مقدمه‌ای بر بیوانفورماتیک (تحلیل داده‌های زیستی)

با پیشرفت دانش و تجهیزات در علوم زیست‌شناسی به ویژه علوم سلولی و مولکولی با افزایش حجم عظیم داده‌های استخراج شده از سلول‌ها و به تبع آن موجودات مواجه هستیم. افزایش این حجم از داده‌ها و به سبب آن نیاز به ذخیره، بازیابی و تحلیل مناسب این داده‌ها، موجب پیدایش علم بیوانفورماتیک گردید. این دانش نوظهور، به عنوان یک دانش بین‌رشته‌ای، تلاش می‌کند تا با استفاده از تکنیک‌های موجود در علوم کامپیوتر، ریاضیات، شیمی، فیزیک و علوم مرتبط دیگر، مسائل مختلف زیست‌شناختی را که معمولاً در سطح مولکولی هستند حل کند. تلاش‌های پژوهشی اصلی در این رشته عبارت‌اند از: تطابق توالی، کشف ژن، گردآوری ژنوم، تنظیم ساختار پروتئینی، پیش‌بینی ساختارهای دوم و سوم پروتئین، پیش‌بینی بیان ژن و تعاملات پروتئین- پروتئین و مدلسازی تکامل. دوره آموزش بیوانفورماتیک با هدف آموزش این ترند جذاب و پررونق تهیه و تدوین شده است که در ادامه به معرفی آن خواهیم پرداخت.

معرفی دوره آموزش بیوانفورماتیک

درس پیش‌ رو آموزش آمار و معرفی و استفاده از پایگاه‌های داده‌ با هدف تحلیل و استنتاج داده‌های زیستی برای دانشجویان دوره دکتری رشته زیست‌شناسی سلولی-تکوینی دانشگاه علم و فرهنگ بوده است. این دوره شامل سه بخش: آمار، ابزار‌ها و پایگاه‌های داده و بخش سوم آموزش برنامه‌نویسی به زبان آماری R است. زبان R برای انجام تحلیل داده آماری، رسم نمودارها و استنتاج پیام داده‌های زیستی بی‌نظیر است چرا که علاوه بر رایگان و در دسترس بودن، دارای بیش از ۸۰۰ بسته برای انجام تحلیل های مختلف بیوانفورماتیک است.
هر جلسه درس شامل دو بخش نظری و عملی ، همچنین شامل برنامه‌نویسی R و آشنایی با داده پایگاه های بیوانفورماتیک است که به طورر جداگانه از طریق لینکهای پایین صفحه در اختیار شما قرارگرفته‌اند. به منظور ارائه کیفیت مناسب تصویری، بخش‌های عملی مستقیماً از دسکتاپ کامپیوتر مدرس ضبط گردیده است.
در طول بخش‌های عملی درس چند فایل داده ورودی به عنوان نمونه مورد استفاده قرار می‌گیرد. شما می توانید با فشردن دکمه «جزوه» از جلسه اول درس، این فایلها را به صورت فشرده شده (Zip) دانلود و استفاده کنید.

سرفصل‌های دوره مقدمه‌ای بر بیوانفورماتیک

سرفصل‌های این دوره آموزش بیوانفورماتیک مقدماتی به صورت زیر است:

• ورکشاپ R
• مقدمات آمار، میانگین، واریانس، انحراف‌معیار، میانه، چارک‌ها
• مشاهده ژنوم در UCSC Genome Browser، نصب R و RStudio، مقدمات R
•  آزمون فرض آماری، Student t-test، معنی p-value
• داده پایگاه برهم‌کنش ژنی و پروتئینی String-db، تحلیل اولیه داده‌های بیان ژن، رسم Heatmap
• مقیاس Log 2 برای تحلیل بیان ژن‌ها، Log-fold change، تحلیل تفاوت بیان ژن‌ها
• پایگاه داده Coremine، ارتباط عناصر زیستی طبق مقالات، آزمون t روی داده‌های بیان ژن
• خوشه‌بندی سلسله مراتبی، فاصله اقلیدسی محورها
• کتابخانه ggplot2 برای ساخت نمودارهای بیوانفورماتیک، رسم نمودار میله‌ای بیان ژن
• ضریب همبستگی Pearson
  محاسبه ضریب همبستگی Pearson، رسم trendline
  تطابق رشته‌های DNA یا پروتئین، الگوریتم‌های برنامه‌سازی پویا
  کتابخانه Reshape2، نمودار جعبه‌ای (Box-plot)، نمودار ویولن
• ضریب همبستگی نا پارامتری Spearman Correlation Coefficient
• تحلیل هم‌زمان چند ژن با استفاده از sapply، apply و محاسبه ضریب Spearman
• خطای استاندارد
• نوشتن تابع در R
• Principal Components Analysis
• رسم نمودار PCA روی داده‌های بیان ژن
• آزمون آماری ANOVA
• محاسبه ANOVA
• آزمون فیشر
• نمودار همبستگی بیان، تحلیل کیفیت آزمایش بر اساس فاصله بین تکرارها
• آزمون‌های نا پارامتری نظیر Wilcoxon
• پروژه Fantom، آزمون نرمال بودن داده‌ها، انجام آزمون‌های نا پارامتری

سرفصل‌های دوره بیوانفورماتیک پیشرفته

همچنین سرفصل‌های بیوانفورماتیک پیشرفته نیز به صورت زیر است.

• سلول
• پروتئین
• DNA
• رونویسی
• ترجمه
• تمایز سلولی
• فناوری‌های توالی یابی
• تحلیل داده‌های ریزآرایه
• تحلیل داده‌های توالی یابی RNA
• پایگاه داده‌های مفید
• هم‌ردیفی
• بازسازی
• تأثیر ترکیب داده‌ها
• تحلیل مجموعه ژن‌ها
• خوشه‌بندی
• دسته‌بندی، تحلیل گراف، سل‌نت
• مطالعه موردی، ایسکمی قلب
• شبکه‌های عصبی ژرف

شرکت در دوره‌های مبانی بیوانفورماتیک برای چه کسانی مناسب است؟

افرادی که نسبت به مسائل زیر علاقه‌مند هستند می‌توانند در دوره آموزش بیوانفورماتیک شرکت کنند:

• افرادی که به کد نویسی و کار با کامپیوتر علاقه‌مند هستند.
• افرادی که نسبت به رفتار سلول‌های زیستی و عملکرد آن‌ها، مسائل مختلف زیست‌شناسی، نحوه اثر کردن داروها و شبکه انتقال پیام علاقه‌مند هستند.
• به زبان انگلیسی تسلط کافی دارند.
• از حل مسائل ریاضی و محاسبات پیچیده لذت می‌برند.
• افاردی که نسبت به شناسایی الگوها و منظم سازی اطلاعات علاقه دارند.