生物信息技术在生物医药的应用

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摘要：随着电子信息技术和计算机技术的发展，我国已进入大数据时代，伴随而来的是以互联网为基础生态环境的生活、社交、工作和学习。信息的高频次、大批量交互，给人们的生活带来了巨大的便利，也促使各行各业发生了翻天覆地的变化。生物医药领域关乎人们的健康，向来走在时代的前沿。在大数据时代背景下，生物信息技术也在生物医药领域当中取得了非常显著的成绩。本文对生物信息技术的发展进行了回顾，对当下应用于生物医药领域的生物信息技术进行了介绍，并对生物信息技术在生物医药领域的发展和挑战进行了展望。笔者希望通过本文的阅读，能够给生物医药相关领域的研究者及工作者提供一定的帮助和启发。

关键词：大数据时代；生物信息技术；生物医药

生物信息技术的基础是生物技术。所谓生物技术，类似于仿生学，在基于生命科学的研究之上，利用生物的特性和功能，设计、构建具有某一种特质的新物质或者新品系。而所谓的生物信息技术，则是利用信息技术更好地实现生物技术的目标，是典型的学科交叉。随着科学技术的发展以及大数据时代的到来，信息获取、加工、传输及存储的方式都发生了巨大的变化。这给生物技术注入了新的可能，使其在生物医药领域的应用更加重要和广泛[1]。

一、生物信息技术的发展概况

生物信息技术的起源，一般认为是来自人们对基因组的研究。众所周知，生物的基因组当中携带着海量的信息。人们通过修改DNA和蛋白质序列，就能实现某些生物特性的转变，因此，生物信息技术成为了人类探索生命奥秘的金钥匙。但是，基因工程及DNA序列的重构，涉及一定的伦理禁忌。因此，在研究的过程中，相关研究人员往往如履薄冰，久而久之，生物信息技术变成了单纯对DNA和蛋白质序列上某一片段的功能的对比分析[2]。随着时代的发展和进步，电子信息技术取得了长足的发展。在相关支撑技术频繁更新迭代的情况下，生物技术能够更加快速、便捷、准确地获取相关的信息，并进行更加合理的处理。这些都使得生物信息技术将不再局限于DNA和蛋白质序列的解码、构筑工作，而是在生物技术的基础上，得到更加广泛、深入的应用。目前，在生物医学、生物制药领域，生物信息技术都有着非常广泛的应用，包括可视化医学对生物信息的获取，计算机辅助下的生物制药等。就目前来讲，生物信息技术已经成为了生命科学技术在当代的延伸和主要发展方向，为生物学开启了新的篇章。基于此技术的各个领域，都必将发生变革。生物信息技术将在这中间扮演举足轻重的角色，发挥不可替代的作用。

二、生物信息技术在生物医药领域的应用

（一）应用于临床医学信号的处理

临床医学信号一般指的是携带生命体征、状态和成分的信号。对这类的信号进行采集、处理、分析，能够对目标生命体的状态、局部功能、生命体征、和生物成分进行分析。这是生物信息技术在生物医药领域当中的一个主要应用。一方面，由于信号中含有当前目标的生命体征和状态信息，因此，通过接受这类信号，我们能够更加清楚准确地了解到当前目标的真实状态，可以在临床上辅助进行诊断和治疗（帮助确定病灶等）；另一方面，由于生物信息技术能够对目标生物成分进行分析，因此，能够广泛地应用于生物制药领域。近年来，中医药在世界范围内取得了非常不错的成绩，这与生物信息技术对中药材的成分分析有着非常重要的关系。它能够将传统的中医药和现代医学紧密结合，使得我国的传统中医药理论大放异彩，以此作为基础技术的中成药制备工艺和名药方的应用都取得了非常不错的进展。

（二）基因生物学领域的应用

生物信息技术最初就是被应用于基因生物领域，但是受限于伦理方面，始终没能更进一步。实际上，限制生物信息技术在基因生物学领域应用的更加主要的因素，是科学技术发展的滞后性。现阶段，生物信息技术已经能够同时对人体内不同空间、不同位置甚至不同时间的基因序列进行分析和比对，这能够帮助我们在研究各种绝症、罕见遗传病方面取得不小的进展。笔者相信，当信息足够多、信息处理能力足够强之后，我们就能够发现这些病症在基因组当中留下的痕迹，并通过特定的手段修改基因组来治疗相应的疾病。不过，目前这项技术仍然处于研究当中，并且还会研究相当长的时间。

（三）应用于生物制药

生物信息技术能够对生物的成分进行分析，这给生物制药带来了更多的便利。生物制药领域始终存在的问题就是难以把控药物当中有效成分的含量和质量。我们通过生物信息技术的检测和控制，利用计算机在生产环节进行适当的辅助，能够精准控制有效成分的含量，在确保药物的治疗效果的同时，更大限度地降低不良反应的发生和其他副作用。当收集到足够多的生物成分信息之后，我们可以直接利用计算机对成分的组合进行模拟，实现新药品的研发。这样做的好处是，在一种成分被发现之后，我们能够快速地进行相关信息的匹配，并提出几种组合方案进行尝试，这样能够降低新药品研发的成本和周期，并且使得研发的结果更加具有可控性。利用该项技术，还能够实现对我国传统的重要名方的检验。我们通过模拟各种药材的有效成分并按照不同剂量进行搭配，其能够产生何种治疗效果以及造成何种副作用将会一目了然。众所周知，中医药发展上千年，其中有很多治病救人的灵丹妙药，但也有一些毫无科学依据的江湖杂方。我们通过生物信息技术对这些药方进行检验，能够进一步净化中医药理论体系，帮助中医药在世界范围内发扬光大[3]。

三、生物信息技术在未来的生物医药领域的发展机遇和挑战

当前，生物信息技术仍然是高精尖技术，仅由少部分企业把持，一般的中小型生物制药公司都很难接触到相关的技术。这限制了生物医药行业的整体发展，从宏观角度来讲，并不利于医学的发展和进步，使得生物医药应用生物信息技术的成本过高，导致的结果就是相关的科研成果（诊断和治疗方式以及药物）价格非常昂贵，难以应用于普通百姓。笔者相信，随着科学技术的发展，生物信息技术也会飞入寻常百姓家，帮助更多的人治疗和保障身心健康。因此，在未来会有更多的技术得到开放，更多的人能够享受到这样的红利。其市场发展规律如同电子产品一样，最开始的时候，核心技术被严格把持和控制，导致电子产品的价格昂贵；随着相关技术的研发、迭代和不断开放，电子产品的价格一路下跌，如今其已经成为人们生活中随处可见的生活必需品。生物信息技术在医疗领域的应用也是如此。其作为未来医学和生物医药领域的重要发展趋势，笔者相信，随着竞争和迭代，生物信息技术更多的核心技术将面向大众开放，届时相关药品的成本将会逐渐下降、产能将直线提高，不仅能够提升药品市场的整体质量，还能够降低患者的用药成本，一举多得[4]。但是，生物信息技术是对生物的体征、特性、成分等信息的采集和处理技术，在这过程中很容易触碰到伦理的底线。例如，利用生物信息技术强行修改新生儿的部分基因序列，使其具备某些能力，这对于人类的安全会造成巨大的威胁，也是对人类伦理的挑战[5]，违背了大自然的法则。随着生物信息技术的不断发展和开放，生物信息技术的使用门槛将会降低，上述的情况将会更加不可控。这种情况一旦发生，后果将不堪设想。当核心技术全面开放之后，这可能也会给相关的监督和管理工作带来不小的挑战，其可能导致大量的低质量药品流入市场，给患者的健康带来一定的威胁。因此，未来我们在逐步开放管制的同时，也要对生物制药领域保持严格的质量监督和检查，避免出现这些问题。

四、结束语

总而言之，生物信息技术是生命科学领域在未来的发展趋势和先导技术。在大数据时代的背景下，其得到了充足的发展和长足的进步。生物信息技术在生物医药领域的应用给治疗、诊断和药品的生产、研发都提供了巨大的便利。笔者相信，随着生物信息技术的不断发展，其在医学领域会创造一个又一个奇迹，为人类健康和生命延续保驾护航。

参考文献：

[1]张平,张晔.我国生物技术产业发展与产业政策路线图构想[J].华中农业大学学报(社会科学版),2013(01):1-5.

[2]刘昌孝.创新生物医药研发的再思考[J].现代药物与临床,2013,28(04):469-475.

[3]金家贵,王建东,张红,杨林.医药生物技术在心血管疾病中的应用进展[J].成都医学院学报,2017,5(01):113-116.

[4]“十三五”国家战略性新兴产业发展规划(全文)[J].中国战略新兴产业,2017,5(01):57-81.

[5]刘静,李冬雪,范晓.我国生物技术政策的演进与发展趋向[J].中国生物工程杂志,2014,7(06):117-121.

作者：吴昊 李春雨 单位：云南唯恒基业科技有限公司