生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀與展望

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720017

摘要：生物醫(yī)學(xué)是一門融合了多種學(xué)科知識的綜合型學(xué)科，其中主要涉及到的學(xué)科類型包括生物學(xué)、醫(yī)學(xué)以及生命科學(xué)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生物醫(yī)學(xué)的覆蓋范圍也變得越來越廣泛，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用也更加頻繁。大數(shù)據(jù)時代為生物醫(yī)學(xué)研究的發(fā)展創(chuàng)設(shè)了良好的社會環(huán)境。本文將就生物醫(yī)學(xué)的大數(shù)據(jù)現(xiàn)狀以及展望進行深入的探索研究。

關(guān)鍵詞：生物醫(yī)學(xué)；大數(shù)據(jù)；研究趨勢

由于生物醫(yī)學(xué)涉及到了許多學(xué)科的理論和知識，因此，在大數(shù)據(jù)時代下，生物醫(yī)學(xué)研究能夠獲得更加全面細致的數(shù)據(jù)支持。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的深入應(yīng)用，生物醫(yī)學(xué)的數(shù)據(jù)規(guī)模正呈現(xiàn)出不斷擴大的趨勢。在這樣的背景下，生物醫(yī)學(xué)的內(nèi)涵將變得更加豐富。由此可見，大數(shù)據(jù)技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)的有機融合對于生物學(xué)規(guī)律的研究具有十分重要的積極意義。

1 對生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的分析研究

大數(shù)據(jù)分析是生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)中的重要組成部分之一，大數(shù)據(jù)分析的深入開展需要大數(shù)據(jù)儲存的強力支持，目前，生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)分析的內(nèi)容主要包括以下幾個方面：

1.1 蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)分析研究

經(jīng)過長時間的發(fā)展，蛋白質(zhì)組質(zhì)譜分析技術(shù)已經(jīng)逐漸趨于完善，在分析工作開展的過程中，需要使用到大量具備高分辨率的質(zhì)譜數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在蛋白組定性和定量分析工作開展的過程中能夠發(fā)揮出巨大的作用。當(dāng)前階段，蛋白質(zhì)組學(xué)的研究內(nèi)容得到了極大的擴充，更加強調(diào)了對研究規(guī)律深入應(yīng)用。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，很多更加先進高效的數(shù)據(jù)分析方法得到了有效的應(yīng)用，蛋白質(zhì)組學(xué)研究的標(biāo)準(zhǔn)朝著更加規(guī)范化以及系統(tǒng)化的方向發(fā)展，因此，為了保障蛋白質(zhì)組學(xué)研究的順利發(fā)展，必須加快推進不同層面組學(xué)數(shù)據(jù)的綜合分析。

1.2 單細胞數(shù)據(jù)的分析研究

單細胞數(shù)據(jù)分析的細胞數(shù)量十分龐大，因此，相應(yīng)的數(shù)據(jù)量也十分龐大。單細胞基因組測序中涉及到了DNA擴增技術(shù)的應(yīng)用，這也導(dǎo)致測序深度存在高度不一致的現(xiàn)象，這對相應(yīng)的基因組分析工作帶來了巨大的挑戰(zhàn)，加之單細胞的性質(zhì)存在一定的差異性，因此，單細胞數(shù)據(jù)分析的難度相對較高。當(dāng)前階段，單細胞基因組數(shù)據(jù)分析所使用的方法較少，比較常見的方法為單細胞基因表達差異化分析方法以及經(jīng)過完善的velvet基因組拼裝方法，同時，在單細胞異質(zhì)化分析領(lǐng)域仍舊存在大量的空白。

1.3 基因組數(shù)據(jù)分析研究

隨著越來越多先進測序技術(shù)的推廣，高通量數(shù)據(jù)分析法的應(yīng)用變得更加完善，為基因組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的分析提供了有效的支持。系統(tǒng)化數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)了對基因組、轉(zhuǎn)錄組以及的表觀基因組等數(shù)據(jù)的綜合分析，促進了生物系統(tǒng)研究朝著的更加標(biāo)準(zhǔn)化以及深入化的方向發(fā)展。大量的高通量測序數(shù)據(jù)的采集推動了基因組的數(shù)據(jù)的集中整合以及深度挖掘，因此必須使用更加先進的大數(shù)據(jù)分析硬件以及軟件才能保障基因組數(shù)據(jù)分析的有效推進。

1.4 宏基因組數(shù)據(jù)分析研究

近些年來，與生物醫(yī)學(xué)相關(guān)的宏基因組項目的數(shù)量正呈現(xiàn)出迅猛增加的趨勢，其數(shù)量的規(guī)模也在不斷擴大。同時嗎，微生物群落大數(shù)據(jù)分析項目的數(shù)據(jù)量也在增加，在這樣的情況下，如何保障數(shù)據(jù)分析的效率和準(zhǔn)確性就成了科研人員必須考慮的問題。目前，宏基因組研究領(lǐng)域已經(jīng)基本完成了數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，微生物群落研究的流程的規(guī)范性得到了極大的提升。同時，一大批微生物群落生物信息學(xué)研究網(wǎng)站開始涌現(xiàn)出來，為微生物群落研究提供了更加完善的服務(wù)項目。此外，微生物群落數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷擴展對計算機的性能提出了更高的要求，因此必須研發(fā)出更加先進的計算機分析平臺，才能更好的應(yīng)對數(shù)據(jù)量不斷增加的趨勢。

2 大數(shù)據(jù)時代下生物醫(yī)學(xué)的研究趨勢探究

目前，大數(shù)據(jù)已經(jīng)滲透到社會的各個領(lǐng)域，為各行各業(yè)的發(fā)展提供了更加龐大的數(shù)據(jù)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用推動了生物醫(yī)學(xué)研究的高速發(fā)展，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 促進了不同類型生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的高度整合

通過不同樣本的高效整合，可以構(gòu)建出更加全面完善的數(shù)據(jù)模型，這樣可以實現(xiàn)不同類型、尺度數(shù)據(jù)的集成化分析。但是需要注意的是，在上述過程中，由于數(shù)據(jù)的格式等問題，不同數(shù)據(jù)之間不可避免的會產(chǎn)生一定的矛盾，為了有效的解決這一問題，必須采用更加智能化的數(shù)據(jù)建模和分析方法。這是生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)研究發(fā)展的重要方向這一。

2.2 生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的實時分析和臨床處理

隨著生物醫(yī)學(xué)研究的不斷發(fā)展，對樣本的迅速提取以及數(shù)據(jù)的深入挖掘已經(jīng)成為其必然趨勢，因此，生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的臨床處理受到了越來越多的關(guān)注，逐漸成為生物醫(yī)學(xué)研究的主要方向之一。

2.3 生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的個性化分析、預(yù)測和保存

生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的采集以及分析處理不僅能夠促進數(shù)據(jù)規(guī)模的增大，還能夠為相關(guān)數(shù)據(jù)的個性化分析預(yù)測提供更加有效的支持，同時，針對個性化數(shù)據(jù)的分析安全保存也是必須重視的問題。

2.4 人體微生物群落研究

生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)在人體研究領(lǐng)域不僅包含了人體基因型和表型數(shù)據(jù)，同時還涉及到了人體微生物群落的研究。人體微生物群落對人體健康的影響主要體現(xiàn)在以下幾點：其一，通過病原菌數(shù)據(jù)庫的建立能夠為患者致病原因的分析提供良好的幫助。其二，通過對人體微生物的檢測可以對其健康狀況進行科學(xué)的預(yù)測，及時采取合適的預(yù)防措施避免疾病的出現(xiàn)。其三，通過人體有益菌的合理利用能夠極大的提升人體的免疫能力。其四，及時發(fā)現(xiàn)有害菌，促進預(yù)防工作的高效開展。其五，生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)研究方法對于多種類型的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的發(fā)展具有一定的積極意義。其六，通過對人體微生物群落的研究，可以有效的應(yīng)對細菌武器的侵害，為有害菌的控制和治療提供良好的幫助。

3 結(jié)語

綜上所述，在大數(shù)據(jù)時代下，隨著先進技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用，生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的規(guī)模正在持續(xù)擴大，面對這一情況，想要保障生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)分析工作的有效開展，必須借助更加高效的大數(shù)據(jù)分析平臺。同時，大數(shù)據(jù)存儲以及深度挖掘促進了生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)分析的深入化發(fā)展，為我國生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用水平的提升作出了巨大的貢獻。

作者簡介：謝晟堃，男，漢族，湖南人。