員建武

（運城護理職業(yè)學院 山西夏縣 044000）

生物信息學技術的本質主要是在與生物學、數(shù)學以及計算機科學相互配合下，對收集到的數(shù)據(jù)加以分析與研究。在科技水平不斷提升的大背景下，病原生物學領域的信息數(shù)據(jù)越來越多，生物信息學技術與之交叉融合，能在病原生物的鑒定、新藥研發(fā)以及研究致病原因等層面取得重大突破。

1 生物信息學技術與病原生物學概述

1.1 生物信息學技術概述

20世紀80年代，生物信息學技術逐漸被研發(fā)利用[1]。該學科屬于一類交叉式學科，主要涵蓋了計算機、數(shù)學以及生物學科等。主要是全面收集、分析以及整理生物信息，隨后借助計算機學科以及數(shù)學學科對上述生物信息本質意義進行深入了解。如該項學科主要的研究方向包含了脂質組、基因組、蛋白質組以及基因轉錄組4項，但在對蛋白質組進行研究時，能利用生物信息學技術深入分析蛋白質組，也能把該項技術應用于深入研究未知的蛋白質結構。另外，生物信息學技術還極度依賴生物信息大數(shù)據(jù)庫。

1.2 病原生物學概述

病原生物學主要的研究對象包含醫(yī)學節(jié)肢動物、原蟲在內的寄生蟲，以及與疾病關聯(lián)密切的病毒、細菌等微生物的致病原理及生物學規(guī)律。在基礎醫(yī)學中，病原生物學科是主要構成部分之一。該項學科主要研究方向為致病性原蟲分子工程抗體、有關細菌致病基因調控與功能的相關研究。世界范圍內經(jīng)常出現(xiàn)各種流行疾病，如埃博拉病毒以及非典型肺炎等都曾大面積傳播蔓延，使眾多民眾失去生命，這兩種疾病均是由細菌類病毒等致病微生物引發(fā)的，因此各個國家都鼓勵加強在該領域中的科學研究，同時在高校中設立相應的“病原生物學”學科。

2 生物信息學技術在病原生物學中的應用

2.1 鑒定寄生蟲

當運用病原生物學鑒定寄生蟲時，有關部門能借助生物信息學技術中的蛋白質組學展開深入分析，就可以有效鑒定寄生蟲各階段蛋白質的主要組成成分。對于寄生蟲，其各生活階段呈現(xiàn)出的蛋白質圖譜，屬于鑒定寄生蟲關鍵組成成分的一項重點內容。有關生物學家在深入分析研究“杜氏利什曼”原蟲蛋白質組時，鑒定出許多新基因[2]。經(jīng)深入分析“杜氏利什曼”原蟲不同成長階段蛋白質譜，可以研究出此類原蟲藥物靶點，進而研發(fā)出對應抗性藥物，最終推動我國生物藥學整體得到全面發(fā)展。

2.2 鑒定真菌

鑒定真菌可以借助生物信息學技術中的基因芯片技術得以實現(xiàn)?；蛐酒夹g是由精準、高效的儀器與技術，對基因信息加以分析。因此，將基因芯片技術運用到檢定病原生物領域中，運用前景十分良好。通?；蛐酒夹g運用的分析軟件為Arraypro，該軟件除了可以深入分析基因圖像，還可以及時處理各類基因數(shù)據(jù)。部分生物學家在對人體皮膚的病原真菌進行深入研究時，能借助生物信息學技術中PCR的“DNA微列陣”方式對真菌進行有效鑒定，隨后再借助上述分析軟件以及“Prism”軟件全面分析鑒定基因相應的數(shù)據(jù)，此方法真菌鑒定結果精準度超過90%。

2.3 鑒定病毒

有關部門借助生物信息學技術，研發(fā)出一種較新穎的鑒定病毒技術，即“基因組條形碼”技術。此項技術重點是借助病毒DNA中某段待測片段，隨后經(jīng)由此片段精準、快速地對物種展開鑒定，屬于新型的鑒定技術。此項技術可以有效鑒定與分類各種病毒，與以往傳統(tǒng)“基因序列”的鑒定技術相比，該新技術可以把其難以表現(xiàn)、鑒定出來的數(shù)據(jù)信息等有效表現(xiàn)出來。另外一項有效的鑒定病毒新技術是“高通量測序”技術，此項技術可以在一次鑒定過程中，全面序列測定上百萬條的DNA分子。在實際對病毒高通量測序生成的各項DNA信息數(shù)據(jù)展開鑒定時，采用的軟件通常為GLC Genomic Workbench。

2.4 鑒定細菌

目前，在鑒定細菌時最常見的鑒定方式包含分子遺傳學鑒定法以及表型鑒定法兩大類。然而在生物信息學技術高速發(fā)展的新時期，經(jīng)由生物信息學技術便可以研發(fā)出全新的鑒定技術，而此項鑒定技術具備極高的分辨率，即“多位點序列分析”技術。該項技術主要是經(jīng)由生物信息學技術測序鑒定DNA，此技術比傳統(tǒng)的細菌鑒定方法更快捷、方便。同時，另一種新鑒定方法為“電離飛行時間/基質輔助激光質譜”法，此方法主要借助生物信息學技術鑒定新型微生物，重點是借助細菌蛋白質的指紋圖譜特點對細菌加以鑒定。在實際鑒定細菌過程中，重點是經(jīng)由生物信息學技術SPE-CLUST聚類分析的軟件以及Spectra Bank大數(shù)據(jù)庫，對細菌相應數(shù)據(jù)展開分析，進而有效鑒定細菌。

2.5 在新藥物研發(fā)以及疾病診斷方面的應用

目前，在新藥物的研發(fā)以及疾病診斷方面也逐漸開始應用生物信息學技術。例如，在研發(fā)流感疫苗時，從醫(yī)學角度觀察，定期更換疫苗株對流感病毒的防御十分關鍵，有關人員借助生物信息學技術全面分析、研究流感病毒疫苗株，并以此為基礎構建相應數(shù)據(jù)驅動的框架體系，同時借助毒株增值率以及抗原特性全面展開計算，進而對流行病毒流行疫苗株展開有效預測，該預測結果能在對疫苗功效的加強層面起到非常重要的功用[3]。另外，目前廣泛認為疫苗接種以及藥物治療是吸蟲病治愈、消除的最佳方法，即有關人員對此類疾病展開研究時應明確，血吸蟲體被分布的各表膜蛋白屬于研發(fā)相應藥物與疫苗的重要靶標。部分專家在此研究領域中借助了生物信息學以及免疫蛋白質組學，主要是對高通量蛋白質的微陣列技術加以運用，對潛在靶抗原以及免疫原性蛋白質等進行尋找，最終研發(fā)出相應新型藥物與疫苗。

2.6 在探究致病原因中的應用

在利用生物信息學技術探究病原生物的致病原因時，主要的項目包含毒力島研究以及細菌分泌系統(tǒng)。例如毒力島研究，借助生物信息學技術“微陣列”方法就能全面鑒定蛋白質，有效解析基因組，同時對PAIDB等軟件進行運用，實現(xiàn)毒力島的預測目的。經(jīng)過全面鑒定，有關人員發(fā)現(xiàn)一種伴侶蛋白與沙門菌的侵入關系極大，該發(fā)現(xiàn)能在研究沙門菌毒力島的領域中，起到十分關鍵的作用。

3 生物信息學技術在病原生物學教學中的應用

3.1 增加教學實驗

實踐是檢驗真理的唯一標準，高校相應學科的教師如果想使學生能在日常學習過程中對生物信息學技術進行有效地應用與全面地掌握，就應在日常講課時給學生展示更多地試驗示范，進而使學生可以對該技術的眾多優(yōu)點進行實際體驗，激發(fā)學生學習該學科的興趣，進而在充分調動學生的學習積極性后，引導學生主動、親自參與到試驗過程中，同時鼓勵全體學生在進一步研發(fā)以及運用此項技術的領域時，持續(xù)展開創(chuàng)新。

3.2 強化各學科知識的相互滲透

在傳統(tǒng)的課堂教學模式中，很多教師都極易將信息技術方法以及學科基礎知識分離開來，導致很多學生無法在實際操作過程中，對有關學科理論知識的各種信息技術方法展開靈活應用。因此，教師在全面培養(yǎng)相關專業(yè)的學生時，需要注意對病原生物學自身知識的日常教學加以全面強化，將生物信息學技術實際的應用手法融入到專業(yè)本體教學知識中。

4 結語

生物信息學技術伴隨世界整體科學技術水平的提升，取得了長足的進步，其應用日益廣泛，特別是在病原生物學領域中的應用，生物信息學技術的重要性日益凸顯，進而幫助人們更加深入地對病原生物疾病進行探索與了解，最終引導人們制定更加科學的病原生物疾病預防、治療計劃。