Tin sinh học - Mục tiêu và ứng dụng phần 2

Bài tiếp theo này, ta sẽ tìm hiểu mục tiêu, phạm vi hoạt động và ứng dụng của tin sinh học.

Mục tiêu: Mục tiêu cuối cùng của tin sinh học là hiểu rõ hơn về một tế bào sống và cách thức hoạt động của nó ở cấp độ phân tử.

Bằng cách phân tích dữ liệu trình tự và cấu trúc của một phân tử chưa hiểu rõ. Tin sinh học sẽ phát hiện ra những kiến thức mới, góp phần cho ta thấy được cái nhìn toàn cảnh về tế bào.

Các chức năng tế bào có thể được hiểu rõ hơn bằng cách phân tích dữ liệu trình tự là chủ yếu bởi vì thông tin di truyền được dựa trên Học thuyết trung tâm (Central dogma). DNA qua quá trình phiên mã (transcription) tạo ra RNA, RNA dịch mã (translation) tạo ra protein. Mà các chức năng của tế bào chủ yếu được thực hiện bởi các protein, điều này mở ra khả năng giúp ta xác định được trình tự nào trên bộ gen sẽ biểu hiện protein thực hiện chức năng và chức năng đó sẽ như thế nào.

Vì thế, để hiểu và giải quyết vấn đề liên quan chức năng giữa gen và protein bằng cách sử dụng trình tự gen hay đôi khi là cấu trúc protein là một phương pháp tiếp cận được chứng minh có hiệu quả. [1]

Tin sinh học không chỉ cần thiết trong nghiên cứu bộ gen cơ bản và sinh học phân tử, mà còn có tác động rất lớn trong nhiều lĩnh vực của công nghệ sinh học và khoa học y sinh.

Lấy ví dụ trong thiết kế thuốc, các nghiên cứu tính toán về tương tác phối tử protein (protein – ligand) cung cấp cơ sở nền tảng hợp lý cho việc xác định nhanh chóng tổng hợp các loại thuốc. Hiểu biết về cấu trúc ba chiều của protein cho phép ta có phân tử được thiết kế có khả năng liên kết với các thụ thể protein mục tiêu với độ tương thích và đặc hiệu cao. Cách tiếp cận dựa trên nền tảng tin học giúp giảm đáng kể thời gian và chi phí để phát triển ra thuốc có hiệu lực cao, ít tác dụng phụ và ít độc tính hơn so với sử dụng phương pháp thử và sai như từ trước đến giờ.

Trong y học, một điều đáng chú ý nữa là hệ gen học (genomics) và tin sinh học hiện đang sẵn sàng cho một cuộc cách mạng hệ thống chăm sóc sức khỏe cá nhân bằng cánh phát triển personalized and customized medicine (Tạm dịch: Y học cá thể và tùy chỉnh). Thông qua việc giải trình tự bộ gen tốc độ cao kết hợp với công nghệ thông tin sẽ cho phép các bác sĩ trong phòng khám nhanh chóng biết được trình tự bộ gen của bệnh nhân, dễ dàng phát hiện các đột biến có hại tiềm ẩn và tham gia chuẩn đoán, điều trị sớm để đạt được hiệu quả cao.

Tin sinh học trong khoa học thực vật, dự án Genomics Tomato để tìm hiểu hết các chức năng của bộ gen cà chua. Những hiểu biết về bộ gen cà chua sẽ được tiếp tục mở rộng phát triển hiểu biết của chúng ta về các sự kiện cơ bản ở cấp độ phân tử của các loại trái cây khác và cách phản ứng với mầm bệnh, và sẽ được cung cấp cho cộng đồng nghiên cứu phân tích về các hiện tượng sinh học[3].