أحدث اختراع رقائق الحمض النووي ثورة في قدرة الباحثين على تحليل التغيرات في الجينات. ومع ذلك، واجه فريق من الباحثين من معهد سالك، الذين كانوا يعتزمون إنشاء خريطة جزيئية لدماغ الفأر، مشكلة: كانت كمية المعلومات التي تم جمعها أكبر بكثير مما يمكنهم إدارتها وتحليلها بالوسائل المتاحة في ذلك الوقت. مختبرات معهد البحوث.
ميكا روزين
الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/micencr.html
تحب الدكتورة كارولي بارلو الفئران، فهي محاطة بها كل يوم، ساعة بساعة، كجزء من عملها في معهد سالك، أحد أشهر المؤسسات الطبية البحثية في العالم. المتخصصة في التحليل الجزيئي للاضطرابات المتعلقة بنشاط الدماغ البشري، استخدام الفئران بدقة، ويترتب على ذلك أنه من السهل على الباحثين من نوعها التعرف وإجراء تغييرات على الجينات المتطابقة في الفئران وفي البشر. "من الناحية الوراثية، وإلى حد ما من الناحية الفسيولوجية، نحن لا نختلف كثيرًا عن الفأر العادي. يمكنني تحديد طفرة جينية لدى شخص ما، وإنشاء طفرة مماثلة في الفأر، و"هندسة" مجموعة كاملة من الفئران من هذا الفأر مع نفس الطفرة، ومن هناك الطريق مفتوح للتحليل والبحث". لتنفيذ بحثها، تقوم الدكتورة بارلو بإجراء تحليلات بناءً على تسلسل 3 مليارات رابطة كيميائية تشكل الحمض النووي البشري، وهذا يتطلب الكثير من الحسابات.
حتى وقت قريب، كانت الدكتورة بارلو وزملاؤها المهنيون مقيدين بكمية المعلومات التي يمكنهم معالجتها وإنتاجها. تغير الوضع مع إدخال رقائق الحمض النووي، التي تتكون من مجموعات من الأحماض النووية وتسمح بالنشاط المرتبط بجين واحد. ليتم فحصها بدقة كبيرة. وقبل عصر رقائق الحمض النووي، كان من الممكن إجراء التحليل، لكنه كان يقتصر على جين واحد في كل مرة، أما اليوم فيمكن تحليل 12000 جين في وقت واحد قبل أن يقودها الدكتور بارلو وأصدقاؤها لمحاولة إنشاء خريطة جزيئية لدماغ الفأر. انضم إلى الدراسة الدكتور ديفيد لوكهارت، الباحث الرائد في مجال علم الجينوم، وماثيو زابالا. وكان الهدف المشترك: جمع كل البيانات في شكل قاعدة بيانات يمكن استخدامها من قبل المجتمع العلمي بأكمله واجه الفريق مشكلة: كانت كمية المعلومات التي تم جمعها أكبر بكثير مما يمكنهم إدارتها وتحليلها بالوسائل المتاحة في ذلك الوقت في مختبرات معهد الأبحاث.
وسرعان ما تم العثور على الحل في شكل مستودع بيانات تنظيمية، عندما كانت المهمة تتمثل في إنشاء منصة لا يمكن من خلالها تخزين المعلومات فحسب، بل أيضًا، قبل كل شيء، منصة تسمح للباحثين "بإثراء" الخوارزميات داخل قاعدة البيانات بحد ذاتها.
يقوم عدد لا بأس به من المؤسسات والشركات الكبيرة حول العالم بتطبيق أنظمة مستودعات البيانات (DataWarehouse). مستودع البيانات هو مستودع كبير بشكل خاص لأنواع مختلفة من البيانات التفصيلية التي تحتفظ بها المنظمة، والتي تجمعها المنظمة في سياق عملها المستمر، على مدى فترة من الزمن. يتم جمع البيانات ضمن الأنظمة التشغيلية العادية للمنظمة. يتم نقل البيانات المجمعة بانتظام إلى مستودع البيانات (مزيج من الأجهزة القوية والبرامج المخصصة) ويتم تخزينها هناك في شكلها الفردي، أي: ليس في شكل ملخص، وذلك حتى لا تفقد المعلومات. في مستودع البيانات المبني بالتكنولوجيا المناسبة، يتم تحرير هذه البيانات بطريقة تعكس الواقع بطريقة حقيقية وتسمح بتحليلها بسرعة - حتى عندما تكون كمية البيانات الموجودة في المستودع كبيرة جدًا. إن إمكانية التعامل مع كميات كبيرة من البيانات التفصيلية لها أهمية كبيرة، لأنه كلما تم إجراء التحليل على كمية أكبر من البيانات التفصيلية، كلما زادت موثوقية نتائج التحليل. نظرًا لطبيعة أعمال التحليل هذه، يجب أيضًا بناء مستودع البيانات باستخدام تقنية تسمح بتنفيذ الاستعلامات التي لا يتم التخطيط لها مسبقًا فقط، أي: قبل البدء في تحليل البيانات. من المؤكد أنه قد تكون هناك مواقف تؤدي فيها مرحلة ما من التحليل إلى استنتاج مفاده أنه يجب مواصلة التحليل من خلال استعلام لم تتم ملاحظته مسبقًا - ولكن فقط بعد ملاحظة نتائج مرحلة سابقة من التحليل.
بعد فحص عدد من موفري الحلول ومواجهة الدهشة وقدر كبير من الشكوك فيما يتعلق بالقدرة على التعامل مع المشروع، وصل الدكتور بارلو إلى Teradata، قسم مستودع البيانات في NCR، "فوائد استخدام مستودع بيانات قادر على تحقيق فوائد عالية يقول الدكتور بارلو: "كانت المعالجة المتوازية على المستوى فورية". "في معظم الحالات، تكون الاستفسارات التي يرسلها الباحثون عبارة عن استفسارات مخصصة، حيث يقومون بفحص البيانات أثناء "البحث" عن الجينات التي تسبب أمراضًا معينة أو تمنعها. ولا تكون الأسئلة دائمًا معروفة مسبقًا. علاوة على ذلك، سمح استخدام Teradata "يجب على الباحثين الاستفادة بشكل منتظم من جميع البيانات التي تم جمعها في التجارب الجينومية، والتي تم التعبير عنها أحيانًا بحوالي 400000 قياسات مختلفة، والتي يجب أحيانًا مقارنتها بقياسات من تجارب أخرى."
يقول الدكتور لوكهارت: "إن استخدام مستودع البيانات قفز بفريق البحث عدة خطوات إلى الأمام، والآن يمكننا التمييز بين التغيرات في الجينات بين الأنسجة السليمة والمريضة. يقضي باحثونا الآن 3 ساعات أمام الكمبيوتر بدلاً من 3 أشهر كما كان من قبل. إن استخدام مستودع البيانات يمكن أن يؤثر على حياة الملايين حول العالم، وقصة كيف بدأت مؤسسة الأبحاث الجينية هذه في استخدام المنصة، والتي ترتبط عادة بتحليل الأعمال، هي قصة رائعة."
* الكاتب مدير نخبة من العملاء وخبير في مجالات مستودعات البيانات في شركة Y.A. ميتوفاتش وأولاده، ممثل شركة NCR
للحصول على معلومات على موقع Terra-Data
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~387452073~~~48&SiteName=hayadan
