Мулоева Анастасия
ученица 9 класса
МОУ СШ № 32 «Эврика-развитие»
г. Волжский
Новые технологии и жизнь: Биоинформатика
- Общая характеристика.
Биоинформатика-это набор компьютерных методов исследования для анализа биологических данных: прочитанных структур ДНК и белков, микрофотографий, сигналов.
Это междисциплинарная область, включающая в себя общую и молекулярную биологию , химию, компьютерные науки, математику и статистику [1](междисциплинарная, так как подразумевает научное сотрудничество специалистов разных научных сфер с общей целью.) Она объединяет множество наук, методов и подходов, которые систематизируют и анализируют генетическую информацию с целью определения основ биологических процессов на молекулярном уровне организации живой материи, где далее более подробно усовершенствованные человеком знания используются на практике в нужных целях.
- Области применения данной технологии.
В описании мы затронули область применения, цель и используемые для исследования материалы. Рассмотрим более подробно сферы, где данная наука основательно применяется.
С каждым днём наши знания всё шире и шире, особенно в мире биологии, как я считаю, и исследований, касающихся изучения особенностей живых существ. Клетки живых организмов имеют сходный химический состав, но он существенно отличается от состава неживого мира, поэтому некоторые влияния со стороны окружающей среды негативно сказываются на жизни и развитии живого. В живом существе много тонкостей, и все из них обязательно нужно учитывать при обследовании, подборе методов лечения и препаратов, хирургическом вмешательстве, а иначе никакая работа не будет эффективной! Поэтому, чтобы провести исследование, биологам уже недостаточно взять анализы и посмотреть в микроскоп… Современная биология имеет дело с колоссальными объемами данных! Обработать их вручную просто невозможно, поэтому многие биологические задачи решаются вычислительными методами. В этом поможет биоинформатика.
- Её внедрение в жизнь учёных и других специалистов значительно облегчает жизнь: молекула ДНК настолько маленькая, что разглядеть ее под световым микроскопом нельзя. ДНК человека состоит из 3 миллиардов нуклеотидов, и чтобы вручную проанализировать их все и найти нужный участок, не хватит целой жизни! Поэтому такое исследование было бы слишком долгим, дорогим и малопродуктивным. Геном анализируют при помощи компьютеров и вычислений.
- Иногда секвенировать ДНК нужно, чтобы подобрать правильное лечение. Одно и то же заболевание, вызванное разными причинами, нужно лечить по-разному. В нашем геноме есть участки, которые не связаны с развитием болезни, но, например, отвечают за реакцию на определенные виды терапии и лекарств. Поэтому разные люди с одним и тем же заболеванием могут по-разному реагировать на одинаковое лечение.[2]
- Биоинформатика нужна, чтобы разрабатывать новые лекарства. Их молекулы должны иметь определенную структуру и связываться с определенным белком или участком ДНК. Смоделировать структуру такой молекулы помогают вычислительные методы.
- Достижения биоинформатики широко применяют в медицине, в первую очередь в терапии рака. В ДНК зашифрована информация о предрасположенности к заболеваниям, но над лечением рака работают больше всего. Это направление считается самым перспективным, финансово привлекательным, важным и сложным.[3]
- Польза для человека.
- Благодаря биоинформатике мы можем говорить про работу клеточных систем в целом и это очень важно. Сейчас благодаря постоянному усовершенствованию систем изучения, мы знаем гораздо больше, что ускоряет результат наших действий и делает работу полезной, вероятность ошибиться становится меньше.
- В областях применения данной технологии я рассказала о всех положительных сторонах. Она используется повсеместно в вопросах исследования живых систем. Биоинформатика помогает решать глобальные задачи человечества в медицине, экологии, сельском хозяйстве, энергетике.
- Риски и угрозы, которые данная технология может нести для человека и жизни на планете.
Научно-технический прогресс сильно влияет на человека, общество и экологию. Мы уже выяснили, что вклад его неоценим, но существуют отрицательные стороны.
- Принудительное вмешательство человека в клеточное строение, ДНК или работу органов может привести к дисфункции, мутации или иным
отклонениям в работе, где страшным последствием может являться летальный исход.
- Появление и создание чего-то нового в науке должно обязательно сопровождаться тестированием на организмах, приближённых по строению к человеку. Для этого используют лабораторных млекопитающих. Конечно, с этической точки зрения, это не очень хорошо, по других вариантов порой просто нет.
- Создание приборов для лечения людей (лучевой диагностики и терапии, например) тоже оказывает какое-либо негативное воздействие на организм, т.к. из курса физика нам известно, что радиация большой дозе убивает всё живое на своём пути, поэтому очень важно грамотно и правильно проводить лечение и рассчитывать дозу облучения!
- Личное видение.
Человек способен менять мир вокруг! Просто нужно это делать грамотно, по возможности учитывать все аспекты, чтобы избежать трагичных последствий. Не ошибаться тоже нельзя, ведь мы учимся на ошибках, а потом на основе своего опыта делаем выводы. Я думаю, что современную медицину уже невозможно представить без биоинформатики. Благодаря этой науке многие болезни подвержены лечению, благодаря ей всё больше людей обретают шанс на полноценную, здоровую и счастливую жизнь!!!
В моей семье есть носители эндокринного заболевания- сахарного диабета, связанного с нарушением усвоения глюкозы, возникающего в результате абсолютной или относительной инсулиновой недостаточности. Использование инсулиновой помпы обеспечивает автоматическое подкожное введение инсулина в микродозах. Мне кажется, что это очень неудобно и иногда опасно.
- Человек круглосуточно связан с устройством, что создает физический и психологический дискомфорт.
- Опасность может быть при возникновении окклюзии - закупорки инфузионной системы. В таком случае, в организм будет поступать недостаточное количество инсулина. [4]
- Ещё место прокола постоянно требуется дезинфицировать и держать в полной чистоте. Нужно иметь при себе все материалы и средства, помнить про это.
- Использование глюкометра-это постоянные проколы, в день по несколько раз. Устройство нельзя забывать, требуется носить его постоянно с собой (зависимость от аппарата), а неосторожность и забывчивость могут привести к плохим последствиям.
Ко мне пришла такая идея: создание брекета по неинвазивному измерению глюкозы. (У меня был опыт ношения брекетов, поэтому я посчитала эту разработку хорошей альтернативой).
Крепление на десну:
Крепление на десну происходит со внутренней стороны нижней челюсти, под языком (именно в этом месте будет эффективнее поместить прибор для сбора данных о содержании сахара, т.к в этой части ротовой полости находятся потоки слюнных желёз, что обеспечивает мгновенное попадание информации на датчик. (Такое расположение прибора поможет получить более точные данные).
Крепление на зуб :
Клей «Enlight», как ортодонтический адгезив для достижения надёжной фиксации своего рода ‘брекета’(таким способом мы избегаем риск его открепления во время еды, сна, и др. дневных ритуалов), который по моему мнению может крепиться либо на 1/2/3 большой коренной зуб верхней челюсти, либо на нижнюю челюсть. Фиксируется ‘брекет ’ на боковую сторону зуба, для обеспечения комфортного ношения.‘Брекет’ покрыт биополимерами, в составе которого есть фермент, реагирующий на повышение доли глюкозы.
Устройство находится в ротовой полости на постоянной основе, поэтому прибор может всегда мониторить уровень глюкозы в слюне. В ‘брекете’ находится чип, который считывает информацию и переводит данные (беспроводным путём) на смартфон или аппарат.
Прибор для измерения глюкозы создан для разной возрастной категории, в основном смартфоны использует молодое поколение, поэтому для пожилых людей или тех, кто не имеет финансовой возможности приобрести современный гаджет, будут в комплекте идти устройства с дисплеем, на которых отображается информация о количестве содержания глюкозы. На аппарате будет циферблат, показывающий, на какое время действия можно рассчитывать. Если закончится зарядка, будет запасное время до полного отключения; вдруг человек находится где-то в пути и не рассчитал время.
Для смартфона нужно разработать приложение.
Чип находится в корпусе из никель-титанового, он сплава, не вызывает у человека каких-либо проблем со здоровьем, а корпус покрыт биополимером.
Для воплощения моей задумки в реальность, никак нельзя обойтись без современных технологий, в том числе, без биоинформатики. Все тщательно просчитать, сконструировать для удобства потребителя невозможно без современных технологий и компьютерных методов исследований.
Хочется верить, что благодаря биоинформатике человечество сможет решить очень много серьезных проблем, связанных со здоровьем, а качество жизни людей с различными заболеваниями будет становиться все лучше и лучше.
____________________________
[1] https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%B8%D0%BD%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0
[2] https://klever.blog/what-is-bioinformatics/
[3] https://klever.blog/what-is-bioinformatics/
[4] https://sc-diabeton.ru/pub/dialife/insulinotherapy/osnovy-insulinoterapii-preimuschestva-insulinovoy-pompy-vozmozhnye-tehnicheskie-problemy-i-ih-ustranenie.html