Bioinformatica

Cos’è la bioinformatica?

La bioinformatica è l’applicazione della tecnologia computazionale per gestire l’archivio in rapida crescita di informazioni relative alla biologia molecolare. La bioinformatica combina diversi campi di studio, comprese le scienze informatiche, la biologia molecolare, la biotecnologia, la statistica e l’ingegneria. È particolarmente utile per la gestione e l’analisi di grandi set di dati, come quelli generati dai campi della genomica e della proteomica.

Punti chiave

• La bioinformatica utilizza computer e tecnologia dell’informazione per creare grandi set di dati di biologia molecolare.
• La bioinformatica è vista come una branca all’avanguardia del settore della biotecnologia, utilizzata per la scoperta di nuovi farmaci e trattamenti medici personalizzati.
• Il campo combina da vicino l’informatica e l’intelligenza artificiale con la microbiologia e la genomica.

Capire la bioinformatica

Mentre il campo della bioinformatica esiste da decenni, il catalizzatore per la sua rapida crescita nell’attuale millennio è venuto dallo Human Genome Project, un importante progetto di ricerca scientifica internazionale completato nell’aprile 2003 che ha reso disponibile per la prima volta il progetto genetico completo di un essere umano.

La bioinformatica trova applicazione in un numero crescente di aree, come il sequenziamento genico, gli studi di espressione genica e la scoperta di farmaci. Ad esempio, in medicina, la bioinformatica può essere utilizzata per identificare i collegamenti tra malattie specifiche e le sequenze geniche che le causano. Il campo della farmacogenomica utilizza i dati bioinformatici per adattare i trattamenti medici ai pazienti che li assumono, in base al loro DNA.

La bioinformatica può anche essere utilizzata per sviluppare vaccini più efficaci attraverso lo sviluppo di nuovi anticorpi più forti.

Obiettivi della bioinformatica

Il campo della bioinformatica ha tre obiettivi principali:

• Per organizzare vaste risme di dati di biologia molecolare in modo efficiente
• Sviluppare strumenti che aiutano nell’analisi di tali dati
• Interpretare i risultati in modo accurato e significativo

L’avvento e il rapido aumento della bioinformatica sono stati dovuti ai massicci aumenti della potenza di calcolo e della tecnologia di laboratorio. Questi progressi hanno reso possibile elaborare e analizzare le informazioni digitali – DNA, geni e genomi – nel cuore della vita stessa.

Poiché la bioinformatica può essere utilizzata in qualsiasi sistema in cui le informazioni possono essere rappresentate digitalmente, può essere applicata all’intero spettro degli organismi viventi, dalle singole cellule agli ecosistemi complessi.

Esempio di cosa è capace la bioinformatica

Per avere un’idea della quantità sbalorditiva di dati e informazioni che la bioinformatica deve affrontare, si consideri il genoma umano. Un genoma è l’insieme completo del DNA di un organismo.

Le molecole di DNA sono costituite da due fili intrecciati e accoppiati e ogni filo è costituito da basi nucleotidiche, che includono quanto segue:

• Adenina (A)
• Timina (T)
• Guanina (G)
• Citosina (C)

Il genoma umano contiene circa 3 miliardi di queste coppie di basi. Il sequenziamento del genoma ha comportato la determinazione dell’ordine esatto di tutti e 3 i miliardi di questi nucleotidi del DNA, un’impresa che non sarebbe stata possibile senza enormi quantità di potenza di calcolo.

Gli scienziati hanno decodificato il DNA di migliaia di organismi, creando una vasta libreria di dati genetici.

Ciò ha creato molti sottocampi che utilizzano questi dati in modi diversi. Un esempio è la biologia evolutiva computazionale. Questo campo di studio esamina come il DNA di una specie cambia nel tempo, fornendo informazioni molto più dettagliate di quelle che il confronto fisico potrebbe fornire.