Bioinformatika

Mavzuning o’rganilgan darajasi: Odamda neyrodegenerativ kasalliklar va gen terapiysasini o`rganish va uni asosiy qismlarini o`rganish va ularni o`zbek olimlari tomonidan ilmiy ishlar olib borilgan va o’rganilgan.
Kurs ishi tuzilishi: Kirish, xulosa, foydalanilgan adabiyotlar ro`yxatidan iborat bo`lib, jami 37 sahifani tashkil etadi.

I bob. Odamda neyrodegenerativ kasalliklar va ularning turlari va tahlili 1.1. Odamda neyrodegenerativ kasalliklar haqida
Neyrodegenerativ kasalliklar butun dunyo bo'ylab millionlab odamlarga ta'sir qiladi. Altsgeymer kasalligi va Parkinson kasalligi eng keng tarqalgan neyrodegenerativ kasalliklardir. 2016 yilda taxminan 5,4 million amerikalik Altsgeymer kasalligi bilan yashagan. 2020 yilga borib Qo'shma Shtatlarda taxminan 930 000 kishi Parkinson kasalligi bilan yashashi mumkin. Neyrodegenerativ kasalliklar miya yoki periferik asab tizimidagi nerv hujayralari vaqt o'tishi bilan o'z faoliyatini yo'qotib, oxir-oqibat o'lib ketganda paydo bo'ladi. Muolajalar neyrodegenerativ kasalliklar bilan bog'liq ba'zi jismoniy yoki ruhiy alomatlardan xalos bo'lishga yordam berishi mumkin bo'lsa-da, hozirgi vaqtda kasallikning rivojlanishini sekinlashtirishning hech qanday usuli va ma'lum davolanishlari yo'q.
Neyrodegenerativ kasallikka chalinish xavfi yosh bilan keskin ortadi. Ko'proq amerikaliklar uzoq umr ko'rishlari kelgusi o'n yilliklarda ko'proq odamlar neyrodegenerativ kasalliklarga chalinishini anglatadi. Bu holat neyrodegenerativ kasalliklarga nima sabab bo'lganini tushunishni yaxshilash va davolash va oldini olish uchun yangi yondashuvlarni ishlab chiqish uchun muhim ehtiyojni keltirib chiqaradi. Olimlar insonning genlari va atrof-muhitning kombinatsiyasi ularning neyrodegenerativ kasallikning rivojlanish xavfiga hissa qo'shishini tan olishadi. Ya'ni, odamda ma'lum bir neyrodegenerativ kasallikka ko'proq moyil bo'lgan gen bo'lishi mumkin.
Ammo odamning ta'siri, qachon va qanchalik jiddiy bo'lishi butun hayot davomida atrof-muhit ta'siriga bog'liq. Tadqiqotning asosiy muammolari - bu odamga tashxis qo'yishdan oldin sodir bo'lishi mumkin bo'lgan ta'sirlarni aniqlash va o'lchash va bu ta'sirlarning oqibatlarini bartaraf etish. NIEHS pestitsidlar, ifloslanish va boshqa ifloslantiruvchi moddalar ta'sirining yakka o'zi va o'ziga xos genlar bilan birgalikda neyrodegeneratsiyaga qanday ta'sir qilishini o'rganadigan tadqiqot loyihalarini moliyalashtiradi. NIEHS, shuningdek, tadqiqotchilarni qo'llab-quvvatlash va sohada etakchilarning keyingi avlodini etishtirish uchun martaba oshirish dasturlarini moliyalashtiradi. Grant oluvchilar quyidagi kasalliklarni o'rganadilar: Grant oluvchilar atrof-muhit omillarining quyidagi turlarini o'rganadilar: , fungitsidlar va insektitsidlar Metalllar (masalan, mishyak, qo'rg'oshin, marganets) Sanoat yoki iste'mol mahsulotlarida ishlatiladigan kimyoviy moddalar (masalan, poliklorli bifenillar (PCB)) Havoning ifloslanishi Biologik omillar (masalan, bakteriyalar tomonidan ishlab chiqarilgan endotoksinlar) Oziqlanish va turmush tarzi omillari (masalan, kofein, tamaki tutuni, dietali antioksidantlar) "Salomatlik va ta'lim" bo'limida Parkinson kasalligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin bo'lgan atrof-muhit omillari haqida ko'proq bilib oling.
Demansni tashxislash uchun shifokorlar birinchi navbatda odamda qalqonsimon bezning anormal funktsiyasi, normal bosimli gidrosefali yoki kognitiv qiyinchiliklar bilan bog'liq bo'lishi mumkin bo'lgan vitamin etishmasligi kabi davolash mumkin bo'lgan kasallik mavjudligini baholaydilar. Semptomlarni erta aniqlash juda muhim, chunki ba'zi sabablarni davolash mumkin. Ko'pgina hollarda, odamning o'ziga xos turi bo'lgan demans, odam vafot etganidan keyin va miya tekshirilgunga qadar tasdiqlanmasligi mumkin. Demans uchun tibbiy baholash odatda quyidagilarni o'z ichiga oladi:
Tibbiyot tarixi. Odamning tibbiy va oilaviy tarixiga oid odatiy savollar oilada demans bor-yo'qligini, semptomlar qanday va qachon boshlanganini, xatti-harakati va shaxsiyatidagi o'zgarishlarni, shuningdek, odam simptomlarni keltirib chiqaradigan yoki yomonlashtiradigan ba'zi dori-darmonlarni qabul qilayotganligini so'rashni o'z ichiga olishi mumkin. Jismoniy imtihon. Qon bosimi va boshqa hayotiy belgilarni o'lchash shifokorlarga demansga olib kelishi yoki yuzaga kelishi mumkin bo'lgan holatlarni aniqlashga yordam beradi. Ba'zi sharoitlar davolash mumkin. Nevrologik testlar. Balansni, hissiy javobni, reflekslarni va boshqa kognitiv funktsiyalarni baholash tashxisga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan yoki dori vositalari bilan davolash mumkin bo'lgan holatlarni aniqlashga yordam beradi. Demansni tashxislash uchun qanday testlar qo'llaniladi? Demansni tashxislash uchun quyidagi usullardan ham foydalanish mumkin: Kognitiv va neyropsikologik testlar. Ushbu testlar xotira, muammolarni hal qilish, til ko'nikmalari, matematik qobiliyatlar va aqliy faoliyat bilan bog'liq boshqa qobiliyatlarni baholash uchun ishlatiladi. Laboratoriya sinovlari. Odamning qonini va boshqa suyuqliklarini tekshirish, shuningdek, turli xil kimyoviy moddalar, gormonlar va vitaminlar darajasini tekshirish simptomlarning mumkin bo'lgan sabablarini aniqlashga yoki istisno qilishga yordam beradi. Miya skanerlari. Ushbu testlar demansga olib kelishi mumkin bo'lgan qon tomirlari, o'smalar va boshqa muammolarni aniqlashi mumkin. Skanerlar miya tuzilishi va faoliyatidagi o‘zgarishlarni ham aniqlaydi. Eng keng tarqalgan skanerlar:
Kompyuter tomografiyasi (KT), miya va boshqa organlarning tasvirlarini yaratish uchun rentgen nurlaridan foydalanadi Magnit-rezonans tomografiya (MRI), u magnit maydonlar va radio to'lqinlar yordamida tana tuzilmalari, shu jumladan to'qimalar, organlar, suyaklar va nervlarning batafsil tasvirlarini ishlab chiqaradi. Pozitron emissiya tomografiyasi (PET), bu miya faoliyatini tasvirlash uchun nurlanishdan foydalanadi
Tadqiqotchilar neyrodegenerativ kasalliklar va molekulyar iskala o'rtasidagi bog'liqlikni aniqladilar London King's College (KCL) tadqiqotchilari hujayraning asosiy komponentlari va neyrodegenerativ kasalliklarning zaiflashtiruvchi ta'siri o'rtasidagi o'zaro ta'sirga imkon beruvchi molekulyar iskala o'rtasidagi bog'liqlikni aniqladilar. Uzoq muddatda ushbu tadqiqot yo'nalishi demans va motor neyron kasalligi kabi halokatli kasalliklarga qarshi kurashda moslashtirilgan davolash uchun yangi maqsadni berishi mumkin. Jamoa hujayraning ikkita komponenti, mitoxondriya va endoplazmatik retikulum (ER) ni kuzatish orqali kashfiyot qildi.
Mitoxondriya adenozin trifosfat ishlab chiqarish orqali hujayra tomonidan ishlatiladigan kimyoviy energiyaning katta qismini ishlab chiqaradigan organelladir. ER ning roli oqsil ishlab chiqarish va hujayra tomonidan signalizatsiya jarayonlari uchun zarur bo'lgan kaltsiyni saqlashdir. Hujayra ichidagi ko'plab muhim funktsiyalar hujayraning ushbu ikki komponenti o'rtasidagi o'zaro ta'sir orqali amalga oshirilishi aniqlandi. Yaqin vaqtgacha mitoxondriya va ER o'rtasidagi bog'lanish uchun nima mas'ul ekanligi to'liq aniqlanmagan. Biroq, KCL jamoasi ERni yaratgan VAPB oqsili PTPIP51 deb nomlanuvchi mitoxondriyal oqsil bilan molekulyar iskala yaratish uchun bog'lanishini aniqladi. Bu ikki organellalar o'rtasida yaqin bog'lanish imkonini beradi. Bundan tashqari, tadqiqotchilar ikkita oqsilning kontsentratsiyasini oshirish orqali bog'lanishlarni kuchaytirishi va shu bilan oqsillar va molekulyar iskala o'rtasidagi munosabatlarni isbotlashi aniqlandi. "Molekulyar darajada demans va motor neyron kasalliklarida ko'plab jarayonlar noto'g'ri ketadi va biz duch keladigan jumboqlardan biri bu turli jarayonlarni bog'laydigan umumiy yo'l bor-yo'qligi", deydi professor Kris Miller, kafedra a'zosi.
KCLdagi nevrologiya va jamoaning topilmalari haqidagi maqolaning bosh muallifi. "Bizning tadqiqotimiz shuni ko'rsatadiki, hujayradagi mitoxondriya va ER o'rtasidagi bu "iskela" ning bo'shashishi demans yoki motor neyron kasalligi kabi neyrodegenerativ kasalliklarda asosiy jarayon bo'lishi mumkin." Agar odam neyrodegenerativ kasallikdan aziyat cheksa, mitoxondriya va ER o'rtasidagi aloqalar buziladi, buning natijasida mitoxondriya va ER simbiozi orqali amalga oshiriladigan ko'plab hayotiy funktsiyalar ham buziladi. Buni hisobga olgan holda, tadqiqotchilar sichqon hujayralariga TDP-43 qo'shilishi bilan qanday ta'sir qilishini kuzatdilar, bu ikkala amiotrofik lateral skleroz, motor neyron kasalligining bir shakli va fronto-temporal demans bilan bog'liq bo'lgan ikkinchi eng keng tarqalgan shakl. demans kasalligi.
TDP-43 ning kiritilishi mitoxondriya va ERni bog'laydigan molekulyar iskalada sezilarli bo'shashishga olib keldi, bu esa demans kabi kasallikning muqarrar mahsuloti sifatida kelib chiqadigan hujayra funktsiyasining buzilishiga olib keldi. Jamoaning so'nggi topilmalari nuqtai nazaridan, kelajakdagi tadqiqotlar ushbu degenerativ kasalliklarga qarshi kurashish uchun yangi, maqsadli davolash kurslarini yaratishdan iborat uzoq muddatli maqsadli iskala buzilishiga qarshi kurashish uchun maqsadli dori yaratishga urinishi mumkin. Ushbu qon testi demans va boshqa neyrodegenerativ kasalliklarga tashxis qo'yishda inqilob qilishi mumkinmi? Har 3,2 soniyada dunyoda kimdir demans bilan kasallanadi. Taxminan 46,8 million kishi demensiya bilan yashaydi va 2050 yilga kelib bu ikki baravardan ko'proq oshib, 152 million kishiga etadi. Hozirda Altsgeymer kasalligi yoki demansning boshqa turlarini davolab bo‘lmaydi. Tashxis murakkab va tashxisga erishish uchun bir qator testlar talab qilinadi. Ushbu testlar o'tkazilayotganda, odatda, odam demansning aniq belgilarini ko'rsatganligi va zarar allaqachon yaxshi boshlanganligi sababli. Bugungi kunda Altsgeymer kasalligiga aniq tashxis qo'yadigan yagona test yo'q. Altsgeymer tashxisini qo'yish uchun klinik baholash hali ham bartaraf etish jarayoni bo'lib, kognitiv skrining, neyropsikologik testlar, miya ko'rish testlari, genetik testlar, orqa miya suyuqligi testlari va amiloid uchun PET skanerlari kabi testlarning kombinatsiyasini o'z ichiga oladi.
Bu nafaqat tashxis qo'yish, balki dori vositalarini ishlab chiqish uchun ham muhim to'siqdir. Altsgeymerni davolashni topish uchun tadqiqotchilar dorilarning kasallikni to'xtatish va potentsial qayta tiklashda qanchalik samarali ekanligini bilishlari kerak. Bunga erishish yo'lidagi muhim qadam demensiyani tashxislash, kasallikning rivojlanishini o'lchash va yangi terapevtik dorilarning samaradorligini kuzatish uchun invaziv bo'lmagan "biomarkerlar" asboblar to'plamini aniqlashdir. Buni hammuassislar Dhivya Venkat va doktor Yamuna Krishnan o'zlarining Esya Labs kompaniyasi orqali hal qilish ustida ishlamoqda. Doktor Krishnan - Chikago universitetining Grossman nomidagi Neyrologiya va miqdoriy biologiya institutida kimyo professori va miya tadqiqotlari jamg'armasi xodimi. U DNK nanotexnologiyasini jonli tasvirlashda qo'llashda kashshof bo'ldi va Hindistonning eng yuqori ilmiy e'tirofiga sazovor bo'lgan tarixdagi eng yosh ayol: Kimyo fanlari bo'yicha Bhatnagar mukofoti.
Doktor Yamuna Krishnan, Esya Labs asoschilaridan biri, olijanob laureat Kipdan Infosys mukofotini olish. [+] Torn Esya Labs missiyasi demensiya kabi neyrodegenerativ kasalliklarning hozirgi vaqtda tashxis qo'yish usulini inqilob qilish, kasallik belgilari jismoniy namoyon bo'lishidan ancha oldin erta va aniq aniqlash uchun hujayralarni skanerlash nanotexnologiyasidan foydalangan holda aniq diagnostikani yaratishdir. Ularning maqsadi shundan iboratki, bu davolashni zarar paydo bo'lishidan oldin boshlash imkonini beradi va shu bilan bemorga yaxshi natijalar beradi. Etti yillik tadqiqotlar va taxminan 8 million dollarlik tadqiqot grantlaridan so'ng, shtab-kvartirasi Illinoys shtatining Chikago shahrida joylashgan
Esya ushbu sohada potentsial o'yinni o'zgartiruvchi patentlangan texnologiyani yaratdi. Bu qanday ishlaydi? Oddiy qon testi yoki teri biopsiyasi orqali o'zlarining patentlangan DNK qurilmalaridan foydalangan holda Esya Labs neyrokognitiv kasalliklar (masalan, Altsgeymer) uchun kasallikning rivojlanishini o'lchashi va kuzatishi va bemorlarning davolanishga bo'lgan munosabatini aniqlash orqali farmatsevtika kompaniyalariga dori ishlab chiqarishda yordam berishi mumkin. Bu shuni anglatadiki, ular individual bemorlar uchun eng mos keladigan davolanishni oldindan baholash orqali shaxsiylashtirilgan tibbiyotni osonlashtirishi mumkin.
Esya texnologiyasi DNK datchiklarini yaratish uchun qurilish bloklari sifatida DNK filamentlaridan foydalangan holda arxitektoriya qilingan. Ularning patentlangan nanoqurilmalari, asosan, bir-biriga bog'langan DNK filamentlari bo'lib, ular maxsus kimyoviy moddalar uchun o'lchash moslamalarini saqlaydi. "Biz bundan hujayralar qanday ishlashini tushunish uchun madaniyatdagi tirik hujayralarni so'roq qilish uchun foydalanamiz. Sensor texnologiyamizdan foydalanib, biz lizosoma ichidagi asosiy kimyoviy moddalarni tasvirlaymiz, neyrodegenerativ kasalliklarni erta bosqichda tashxislash uchun invaziv bo'lmagan biomarkerlar to'plamini yaratamiz ", - Esya Labs bosh direktori. Venkat tushuntiradi. Biomarkerlar kimyoviy belgilar to'plami bo'lib, ular sizga kasallikni aniq aniqlash imkonini beradi va ular sizga kasallikni davolashga qanday munosabatda bo'lishini ham aytib berishi mumkin.
Bizning biomarkerlarimiz bemordan qon olish yoki teri biopsiyasi orqali olingan hujayralar organellalaridagi pH va kaltsiy, xlorid, kaliy va boshqalar kabi ionlarning nisbiy darajasini o'lchaydi. Tana a'zolari organizm uchun ma'lum funktsiyalarni bajaradigan kabi, hujayra organellalari ham hujayralar uchun o'ziga xos funktsiyalarni bajaradi. Hujayra organellalarini kuzatish orqali ular qachon noto'g'ri ishlashini va buning natijasida qanday kasalliklar namoyon bo'lishini ayta olamiz. Laboratoriyadagi olim qon yoki siydik bilan sinov naychalarini termal idishga joylashtiradi. [+] analizator. Zamonaviy kompyuterlashtirilgan tibbiy uskunalar Bizning biomarkerlar to'plamimiz ko'plab tadqiqotlar neyrokognitiv buzilishlar bilan bog'liq bo'lgan organella bo'lgan lizosomani tasvirlaydi.
Ptentli texnologiyamiz bilan biz Altsgeymer kasalligining erta boshlanishiga tashxis qo'yish va dori vositalarini ishlab chiqish va oxir-oqibat shaxsiylashtirilgan sog'liqni saqlashni osonlashtirish uchun terapevtik kompaniyalar bilan hamkorlikda ishlashga umid qilamiz. Venkatning aytishicha, Esya texnologiyasining dastlabki sinovlari lizosomal kasalliklar va Altsgeymer uchun yakunlangan. "Bizning uchuvchimizning ajoyib natijalaridan so'ng, biz turli xil genetik mutatsiyalar tufayli Altsgeymer kasalligini ko'rsatgan bemorlarda farqlarni ko'rishimiz mumkin. Biz ushbu ma'lumotlar to'plamini kattaroq namuna hajmini o'z ichiga olgan holda kengaytirmoqchimiz va vaqt o'tishi bilan bemorlarni kuzatish imkoniyatiga ega bo'lamiz. Birgalikda,
Biz Altsgeymerga qarshi dori-darmonlarni kashf etuvchi kompaniyalar bilan terapevtikani rivojlantirishga yordam berish uchun texnologiyamizdan foydalanish bo'yicha hamkorlikni yo'lga qo'ymoqdamiz", deya qo'shimcha qiladi Venkat. Esya Laboratoriyalari uch yildan so'ng barcha me'yoriy tasdiqlardan so'ng ularning diagnostika biomarkerlari bozorda paydo bo'lishiga umid qilib, katta vaqt oralig'iga ega. Altsgeymer kasalligini davolash uchun samarali dori vositalariga talab ortib borayotganiga qaramay,
Altsgeymer kasalligi uchun so'nggi yangi dori tasdiqlanganidan beri qariyb yigirma yil o'tdi. Altsgeymer kasalligiga aniq tashxis qo'yishning yagona yo'li o'limdan keyin, klinik tarix bilan birgalikda miya to'qimalarining otopsisidir. Umid qilamanki, Esyaning biomarkerlari aniq tashxis va dori-darmonlarni topishga muhtoj bo'lgan bozorni buzadi.