής. Το γεγονός ότι μέχρι τώρα έχει απλώς καταγραφεί η αλληλουχία των βάσεων, δίνει μόνο τη δυνατότητα ανάγνωσης της γλώσσας του γενετικού υλικού, αλλά όχι την κατανόησή της.

Κατανόηση κυττάρου

Στόχος της Βιοπληροφορικής είναι να δώσει στα επόμενα χρόνια το αναγκαίο μέσο κατανόησης της συμπεριφοράς των γονιδίων, να συμβάλει στην καταγραφή του τρόπου δράσης τους και να δώσει απαντήσεις σε πολύπλοκα ερωτήματα. Η ανάλυση και η επεξεργασία των γονιδιωμάτων διάφορων οργανισμών θα συμβάλει σημαντικά στην κατανόηση και περιγραφή σημαντικών λειτουργιών τους. Έτσι χρήσιμες πληροφορίες θα δοθούν στους γενετιστές για τη φυσιολογία και την εξέλιξη των οργανισμών. Παράλληλα όμως είναι δυνατή και η σύγκριση του γενετικού υλικού διαφορετικών οργανισμών, αναζητώντας κοινές συμπεριφορές, λειτουργίες και προβλήματα, εξάγοντας συμπεράσματα για τη μέχρι τώρα εξέλιξη των ειδών αλλά και για τις μελλοντικές εξελίξεις.

Η χρήση της Πληροφορικής για την ανάλυση του DNA θα συνεισφέρει αφενός στο να κατανοηθεί η γλώσσα του γενετικού υλικού και αφετέρου στο να εντοπισθούν και να αντιμετωπισθούν γενετικές ασθένειες. Καθώς η προδιάθεση των παιδιών για ορισμένες ασθένειες είναι κωδικοποιημένη στο γενετικό υλικό, με την κατάλληλη προληπτική ιατρική θεραπεία μπορούν έγκαιρα να αποφευχθούν οι παράγοντες που μπορούν να εκδηλώσουν τη συγκεκριμένη ασθένεια. Η επεξεργασία των γονιδίων με μεθόδους της Πληροφορικής θα συμβάλει στην κατανόηση των λειτουργιών των πρωτεϊνών, που τα γονίδια κωδικοποιούν.

Έχοντας κατανοήσει τα χαρακτηριστικά και τις λειτουργίες των πρωτεϊνών, θα μπορούμε είτε να εμποδίζουμε είτε να προκαλούμε κάποιες από αυτές με σκοπό τον καθορισμό της εξέλιξης ασθενειών. Παράλληλα έχουν ωριμάσει οι συνθήκες για την επιλεκτική φαρμακευτική στόχευση και σύντομα αναμένεται η συνεισφορά της Βιοπληροφορικής και στον σχεδιασμό νέων φαρμάκων.

Συνεισφορά και στη Φαρμακευτική

Πιο συγκεκριμένα, στόχος είναι να σχεδιαστεί ένα φάρμακο χτισμένο ειδικά πάνω στο γονιδιακό υπόστρωμα του κάθε ασθενούς, δηλαδή μια εξατομικευμένη φαρμακευτική αντιμετώπιση. Για την πραγματοποίηση των παραπάνω στόχων η Πληροφορική μπορεί να προσφέρει τα εργαλεία και τις μεθόδους για την αποτελεσματική αναπαράσταση, αποθήκευση και επεξεργασία μεγάλου όγκου δεδομένων, όπως οι κατάλληλες Βάσεις Δεδομένων και Δομές Δεδομένων, ο Δυναμικός και ο Γραμμικός προγραμματισμός για την επίλυση προβλημάτων, Τεχνικές Ανάκτησης Πληροφορίας για την επεξεργασία του γενετικού υλικού, Μέθοδοι Προσομοίωσης για τη μοντελοποίηση των λειτουργιών και συμπεριφορών των οργανισμών.

Προσφέροντας αυτά τα όπλα στη Βιολογία μέσω της Βιοπληροφορικής, είναι βέβαιο ότι δημιουργούνται ερωτήσεις χαμηλού επιπέδου ως προς την πλήρη ερμηνεία της δομής και λειτουργίας των ζώντων οργανισμών, αλλά είναι όμως και αρκετά σοβαρές ώστε να προσελκύσουν πλήθος επιστημόνων και επενδύσεων, ανοίγοντας μεγάλους, αλλά και απρόβλεπτους ορίζοντες στην κατανόηση των νόμων της Ζωής.

*Με στοιχεία από άρθρα του Θανάση Τσακαλίδη, προέδρου του Τμήματος Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής, Πανεπιστημίου Πατρών.