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生物信息技术在生物医药领域的应用及发展

时间:2018-02-07 11:01来源:未知 作者:admin 点击:
【摘 要】随着互联网的普及和发展,信息技术已经在各个行业和领域应用并普及,与此同时,随着信息时代下知识爆炸、信息量增大,使得生物医学科研究所能面对的数据量也直线增加,因此,极需寻求一个高效系统的技术与方法来对这些信息进行处理。本文在对生物信

  【摘 要】随着互联网的普及和发展,信息技术已经在各个行业和领域应用并普及,与此同时,随着信息时代下知识爆炸、信息量增大,使得生物医学科研究所能面对的数据量也直线增加,因此,极需寻求一个高效系统的技术与方法来对这些信息进行处理。本文在对生物信息技术发展研究的基础上,进一步分析探讨了生物信息技术在生物医药领域的应用以及发展。 

  【关键词】生物医学;信息技术;应用发展
1 生物信息技术的发展概况
1.1 生物技术以及信息技术相关概况
生物技术是建立在生命科学的基础之上,通过对生物的特征以及相关功能进行分析、利用并重新构建之后的一种新型技术。该技术与生物工程、加工生产等技术都有紧密结合,同时也可用以与提供服务相结合,是一种综合性、创新性强的技术。而信息技术主要是对信息的取得、传播以及相关信息的处理就行研究,是计算机、通信、微电子三门学科的集大成者,主要是利用计算机进行信息处理,通过通信以及信息管理来实现信息的收集、存储、利用以及相关产品及信息的开发及创新。二者的关系是相辅相成、互相促进的。在现代生物技术的发展与应用中,高精尖的计算机技术发挥了巨大的助力作用。
1.2 生物信息技术目前的发展状况
伴随着人类基因组项目计划的实施启动,生物信息学也应用而生。在很长一段时间以来,生物信息学都只是被简单的认为是构筑在对DNA和蛋白质序列进行对比研究的基础上发展起来的一门基础学科,主要是对其序列以及系统的功能就行对比分析。但是,随着信息技术的升级与发展,目前人们更加将研究的对象放在系统生物信息学方法的研究上。生物信息学已经发展成为整个生命科学发展创新的的重要支柱。在当前信息爆炸的时代,人们需要对海量数据进行挖掘和运用,因而重视生物信息学的发展极为重要。
目前,生物信息技术已经在基因组领域取得了长足的发展,巨大的成就。而对其的应用也不再仅局限于对DNA 序列的研究上, 生物信息技术已经逐渐被应用到生物医学的各个领域, 比如医学信号的探测、处理,医学成像技术、计算机辅助药物研发创新等各个方面,同时,在对复杂精密生物医药数据进行处理分析时,生物信息技术也渐渐发挥着无可替代的作用。
2 生物信息技术在生物医药领域的应用
2.1 应用于临床医学信号的处理
对生物医学临床信号检测指的是,对含有生命体征、状态 和成份等信息的信号进行检测和量化的技术。对生物医学信号的处理主要是对生物体的结构以及功能进行分析,同时还可以发挥诊断以及治疗疾病的辅助作用。生物医学信号的检测是生物医学工程研究中的一个先导技术,对于某项研究来说,研究者的主观意愿对研究结果占有很大的影响成分,由于其出发点、研究目的以及研究方法不尽相同,因此其对生物医学信号的检测呈现结果也有很大的不同,保证了生物医学研究的多样化和个性化。
在具体检测过程中,通过技术处理将检测的电信号放大,然后通过去噪分析设备取得后,由于其没有经过任何加工转换,还只是以一种随机的模拟信号的形式而存在的,不利于观察研究,因此,在取得信号后,要先通过模拟转换器转化成数字信号,再通过计算机系统对数字信号进行全面系统的研究分析。
2.2 应用于基因生物学
人类基因组项目计划的成功研发与施行,使得人类基因研究有了很大的进展,同时也使得生物医学领域的发展向前迈进了一大步。目前,面对一系列累积的数据,需要寻求一个高效、快速的解决方法。而建立在大数据分析基础上的生物信息技术应用而生,为DNA序列分析以及基因生物医学的发展提供了强有力的理论基础。
目前高发的难以医治的重大疾病多为复杂性疾病,导致患病的人体基因往往不是可以简单分析到的单个基因,而是多个复杂基因的组合,各个基因分布在人体不同空间、不同位置,甚至时间也不同,这位基因分析并对症解决提供了一个巨大的难题。而建立在大数据分析基础上的生物信息技术解决了这一难题,通过技术分析可以发现不同阶段、不同位置的遗传控制因素,从而对症下药,针对性的进行相关治疗,以达到最佳的医治效果。与此同时,还有研究发现基因与人体某部分血管组织有着密不可分的联系。
2.3 应用于药物研发
除了基因生物、疾病治疗以及临床医学之外,生物信息技术还广泛应用于对药物的研发以及创新方面。
从研发成本来看,通过借助计算机辅助药物设计技术,企业可降低药物及新材料开发的费用和周期,从而赢得竞争优势。通过生物信息技术对生物数据库的虚拟筛选程序,对数据进行自动筛选,分类可以快速的发现新药物,使研发时间缩短,降低研发新药物的成本。
对生物信息技术的有效应用,可以极大提高内置产品及产品成分的质量。通过配套的数据分析程序,来提高产品的识别率,节省实验研发的时间。同时生物信息技术可以对药物的目标靶点及其他相关靶点进行筛选识别,从而对药物涉及的基因编码流行识别分析,找出在人体身上发生的异变,从而有效发现服用药物的副作用,在源头上减少因药物副作用而对患者造成的不良影响,并将企业损失降到最低。
此外,生物信息技术还广泛的应用于药物临床研究。在药物开发过程中,需要进行大量的临床试验来判定该药物的有效性以及针对病症、适应人群,这也是开发阶段,在投入使用前成本支出最高的地方,无论其程序设定多严谨,也不能精确确定药物的使用人群,而生物信息技术通过对基因组进行归类,来划分病人群体,提高研发效率。
3 机遇与挑战
高精尖生物技术的发展研究使得生物医药面对的数据呈直线增长,并且难度逐渐加大,需要处理的数据也愈发复杂。因此,生物信息技术已经成为生命科学研究和生物医药研究中不可或缺的重要组成部分。目前,许多的重大科研项目中都有涉及到生物信息技术方面的研究,生物信息技术在这些领域以及项目中的应用也愈发广泛,这为利用生物信息技术进行医药开发、生物医学等的后续研究发展都带来了极大的机遇。
但是,由于生物信息技术的重点服务对象其实是生物医药、科研单位等。导致其服务对象较为单一,不够多元化,这在一定程度上而许多大型的生物制药公司资金雄厚,认为自己有足够的能力能做到专业生物信息技术公司提供的服务,而一些小型的公司则由于科研水平低下,也忽视了对生物信息技术的追求,因此对专业的生物信息技术公司以及生物信息技术的专业化发展带来了一定的挑战。
4 结论
生物信息技术的发展与创新为整个生物医药领域带来了翻天覆地的变革并注入了新的活力。其相关的技术研究不仅对对应的基础学科有巨大的导向作用,更对醫药、卫生等其他相关产业有着重要的作用。
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