¿Cuáles son algunas contribuciones de la biología computacional a los campos de la medicina y la biología?

¡Las contribuciones son realmente demasiadas para enumerarlas!

En general, la biología computacional ayuda en tres aspectos de la investigación:

  1. Cuando hay demasiados datos para procesar a mano o técnicas tradicionales (a menudo útiles en campos como gnetica ) . Aquí es donde los algoritmos y descubrimientos en biología computacional se vuelven relevantes para procesar y descubrir patrones en los datos (p. Ej .: Estudio de asociación genómica, Proyecto 1000 Genomes)
  2. Cuando el experimento es demasiado difícil de realizar repetidamente y bajo condiciones controladas u obtener muestras de pacientes no es lo suficientemente rápido. Esto es bastante útil en oncología cuando el tiempo de obtención de las muestras es muy variable y es difícil reproducir los experimentos consistentemente (Modelado Multiescala para el Análisis de Imágenes de Estudios de Tumores Cerebrales, mi investigación: GRAVEL_JUL_10)
  3. Descubrir cosas que no podemos observar o no podemos experimentar ( biología básica ) . Dado que las computadoras son buenas para “computar”, podemos proporcionarle un conjunto de “reglas” que intentan imitar un sistema que deseamos modelar. (Por ejemplo: predicción de estructura proteica: TransFold: un servidor web para predecir la estructura y los contactos de residuos de los barriles beta transmembrana nos ayuda a descubrir nuevos estados proteínicos que pueden no haber existido)

Algunos ejemplos específicos que tienen consecuencias de gran alcance:

  1. Diseño de medicamentos computacionales que ayudan a descubrir nuevos fármacos potenciales entre los millones que podríamos crear para prototipos. Página en aspetjournals.org
  2. Los estudios de Bioinformática se utilizan para descubrir la relación, los genes de interés y la prevalencia de la enfermedad.
  3. A medida que tenemos más y más datos de reuniones de atención médica, podemos hacer el diagnóstico por Machine Learning: página en sciencedirect.com
  4. Muchas de estas técnicas computacionales ahora se están trasladando a la industria donde existe el potencial de afectar miles de vidas: dosXAR | Mejorando la salud a través de la computación, Atomwise: mejores medicamentos más rápido. , Theranos, Calico.

A la excelente respuesta de Zafarali Ahmed agregaré otro ejemplo: el descubrimiento del sistema CRISPR-Cas9, que expande exponencialmente nuestra capacidad de editar los genomas de prácticamente cualquier tipo de organismo.

Las repeticiones de CRISPR se notaron por primera vez en 1987 por investigadores japoneses que estaban secuenciando un gen de fosfatasa cercano en E. coli, pero se hizo poco más. Con la disponibilidad de múltiples secuencias de genoma bacteriano y de bacteriófago en la década de 2000, dos grupos de investigadores notaron que las secuencias del gen CRISPR son complementarias a las secuencias de genes en el bacteriófago que infectan a esas bacterias. Estos investigadores predijeron que CRISPR constituye un sistema inmune adaptativo que protege las bacterias del bacteriófago mediante un mecanismo de interferencia de ARN. Estas predicciones pronto fueron verificadas por experimento. El trabajo posterior en la última década ha llevado al desarrollo de una (quizás demasiado) herramienta de edición de genes.

“Interferencia CRISPR: inmunidad adaptativa dirigida por ARN en bacterias y arqueas”
Página en nih.gov