生物信息技術在生物醫藥的應用

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摘要：隨著電子信息技術和計算機技術的發展，我國已進入大數據時代，伴隨而來的是以互聯網為基礎生態環境的生活、社交、工作和學習。信息的高頻次、大批量交互，給人們的生活帶來了巨大的便利，也促使各行各業發生了翻天覆地的變化。生物醫藥領域關乎人們的健康，向來走在時代的前沿。在大數據時代背景下，生物信息技術也在生物醫藥領域當中取得了非常顯著的成績。本文對生物信息技術的發展進行了回顧，對當下應用于生物醫藥領域的生物信息技術進行了介紹，并對生物信息技術在生物醫藥領域的發展和挑戰進行了展望。筆者希望通過本文的閱讀，能夠給生物醫藥相關領域的研究者及工作者提供一定的幫助和啟發。

關鍵詞：大數據時代；生物信息技術；生物醫藥

生物信息技術的基礎是生物技術。所謂生物技術，類似于仿生學，在基于生命科學的研究之上，利用生物的特性和功能，設計、構建具有某一種特質的新物質或者新品系。而所謂的生物信息技術，則是利用信息技術更好地實現生物技術的目標，是典型的學科交叉。隨著科學技術的發展以及大數據時代的到來，信息獲取、加工、傳輸及存儲的方式都發生了巨大的變化。這給生物技術注入了新的可能，使其在生物醫藥領域的應用更加重要和廣泛[1]。

一、生物信息技術的發展概況

生物信息技術的起源，一般認為是來自人們對基因組的研究。眾所周知，生物的基因組當中攜帶著海量的信息。人們通過修改DNA和蛋白質序列，就能實現某些生物特性的轉變，因此，生物信息技術成為了人類探索生命奧秘的金鑰匙。但是，基因工程及DNA序列的重構，涉及一定的倫理禁忌。因此，在研究的過程中，相關研究人員往往如履薄冰，久而久之，生物信息技術變成了單純對DNA和蛋白質序列上某一片段的功能的對比分析[2]。隨著時代的發展和進步，電子信息技術取得了長足的發展。在相關支撐技術頻繁更新迭代的情況下，生物技術能夠更加快速、便捷、準確地獲取相關的信息，并進行更加合理的處理。這些都使得生物信息技術將不再局限于DNA和蛋白質序列的解碼、構筑工作，而是在生物技術的基礎上，得到更加廣泛、深入的應用。目前，在生物醫學、生物制藥領域，生物信息技術都有著非常廣泛的應用，包括可視化醫學對生物信息的獲取，計算機輔助下的生物制藥等。就目前來講，生物信息技術已經成為了生命科學技術在當代的延伸和主要發展方向，為生物學開啟了新的篇章。基于此技術的各個領域，都必將發生變革。生物信息技術將在這中間扮演舉足輕重的角色，發揮不可替代的作用。

二、生物信息技術在生物醫藥領域的應用

（一）應用于臨床醫學信號的處理

臨床醫學信號一般指的是攜帶生命體征、狀態和成分的信號。對這類的信號進行采集、處理、分析，能夠對目標生命體的狀態、局部功能、生命體征、和生物成分進行分析。這是生物信息技術在生物醫藥領域當中的一個主要應用。一方面，由于信號中含有當前目標的生命體征和狀態信息，因此，通過接受這類信號，我們能夠更加清楚準確地了解到當前目標的真實狀態，可以在臨床上輔助進行診斷和治療（幫助確定病灶等）；另一方面，由于生物信息技術能夠對目標生物成分進行分析，因此，能夠廣泛地應用于生物制藥領域。近年來，中醫藥在世界范圍內取得了非常不錯的成績，這與生物信息技術對中藥材的成分分析有著非常重要的關系。它能夠將傳統的中醫藥和現代醫學緊密結合，使得我國的傳統中醫藥理論大放異彩，以此作為基礎技術的中成藥制備工藝和名藥方的應用都取得了非常不錯的進展。

（二）基因生物學領域的應用

生物信息技術最初就是被應用于基因生物領域，但是受限于倫理方面，始終沒能更進一步。實際上，限制生物信息技術在基因生物學領域應用的更加主要的因素，是科學技術發展的滯后性。現階段，生物信息技術已經能夠同時對人體內不同空間、不同位置甚至不同時間的基因序列進行分析和比對，這能夠幫助我們在研究各種絕癥、罕見遺傳病方面取得不小的進展。筆者相信，當信息足夠多、信息處理能力足夠強之后，我們就能夠發現這些病癥在基因組當中留下的痕跡，并通過特定的手段修改基因組來治療相應的疾病。不過，目前這項技術仍然處于研究當中，并且還會研究相當長的時間。

（三）應用于生物制藥

生物信息技術能夠對生物的成分進行分析，這給生物制藥帶來了更多的便利。生物制藥領域始終存在的問題就是難以把控藥物當中有效成分的含量和質量。我們通過生物信息技術的檢測和控制，利用計算機在生產環節進行適當的輔助，能夠精準控制有效成分的含量，在確保藥物的治療效果的同時，更大限度地降低不良反應的發生和其他副作用。當收集到足夠多的生物成分信息之后，我們可以直接利用計算機對成分的組合進行模擬，實現新藥品的研發。這樣做的好處是，在一種成分被發現之后，我們能夠快速地進行相關信息的匹配，并提出幾種組合方案進行嘗試，這樣能夠降低新藥品研發的成本和周期，并且使得研發的結果更加具有可控性。利用該項技術，還能夠實現對我國傳統的重要名方的檢驗。我們通過模擬各種藥材的有效成分并按照不同劑量進行搭配，其能夠產生何種治療效果以及造成何種副作用將會一目了然。眾所周知，中醫藥發展上千年，其中有很多治病救人的靈丹妙藥，但也有一些毫無科學依據的江湖雜方。我們通過生物信息技術對這些藥方進行檢驗，能夠進一步凈化中醫藥理論體系，幫助中醫藥在世界范圍內發揚光大[3]。

三、生物信息技術在未來的生物醫藥領域的發展機遇和挑戰

當前，生物信息技術仍然是高精尖技術，僅由少部分企業把持，一般的中小型生物制藥公司都很難接觸到相關的技術。這限制了生物醫藥行業的整體發展，從宏觀角度來講，并不利于醫學的發展和進步，使得生物醫藥應用生物信息技術的成本過高，導致的結果就是相關的科研成果（診斷和治療方式以及藥物）價格非常昂貴，難以應用于普通百姓。筆者相信，隨著科學技術的發展，生物信息技術也會飛入尋常百姓家，幫助更多的人治療和保障身心健康。因此，在未來會有更多的技術得到開放，更多的人能夠享受到這樣的紅利。其市場發展規律如同電子產品一樣，最開始的時候，核心技術被嚴格把持和控制，導致電子產品的價格昂貴；隨著相關技術的研發、迭代和不斷開放，電子產品的價格一路下跌，如今其已經成為人們生活中隨處可見的生活必需品。生物信息技術在醫療領域的應用也是如此。其作為未來醫學和生物醫藥領域的重要發展趨勢，筆者相信，隨著競爭和迭代，生物信息技術更多的核心技術將面向大眾開放，屆時相關藥品的成本將會逐漸下降、產能將直線提高，不僅能夠提升藥品市場的整體質量，還能夠降低患者的用藥成本，一舉多得[4]。但是，生物信息技術是對生物的體征、特性、成分等信息的采集和處理技術，在這過程中很容易觸碰到倫理的底線。例如，利用生物信息技術強行修改新生兒的部分基因序列，使其具備某些能力，這對于人類的安全會造成巨大的威脅，也是對人類倫理的挑戰[5]，違背了大自然的法則。隨著生物信息技術的不斷發展和開放，生物信息技術的使用門檻將會降低，上述的情況將會更加不可控。這種情況一旦發生，后果將不堪設想。當核心技術全面開放之后，這可能也會給相關的監督和管理工作帶來不小的挑戰，其可能導致大量的低質量藥品流入市場，給患者的健康帶來一定的威脅。因此，未來我們在逐步開放管制的同時，也要對生物制藥領域保持嚴格的質量監督和檢查，避免出現這些問題。

四、結束語

總而言之，生物信息技術是生命科學領域在未來的發展趨勢和先導技術。在大數據時代的背景下，其得到了充足的發展和長足的進步。生物信息技術在生物醫藥領域的應用給治療、診斷和藥品的生產、研發都提供了巨大的便利。筆者相信，隨著生物信息技術的不斷發展，其在醫學領域會創造一個又一個奇跡，為人類健康和生命延續保駕護航。

參考文獻：

[1]張平,張曄.我國生物技術產業發展與產業政策路線圖構想[J].華中農業大學學報(社會科學版),2013(01):1-5.

[2]劉昌孝.創新生物醫藥研發的再思考[J].現代藥物與臨床,2013,28(04):469-475.

[3]金家貴,王建東,張紅,楊林.醫藥生物技術在心血管疾病中的應用進展[J].成都醫學院學報,2017,5(01):113-116.

[4]“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃(全文)[J].中國戰略新興產業,2017,5(01):57-81.

[5]劉靜,李冬雪,范曉.我國生物技術政策的演進與發展趨向[J].中國生物工程雜志,2014,7(06):117-121.

作者：吳昊 李春雨 單位：云南唯恒基業科技有限公司