گروه بیوانفورماتیک پزشکی : نرم افزار های مورد نیاز رشته بیو انفورماتیک

| آخرین بروزرسانی: 1402/10/6 |

چشم‌انداز و اهمیت رشته کارشناسی ارشد ناپیوسته بیوانفورماتیک پزشکی

با پیشرفت شگرف علوم زیستی در دهه‌های اخیر، به‌ویژه گسترش پروژه‌های ژنومی و افزایش چشمگیر حجم داده‌های زیستی، نیاز به متخصصانی که بتوانند در تقاطع علوم زیست‌پزشکی، علوم کامپیوتر، آمار و اطلاعات فعالیت کنند، به‌شدت افزایش یافته است. رشته بیوانفورماتیک پزشکی به‌عنوان یک حوزه میان‌رشته‌ای، با تلفیق دانش زیست‌شناسی سلولی و مولکولی، ریاضیات، آمار، علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، امکان جمع‌آوری، نگهداری، تجزیه و تحلیل حجم عظیم داده‌های زیستی و پزشکی را فراهم می‌آورد و نقش کلیدی در پیشبرد تحقیقات مولکولی، تشخیص بیماری‌ها و طراحی درمان‌های نوین ایفا می‌کند.
راه‌اندازی این رشته در سطح کارشناسی ارشد، پاسخی است به نیاز روزافزون کشور به نیروی انسانی متخصص که بتواند در مراکز آموزشی پژوهشی، شرکت‌های دانش‌بنیان و مراکز رشد فناوری، از فناوری‌های نوین بیوانفورماتیک مانند تعیین توالی نسل جدید (NGS)، ژنومیکس، پروتئومیکس و ترانسکریپتومیکس بهره گیرد. فارغ‌التحصیلان این رشته با کسب توانمندی در حل مسائل زیستی و پزشکی از طریق ابزارهای نرم‌افزاری و بانک‌های اطلاعاتی، می‌توانند در زمینه‌هایی چون طراحی دارو، شناسایی بیومارکرها، تشخیص بیماری‌های ژنتیکی و سرطان، و تفسیر داده‌های حجیم بالینی نقش مؤثری ایفا کنند.
از جمله محورهای بنیادین و کاربردی این رشته که اهمیت راه‌اندازی آن را دوچندان می‌سازد، می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود:

۱. طراحی و توسعه پایگاه‌های داده زیستی و پزشکی

با توجه به رشد تصاعدی حجم داده‌های حاصل از فناوری‌های نوین تعیین توالی، مطالعات پروتئومیکس و ترانسکریپتومیکس، طراحی و توسعه پایگاه‌های داده تخصصی (Databases) در حوزه‌های نوکلئوتیدی، پروتئینی و ژنومیکس، از ارکان اساسی زیرساخت پژوهشی و بالینی محسوب می‌گردد. دانش‌آموختگان این رشته با کسب مهارت در زمینه معماری، ذخیره‌سازی، به‌روزرسانی و تبادل اطلاعات میان پایگاه‌های داده زیستی، همچنین آشنایی با اصول کلی طراحی و مدل‌سازی مبتنی بر (Family Protein) و (Domains and Motifs)، قادر خواهند بود زیرساخت اطلاعاتی مورد نیاز پژوهش‌های نوین زیست‌پزشکی کشور را فراهم و مدیریت نمایند. این امر به‌ویژه در راستای کاهش وابستگی پژوهشی به پایگاه‌های داده خارجی و ارتقای خوداتکایی علمی کشور در حوزه سلامت، از اهمیت راهبردی برخوردار است.

۲. شبیه‌سازی دینامیک مولکولی و بیوانفورماتیک ساختاری

یکی دیگر از محورهای کلیدی این رشته، آشنایی و تسلط بر تکنیک‌های محاسباتی پیشرفته جهت بررسی و طراحی ساختارهای سه‌بعدی و دینامیک بیومولکول‌ها است. شبیه‌سازی دینامیک مولکولی (Molecular Dynamics Simulation) به‌عنوان ابزاری قدرتمند در کشف دارو، مهندسی زیستی و Rational Drug Design، امکان پیش‌بینی رفتار و برهم‌کنش پروتئین‌ها، غربالگری دارو، مدل‌سازی ساختارهای مولکولی و تحلیل تعاملات بیومولکولی را فراهم می‌آورد. تسلط دانش‌آموختگان بر این روش‌ها، ضمن تقویت توان علمی کشور در زمینه کشف و طراحی دارو، امکان راه‌اندازی و اجرای طرح‌های تحقیقاتی مشترک با مراکز نوین علمی داخلی و بین‌المللی را نیز فراهم می‌سازد.

۳. پیوند با نانوانفورماتیک و کاربردهای آن در پزشکی نوین

همگام با گسترش فناوری نانو در حوزه پزشکی و زیست‌شناسی، حوزه نوظهور نانوانفورماتیک (Nanoinformatics) به‌عنوان شاخه‌ای میان‌رشته‌ای، به مدیریت، تحلیل و مدل‌سازی محاسباتی داده‌های حاصل از مطالعات نانومقیاس، از جمله طراحی نانوحامل‌های دارویی، نانوذرات تشخیصی و سامانه‌های نانوپزشکی، می‌پردازد. این حوزه با بیوانفورماتیک پزشکی پیوندی تنگاتنگ دارد، چرا که هر دو بر پایه تحلیل حجم بالای داده‌های زیستی، مدل‌سازی محاسباتی برهم‌کنش‌های مولکولی و بهره‌گیری از پایگاه‌های داده تخصصی استوارند. کاربرد ابزارهای بیوانفورماتیکی نظیر Machine Learning، شبیه‌سازی دینامیک مولکولی و تحلیل ساختاری پروتئین‌ها در طراحی و بهینه‌سازی نانوحامل‌های هدفمند دارورسانی، از جمله زمینه‌های نوین همپوشانی این دو حوزه است. توجه به این ارتباط در تدوین برنامه آموزشی، امکان تربیت دانش‌آموختگانی را فراهم می‌آورد که علاوه بر تسلط بر مبانی بیوانفورماتیک پزشکی، توانایی مشارکت در پروژه‌های میان‌رشته‌ای نانوپزشکی و توسعه فناوری‌های نوین تشخیصی و درمانی مبتنی بر نانو را نیز دارا باشند؛ امری که با توجه به رشد سریع این حوزه در سطح جهانی، از اولویت‌های راهبردی توسعه علم و فناوری سلامت کشور محسوب می‌شود.

اهمیت راه‌اندازی رشته از منظرهای گوناگون

پاسخگویی به نیازهای نظام سلامت کشور: با توجه به گسترش استفاده از فناوری‌های تشخیصی مبتنی بر داده‌های ژنتیکی و مولکولی، وجود متخصصان بیوانفورماتیک پزشکی به ارتقای دقت تشخیص، کاهش هزینه‌های درمانی و توسعه پزشکی شخصی‌شده (Personalized Medicine) کمک شایانی می‌نماید.
کاهش وابستگی تحقیقاتی و صنعتی به منابع خارجی: بومی‌سازی روش‌های نوین تحلیل داده‌های مولکولی زیستی، طراحی پایگاه‌های داده داخلی و توسعه ابزارهای شبیه‌سازی محاسباتی، ضمن تقویت زیرساخت‌های علمی کشور، وابستگی به منابع و پایگاه‌های داده خارجی را کاهش می‌دهد.
تربیت نیروی متخصص میان‌رشته‌ای: دانش‌آموختگان این دوره با بهره‌گیری از دانش زیست‌شناسی، آمار، علوم کامپیوتر و مهندسی، توانایی انجام پروژه‌های پژوهشی در حوزه علوم ژنومیکس، ترانسکریپتومیکس و پروتئومیکس را کسب خواهند نمود.
حضور مؤثر در عرصه بین‌المللی و تکمیل چرخه نوآوری: با توجه به رشد سریع این حوزه در سطح جهانی و نقش دانشگاه‌های علوم پزشکی کشور به‌عنوان نقطه اتصال همکاری‌های بین‌گروهی، بین‌دانشکده‌ای و بین‌المللی، راه‌اندازی این رشته زمینه‌ساز ارتقای جایگاه علمی کشور در نظام سلامت منطقه و جهان خواهد بود.

با عنایت به موارد فوق، فارغ‌التحصیلان این رشته در زمینه طراحی و توسعه پایگاه‌های داده تخصصی، انجام شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی و بهره‌گیری از ظرفیت‌های نوظهور نانوانفورماتیک، قادر خواهند بود در دانشگاه‌ها و مؤسسات آموزشی-پژوهشی، مراکز تحقیقاتی، شرکت‌های دانش‌بنیان و مراکز زیست‌فناوری پزشکی کشور مشغول به فعالیت شده و نقش برجسته‌ای در تحقق اهداف کلان نظام سلامت و ارتقای جایگاه علمی و فناورانه کشور ایفا نمایند.