İnsanlık tarihimizde tıp ve biyoloji alanlarında bilgisayar kullanımı 1960’lara dayanmaktadır. O dönemlerde başlayan ve geliştirilen bilgisayar uygulamaları ile birlikte biyoloji alanında da hızla gelişmeler yaşanmıştır ve bu durum ‘Biyoinformatik’ denilen bilim dalını ortaya çıkarmıştır. Biyoinformatik ismi ilk defa canlı sistemlerinin incelenmesi amacıyla Paulien Hogeweg tarafından 1970 yılında kullanılmıştır. Daha sonra 1990 yılında başlatılan ‘İnsan Genom Projesi’ ile biyoinformatik dalı çok daha popüler hale gelmiştir [1].
Şekil 1.Biyoinformatik [2]
Biyoinformatiği daha detaylı tanımlayacak olursak, moleküler düzeyde gen, protein taramaları yapılarak, üç boyutlu grafiklerini çıkararak, kısa sürede çok fazla veri üretilebilir. Bu yüzden biyoinformatik alanı bilgisayar ve biyoloji konularını içerdiği gibi matematik ve istatistik konularını da kapsamaktadır [3]. Biyoinformatiğin temelinde DNA ve genlerin olduğunu söylemek yanlış olmayacaktır. Bulunduğumuz yüzyılda teknolojinin hızla gelişiyor olmasına rağmen bir hücrenin içinde olayların nasıl gerçekleştiği, DNA’nın o hücreyi nasıl yönettiği net olarak bulunamamış, açıklanamamıştır. Gen dizilimlerinde meydana gelen ufak bir hasar ile hastalıkların meydana geldiğini hepimiz bilmekteyiz. İşte bunların tespitinde, karakteristik özelliklerinde biyoinformatiğin yeri çok önemlidir. Bu bağlamda biyoinformatiğin çalışma alanlarını öğrenmemiz ve geliştirebiliyor olmamız gerektiğine inanıyorum.
Nedir Bu Biyoinformatiğin Amacı?
Biyoinformatik; biyoloji, bilgisayar, matematik, istatistik konularını kapsayan bir bilim dalıdır. Çağımız teknolojisi ile birlikte çok fazla veri deposu vardır. Kullanılabilecek çok fazla kaynak, veri girişleri sayesinde biyoinformatik alanında gelişmeler hızlı bir şekilde devam etmektedir. Bu gidişatı kontrol etmek amacıyla bilgisayar mühendisleri ile birlikte çalışılabiliyor olunması ilaç keşfi ve hastalıklar için tedavi yöntemlerinde büyük bir fayda sağlamaktadır.
Biyoinformatiğin genel olarak amaçlarını üçe ayırabiliriz. İlk olarak, toplanılan veriler saklanılmalı, herhangi bir sorun olmadan depo olarak kullanılmalı ve ihtiyaç duyulduğu anda kolayca ulaşılabilir olmalıdır. İkinci amaç da birinci amaca bağlı olarak dünyanın her yerinden sağlanan veriler geliştirilebilmelidir. Çünkü kullanılmayan biyolojik veriler yarar sağlamaz. Bu veriler kullanılabilir ve geliştirilebilir hale getirilmelidir. Üçüncü amaç olarak, alınan veriler deneyler için uygunluğu bilinmeli ve yorumlanabilmelidir. Biyoinformatiğin bu amaçları doğrultusunda sağlık sektöründe kullanılabilecek veriler tespit edilmiş olur. Genom veri analizleri yapılarak, medikal analizler uygulanılır. Bunlar sayesinde teşhis ve tedavi yöntemleri tespit edilmiş olur. Çeşitli hastalıklar için ilaç keşfi biyoinformatik ile birlikte hızlı bir artış göstermektedir. En küçük yapı taşlarımız olan hücrelere bakabiliyor olmak, insanlık için çok önemli bir değerdir. Medikal düzeyde mikroarray, 2 boyutlu jel deneyleri, büyük ölçekli kütle spektrofotometrisi gibi gelişmiş yöntemler ile ilaç keşfine büyük oranda katkı sağlanmaktadır [4].
Şekil 2.Biyoinformatiğin Amacı [5]
Veri Tabanlarına Genel Bir Bakış
Biyoinformatiğin ilk amacının veri tabanı oluşturmak ve kullanılabilir hale getirmek olduğunu söylemiştik. Bu veri tabanları yapılacak işlemler için kolay ulaşılabilir ve alınması gerekli bilginin ayrılmasını sağlayabilmelidir. Uluslararası oluşturulan veri bankalarında en detaylı olarak kullanılabilir gen düzenini, nükleotid dizilerini gösterebilen üç temel banka bulunmaktadır. Bunlardan ilki 1982 yılında Amerika’da NCBI (National Center for Biotechnology Information) tarafından oluşturulan GenBank’tır. Bu veri bankası aynı zamanda protein dizilimleri için de hizmet sağlar. İkincisi aynı yıl İngiltere’de Avrupa Biyoinformatik Enstitüsü tarafından oluşturulan EMBL (Avrupa Moleküler Biyoteknoloji Laboratuvarı)’araştırma kurumudur. Bu veri bankası da protein dizilimleri ile ilgili hizmet sağlamaktadır. Üçüncüsü ve son olarak, Japonya’da 1988 yılında oluşturulan DDBJ (DNA Data Bank of Japan) veri tabanıdır [5].
Biyoinformatik Nerede Çalışır?
Çeşitli hastalıkların ve genetik bozuklukların giderilebilmesi için, aynı zamanda ilaç üretiminin gerçekleştirilebilmesi için DNA, RNA, protein gibi makro moleküllerin üç boyutlu yapıları, sıra ve dizilimleri araştırılır. Küçük moleküllerin ligandlarıyla etkileşimleri araştırılır.
Biyolojik veri tabanının büyük çapta olduğu araştırmaların sonuçlarının analiz edilebilmesi.
Endüstri ve tıp alanlarında kullanılabilecek yeni makro moleküllerin tasarlanabilmesi.
Çeşitli kimyasal reaksiyonlardan insan vücudunun çalışma sistemlerine, mekanizmaların taklit edilip detaylı inceleme sağlanabilmesi.
Bu araştırmaların sonuçları ve teknolojik gelişimleriyle dünyanın her yerindeki mühendisler, doktorlar, yazılımcılar fayda görmektedir [3].
Ülkemizde ve dünya genelinde biyoinformatik ve biyoteknoloji çalışmalarını yapan şirketlerden bazılarını şu şekilde belirtelim; Ülkemizde; Genometri, PHI-Tech, HGM Biyoinformatik, AG Biyoinformatik, Done Genetik, Genomize. Diğer ülkelerde; Celera Genomics (ABD), Invitrogen (ABD), DNASTAR (ABD), Genedata (İsviçre), Biobase (Fransa), Genostar (Almanya), Applied Maths (Belçika), Integromics (İspanya), Simbiosys (Kanada), Cytogenomics (Japonya), Health Gene Technologies (Çin Halk Cumhuriyeti) [1].
Yazdığım bu çalışma biyoinformatiğe giriş niteliğindedir. Bu alanda kendini geliştirmek isteyen mühendislerimiz internet üzerinden araştırdığında çok fazla çalışmalar yapıldığını, halen devam etmekte olan birçok çalışma olduğunu görecektirler. Çağımızda meydana gelen bilgi yığınlarının arasından doğru bilgilere ulaşarak yolumuza devam etmeliyiz. İçinde bulunduğumuz pandemi döneminde yeni araştırma alanlarına başlamak, kendimize yön verebilmek bizim elimizde. Kendinize iyi bakın…
Kaynakça
[1] Kadir Has Üniversitesi. (tarih yok). Biyoinformatik ve Genetik. Ağustos 17, 2020 tarihinde http://sites.khas.edu.tr/biyoinformatik/nedir/biyoinformatik-ve-genetik-2/#:~:text=Biyoinformatik%20ad%C4%B1%20ilk%20defa%20Paulien,ayr%C4%B1%20bir%20bilim%20dal%C4%B1%20olarak
[2] DAĞTEKİN, N. (tarih yok). Biyoinformatik. Ağustos, 19, 2020 tarihinde https://slideplayer.biz.tr/slide/8900913/
[3] DİKMEN, A. (2018, Şubat 28). Bilgisayarlı Biyoloji: Biyoinformatik. bioMedya: https://www.biomedya.com/bilgisayarli-biyoloji-biyoinformatik-1
[4] DUMAN, Y. E. (tarih yok). Biyoinformatik ve İlaç Keşfi. Ankara.
[5] Kaya, Hilal & Soya, Seçkin & Akkale, Cengiz & Tanyolac, Bahattin. (2012). Biyoteknoloji ve Biyoinformatik.