پیش بینی محاسباتی برهمکنش جفتهای آپتامر -هدف مبتنی بر تکنیکهای یادگیری عمیق
Computational prediction of aptamer-target interaction based on deep learning approaches
مجریان: رضا فردوسی
خلاصه روش اجرا: مراحل انجام این پژوهش به این صورت دنبال خواهد شد که در فاز اول مطالعه، داده های مورد نیاز مربوط به آپتامرها و هدفهای بیولوژیکی و اطلاعات خاص مربوط به ماهیت فیزیکی و شیمیایی آنها از پایگاه داده هایی نظیر swiss prot،NCBI،Uni prot و نتایج آزمایشگاهی جمع آوری خواهد شد. سپس در فاز دوم مدل محاسباتی خاص مربوط به ماهیت و برهمکنش آنها با استفاده از تکنیک¬ها و الگوریتم هایی نظیر شبکه عصبی و تکنیک های یادگیری عمیق پیش بینی خواهد شد؛ بدین منظور زبان برنامه نویسی پایتون و محیط پیاده سازی pycharm استفاده خواهد شد. در نهایت این مدل پیش بینی شده با استفاده از شاخص های مختلف ارزیابی مدل های محاسباتی از جمله صحت، دقت، سرعت ارزیابی خواهد شد.
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا |
| کد طرح | 62398 |
| عنوان فارسی طرح | پیش بینی محاسباتی برهمکنش جفتهای آپتامر -هدف مبتنی بر تکنیکهای یادگیری عمیق |
| عنوان لاتین طرح | Computational prediction of aptamer-target interaction based on deep learning approaches |
| نوع طرح | طرح - پایان نامه |
| اولویت طرح | مکانیسم سلولی مولکولی اثربخشی فرآوردههای دارویی، ترکیبات بیولوژیک |
| نوع مطالعه | طراحی نرم افزار یا ساختارهای مبتنی بر وب |
| تحقیق در نظام سلامت | خیر |
| آیا طرح پایاننامه دانشجویی است؟ | بله |
| مقطع پایان نامه | کارشناسی ارشد |
| مدت اجرا - ماه | 11 |
| نوآوری و ضرورت انجام تحقیق | با توجه به رشد رو به افزون بیماری های جدید، سرعت بالای فعل و انفعلال و تکثیر بیماری در بدن، هزینه های گزاف و زمان طاقت فرسای مطالعه روی ساختارهای شیمیایی مختلف در چرخه ی تشخیص بیماری ها و طراحی دارو در آزمایشگاههای تشخیصی، نیاز به تکنیک های قابل اعتماد با سرعت بالا جهت طراحی دارو و پیش بینی های بیولوژیکی احساس می شود. از آنجایی که اخیرا آپتامرها در زمینه های مختلف نتایج قابل قبول تری نسبت به آنتی بادی ها در برخورد با بیماری ها از خود نشان داده اند، پیش بینی سریع و قابل اعتماد برهمکنش آپتامر-هدف می تواند گام بزرگی در جهت تحول نظام طراحی دارو و پیشرفت درمان بیماری های صعب العلاج در مراحل اولیه ی بیماری بردارد. به منظور غلبه بر چالش های موجود در این حوزه بکارگیری تکنیک های محاسباتی و کامپیوتری پیش بینی، هم چنین نتایج برهمکنش آپتامرهای مختلف با هدف های بخصوص و روابط پیچیده ی بین آنها می¬تواند زمینه ساز شناخت و کشف دنباله های آپتامری بیشتر و بنیان نهادن تئوری های جدید برای محققان، دانشمندان و پزشکان باشد لذا این مطالعه با هدف پیش بینی برهمکنش آپتامر-هدف به کمک تکنیک های محاسباتی انجام خواهد گرفت. |
| اهداف اختصاصی | اکتساب داده­های لازم جهت پیش بینی برهمکنش آپتامر-هدف -مدل سازی محاسباتی برهمکنش آپتامر-هدف -ایجاد پیش­ بینی کننده و انجام پیش ­بینی با استفاده از داده های واقعی -ارزیابی الگوریتم پیش بینی و انتشار نتایج پیش بینی |
| چکیده انگلیسی طرح | |
| کلمات کلیدی | آپتامر(Aptamer) : تعریف نظری: توالی های اسید نوکلئیک تک رشته ای یا پپتیدی مصنوعی هستند که می توانند به اهداف خاص بیولوژیکی با توجه به خصوصیاتی در سطح مولکولی متصل شوند(22). تعریف عملی: تعریف آپتامر در این پژوهش منطبق بر تعریف نظری می باشد هدف بیولوژیکی(Target) : تعریف نظری: این اهداف می توانند مولکول های آلی کوچک، پروتئین ها ، ویروس ها، چربی ها، یون های فلزی، اسیدهای نوکلئیک، رنگ های ارگانیک، داروها و حتی سلول های ترکیبات موجودات زنده باشند که تمایل به برقراری ارتباط با آپتامر را دارند(23). تعریف عملی: تعریف هدف در این پژوهش منطبق بر تعریف نظری می-باشد. برهمکنش(Interaction) : تعریف نظری: شامل تعامل یا برهمکنش میان جفت آپتامر و هدف بیولوژیکی خاص بر حسب ماهیت های فیزیکی و شیمیایی آنها است(12). تعریف عملی: تعریف برهمکنش در این پژوهش منطبق بر تعریف نظری می باشد. پیش بینی(Prediction) : تعریف نظری: عبارت است از فرآیند برآورد موقعیتهای ناشناختهاست. تعریف عملی: تعریف پیش بینی در این پژوهش عبارت است مدل سازی محاسباتی در جهت برٖآورد برهمکنش آپتامر-هدف است. |
| ذینفعان نتایج طرح | بیماران : نتایج برهمکنش آپتامرهای مختلف با هدف های بیولوژیکی خاص بیماری های بخصوص می تواند از بسیاری از مشکلات عمده و جدی ناشی از انـواع مختلفـی از مقاومـت های دارویـی، سـمیت دارویی و تعاملات ناخواسته دارویی جلوگیری کند و سلامت بیمار در درجه ی اول حفظ و ارتقا داده شود(18). همچنین این نتایج در راستای تشخیص بیماریهای صعب العلاج در مراحل بسیار اولیه که هنوز بیماری گسترش نیافته و به راحتی قابل درمان است می تواند مفید واقع شود و سلامت و زندگی بیمار را حفظ کرد. این موضوع به ویژه در مورد انواع سرطان ها که نسبت به سایر بیماری ها پیچیدگی و مخاطرات به مراتب بیشتری دارد، مشهود است(16). داروسازان و شرکت های داروسازی: به دلیل هزینه های گزاف و زمان طاقت فرسای مطالعه روی ساختارهای شیمیایی مختلف در چرخه¬ی تشخیص بیماری¬ها و طراحی دارو در آزمایشگاههای تشخیصی، دارو سازان، شرکت های دارویی، آزمایشگاههای سلولی مولکولی می¬توانند از نتایج این پژوهش سود ببرند. همچنین پیش بینی¬های برهمکنش آپتامر-هدف به دلیل بهره¬گیری از تکنیک¬های محاسباتی سریع می¬توانند در درمان بیماری¬های صعب العلاج نظیر ایدز و بیماری¬های ویروسی که نیاز به پردازش و سرعت عمل بالایی دارند و این امکان در آزمایشگاه های طراحی و اکتشاف دارو وجود ندارد می¬تواند مفید واقع شود(19). پژوهشگران و محققان: نتایج برهمکنش آپتامرهای مختلف با target های بخصوص و روابط پیچیده¬ی بین آنها می¬تواند منجر به شناخت و طراحی دنباله¬های آپتامری بیشتر و بنیان نهادن تئوری¬های جدید برای پژوهشگران، محققان و دانشمندان باشد. پزشکان: نتایج حاصل از برهمکنش آپتامرهای مختلف با هدف¬های خاص بیولوژیکی آنها می¬تواند منجر به طراحی داروی صحیحی برای یک بیماری خاص شود که این امر منجر به این می شود که پزشکان با تجویز داروی صحیح در جهت ارتقای سلامت ملی گام بردارند. نیروهای امنیتی و انتظامی: از آنجا که معمولا تهاجمات بیولوژیک از طریق آب، هوا یا غذا صورت می¬گیرد، گستره وسیعی از جمعیت در کانون آسیب با این عوامل قرار خواهند داشت. معمولا، عوامل بیولوژیک از دسته باکترها یا ویروسهایی انتخاب می¬شوند که به آسانی قابلیت تکثیر و همه گیری در بین جمعیت را داشته باشند با این توصیف، بنابراین نتایج حاصل از پیش بینی برهمکنش آپتامر-هدف می تواند در شناسایی عوامل مورد استفاده در بایوتروریسم و شناسایی باقیمانده سلاح¬های شیمیایی در محیط کمک کننده و اثرگذار باشد و به نیروهای امنیتی و نظامی در راه ارتقا امنیت جامعه کمک کند. همچنین از آنجا که مشکلات و مخاطرات ایجاد شده توسط مواد مخدر و روان گردان¬ها تهدیدی جدی برای جوامع است، کشف این موادو شناسایی معتادین از طریق آنالیز و تشخیص توالی¬های این مواد می¬تواند کمک شایانی به سلامت جامعه و امنیت در سطح کلان و مبارزه با مواد مخدر کند(20, 21). |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| رضا فردوسی | استاد راهنمای اول (آموزشی ) |
| ندا امامی | دانشجوی مالک پایان نامه |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر متن خبر |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر روشی محاسباتی برای پیش بینی برهمکنش جفتهای آپتامر -هدف برا اساس یاد گیری عمیق ارائه شدمتن خبر آپتارها در زمینه های مختلف نتایج قابل قبول تری نسبت به آنتی بادی ها در برخورد با بیماری ها از خود نشان داده اند, پیش بینی سریع و قابل اعتماد برهمکنش آپتامر- هدف میتواند گام بزرگی در جهت تحول نظام طراحی دارو و پیشرفت درمان بیماری های صعب العلاج در مراحل اولیه ی بیماری دارد.
به منظور غلبه بر چالش های موجود در این حوزه با بکارگیری تکنیک ها ی محاسباتی و کامپیوتری پیش بینی, همچنین نتایج برهمکنش آپتامرهای مختلف با هدف های بخصوص و روابط پیچیده ی بین آنها میتواند زمینه ساز شناخت و کشف دنیاله های آپتامری بیشتر و بنیان نهادن تیوری های جدید برای محققان, دانشمندان و پزشکان باشد لذا این مطالعه با هدف پیش بینی برهمکنش آپتامر- هدف به کمک تکنیک های محاسباتی انجام گرفت و نتایج قابل قبولی را ارائه کرد. پیش بینی کننده طراحی شده در این پژوهش قادر است برهمکنش آپتامر- هدف را با دقت 91 درصد پیش بینی کند. |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر متن خبر |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
