مروری جامع بر استفاده از رویکردهای بیوانفورماتیک در آنالیزهای میکروبیوم و میکروبیوتا

نویسندگان

1 گروه شیمی تجزیه و شیمی فیزیک، دانشکده علوم شیمی و نفت، دانشگاه شهید بهشتی،تهران، ایران

2 گروه شیمی تجزیه و شیمی فیزیک، دانشکده علوم شیمی و نفت، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

doi
چکیده

در دهه‌های اخیر، مطالعه میکروبیوم و میکروبیوتا به‌عنوان شاخه‌ای نوین در زیست‌شناسی، توجه بسیاری از پژوهشگران حوزه‌های پزشکی، کشاورزی و زیست‌محیطی را به خود جلب کرده است. پیشرفت چشمگیر فناوری‌های توالی‌یابی نسل جدید، امکان تحلیل عمیق و دقیق جوامع میکروبی را فراهم ساخته است؛ با این حال تفسیر و استخراج از داده‌های عظیم و پیچیده حاصل از این فناوری‌ها بدون بهره‌گیری از ابزارهای بیوانفورماتیکی ممکن نیست. این مقاله، به مرور جامع کاربردهای بیوانفورماتیک در آنالیزهای میکروبیومی پرداخته است و ابزارها و پایگاه‌های داده کلیدی مانندQIIME2 ، DADA2،ENA و SILVA معرفی و مقایسه شده‌اند. همچنین، رویکردهای چند-اومیکس، به‌عنوان روش‌هایی نوآورانه در تحلیل عملکرد میکروبیوم بررسی شده‌اند. مقاله حاضر همچنین نشان می‌دهد که چگونه روش‌های یادگیری ماشین و مدل‌سازی، قادرند اطلاعات زیستی را به ابزارهایی قدرتمند برای تشخیص زودهنگام بیماری، طراحی درمان‌های شخصی‌سازی‌شده و کشف نشانگرهای زیستی تبدیل کنند. در نهایت، ضمن بیان چالش‌هایی مانند نیاز به منابع محاسباتی بالا، تفسیر پیچیده نتایج و نبود پایگاه‌های داده جامع، بر ضرورت توسعه زیرساخت‌های محاسباتی و آموزش بین‌رشته‌ای در این حوزه تأکید شده است و در واقع نقشه راهی علمی برای پژوهشگران فراهم می‌سازد تا با بهره‌گیری از بیوانفورماتیک، پیچیدگی‌های زیستی میکروبیوم را با دقت و عمق بیشتری کشف کنند.