Abdullayeva Barnoning "bioinformatika"

PNNL researchers use bioinformatics tools to make groundbreaking scientific discoveries from biological data.

Kompyuterlar yordamida o'tkaziladigan tajribalar va tadqiqotlar In Silico Technologies deb ataladi. In Silico Technologies ilmiy maqsadlarda kompyuter modellashtirish va kompyuter simulyatsiyasidan foydalaniladi. Shuningdek, ular ob'ektiv tuzilmalarni o'ylab topilgan bog'lanish/dinamik lokalizatsiya uchun tekshirish, umidvor zarrachalarni yaratish, ularning dori-darmonlarga o'xshashligini tekshirish, bu atomlarni maqsad bilan bog'lash, ularni bog'lanish afinitlari bo'yicha tartiblash, bog'lanish xususiyatlarini yaxshilash uchun atomlarni yanada yaxshilash uchun ishlatilishi mumkin. Shaxsiy kompyuterlar va hisoblash strategiyalaridan foydalanish bugungi kunda dori-darmonlarni kashf qilishning barcha qismlariga kiradi.

Strukturaga asoslangan dori-darmonlar konturlari markazining tuzilmalari Elita figuring, ma'lumotlarni boshqarish dasturlash va veb yaratilgan ma'lumotlarning ulkan o'lchamiga kirishni rag'batlantiradi va ulkan murakkab organik ma'lumotlarni ilg'or dori-darmonlarni oshkor qilish jarayonida amaliy o'rganishga o'zgartiradi.
Korrelyatsion sinov va informatika usullaridan foydalanish yangi maqsadlarning taniqli isboti va ularning imkoniyatlarini tushuntirishdan tortib, kerakli xususiyatlarga ega qo'rg'oshin aralashmalarini aniqlash va yaxshilashgacha bo'lgan oshkor qilish jarayonining ko'p bosqichlarida erishish imkoniyatini yaratadi. Hisoblash qurilmalari yangi dori vositalarini raqobatchilarga tezroq va kamroq xarajat bilan etkazib berishning afzalliklarini taklif qiladi. Dori-darmonlarni aniqlashda hisoblashning muhim qismlari; (1) Virtual skrining va yana bir bor tavsif, (2) silico ADME/T prognozida va (3) Protein-ligand bog'lanishini aniqlashning ilg'or usullari, chunki ko'proq protein maqsadlari tuzilmalariga kristallografiya, NMR va bioinformatika usullari orqali kirish mumkin bo'ladi,
Kosmetik ingredientlar va mahsulotlarning xavfsizligini baholash uchun hayvonlarni sinovdan o'tkazishning ko'plab taqiqlari tufayli ularni almashtirishning muqobil usullari talab qilinadi. Darhaqiqat, ko'plab yirik bozorlarda yangi innovatsion kosmetik ingredientlar va mahsulotlar faqat bunday yondashuvlar bilan xavfsizlik nuqtai nazaridan baholanishi mumkin.
Ushbu muqobil usullar asosan in vitro (jonli organizmdan tashqarida boshqariladigan muhitda o'tkaziladigan sinovlar) yoki silika (kompyuterda yoki kompyuter simulyatsiyasi orqali) o'tkaziladi. Silico usullaridan foydalanish, ayniqsa, potentsial past "sinov" xarajatlari va namunalar kerak emasligi sababli qiziqarli; moddalar faqat raqamli formatda bo'lishi kerak.



Hayvonlar bilan xavfsizlikni sinovdan o'tkazishning uzoq tarixi, ayniqsa farmatsevtika, kosmetika va oziq-ovqat sanoatida juda ko'p ma'lumotlarga olib keldi. Masalan, Yevropa kimyo agentligining veb-sahifasida ommaga ochiq bo'lgan hurmatli miqdordagi ma'lumotlar ham mavjud.
Biologiya va boshqa eksperimental fanlar bo'yicha silico eksperimenti kompyuterda yoki kompyuter simulyatsiyasi orqali amalga oshiriladi. Bu ibora psevdo-lotincha bo'lib, "kremniyda" (lotin tilida silicioda bo'ladi), kompyuter chiplaridagi kremniyga ishora qiladi. U 1987 yilda biologiyada (ayniqsa, tizimli biologiyada) keng tarqalgan in vivo, in vitro va in situ lotincha iboralarga ishora sifatida yaratilgan. Oxirgi iboralar, mos ravishda, tirik organizmlarda, tirik organizmlardan tashqarida va tabiatda topilgan joylarda o'tkazilgan tajribalarga ishora qiladi.
Bu iboraning ma'lum bo'lgan eng qadimgi qo'llanilishi 1987 yilda Los-Alamos milliy laboratoriyasi qoshidagi chiziqli bo'lmagan tadqiqotlar markazida ushbu mavzu bo'yicha seminar e'lonida sun'iy hayotni tasvirlash uchun Kristofer Lengton tomonidan ishlatilgan.

Silikon iborasi birinchi marta 1989 yilda Los-Alamosda (Nyu-Meksiko) "Uyali avtomatlar: nazariya va ilovalar" seminarida Meksika Milliy Avtonom Universitetidan matematik Pedro Miramontes tomonidan to'liq kompyuterda o'tkazilgan biologik tajribalarni tavsiflash uchun ishlatilgan. (UNAM), "DNK va RNK fizik-kimyoviy cheklovlar, uyali avtomatlar va molekulyar evolyutsiya" hisobotini taqdim etadi. Bu asar keyinchalik Miramontes tomonidan dissertatsiya sifatida taqdim etilgan.

In silico Evropa hamjamiyati komissiyasi tomonidan bakterial genom dasturlarini yaratishni qo'llab-quvvatlash uchun yozilgan oq qog'ozlarda ishlatilgan. Silikon ko'rinishidagi birinchi havola qilingan qog'oz 1991 yilda frantsuz jamoasi tomonidan yozilgan.Silikon tarkibidagi birinchi havola qilingan kitob bobi 1990 yilda Xans B. Sieburg tomonidan yozilgan va Santa-Fe institutida murakkab tizimlar bo'yicha yozgi maktabda taqdim etilgan.

Silico-dagi ibora dastlab faqat tabiiy yoki laboratoriya jarayonlarini (barcha tabiiy fanlarda) modellashtiruvchi kompyuter simulyatsiyalariga nisbatan qo'llanilgan va kompyuter tomonidan umumiy hisob-kitoblarga ishora qilmagan.
Tibbiyotda kremniyni o'rganish qimmat laboratoriya ishlari va klinik sinovlarga bo'lgan ehtiyojni kamaytirish bilan birga kashfiyot tezligini oshirish potentsialiga ega deb hisoblanadi. Bunga erishishning bir yo'li giyohvand moddalarga nomzodlarni samaraliroq ishlab chiqarish va tekshirishdir. 2010-yilda, masalan, EADock oqsillarni biriktirish algoritmidan foydalangan holda (qarang. Protein-ligand o'rnatish), tadqiqotchilar silika tarkibidagi saraton faolligi bilan bog'liq bo'lgan fermentning potentsial ingibitorlarini topdilar. Keyinchalik molekulalarning 50 foizi in vitroda faol inhibitorlar ekanligi ko'rsatildi.
Ushbu yondashuv kuniga minglab turli xil birikmalarni jismoniy sinovdan o'tkazish uchun qimmatbaho yuqori o'tkazuvchanlik skrining (HTS) robot laboratoriyalaridan farq qiladi, kutilgan zarba darajasi 1% yoki undan kam bo'lib, keyingi sinovlardan so'ng haqiqiy etakchi bo'lishi kutilmoqda. (qarang: dori kashfiyoti).
Misol tariqasida, ushbu texnika COVID-19 (SARS-CoV-2) uchun potentsial davolash usullarini izlash uchun dori vositalarini qayta ishlashni o'rganish uchun ishlatilgan.
Uyali xatti-harakatlarning kompyuter modellarini yaratishga harakat qilindi. Masalan, 2007-yilda tadqiqotchilar dori-darmonlarni topishga yordam berish uchun sil kasalligining siliko modelini ishlab chiqdilar, uning asosiy afzalligi uning real vaqtda simulyatsiya qilingan o'sish sur'atlariga qaraganda tezroq bo'lib, qiziq hodisalarni oylarda emas, balki daqiqalarda kuzatish imkonini beradi.
Caulobacter crescentusning o'sish sikli kabi ma'lum bir hujayra jarayonini modellashtirishga qaratilgan ko'proq ishlarni topish mumkin.[
Bu harakatlar hujayraning butun xatti-harakatining aniq, to'liq bashoratli, kompyuter modelidan ancha kam. Molekulyar dinamika va hujayra biologiyasini tushunishdagi cheklovlar, shuningdek, mavjud kompyuterni qayta ishlash quvvatining yo'qligi siliko hujayra modellarida mavjud bo'lgan foydani cheklaydigan katta soddalashtiruvchi taxminlarni keltirib chiqaradi.
"Turba"siz "sinov": silika usullarida, shuningdek, yangi moddalarning xavfsizligini baholash uchun intensiv adabiyot tekshiruvidan foydalanish mumkin.
Shunga qaramay, farmatsevtik tadqiqotlarga borgan sari ko'proq yondashuvlar hozirda boshqa fanlarda (masalan, toksikologiya va xavfsizlik) qo'llaniladigan kremniy vositalarini boyitishi mumkin.

Bir tomondan, bular xavfsizlikni baholash uchun tegishli bo'lsa, boshqa tomondan, bu kosmetik tadqiqotlar uchun, masalan, yangi birikmalar (masalan, xushbo'y moddalar) ishlab chiqilganda, tobora ko'proq dolzarb bo'lib qoladi.

Delphic HSE-da biz Weight of Evidence (VoE) yondashuvidan foydalanamiz, bunda yangi birikmalar intensiv adabiyotlarni o'rganish orqali o'rganiladi, so'ngra ko'plab silika usullaridan foydalaniladi. O'zingizni bitta Read-Across yoki bitta QSAR bashorati natijalari bilan cheklash moddaning xavfsizligini noto'g'ri baholash xavfini oshiradi.
Turli xil/bir-birini to'ldiruvchi usullardan foydalanganda, bashoratlar ishonchliroq bo'lishi mumkin yoki bo'lmasa, noaniqlik ifodalanishi mumkin. Nomidan ko'rinib turibdiki, WoE yondashuvi dalillarni to'playdi; ammo bunday dalillarning etishmasligini ham hal qilish kerak.



Silico tadqiqoti kompyuterda simulyatsiya orqali amalga oshiriladigan tadqiqotdir. Silikon simulyatsiyalar birikmaning organizmdagi oqsillar yoki patogenlar bilan qanday reaksiyaga kirishishini bashorat qilish uchun tez-tez ishlatiladi.
Silico tadqiqoti kompyuterda simulyatsiya orqali amalga oshiriladigan tadqiqotdir. Silikon simulyatsiyalar birikmaning organizmdagi oqsillar yoki patogenlar bilan qanday reaksiyaga kirishishini bashorat qilish uchun tez-tez ishlatiladi.
Silikon tadqiqotlar uchun keng tarqalganlari:
Giyohvand moddalarni skrining tekshiruvi (molekulyar docking tadqiqotlari).
Dori vositalarining nojo'ya ta'sirlarini bashorat qilish.
Butun hujayra simulyatsiyasi.
Sekvensiya ( silico PCR da ).





Silikon tadqiqotlarning afzalliklari. Tahlillarni faqat kompyuter va kerakli dasturiy ta'minot yordamida oddiy va arzon narxlarda bajarish mumkin. 2020 yilgi COVID-19 pandemiyasining global blokirovkasi paytida ko'plab tadqiqotchilar siliko usullari orqali tadqiqot ishlariga hissa qo'shishga muvaffaq bo'lishdi.
Tadqiqotlar inson sub'ektlaridan, hayvonlar modellaridan yoki hujayra madaniyatidan foydalanmaydi, shuning uchun ular odatda axloqiy nazorat yoki maxsus jihozlarni talab qilmaydi.
Natijalar boshqa tadqiqot turlariga nisbatan juda tez olinadi.
Molekulyar o'rnatish tadqiqotlari ma'lum dorini yangi kasallikni davolash uchun qayta ishlatishning maqsadga muvofiqligini tezda baholash va maqsaddan tashqari o'zaro ta'sirlardan kelib chiqadigan nojo'ya ta'sirlarni o'rganish uchun ishlatilishi mumkin.
Silikat tadqiqotlaridagi ogohlantirishlar:
Kichik molekulalar va oqsillar o'rtasidagi haqiqiy dunyo o'zaro ta'siri hali ham jismoniy tajribalar orqali tasdiqlashga tayanadi.
Giyohvandlik kasallikni davolashda potentsial samaradorligini o'rganuvchi molekulyar o'rnatish tadqiqotlari natijalari hujayralar, hayvonlar yoki odamlarda qo'llash uchun yaxshi tarjima qilinmaydi.
Silico tadqiqotini o'qiyotganda nimani yodda tutish kerak
Silikon usullarda qo'llaniladigan tadqiqotlar, fizik eksperimentda bo'lgani kabi, aniq qo'llaniladigan dasturiy ta'minot va ko'rilgan qadamlarni batafsil tavsiflovchi mustahkam metodologiyaga ega bo'lishi kerak.
Boshqa tadqiqotchilar ishni takrorlashi yoki qurishi uchun iloji boricha ko'proq mavjud ma'lumotlar va kodlarni taqdim etish eng yaxshi amaliyot hisoblanadi.In silico tadqiqotlarining talqini o'lchanishi va cheklanishi kerak va mualliflar o'z xulosalarini tasdiqlash uchun in vitro tajribalarini kuzatish zarurligini tan olishlari kerak.

Silico skriningi qanday qilib kosmetika sohasida mahsulotni ishlab chiqishga rahbarlik qilishi mumkin

Kosmetika sohasida mahsulotni ishlab chiqish, ayniqsa, yangi faol moddalarni topishga kelganda, qimmat va vaqt talab qilishi mumkin. Shuning uchun ko'proq kosmetika brendlari silico skriningga, virtual modellashtirish va molekulyar ma'lumotlar bazalariga tayanadigan kuchli texnologiyaga murojaat qilmoqda. Yangi faol ingredientlarni qidiryapsizmi yoki mavjud birikmalar uchun yangi ilovalarni topmoqchimisiz , kremniy skrining yordamida kosmetik mahsulotingizni ishlab chiqish jarayonini boshqarishingiz mumkin.
Keling , silico skrining qanday ishlashini va kosmetika mahsulotlarini ishlab chiqishda qanday foyda keltirishi mumkinligini batafsil ko'rib chiqaylik .
Keng ma'noda, silika deganda kompyuterda yoki kompyuter simulyatsiyasi orqali o'tkaziladigan biologik tajribalar tushuniladi. Silikon skriningda turli birikmalarning xatti-harakatlari haqida bashorat qilish uchun virtual skrining vositalaridan foydalaniladi. Bunga kimyoviy molekulalar va ularning biologik maqsadlari o'rtasidagi o'zaro ta'sirlarni modellashtirish orqali erishiladi. Masalan, farmakologiyada, silika skriningida potentsial saratonga qarshi xususiyatlarga ega molekula saraton jarayonlarida ishtirok etadigan ba'zi oqsillarga qanday ta'sir qilishini ko'rsatishi mumkin.
Silikon skrining vositalari molekulalar va ularning oqsillar bilan o'zaro ta'siri haqida ma'lumotni saqlaydigan simulyatsiya dasturi va ma'lumotlar bazalari bilan tandemda ishlaydi. Masalan, faol ligand ma'lumotlar bazalari, 5 milliondan ortiq o'zaro ta'sirlar haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan Evropa molekulyar biologiya laboratoriyasining ma'lumotlar bazasi va faqat tabiiy molekulalar va o'simlik ekstraktlariga bag'ishlangan GPDB ma'lumotlar bazasi .
Silikon skriningda biologik tadqiqotlarga tayanadigan har qanday sohada, jumladan, dori vositalarini ishlab chiqish, oziq-ovqat toksikologiyasi tadqiqotlari, kosmetika ishlab chiqish va boshqalarda foydalanish mumkin. Silikon skrining vositalaridan foydalanish quyidagilarga yordam beradi :

• 
  berilgan maqsad uchun potentsial faol molekulalarni aniqlash yoki aksincha
  
• 
  birikmalarning biologik faolligi va sog'liq uchun qo'llanilishini ko'rsating
  
• 
  turli potentsial Ar-ge tanlovlari bo'yicha mahsulotni ishlab chiqishga rahbarlik qilish