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今世紀中には第五次産業革命が訪れ、生物学と情報科学の融合が進むことが予測されています。

その分野の中心的な学問となるのが今回ご紹介するバイオインフォマティクス(生命情報科学)です。20世紀後半に飛躍的な革新を遂げたコンピュータ技術は、膨大な遺伝情報やタンパク質の解析に導入されることで医学、薬学などさまざまな分野で革新を生み出してきました。

──バイオインフォマティクスは何を生み出してきたのか、そしてこれから何を成し遂げるのか。その歩みと可能性に今から目を向けておきましょう!

生物学×情報学=バイオインフォマティクス

まずは基本情報を押さえましょう。

バイオインフォマティクスは「生物が持っているさまざまな情報を計算機で解析する分野(※)」です。バイオロジー(生物学)とインフォマティクス(情報学)の融合というわけですね。

すべての生物はDNAの情報に基づいて構成されており、そのDNAに含まれる塩基対の数はヒトで約60億個といわれています。さらにDNAが転写されて生まれるRNAや、その情報を変換してつくられるタンパク質、タンパク質を構成するアミノ酸など、生物の成り立ちや差異、機能を知るための情報量はとても人力では扱い切れません。

そこで、計算機(コンピュータ)が用いられるようになったのがバイオインフォマティクスの成り立ちです。

生物学、プログラミング、両方の知識が必要になるためまだまだ専門家は足りていないのが実情ですが、コンピュータの進化とともにその可能性は広がり続けており第五次産業革命期に向けてどんどん存在感を増していく学問です。

※「バイオインフォマティクスの面白さは、計算機を使って生物の法則を解明したり、予測したりできること。」┃東京工科大学より引用

バイオインフォマティクスの研究領域

バイオインフォマティクスの研究領域のうち代表的なものについて簡単に解説します。

ゲノム解析


ゲノム解析とは、DNAの持つすべての遺伝情報=ゲノムを解読することです。

1990年に開始したヒトゲノムの解析は2003年3月に完了し、NCBI Genomeなどさまざまなデータベースで確認することができます。当初は15年かかると予測されていた解析ペースを一気に早めたのがバイオインフォマティクスの発展です。DNAを高速で解読できる次世代シーケンサーがなければそのスピードで解析は進まなかったでしょう。

ヒトとそれ以外のゲノムを比較することで進化の過程を探る際にもバイオインフォマティクスの技術は用いられています。

遺伝子ネットワークの解明


遺伝子は遺伝子同士で相互に作用することで発現します。そのネットワークをパスウェイといい、その構造をグラフ化しデータベースに登録することでタンパク質生成や代謝といった生物の基本的な機能の仕組みを分析することができるのです。

タンパク質の構造解析


RNAにより生み出されたタンパク質はそのアミノ酸配列に基づいた構造によって異なる機能を発揮します。タンパク質の構造をコンピュータによってモデリング、予測するプロジェクトはポストゲノム時代の重要課題として進められ、タンパク3000構造ギャラリーなど過去の研究成果を確認できるサイトも存在します。

バイオインフォマティクスは人類に何をもたらす? >>

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