Sách hay: Tin Sinh Học của PGS. TS. Nguyễn Văn Cách

Sách Tin sinh học gồm 10 Chương, 144 trang, xuất bản bởi NXB Khoa học và Kỹ thuật.

Các chương gồm

1. Mở đầu
2. Đại cương về internet
3. Cơ sở dữ liệu công nghệ sinh học
4. Nghiên cứu cấu trúc chuối DNA và amino axit
5. Chương trình phân tích cấu trúc chuỗi ClustalW
6. Chương trình thiết kế và lựa chọn đoạn mồi Primer3
7. Chương trình phân tích cấu trúc tương đồng BLAST
8. Chương trình hiển thị phân tích cấu trúc không gian Cn3D
9. Tra cứu dữ liệu qua internet
10. Khai thác thông tin cơ sở dữ liệu cấu trúc để thiết kế gen
11. Tài liệu tham khảo

PGS. TS. Nguyễn Văn Cách tốt nghiệp Tiến sỹ tại Trường Đại học Tổng hợp Humbold, CHDC Đức cũ năm 1989 chuyên ngành Công nghệ Lên men. Hiện đang công tác tại Trung tâm nghiên cứu và phát triển Công nghệ sinh học, Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm, ĐH Bách Khoa Hà Nội.

Sách gồm 10 Chương, 144 trang, xuất bản bởi NXB Khoa học và Kỹ thuật.

Các chương gồm

1. Mở đầu
2. Đại cương về internet
3. Cơ sở dữ liệu công nghệ sinh học
4. Nghiên cứu cấu trúc chuối DNA và amino axit
5. Chương trình phân tích cấu trúc chuỗi ClustalW
6. Chương trình thiết kế và lựa chọn đoạn mồi Primer3
7. Chương trình phân tích cấu trúc tương đồng BLAST
8. Chương trình hiển thị phân tích cấu trúc không gian Cn3D
9. Tra cứu dữ liệu qua internet
10. Khai thác thông tin cơ sở dữ liệu cấu trúc để thiết kế gen
11. Tài liệu tham khảo

PGS. TS. Nguyễn Văn Cách tốt nghiệp Tiến sỹ tại Trường Đại học Tổng hợp Humbold, CHDC Đức cũ năm 1989 chuyên ngành Công nghệ Lên men. Hiện đang công tác tại Trung tâm nghiên cứu và phát triển Công nghệ sinh học, Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm, ĐH Bách Khoa Hà Nội.

Chương Mở đầu:

Sự phát triển như vũ bão của khoa học và công nghệ trong thế kỷ XX đã tạo ra cơ sở lý luận, vật chất và sự liên kết hỗ trợ lẫn nhau, tác động thúc đẩy sự phát triển của mọi lĩnh vực hoạt động của đời sống xã hội. Trong lĩnh vực công nghệ sinh học, nhờ những thành tựu vô cùng to lớn của sinh học và sinh học ứng dụng (đặc biệt là trong các lĩnh vực: di truyền học, sinh học phân tử, kỹ thuật gien, công nghệ lên men hiện đại …), cùng với việc hoàn thiện và hiện đại hóa các trang thiết bị phục vụ nghiên cứu khoa học đã cho phép con người trong khoảng thời gian ngắn thu được khối lượng dữ liệu khoa học khổng lồ về công nghệ sinh học nói riêng và về khoa học sự sống nói chung. Sự phát triển vô cùng mạnh mẽ của sinh học phân tử và kỹ thuật gien trong nửa cuối thế kỷ XX đã cho phép con người khám phá bản chất sinh học, ở cấp độ phân tử, các đơn vị cơ sở nhỏ nhất cấu thành nên từng bộ phận cơ thể và các quá trình vận động biến đổi xảy ra trong cơ thể sống. Chính các yếu tố trên đã cấu thành nên cơ sở vật chất ban đầu và cho các ngân hàng dữ liệu công nghệ sinh học.

Nguồn dữ liệu cơ sở này, thực tế là các dữ liệu kết quả nghiên cứu thu được của từng cá nhân hay của các cơ sở nghiên cứu rải rác khắp nơi trên thế giới. Với đặc thù là ngành khoa học thực nghiệm, đây là sản phẩm kết tinh của khối lượng rất lớn lao động trí tuệ, hao phí vật chất, tiền bạc và tiêu tốn thời gian, công sức. Việc bảo quản tại chỗ kết quả nghiên cứu này là không hiệu quả và không thể tránh khỏi mất mát hay thất lạc, do nhiều nguyên nhân khác nhau, thí dụ: do cơ sở hạ tầng vật chất kỹ thuật lạc hậu, năng lực tài chính hạn chế, điều kiện địa lý, khí hậu không thuận lợi hay các yếu tố chính trị liên quan… Trong khi đó, việc sử dụng các trang thiết bị phân tích hiện đại đã cho phép thu được khối lượng thông tin rất lớn, cho mỗi nghiên cứu riêng biệt. Kết quả là trong hầu hết các trường hợp, bằng các phương tiện thông tin truyền thống (tạp trí, sách, hội nghị, hội thảo khoa học…) nhìn chung không đủ dung lượng và môi trường để truyền tải hết ý tưởng và dữ liệu kết quả nghiên cứu của các tác giả. Đây cũng là một nguyên nhân dẫn tới khả năng thất thoát tài nguyên trực tiếp hay gián tiếp, do lạc hậu về thông tin nên có thể tiêu tốn tiền bạc vào các mục tiêu nghiên cứu đã được giải quyết thành công ở nơi khác. Trong khi đòi hỏi thực tiễn đặt ra cho sự phát trển toàn diện và sâu rộng công nghệ sinh học ngày càng trở nên cấp bách. Như một hệ quả tất yêu để giải quyết các vấn đề trên, các trung tâm dữ liệu công nghệ sinh học đã ra đời và phát triển hết sức nhanh chóng, trên cả hai mặt quy mô và số lượng các đơn vị thành viên.

Về mặt bản chất, sinh học hiện đại đã chỉ rõ rằng: đặc tính riêng biệt của mỗi loài trong sự đa dạng của thế giới sinh học được quyết định chính trong kích thước và cấu trúc gien của từng cá thể, đơn vị cấu trúc cơ sở là bốn loại nucleotide: Adenine, Guanine, Cytosine và Thymine (Uracil thay thế Thymine trong RNA). Đồng thời, protein (thành phần quan trọng của mọi cơ thể sống) được tạo thành trên cơ cở kết nối của 20 amino axit khác nhau. Logic chính xác trong quy luật của thế giới sống trong môi trường tin học đã cho phép con người “số hóa và ký tự hóa” trong việc mô tả bản chất và sự vận động của thế giới sinh học. Kết hợp với khả năng kết nối trao đổi thông tin “vô hạn” của công nghệ thông tin và internet đã mở ra điều kiện lý tưởng cho các nhà sinh học để cất giữ, liên kết, xử lý và trao đổi kho tang dữ liệu giữa các thành viên với nhau. Nhờ sự hợp tác và liên kết rộng rãi này, một mặt mở ra khả năng tư vấn, trao đổi và hỗ trợ cho nhà nghiên cứu hay các tổ chức thành viên tham gia. Nhưng mặt khác, chính sự liên kết này đã tạo ra công cụ mới để nghiên cứu sự biến đổi trong các cơ thể sống, trên cơ sở phân tích phát hiện tính quy luật từ vô số các dữ liệu thực nghiệm trong kho tang dữ liệu khổng lồ này … Nghĩa là, thông qua xử lý hang loạt mảng dữ liệu thực nghiệm rời rạc, người ta thu được các mảng dữ liệu thứ cấp, để từ đó có thể khái quát hóa thành quy luật biến đổi của nó; hoặc trên cớ sở xử lý cơ sở dữ liệu đã có thể định hướng, hoạnh định kế hoạch và tổ chức thực nghiệm khoa học của mình sao cho hiệu quả hơn, hay trên cơ sở nắm bắt được quy luật vận động của tự nhiên để thiết kế ra các sản phẩm hoàn toàn mới, thậm chí có thể chưa xuất hiện trong thiên nhiên… Chính từ các cơ sở lý luận và thực tiễn nêu trên, một lĩnh vực khoa học mới đã ra đời, đó chính là tin-sinh học.

Tin-Sinh học (Bioinformatics) có thể hiểu là khoa học bao gồm việc xây dựng, quản lý và lưu giữ nguồn dữ liệu thông tin quy mô toàn cầu liên quan đến sinh học làm môi trường dữ liệu cơ sở, trên đó xây dựng và hoàn thiện các chương trình xử lý dữ liệu ứng dụng làm công cụ hỗ trợ hiểu quả cho việc nghiên cứu khám bản chất sinh học của giới tự nhiên, để thu nhận các sản phẩm sinh học quý, để “thiết kế” và sản xuất ra các sản phẩm sinh học mong muốn khác nhau phục vụ đời sống con người ….

Sự ra đời của tin sinh học không chỉ mở ra khả năng khai thác cơ sở dữ liệu thực nghiệm thu được, mà trong thực tế chính tin sinh học đã thực sự trở thành công cụ nghiên cứu mới, trợ giúp đắc lực và hiệu quả để đẩy nhanh tốc độ nghiên cứu và ứng dụng công nghệ sinh học; chấp cách cho công nghệ sinh học nói riêng và sinh học nói chung, bay lên tầm cao mới. Cơ sở dữ liệu công nghệ sinh học không chỉ dừng lại ở tập hợp các kết quả nghiên cứu thực nghiệm đơn thuần, mà nó còn bao gôm khả năng khái quát hóa, mô phỏng hóa thành những “đối tượng số” của thế giới sinh học sống động. Thí dụ, với công cụ tin sinh học đã cho phép con người tìm hiểu và khám phá các quá trình vận động nội tại trong bản thân mình, nhờ nghiên cứu dữ liệu thực nghiệm trên các đối tượng sinh vật khác, hay cho phép con người chế tạo ra cả những sinh giới mới vượt ra khỏi quy luật tiến hóa và chọn lọc tự nhiên ….

Tin sinh học có thể khái quát hóa thành ba nhiệm vụ cơ bản là:

• Xây dựng, bổ sung, tổ chức quản lý và khai thác cơ sở dữ liệu đa dạng và toàn diện trên quy mô toàn cầu liên quan đến sinh học và các ngành hay lĩnh vực khoa học liên quan. Vấn đề ngày đã và sẽ chỉ phát huy được lợi thế khổng lồ của nó khi huy động được sự tham gia thực sự của đông đảo các thành viên sở hữu thông tin sinh học trên toàn thế giới.
• Xây dựng và phát triển các chương trình xử lý dữ liệu ứng dụng, dưới dạng các chương trình xử lý dữ liệu độc lập hay được tích hợp ngay trong các thiết bị phân tích hiện đại, nhằm cung cấp cho các nhà sinh học phương tiện xây dựng phương án nghiên cứu hay phân tích xử lý kết quả thu được với sự “tư vấn và trao đổi của các chuyên gia” trên toàn thế giới.
• Đào tạo và cập nhật thường xuyên cho các nhà sinh học kỹ năng tư duy và năng lực khai thác hai nội dung trên vào hoạt động khoa học và công nghệ nhằm tạo ra bước chuyển biến đột phá trong phương cách tiếp cận và nghiên cứu khám phá thế giới sống, tạo ra cuộc cách mạng thực sự trong hoạt động sáng tạo của con người vì phồn vinh và hành phúc của nhân loại.