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生物信息学与临床信息学的融合

时间:2022-05-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:不论生物信息学还是临床信息学,它们的组成均为数据库及分析数据库的相应的方法。生物信息学中的信息如蛋白质分子序列、结构等知识均属描述性知识;而临床信息学中的临床信息如患者病历、药品库存等也均属描述性知识。所以尽管生物信息学数据库与临床信息学数据库所代表的知识内容不尽相同,但两者之间还是有许多共同点的。生物信息学的一个主要应用是为实验科学工作者提供必要的有益的生物学信息和指导意见。

18.3 生物信息学与临床信息学的融合

根据NIH对生物信息学所下的定义(见本章18.1.1)可以推断,临床信息学应属生物信息学的一个重要内容。但由于医学信息学及临床信息学直接涉及人类的健康与卫生,与人类的切身利益密切相关,因此它逐步独立出来成为一门单独的学科。更确切地说,生物信息学涉及的生物信息是以医学基础学科为主的生物信息如分子生物学细胞生物学、病理学、生理学等,而临床信息学则主要涉及与临床有关学科的信息如内科学、外科学、临床诊断学等。生物信息学与临床信息学之间至少存在四方面的融合:组成的融合、数据库的融合、方法的融合及应用的融合。

1)生物信息学与临床信息学组成的融合

不论生物信息学还是临床信息学,它们的组成均为数据库及分析数据库的相应的方法。它们之间的关系均是相互支撑的。

2)生物信息学与临床信息学数据库的融合

生物信息学中的信息如蛋白质分子序列、结构等知识均属描述性知识;而临床信息学中的临床信息如患者病历、药品库存等也均属描述性知识。所以从知识的性质来说,两者是相同的,而且后者相对比较具体。在临床信息学中,还有一类相对较为抽象的信息,即医疗仪器测得的数据,这类数据与生物信息学中的数据更为相似,主要表现在这些数据的处理方法即临床信息学方法与生物信息学方法很相似,都是一些数学方法如傅里叶变换、小波变换等。所以尽管生物信息学数据库与临床信息学数据库所代表的知识内容不尽相同,但两者之间还是有许多共同点的。

3)生物信息学方法与临床信息学方法的融合

生物信息学方法与临床信息学方法在某种程度上是相同的,或者至少属同一个范畴,比如在生物信息学中数据库搜索方法与临床信息学中查阅病历的方法在很大程度上是相同的,因此,生物信息学中的一些方法,可以用到临床信息学中来,如前面提到的傅里叶变换法、小波变换法等在临床信息学仪器测定的数据分析中也大有用武之地。反过来,在医学信息学的图像存储与传输中所用的数学方法与相关原理在生物信息学也广泛地应用。

4)生物信息学与临床信息学应用的融合

生物信息学的一个主要应用是为实验科学工作者提供必要的有益的生物学信息和指导意见。比如,在药物的虚拟筛选中,筛选出来的先导化合物及其相关的信息可以为药学实验工作者提供许多有益的指导性或建设性的意见。临床信息学的一个主要的应用是为临床医生对疾病的诊断及治疗提供不可或缺的手段。比如,当病人描述完其疾病的一些基本特征后,临床医生可以根据临床信息学中的相关软件得到相应的处方信息及治疗信息,而这些信息相对来说都是比较经典的(很明显,所用的处方首先采用的是“名医”的处方及治疗手段),对临床医生尤其是刚上临床岗位实习医生具有很好的参考价值,有时会起到决定性的作用。同样的,对生物信息学而言,一些相关的软件也可以为实验科学工作者提供建设性的指导意见,比如,蛋白质天然构象预测软件就可以对未知功能与结构的蛋白质提供可能的天然构象,为实验工作者进一步研究提供了一定的指导方针。尤其是配对序列比对是现代医学包括法医学的必要手段。我们通常所说的胎儿先天性疾病的基因诊断、亲子鉴定、法医基因鉴定、病原微生物鉴定(如H1N1流感、SARS病毒)等一般均需要两个过程:第一获取相应的基因或蛋白质序列;第二,确定它们的来源或者与什么样的基因具有同源性。它们的方法学基础就是生物信息学中最基本的方法即配对序列比对法,从这一点来说,生物信息学是临床信息学、医学(包括法医学)的重要基础学科。

问题与讨论

(1)什么是生物信息学?

(2)PDB数据库的网站名是什么?如何从该网上获取你所需要的某一个蛋白质结构?

(3)列举10到20个相关的分子疾病数据库。

(4)什么是比对、全局比对及局部比对?

(5)举例说明“插删”这一重要的生物信息学概念。

(6)常用生物信息学算法有哪几种?

(方慧生 陈凯先)

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