生物信息学技术在病原生物学中的应用分析①

员建武

（运城护理职业学院 山西夏县 044000）

生物信息学技术的本质主要是在与生物学、数学以及计算机科学相互配合下，对收集到的数据加以分析与研究。在科技水平不断提升的大背景下，病原生物学领域的信息数据越来越多，生物信息学技术与之交叉融合，能在病原生物的鉴定、新药研发以及研究致病原因等层面取得重大突破。

1 生物信息学技术与病原生物学概述

1.1 生物信息学技术概述

20世纪80年代，生物信息学技术逐渐被研发利用[1]。该学科属于一类交叉式学科，主要涵盖了计算机、数学以及生物学科等。主要是全面收集、分析以及整理生物信息，随后借助计算机学科以及数学学科对上述生物信息本质意义进行深入了解。如该项学科主要的研究方向包含了脂质组、基因组、蛋白质组以及基因转录组4项，但在对蛋白质组进行研究时，能利用生物信息学技术深入分析蛋白质组，也能把该项技术应用于深入研究未知的蛋白质结构。另外，生物信息学技术还极度依赖生物信息大数据库。

1.2 病原生物学概述

病原生物学主要的研究对象包含医学节肢动物、原虫在内的寄生虫，以及与疾病关联密切的病毒、细菌等微生物的致病原理及生物学规律。在基础医学中，病原生物学科是主要构成部分之一。该项学科主要研究方向为致病性原虫分子工程抗体、有关细菌致病基因调控与功能的相关研究。世界范围内经常出现各种流行疾病，如埃博拉病毒以及非典型肺炎等都曾大面积传播蔓延，使众多民众失去生命，这两种疾病均是由细菌类病毒等致病微生物引发的，因此各个国家都鼓励加强在该领域中的科学研究，同时在高校中设立相应的“病原生物学”学科。

2 生物信息学技术在病原生物学中的应用

2.1 鉴定寄生虫

当运用病原生物学鉴定寄生虫时，有关部门能借助生物信息学技术中的蛋白质组学展开深入分析，就可以有效鉴定寄生虫各阶段蛋白质的主要组成成分。对于寄生虫，其各生活阶段呈现出的蛋白质图谱，属于鉴定寄生虫关键组成成分的一项重点内容。有关生物学家在深入分析研究“杜氏利什曼”原虫蛋白质组时，鉴定出许多新基因[2]。经深入分析“杜氏利什曼”原虫不同成长阶段蛋白质谱，可以研究出此类原虫药物靶点，进而研发出对应抗性药物，最终推动我国生物药学整体得到全面发展。

2.2 鉴定真菌

鉴定真菌可以借助生物信息学技术中的基因芯片技术得以实现。基因芯片技术是由精准、高效的仪器与技术，对基因信息加以分析。因此，将基因芯片技术运用到检定病原生物领域中，运用前景十分良好。通常基因芯片技术运用的分析软件为Arraypro，该软件除了可以深入分析基因图像，还可以及时处理各类基因数据。部分生物学家在对人体皮肤的病原真菌进行深入研究时，能借助生物信息学技术中PCR的“DNA微列阵”方式对真菌进行有效鉴定，随后再借助上述分析软件以及“Prism”软件全面分析鉴定基因相应的数据，此方法真菌鉴定结果精准度超过90%。

2.3 鉴定病毒

有关部门借助生物信息学技术，研发出一种较新颖的鉴定病毒技术，即“基因组条形码”技术。此项技术重点是借助病毒DNA中某段待测片段，随后经由此片段精准、快速地对物种展开鉴定，属于新型的鉴定技术。此项技术可以有效鉴定与分类各种病毒，与以往传统“基因序列”的鉴定技术相比，该新技术可以把其难以表现、鉴定出来的数据信息等有效表现出来。另外一项有效的鉴定病毒新技术是“高通量测序”技术，此项技术可以在一次鉴定过程中，全面序列测定上百万条的DNA分子。在实际对病毒高通量测序生成的各项DNA信息数据展开鉴定时，采用的软件通常为GLC Genomic Workbench。

2.4 鉴定细菌

目前，在鉴定细菌时最常见的鉴定方式包含分子遗传学鉴定法以及表型鉴定法两大类。然而在生物信息学技术高速发展的新时期，经由生物信息学技术便可以研发出全新的鉴定技术，而此项鉴定技术具备极高的分辨率，即“多位点序列分析”技术。该项技术主要是经由生物信息学技术测序鉴定DNA，此技术比传统的细菌鉴定方法更快捷、方便。同时，另一种新鉴定方法为“电离飞行时间/基质辅助激光质谱”法，此方法主要借助生物信息学技术鉴定新型微生物，重点是借助细菌蛋白质的指纹图谱特点对细菌加以鉴定。在实际鉴定细菌过程中，重点是经由生物信息学技术SPE-CLUST聚类分析的软件以及Spectra Bank大数据库，对细菌相应数据展开分析，进而有效鉴定细菌。

2.5 在新药物研发以及疾病诊断方面的应用

目前，在新药物的研发以及疾病诊断方面也逐渐开始应用生物信息学技术。例如，在研发流感疫苗时，从医学角度观察，定期更换疫苗株对流感病毒的防御十分关键，有关人员借助生物信息学技术全面分析、研究流感病毒疫苗株，并以此为基础构建相应数据驱动的框架体系，同时借助毒株增值率以及抗原特性全面展开计算，进而对流行病毒流行疫苗株展开有效预测，该预测结果能在对疫苗功效的加强层面起到非常重要的功用[3]。另外，目前广泛认为疫苗接种以及药物治疗是吸虫病治愈、消除的最佳方法，即有关人员对此类疾病展开研究时应明确，血吸虫体被分布的各表膜蛋白属于研发相应药物与疫苗的重要靶标。部分专家在此研究领域中借助了生物信息学以及免疫蛋白质组学，主要是对高通量蛋白质的微阵列技术加以运用，对潜在靶抗原以及免疫原性蛋白质等进行寻找，最终研发出相应新型药物与疫苗。

2.6 在探究致病原因中的应用

在利用生物信息学技术探究病原生物的致病原因时，主要的项目包含毒力岛研究以及细菌分泌系统。例如毒力岛研究，借助生物信息学技术“微阵列”方法就能全面鉴定蛋白质，有效解析基因组，同时对PAIDB等软件进行运用，实现毒力岛的预测目的。经过全面鉴定，有关人员发现一种伴侣蛋白与沙门菌的侵入关系极大，该发现能在研究沙门菌毒力岛的领域中，起到十分关键的作用。

3 生物信息学技术在病原生物学教学中的应用

3.1 增加教学实验

实践是检验真理的唯一标准，高校相应学科的教师如果想使学生能在日常学习过程中对生物信息学技术进行有效地应用与全面地掌握，就应在日常讲课时给学生展示更多地试验示范，进而使学生可以对该技术的众多优点进行实际体验，激发学生学习该学科的兴趣，进而在充分调动学生的学习积极性后，引导学生主动、亲自参与到试验过程中，同时鼓励全体学生在进一步研发以及运用此项技术的领域时，持续展开创新。

3.2 强化各学科知识的相互渗透

在传统的课堂教学模式中，很多教师都极易将信息技术方法以及学科基础知识分离开来，导致很多学生无法在实际操作过程中，对有关学科理论知识的各种信息技术方法展开灵活应用。因此，教师在全面培养相关专业的学生时，需要注意对病原生物学自身知识的日常教学加以全面强化，将生物信息学技术实际的应用手法融入到专业本体教学知识中。

4 结语

生物信息学技术伴随世界整体科学技术水平的提升，取得了长足的进步，其应用日益广泛，特别是在病原生物学领域中的应用，生物信息学技术的重要性日益凸显，进而帮助人们更加深入地对病原生物疾病进行探索与了解，最终引导人们制定更加科学的病原生物疾病预防、治疗计划。