IT“热”虽然已经过去,但是IT正被应用于生命科学及医学等其他科学领域中,并结出了累累硕果。美国St.Jude Children’s Research Hospital(以下简称St.Jude医院)的研究系统就是最好的例子。位于田纳西州孟斐斯的这家医院在儿科疾病治疗的研究方面走在了世界的前列。该医院附属的Hartwell中心就是一家从事“Bio Informatics”的信息处理研究所。
何谓Bio Informatics?
在20世纪最后的10年间,将领导时代的“信息科学”与“基因工学”加以融合,促进新科学领域的诞生。这就是Bio Informatics。
现在,基因学与包括基因学在内的生命科学如果没有信息技术(IT)的支持就根本无法发展。2000年2月,人类的DNA碱基排列(人类染色体组)基本破译完毕。染色体组类似于长篇加密文章一样,记录了人类所有的基因信息。
构成染色体组的G(鸟嘌呤)、C(胞核嘧啶)、T(胸腺嘧啶)、A(腺嘌呤)四种碱基32亿个形成一条长链。为了获得几乎是无限长的ATGCCGCAGTC......碱基链信息,科学家们运用了超级计算机。
民营企业Celera公司与政府计划--“人类染色体组”计划展开了激烈的竞争,并几乎同时破解了染色体组。该公司使用的超级计算机是相互连接800台64位个人电脑的怪物般的并列处理设备。加上被称作“Sequencer”的机器人,可以从一端读取DNA的碱基序列,并寻找出潜藏在里侧的基因。
Celera公司将通过这种方法获得的基因数据存储于大容量的计算机并建立了数据库。然后通过因特网开始有偿向制药公司及医学研究所等提供了这些信息。因为如果灵活使用基因级别的信息,药品及医疗技术的开发将比以往更前进一步,同时可以提高开发效率。Celera公司的这一业务模式成为了此后的“Bio Informatics”热潮的先驱。
将临床与科研联系起来
Hartwell中心所从事的工作基本上与Celera公司相同。但是该中心独具特色的是作为St. Jude医院的附属机构与儿科病的治疗直接联系在了一起。
由于医院的临床医生同时又是研究人员,因此在对自己负责的儿科患者的病因无法理解时,可以将人体组织的细胞发送至Hartwell中心。该中心使用定序器和并列超级计算机分析出患病细胞的DNA,并将获得的数据交给医生。
该中心主任Clayton Naeve博士表示,“作为科学家感到最高兴的是能够亲自看到我们的研究成果直接反映到孩子们的康复当中”。
作为其中的一个例子,博士举出了小儿白白血病的研究。在St. Jude医院1962年设立之初,患有白血病的小儿患者的生存率只有4%。过了40年以后的如今,生存率提高到了80%。
这个例子充分显示了尖端医疗技术与作为其基础的生命科学的迅猛发展。但是,科学家决不会满足于这一数字。Naeve博士表示,“要想克服剩下的20%,就需要进行深入到基因级别的医学研究”。
为了实现这一梦想,该中心已经购买了600个被称作“Gene Chip”的特殊IC,并嵌入了超级计算机系统。如果使用该系统,就可以较此前更深刻地理解患病细胞基因的具体表征。Naeve博士认为,基此不仅可以进一步推动小儿白血病的基础研究,而且还可以立即将这一成果反映到临床治疗当中。
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