生物信息技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展

郝盈辰

【摘 要】隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和發(fā)展，信息技術(shù)已經(jīng)在各個行業(yè)和領(lǐng)域應(yīng)用并普及，與此同時，隨著信息時代下知識爆炸、信息量增大，使得生物醫(yī)學(xué)科研究所能面對的數(shù)據(jù)量也直線增加，因此，極需尋求一個高效系統(tǒng)的技術(shù)與方法來對這些信息進(jìn)行處理。本文在對生物信息技術(shù)發(fā)展研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析探討了生物信息技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用以及發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】生物醫(yī)學(xué)；信息技術(shù)；應(yīng)用發(fā)展

1 生物信息技術(shù)的發(fā)展概況

1.1 生物技術(shù)以及信息技術(shù)相關(guān)概況

生物技術(shù)是建立在生命科學(xué)的基礎(chǔ)之上，通過對生物的特征以及相關(guān)功能進(jìn)行分析、利用并重新構(gòu)建之后的一種新型技術(shù)。該技術(shù)與生物工程、加工生產(chǎn)等技術(shù)都有緊密結(jié)合，同時也可用以與提供服務(wù)相結(jié)合，是一種綜合性、創(chuàng)新性強(qiáng)的技術(shù)。而信息技術(shù)主要是對信息的取得、傳播以及相關(guān)信息的處理就行研究，是計(jì)算機(jī)、通信、微電子三門學(xué)科的集大成者，主要是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理，通過通信以及信息管理來實(shí)現(xiàn)信息的收集、存儲、利用以及相關(guān)產(chǎn)品及信息的開發(fā)及創(chuàng)新。二者的關(guān)系是相輔相成、互相促進(jìn)的。在現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用中，高精尖的計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)揮了巨大的助力作用。

1.2 生物信息技術(shù)目前的發(fā)展?fàn)顩r

伴隨著人類基因組項(xiàng)目計(jì)劃的實(shí)施啟動，生物信息學(xué)也應(yīng)用而生。在很長一段時間以來，生物信息學(xué)都只是被簡單的認(rèn)為是構(gòu)筑在對DNA和蛋白質(zhì)序列進(jìn)行對比研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門基礎(chǔ)學(xué)科，主要是對其序列以及系統(tǒng)的功能就行對比分析。但是，隨著信息技術(shù)的升級與發(fā)展，目前人們更加將研究的對象放在系統(tǒng)生物信息學(xué)方法的研究上。生物信息學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為整個生命科學(xué)發(fā)展創(chuàng)新的的重要支柱。在當(dāng)前信息爆炸的時代，人們需要對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和運(yùn)用，因而重視生物信息學(xué)的發(fā)展極為重要。

目前，生物信息技術(shù)已經(jīng)在基因組領(lǐng)域取得了長足的發(fā)展，巨大的成就。而對其的應(yīng)用也不再僅局限于對DNA 序列的研究上， 生物信息技術(shù)已經(jīng)逐漸被應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)的各個領(lǐng)域， 比如醫(yī)學(xué)信號的探測、處理，醫(yī)學(xué)成像技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助藥物研發(fā)創(chuàng)新等各個方面，同時，在對復(fù)雜精密生物醫(yī)藥數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析時，生物信息技術(shù)也漸漸發(fā)揮著無可替代的作用。

2 生物信息技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)信號的處理

對生物醫(yī)學(xué)臨床信號檢測指的是，對含有生命體征、狀態(tài) 和成份等信息的信號進(jìn)行檢測和量化的技術(shù)。對生物醫(yī)學(xué)信號的處理主要是對生物體的結(jié)構(gòu)以及功能進(jìn)行分析，同時還可以發(fā)揮診斷以及治療疾病的輔助作用。生物醫(yī)學(xué)信號的檢測是生物醫(yī)學(xué)工程研究中的一個先導(dǎo)技術(shù)，對于某項(xiàng)研究來說，研究者的主觀意愿對研究結(jié)果占有很大的影響成分，由于其出發(fā)點(diǎn)、研究目的以及研究方法不盡相同，因此其對生物醫(yī)學(xué)信號的檢測呈現(xiàn)結(jié)果也有很大的不同，保證了生物醫(yī)學(xué)研究的多樣化和個性化。

在具體檢測過程中，通過技術(shù)處理將檢測的電信號放大，然后通過去噪分析設(shè)備取得后，由于其沒有經(jīng)過任何加工轉(zhuǎn)換，還只是以一種隨機(jī)的模擬信號的形式而存在的，不利于觀察研究，因此，在取得信號后，要先通過模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，再通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對數(shù)字信號進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究分析。

2.2 應(yīng)用于基因生物學(xué)

人類基因組項(xiàng)目計(jì)劃的成功研發(fā)與施行，使得人類基因研究有了很大的進(jìn)展，同時也使得生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展向前邁進(jìn)了一大步。目前，面對一系列累積的數(shù)據(jù)，需要尋求一個高效、快速的解決方法。而建立在大數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上的生物信息技術(shù)應(yīng)用而生，為DNA序列分析以及基因生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)。

目前高發(fā)的難以醫(yī)治的重大疾病多為復(fù)雜性疾病，導(dǎo)致患病的人體基因往往不是可以簡單分析到的單個基因，而是多個復(fù)雜基因的組合，各個基因分布在人體不同空間、不同位置，甚至?xí)r間也不同，這位基因分析并對癥解決提供了一個巨大的難題。而建立在大數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上的生物信息技術(shù)解決了這一難題，通過技術(shù)分析可以發(fā)現(xiàn)不同階段、不同位置的遺傳控制因素，從而對癥下藥，針對性的進(jìn)行相關(guān)治療，以達(dá)到最佳的醫(yī)治效果。與此同時，還有研究發(fā)現(xiàn)基因與人體某部分血管組織有著密不可分的聯(lián)系。

2.3 應(yīng)用于藥物研發(fā)

除了基因生物、疾病治療以及臨床醫(yī)學(xué)之外，生物信息技術(shù)還廣泛應(yīng)用于對藥物的研發(fā)以及創(chuàng)新方面。

從研發(fā)成本來看，通過借助計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)技術(shù)，企業(yè)可降低藥物及新材料開發(fā)的費(fèi)用和周期，從而贏得競爭優(yōu)勢。通過生物信息技術(shù)對生物數(shù)據(jù)庫的虛擬篩選程序，對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動篩選，分類可以快速的發(fā)現(xiàn)新藥物，使研發(fā)時間縮短，降低研發(fā)新藥物的成本。

對生物信息技術(shù)的有效應(yīng)用，可以極大提高內(nèi)置產(chǎn)品及產(chǎn)品成分的質(zhì)量。通過配套的數(shù)據(jù)分析程序，來提高產(chǎn)品的識別率，節(jié)省實(shí)驗(yàn)研發(fā)的時間。同時生物信息技術(shù)可以對藥物的目標(biāo)靶點(diǎn)及其他相關(guān)靶點(diǎn)進(jìn)行篩選識別，從而對藥物涉及的基因編碼流行識別分析，找出在人體身上發(fā)生的異變，從而有效發(fā)現(xiàn)服用藥物的副作用，在源頭上減少因藥物副作用而對患者造成的不良影響，并將企業(yè)損失降到最低。

此外，生物信息技術(shù)還廣泛的應(yīng)用于藥物臨床研究。在藥物開發(fā)過程中，需要進(jìn)行大量的臨床試驗(yàn)來判定該藥物的有效性以及針對病癥、適應(yīng)人群，這也是開發(fā)階段，在投入使用前成本支出最高的地方，無論其程序設(shè)定多嚴(yán)謹(jǐn)，也不能精確確定藥物的使用人群，而生物信息技術(shù)通過對基因組進(jìn)行歸類，來劃分病人群體，提高研發(fā)效率。

3 機(jī)遇與挑戰(zhàn)

高精尖生物技術(shù)的發(fā)展研究使得生物醫(yī)藥面對的數(shù)據(jù)呈直線增長，并且難度逐漸加大，需要處理的數(shù)據(jù)也愈發(fā)復(fù)雜。因此，生物信息技術(shù)已經(jīng)成為生命科學(xué)研究和生物醫(yī)藥研究中不可或缺的重要組成部分。目前，許多的重大科研項(xiàng)目中都有涉及到生物信息技術(shù)方面的研究，生物信息技術(shù)在這些領(lǐng)域以及項(xiàng)目中的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛，這為利用生物信息技術(shù)進(jìn)行醫(yī)藥開發(fā)、生物醫(yī)學(xué)等的后續(xù)研究發(fā)展都帶來了極大的機(jī)遇。

但是，由于生物信息技術(shù)的重點(diǎn)服務(wù)對象其實(shí)是生物醫(yī)藥、科研單位等。導(dǎo)致其服務(wù)對象較為單一，不夠多元化，這在一定程度上而許多大型的生物制藥公司資金雄厚，認(rèn)為自己有足夠的能力能做到專業(yè)生物信息技術(shù)公司提供的服務(wù)，而一些小型的公司則由于科研水平低下，也忽視了對生物信息技術(shù)的追求，因此對專業(yè)的生物信息技術(shù)公司以及生物信息技術(shù)的專業(yè)化發(fā)展帶來了一定的挑戰(zhàn)。

4 結(jié)論

生物信息技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新為整個生物醫(yī)藥領(lǐng)域帶來了翻天覆地的變革并注入了新的活力。其相關(guān)的技術(shù)研究不僅對對應(yīng)的基礎(chǔ)學(xué)科有巨大的導(dǎo)向作用，更對醫(yī)藥、衛(wèi)生等其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)有著重要的作用。

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