ایمنی‌شناسی محاسباتی
ایمنی‌شناسی محاسباتی (به انگلیسی: Computational Immunology) یک حوزه علمی دربرگیرندهٔ روش‌های با توان بالا (به انگلیسی: high throughput) و مرتبط با ژنومیک و بیوانفورماتیک است که به‌طور ویژه به تحلیل داده‌های مرتبط با ایمنی‌شناسی اختصاص دارد. هدف این حوزه علمی، تبدیل داده‌های ایمنی‌شناسی به مسائل رایانشی، حل این مسائل از طریق روش‌های ریاضی و رایانشی و در نهایت تبدیل مجدد این نتایج به تفسیرهای معنی‌دار از نظر زیست‌شناسی است.
مقدمه
[ویرایش]سیستم ایمنی یک از سیستم‌های پیچیده بدن انسان است و درک آن یکی از چالش‌برانگیزترین مسائل در حوزه زیست‌شناسی است. مطالعات ایمنی‌شناسی برای فهم شیوه‌های بنیادین دفاعی بدن انسان و همچنین برای تولید داروها برای بیماری‌های ایمونولوژیکی و حفظ سلامت، مهم هستند. یافته‌های اخیر در حوزه ژنومیک و فناوری‌های پروتئومیک ایمنی‌شناسی را دگرگون کرده‌است. توالی‌یابی ژنوم انسان و سایر جانداران اطلاعات با حجم بسیار بالایی را تولید کرده‌است که این اطلاعات مرتبط با ایمنی‌شناسی نیز می‌شوند. پیشرفت‌های اخیر در حوزه بیوانفورماتیک یا زیست‌شناسی محاسباتی موجب فهمیدن اطلاعات بیشتر در این حجم بالای داده شده‌است که این روند در به وجود آمدن حوزه ایمنی‌شناسی محاسباتی یا ایمونوانفورماتیک نقش کلیدی ایفا کرده‌است.
زیست‌شناسی محاسباتی شاخه‌ای از بیوانفورماتیک است که بر پایه مفاهیم و ابزارهای مشابه مانند هم‌ترازسازی توالی و ابزارهای پیش‌بینی ساختار پروتئین بنا شده‌است. ایمونومیک رشته‌ای است مانند ژنومیک و پروتئومیک که به‌طور خاص‌تر علم ترکیب کردنِ ایمنی‌شناسی با علوم کامپیوتر، ریاضی، شیمی و بیوشیمی برای مطالعات در سطح حجیمی از اطلاعات، است. هدف آن مطالعه شبکه‌های پیچیده تعامل پروتئین-پروتئین و کسب درک عمیق‌تر از پاسخ ایمنی بدن و نقش آن در زمان سلامت، بیماری یا نقاهت است. ایمنی‌شناسی رایانشی قسمتی از ایمونومیک است که به‌طور ویژه بر تحلیل مطالعات حاوی داده‌های حجیم تمرکز کرده‌است.[۱][۲]
تاریخچه
[ویرایش]ایمونوانفورماتیک بیش از ۹۰ سال پیش با مدل‌سازی نظری اپیدمیولوژی مالاریا آغاز شد. در آن زمان تأکید بر استفاده ریاضی برای هدایت مطالعهٔ چگونگی انتقال بیماری، بود. از آن زمان تا کنون، این حوزه گسترش یافته تا جنبه‌های دیگری سیستم ایمنی و بیماری‌ها را نیز دربر گیرد.[۳]
پایگاه‌داده‌های ایمونولوژیکی
[ویرایش]پس از پیشرفت‌های اخیر در توالی‌یابی و فناوری‌های پروتئومیک، روند تولید داده‌های مولکولی و ایمنی‌شناسی چندین برابر شده‌اند. این داده به نحوی گسترده هستند که پایگاه‌داده‌های خاصی طبقه‌بندی می‌شوند که این طبقه‌بندی بر اساس استفاده تحقیقاتی آن‌ها می‌باشد. تاکنون ۳۱ پایگاه ایمونولوژیکی در Nucleic Acids Research (NAR) Database Collection ذکر شده‌اند که برخی از آن‌ها به همراه چند پایگاه‌داده مرتبط با ایمنی‌شناسی در جدول زیر آمده‌اند.[۴] اطلاعات جدول از NAR Database Collection گرفته شده‌است.
| Database | Description |
|---|---|
| ALPSbase | پایگاه‌داده مرتبط با بیماری‌های مربوط به تکثیر لنفوسایت‌ها |
| AntigenDB | توالی، ساختار و اطلاعات دیگر دربارهٔ آنتی‌ژن‌های پاتوژن.[۵] |
| AntiJen | اطلاعات کمی در مورد انقیاد پپتیدها و پروتئین‌های دارای اهمیت ایمنولوژیکی.[۶] |
| BCIpep | این پایگاه اطلاعات همه اپیتپ‌های سلول-بی را که به صورت تحقیقاتی به دست آمده‌اند ذخیره می‌کند. در این پایگاه‌داده که اطلاعات آن توسط محققان قبلاً تأیید می‌شود، اطلاعات مفصلی اپیتپ‌های جمع‌آوری شده و منتشرشده سلول‌های-بی در پایگاه‌های دیگر یا مقالات، گردآوری شده‌است. اطلاعات گسترده‌ای از جانداران پاتوژنی مانند ویروسها، باکتریها و قارچ‌ها جمع‌آوری شده‌است. در هر مدخل این پایگاه‌داده، اطلاعات کاملی از یک اپیتپ سلول-بی شامل دنباله آمینواسید منبع پروتئین آنتی‌ژنی و آزمایش‌های تولید یا نابود کردن آنتی‌بادی آن آمده‌است.[۷] |
| dbMHC | dbMHC دسترسی به دنباله‌های HLA، ابزارهای تقویت آزمایش‌های ژنتیکی نواحی HLA، آلل HLA و فرکانس هاپلوتایپ را در بیش از ۹۰ جمعیت در سراسر دنیا به همراه اطلاعات کلینیکی پیوند سلول‌های بنیادی، دیابت شیرین و بیماری RA را در اختیار ما قرار می‌دهد.[۸] |
| DIGIT | پایگاه‌داده ایمونوگلبین‌ها و ابزارهای ترکیبی.[۹] |
| HPTAA | HPTAA یک پایگاه‌داده از آنتی‌ژن‌های مستعد ارتباط با سرطان است که از اطلاعات بیان چندین پلتفرم از جمله ریزآرایه‌های عمومی قابل دسترس، اطلاعات GEO SAGE و اطلاعات بیان Unigene استفاده می‌کند.[۱۰] |
| IEDB-3D | اطلاعات ساختاری موجود در پایگاه‌داده Immune Epitope.[۱۱] |
| IL2Rgbase | جهش‌های ضعف‌های ایمنی شدید مرتبط با x(به انگلیسی: x-linked).[۱۲] |
| MHCPEP | این پایگاه داده شامل لیستی از پپتیدهای انقیادشده به MHCها است.[۱۳] |
| MUGEN Mouse Database | مدل‌های موشی از فرایندهای ایمنی و بیماری‌های سیستم ایمنی.[۱۴] |
| Protegen | پایگاه‌داده و سیستم تحلیل‌کننده برای آنتی‌ژن‌های حفاظت‌شونده.[۱۵] |
| ImmGen | پایگاه‌داده کنسرسیوم ایمنی‌شناسی ژنوم که شامل پروفایل بیان برای بیش از ۲۵۰ نوع سلول موش و چندین جستجوگر اطلاعات دیگر برای مطالعه داده‌ها می‌شود.[۱۶] |
منابع
[ویرایش]- ↑ Tong JC, Ren EC (July 2009). "Immunoinformatics: current trends and future directions". Drug Discov. Today. 14 (13–14): 684–9. doi:10.1016/j.drudis.2009.04.001. PMID 19379830.
{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:استفاده از پارامتر نویسندگان (link) - ↑ Korber B, LaBute M, Yusim K (June 2006). "Immunoinformatics comes of age". PLoS Comput. Biol. 2 (6): e71. doi:10.1371/journal.pcbi.0020071. PMC 1484584. PMID 16846250.
{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:استفاده از پارامتر نویسندگان (link) - ↑ Ross, R. (1 February 1916). "An application of the theory of probabilities to the study of a priori pathometry. Part I". Proceedings of the Royal Society A. 92 (638): 204–230. doi:10.1098/rspa.1916.0007. Archived from the original (PDF) on 4 March 2016. Retrieved 26 August 2017.
- ↑ «Database Summary Paper Categories». www.oxfordjournals.org. دریافت‌شده در ۲۰۲۳-۱۱-۲۱.
- ↑ Ansari HR, Flower DR, Raghava GP (January 2010). "AntigenDB: an immunoinformatics database of pathogen antigens". Nucleic Acids Res. 38 (Database issue): D847–53. doi:10.1093/nar/gkp830. PMC 2808902. PMID 19820110.
{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:استفاده از پارامتر نویسندگان (link) - ↑ Toseland CP, Clayton DJ, McSparron H et al. (October 2005). "AntiJen: a quantitative immunology database integrating functional, thermodynamic, kinetic, biophysical, and cellular data". Immunome Res. 1 (1): 4. doi:10.1186/1745-7580-1-4. PMC 1289288. PMID 16305757.
{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:استفاده از پارامتر نویسندگان (link) - ↑ Saha S, Bhasin M, Raghava GP (2005). "Bcipep: a database of B-cell epitopes". BMC Genomics. 6 (1): 79. doi:10.1186/1471-2164-6-79. PMC 1173103. PMID 15921533.
{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:استفاده از پارامتر نویسندگان (link) - ↑ «Database Summary Paper». www.oxfordjournals.org. دریافت‌شده در ۲۰۲۳-۱۱-۲۱.
- ↑ Chailyan A, Tramontano A, Marcatili P (January 2012). "A database of immunoglobulins with integrated tools: DIGIT". Nucleic Acids Res. 40 (Database issue): D1230–4. doi:10.1093/nar/gkr806. PMC 3245095. PMID 22080506.
{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:استفاده از پارامتر نویسندگان (link) - ↑ Wang X, Zhao H, Xu Q et al. (January 2006). "HPtaa database-potential target genes for clinical diagnosis and immunotherapy of human carcinoma". Nucleic Acids Res. 34 (Database issue): D607–12. doi:10.1093/nar/gkj082. PMC 1347445. PMID 16381942.
{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:استفاده از پارامتر نویسندگان (link) - ↑ Ponomarenko J, Papangelopoulos N, Zajonc DM, Peters B, Sette A, Bourne PE (January 2011). "IEDB-3D: structural data within the immune epitope database". Nucleic Acids Res. 39 (Database issue): D1164–70. doi:10.1093/nar/gkq888. PMC 3013771. PMID 21030437.
{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:استفاده از پارامتر نویسندگان (link) - ↑ Puck JM (November 1996). "IL2RGbase: a database of gamma c-chain defects causing human X-SCID". Immunol. Today. 17 (11): 507–11. doi:10.1016/0167-5699(96)30062-5. PMID 8961626.
- ↑ Brusic V, Rudy G, Harrison LC (September 1994). "MHCPEP: a database of MHC-binding peptides". Nucleic Acids Research. 22 (17): 3663–5. PMID 7937075.
{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:استفاده از پارامتر نویسندگان (link) - ↑ Aidinis V, Chandras C, Manoloukos M et al. (January 2008). "MUGEN mouse database; animal models of human immunological diseases". Nucleic Acids Res. 36 (Database issue): D1048–54. doi:10.1093/nar/gkm838. PMC 2238830. PMID 17932065.
{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:استفاده از پارامتر نویسندگان (link) - ↑ Yang B, Sayers S, Xiang Z, He Y (January 2011). "Protegen: a web-based protective antigen database and analysis system". Nucleic Acids Res. 39 (Database issue): D1073–8. doi:10.1093/nar/gkq944. PMC 3013795. PMID 20959289.
{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:استفاده از پارامتر نویسندگان (link) - ↑ Jojic V; Shay T; Sylvia K; Zuk O; Sun X; Kang J; Regev A; Koller D; Immunological Genome Project Consortium (June 2013). "Identification of transcriptional regulators in the mouse immune system". Nature Immunology. 14 (6): 633–643. doi:10.1038/ni.2587. PMC 3690947. PMID 23624555.