Bioinformatics for systems biology

علوم بیولوژیکی اکنون در بحبوحه یک انقلاب واقعی علوم زیستی مشابه آنچه که فیزیک درست پس از پایان قرن گذشته تجربه کرد، قرار دارد. ما اکنون در مرحله ای از رشد بی نظیر هستیم که با مقدار داده های تولید شده از هر آزمایش منعکس می شود. در زمان نگارش این مقاله، نرخ جمع‌آوری داده‌ها در طول 5 روز به 2 ترابایت نزدیک می‌شد که تجزیه و تحلیل پاس اول در دوره 2-3 هفته‌ای ادامه داشت. این تغییر اساسی فرصت‌های بی‌سابقه‌ای را فراهم کرده است که برای اولین بار این توانایی را در اختیار ما قرار می‌دهد، یعنی ابزار، وسعت و عمق داده‌ها را برای پرداختن واقعی به زیست‌شناسی انسان در سطح سیستم‌ها. این انبوه اطلاعات از مجموعه داده های به ظاهر متفاوت و یکپارچه سازی آن از طریق بیوانفورماتیک محقق می شود. با این فلسفه است که متن بیوانفورماتیک برای زیست شناسی سیستم ها متولد شد. این انقلاب پزشکی شخصی واقعی را ایجاد کرده است که شامل تشخیص و درمان تا درمان است.

برای دانشمند علوم فیزیکی و کامپیوتر، این متن مقدمه ای بر اصول اولیه بیولوژیکی حاکم بر یک سلول ارائه می کند. این به سرعت از اصول اولیه به کاوش در فرآیندهای ژنتیکی زیربنایی می‌رود. در حالی که یک نمای کلی ابتدایی و ضروری برای دانشمند زندگی ارائه می دهد، دانشمند فیزیک و کامپیوتر از تفاوت های ظریف مختلف در این زمینه آگاه خواهد شد که واقعیت علم "میز خیس" را منعکس می کند. برای کسانی که در علوم زیستی هستند، من به سرعت از اینکه ما اکنون از بررسی ژن "حیوان خانگی" مورد علاقه خود به سیستم پیشرفت می کنیم، قدردانی می کنم. آمار در حال حاضر یک جزء ضروری برای درک مجموعه داده های گسترده است و این در سراسر متن تاکید شده است.

اکثریت متن به زمینه مشترکی که این گروه ها دارند اختصاص دارد. این نمونه‌های غنی از ابزارها، پایگاه‌های اطلاعاتی و استراتژی‌هایی را برای استخراج پایگاه‌های داده برای آشکار کردن بینش‌های جدید ارائه می‌کند. مجموعه‌ای از نمونه‌های تجزیه داده‌ها در یک سری از پوشش‌هایی که از سیستم‌های ارائه مختلف استفاده می‌کنند، بررسی می‌شوند. هدف ارائه یک نمایش راحت‌تر برای کاربر است تا کاربر بتواند داده‌ها را به طور کامل بررسی کند. متن با مثال‌هایی از نحوه استفاده از اطلاعات سیستم‌ها برای اطلاع‌رسانی به پزشکی شخصی‌شده به شیوه‌ای واقعی به پایان می‌رسد.

بیوانفورماتیک برای زیست‌شناسی سیستم‌ها بسیاری از رشته‌ها را پیوند می‌دهد و یکی می‌کند. این دانشمند زندگی، زیست شناس محاسباتی، و ریاضیدان را با یک چارچوب مشترک ارائه می دهد. تنها با پیوند دادن این گروه ها به یکدیگر، می توان انقلاب واقعی علوم زیستی را در زمینه عمدتاً ناشناخته و نوظهور زیست شناسی سیستم ها پیش برد.

The biological sciences are now in the midst of a true life sciences revolution akin to what physics experienced just after the turn of the last century. We are now in a phase of unparalleled growth that is reflected by the amount of data generated from each experiment. At the time of this writing, the rate of data acquisition was approaching 2 terabytes over the course of 5 days with first pass analysis proceeding over the following 2-3 week period. This fundamental shift has provided unprecedented opportunities that for the first time afford us the ability, i.e., means, breadth, and depth of data, to truly address human biology at the systems level. This wealth of information from seemingly disparate datasets and its integration is being realized through bioinformatics. It is with this philosophy that the text Bioinformatics for Systems Biology was born. This revolution has spawned true personalized medicine that encompasses diagnostics and treatment through to cure.

For the physical and computer scientist, this text provides an introduction to the basic biological principles governing a cell. This quickly moves from the fundamentals to exploring the underlying genetic processes. While providing a rudimentary and necessary overview for the life scientist, the physical and computer scientist will be apprised of various nuances within the field reflecting the reality of "wet-bench" science. For those in the life sciences, it I rapidly becoming appreciated that we now progressing from examining our favorite "pet" gene to the system. Statistics is now an essential component to understand the vast datasets and this is emphasized throughout the text.

The majority of the text is devoted to the common ground that these groups share. It provides rich examples of tools, databases, and strategies to mine the databases to reveal novel insights. A host of examples of parsing the data into a series of overlays that use various presentation systems are reviewed. The goal is to provide a representation most comfortable to the user to enable the user to thoroughly explore the data. The text concludes with examples of how the systems information is used to inform personalized medicine in a true "bench to bedside" manner.

Bioinformatics for Systems Biology bridges and unifies many disciplines. It presents the life scientist, computational biologist, and mathematician with a common framework. Only by linking the groups together may the true life sciences revolution move forward in the mostly uncharted and emerging field of Systems Biology.