23. august: Informatiske utfordringer innen medisin og helse

Oppsummering skrevet av Morten D?hlen:

IKT-systemer finnes overalt i samfunnet og vi opplever en eksplosjon i tilgangen p? billig regnekraft og lagringskapasitet. En liten illustrasjon p? dette er at den samlede lagringskapasiteten p? alle UiOs datamaskiner i 1980 f?r du p? en minnepinne i dag! Denne utviklingen endrer de fleste fagomr?der, og den neste store IKT-baserte revolusjonen kommer innen biologi og medisin. Store datamengder som beskriver biologiske og medisinske fenomener samles inn.  Dybden i de observasjonene og m?lingene som gj?res blir stadig st?rre, og vi vil i l?pet  av de neste ?rene finne svarene p? mange ubesvarte biologiske og medisinske sp?rsm?l. For ? gj?re dette m? det utvikles metoder og IKT-verkt?y for ? sammenstille data og ikke minst forst? de komplekse sammenhenger som ligger i det innsamlede datamaterialet. IKT endrer spillereglene for hvordan vi tenker p? utfordringer innen helse, medisin, matproduksjon, milj?, osv.

DNA (deoksyribonukleinsyre) er materialet som v?re gener er bygget opp av, eller sagt p? en annen m?te; gener er sm? pakker av koder innenfor DNA. Kodene beskrives som strenger av s?kalte baser som betegnes A, T, C og G. Disse basene forekommer alltid i par A-T og C-G. Rekkef?lgen p? en sekvens av basepar, samt lengden p? denne sekvensen beskriver et gen. Et gen er en oppskrift p? et protein, og samlingen av alle gener som finnes i DNAet kalles gjerne for organismens ¡°kokebok¡±. Proteiner er en av de grunnleggende bestanddelene for alt liv, og litt forenklet kan man si at de er drivere av alle prosesser i kroppen. Maten vi spiser blir omgjort til energi  ved hjelp av proteiner, proteiner er viktig for oppbygging og funksjon av skjelett og muskler, proteiner er i virksomhet n?r vi tenker, osv. Men proteiner er ogs? aktive i prosesser  som skaper sykdom, f.eks. kreft.

DNA-feil er vanlig og de fleste feil blir rettet opp ved at det finnes gener som gj?r at cellene d?r en naturlig d?d. Et typisk eksempel er hudceller som d?r ved at man soler seg. Solingen ?delegger DNAet i en celle som i sin tur finner ut at n? er jeg s? d?rlig at jeg lar denne cellen d?. En ny celle kommer til ved at andre, fortrinnsvis friske celler, kopier seg selv. Evnen til ? kpoiere seg selv er ogs? ¡°programmert¡± inn i DNAet gjennom genene. Kreft er en kombinasjon av mange DNA-feil og kreftcellene er kroppens ultimate fiende fordi de utgir seg for ? v?re friske celler, eller sagt p? en annen m?te; omgivelsen i kroppen tror kreftcellene er friske celler. Derfor f?r de lov til ? formere seg (ved celledeling). Kreft er i dag ingen g?te, men det er et enormt puslespill av DNA-feil som resultetere i ukontrollert cellevekst (kreft). Og det er her IKT kommer inn i bildet.

DNAet med sine gener er koden, eller programkoden, som f?r organismen til ? virke, men hva betyr denne programkoden? Oppgaven er ? finne ut hvordan denne kodene virker og for ? gj?re det trenger vi et bredt spekter av IKT-verkt?y og metoder, samt kraftige datamaskiner som kan utf?re store beregninger og h?ndtere enrome datamengder som p? ulik m?te beskriver koden. Man starter med ? kartlegge DNAet (og det er ikke det samme mellom organismer og forskjellig fra person til person). Hva bet?r DNAet av, dvs. finne genene i rekken av basepar. Hva gj?r hvert enkelt gen? N?r er et gen aktivt, dvs. n?r produseres protein? Hvordan samspiller proteinene? Hvilke andre (ytre) faktorer spiller inn?, osv. For ? l?se dette trenges avanserte IKT-verkt?y og mye datakraft.

Biomedisinsk informatikk er et tverrfaglig forskningsfelt, men du trenger ikke ? ha studert biologi for ? v?re en del av biomedisinsk forskning og utvikling. Dette er et omr?de som i mange ?r fremover trenger mange informatikere (og matematikere) for ? l?se et hav av viktige oppgaver.