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Internet网络上的医学信息资源及应用[转帖]
DOCTOR
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Internet网络上的医学信息资源及应用[转帖]
Internet网络上的医学信息资源及应用
-- 中国医科院肿瘤研究所 曹德贤
    90年代以来,美国政府开始实施HPCC计划(High Performance Compting
and Communications Programs)和信息高速公路工程(Information Super-
highway),这标志着计算机科学和信息技术的研究与发展进入一个新阶段。
美国国立医学图书馆馆长D.A.B Lindberg出任联邦HPCC计划协调办公室(NCO)
首任主任时指出:“高性能计算机和高速网络已成为求解科技重大挑战问题
(Grand Challenge Problems)的关键技术。在医学领域,诸如人类基因序列
分析、蛋白结构与功能研究,药物最佳设计以及远程医学诊断等等都是医学
重大挑战课题”。“现代医学研究的突破性进展,在很大程度上将依赖于计
算机和信息技术的应用”。医学界认为,计算机网络和信息处理技术已成为
现代医学研究与临床治疗的必要技术支撑环境和基础设施。
    HPCC计划中的科研与教育网络工程 -- NREN (National Research and
Education Network)是以Internet网为基础发展的。事实上,世界各国的医
学生物学家都在应用Internet,它已经成为名符其实的全球科研网。今天,
Internet系统连接着世界上数百个著名的医学研究机构、医科大学和医院,
成为基础医学研究、医学临床与教育,以及预防保键等各领域不可缺少的医
学信息处理工具。医学家通过Internet网不但可以交换电子邮件,还可以用
许多软件工具分享网上的数据库资源和软件资源。这些信息资源有医学文献,
专科数据库及分析软件,医学教材和教学软件,医学和生命科学研究计划以
及医学机构和专家名录。Internet中常用的软件工具有:Telnet,FTP,Gopher,
WAIS,WWW等。可以查找文献,获取软件,也可以远程调用软件分析本地提交
的数据,可以连机学习解剖学和肿瘤化疗方案,也可以在网上与国外的合作
者共同撰写一篇论文。Internet网络的应用,打破了时空界限,使科学家虽
然远隔重洋,但如同在同一个试验室工作一样,及时交流信息共享信息资源。
Internet上的医学分子生物学数据库和软件资源
    80年代中期以来,计算机应用极大促进了分子生物学研究,从而形成了
“计算分子生物学" (Computation Molecular Biology),即用计算机存贮
和分析细胞中复杂分子的数据,探索人类基因和蛋白质的秘密。发达国家都
为此建立了国家级的信息中心,支持全国性乃至全球性合作研究。如:美国
国家生物技术信息中心NCBI(National Center for Biotechnology)是1988
年美国国会通过立法投资建立的,被称为推进美国医学分子生物学发展的战
略性计划之一。这项立法规定NCBI的四项目标是:
  1.建立计算机化的分子生物学,生物化学和遗传学知识数据系统。
  2.研究用于分子生物学数据分析和解释的先进算法。
  3.在医学和生物技术科技人员中推广应用上述技术。
  4.广泛收集生物技术信息,向医学生物学界提供信息服务。
这个中心建在美国国立卫生研究院 (NIH) 的国立医学图书馆 (NLM)。是80
年代以来美国肿瘤所(NCI)建立超级计算机中心之后的又一重大措施。这类
大规模信息中心成为 Internet 资源的基础。近几年,在 Internet网络医
学应用中,这一分支学科有特别迅速的发展,成为医学信息学 (Medical
Informatics) 领域的热门,并有力地加速了医学分子技术的进展。短短十
年,基因诊断和基因治疗已进入临床应用,实在领人嘱目。
    至今,在Internet网上,通过FTP可以查到的分子生物学数据库共有47
个,这些数据库是公开的,用"Anonymous FTP"方式可以查找并获取。例如:
Genbank GENBANK核酸数据库
GBD 人类基因组数据库
AIDS_db 爱滋病病毒数据库
AIMB_db 人工智能和分子生物学家数据库
ALN NBRF蛋白序列库
CCSD 复杂碳氢结构数据库
DDBJ 日本DNA数据库
DSSP 蛋白二级结构字典
EMBL 欧洲分子生物学实验室核酸序列库
ENEYNE 酶命名数据库
FANS_Ref 核酸序列功能分析文献库
PDB 蛋白三维结构数据库
PIR 蛋白序列数据库
RDP 限制性酶数据库
Small_RNA Small RNA序列库
Swiss_Prot Swiss_Prot蛋白序列库
TFD 转录因子关系数据库
tRNA tRNA基因序列库
... 等等
在Internet上提供这些数据库的主要机构是:
 ----- 美国国家生物技术信息中心(NCBI)
 ----- 英国欧洲生物信息学研究所(EBI)
 ----- 日本国家遗传研究所(NIG)
 ----- 日本基因数据库网络(GBDnet)
 ----- 以色列Weizman科学院(EMBNet)
    此外,还有23所大学研究机构也在网上提供数据库服务。如:瑞士日内
瓦大学生化系和大学医院(Expasy),美国麻省总医院(MGH-Codon, GCRDb),
美国印第安那大学生物系(FlyBase),美国约翰.霍普金斯大学(GBD,OMIM),
美国肿瘤所超级计算机中心(GenPept),美国斯坦福大学的人类基因图研究中
心和美国皮茨堡大学超级计算机中心(Genbank)......等等。
    通过FTP也可以从Internet网上取得基因序列和蛋白结构分析软件。现已
查到有44所大学或研究中心提供这类研究软件,在Internet网上被分子生物
学家称为“软件超级市场”,但不付钱。这些软件是在不同环境中开发的,
如:Unix, Dos, Windows或Mac。文件格式不同,因此,首先需阅读目录中的
README文件或通过E-Mail取得相应的Help文本,然后按照说明将你所需要的软
件传递到自己的计算机。例如:美国NCBI提供的核酸和蛋白序列分析软件有:
Blast/Unix,Macw/Dos/Windows, Entrez/Dos/Windows,nrdb/Uinx,Authorin/
Mac/Dos。此外,还有软件开发工具:ASN.1_Tool 和 BITS (Biotechnology
Informating ToolKit Software)。从 NCBI 的FTP Server上获取软件,你可
以运行 Anonymous-FTP,远程地址是:"NVBI.NLM.NIH.GOV" ,目录路径是:
toolbox\ncbi-tools。类似地,英国EBI的FTP Server上也有大量软件,可以
用以下地址:"FTP.EBI.AC.UK",目录路径是:Pub/software/Dos或Pub/software
/Unix。EBI有一个软件称为MAILFASTA,能对DNA或蛋白序列完成预处理,并自
动提交给其他分析软件如:Blast,BLitz,FASTA,GRAIL等等。另一个软件称为
MSU,能调用22个基于Email的分析软件服务器。总之,你可以在这44个地址中
任意选择,查找你所需要的软件并获取它们,学习应用它们。
    有些大型软件在网上以Client/Server方式运行,你不必将它们抄录到自己
的本地计算机上,而是通过E-mail,从自己的微机工作站上(Client)按照软件
规程,向远程计算机(Server)提交请求,远程计算机将分析或检索结果传回到
Client工作站,以此分享远程大型计算机资源。如:NCBI开发的两个软件,可
以用E-mail方式应用。一个是 Retrieve,另一个是 Blast (Basic Local
Alignment Search Tool)。通过E-mail向Retrieve系统发送基因或蛋白序列检
索请求的方法如下例所示:
 E-mail地址: Retrieve@NCBI.NLM.NIH.GOV
 E-mail报文内容:
   Datalib Genbank (指检索Genbank数据库)
   Maxlines 5000 (发回结果可多达5000行)
   Begin
   HPRT  (要查的基因名或其他主题词)
    通常报文发出后五分钟以内便可以从美国NCBI送回结果。首先是当日更新
的Genbank检索结果,而后是以前一版的Genbank检索结果。包括相关文献,基
因序列数据及分析报告。Retrieve可以访问的数据库有Genbank,EMBL,GenPept,
Swiss_Prot.PIR,PDB,EPD,TFD,Kabat等。Blast是基因序列比较分析软件,其中
包括四部分:1. Blastp: 给出一氨基酸序列片段在蛋白质数据库中做重码分析。
2. Blastn: 给出核苷酸序列片段在核苷酸序列数据库中比较。3. Blastx: 核
苷酸序列片段翻译的阅读构架与蛋白序列库比较。4. tBlastn: 蛋白序列片段
与核苷酸数据库中的自动翻译阅读框架比较。Blast系统可用的蛋白数据库是PIR,
PDP,GenPept,Swiss-Prot。可以分别调用这些数据库,也可以用nr为库名一次
性调用。nr是这四个数据库的无冗余综合数据库。核酸数据库有Genbank,EMBL
等,也有一个用nr命名的综合库,用E-mail运行Blast系统的方法如下例所示:
 地址: Blast@NCBI.NLM.NIH.GOV
 报文: Program Blastn  (核酸序列片段与核酸序列库比较)
  DataLib nr  (nr是无冗余综合数据库)
  Expert 8  (统计比较匹配域值,缺省值=10)
  BEGIN
  >Humen Apolipoprotein A4 Gene HUMAPOA4A
  ATCCAGTGGCAAACTCCTCCAGCCCCAGCAAG
    Blast系统通常需要 5-10分钟才能发回分析结果,其中有统计数据和统计
图,不同重码率的序列片段对子列表,以及库中序列的出处等。学习使用上述
软件的方法是向这两个系统的地址发出报文为help的电子邮件。
    这种提供Client/Server软件服务的几十个机构中,除 NCBI外,还包括美
国Los Alamos国家实验室,Brookhaven 国家实验室,IBM在纽约的 Thomas J.
Watson研究中心以及英、法、德、意等国的著名医学分子生物学信息中心,它
们都在Internet网上公布软件内容及Email地址。
应用Gopher获取医学信息
    Internet网上的Gopher是1991年由美国明尼苏达大学开发的网络服务软件,
是现今最流行的应用系统,全球现有5704个 Gopher Server(这个数据每天更
新)。其中医学领域的Gopher Server占25%,按数据库主题分类有:医学、生
物学和遗传学(分子生物学)、药学、环境与卫生、医学教育、图书情报、科
研计划与基金等等,在任何提供Gopher的结点机上都可以查找,国内如中科院
网络中心(CNC)或高能所(IHEP)。查询方法举例说明如下:用 Gopher软件,进
入地址:Gopher.WLU.EDU,系统在Internet上找到此地址并与该服务目录联接,
屏幕上显示的根目录是:
  1. W & L University Information/
  2. Netlink Server/
  3. Libraries and Information Access/
  4. Explore Internet Resources/
  5. Finding Gopher Resources/
  6. W & L Gopher_ All Menu Entries
    选择5,进入下级目录中的 1. All Gopher Sites/,在第三层目录的按主
题词Gopher Server分类中可以查到与医学相关的Gopher Server及其地址,例
如我们找到美国立卫生研究院NIH的地址是 Gopher.NIH.GOV。同样也会找到其
它地址。当我们用上述地址进入NIH的Gopher Server时显示以下根目录:
  1. Announcements [Apr,10,1995]
  2. About This and Other Gopher at NIH/
  3. Health and Clinical Information/
  4. Grants snd Research Information/
  5. Molecular Biology Database/
  6. Library and Literature Sources/
  7. NIH Compus Information/
  8. NIH Computer and Network Information/
  9. Weather and Area Information/
 10. Gopher Tunnels To other Gopher and WAIS sites/
 11. E-mail and Directory Services/
 12. Search NIH phone Book
 13. Search Menus at this Gopher Site by Key word  
    任选一项,可以逐层查询,一直查到具体资料。选择 3,可以找到临床医
学的信息;选择 5,可以查到分子生物学数据库;要查电话号就选择12。如果
需要将资料抄录到自己的计算机上,就用SAVE命令。系统完成SAVE操作后,你
可以在自己的微机上阅读,也可以打印或用自己的软件做分析处理,
Internet上的医学图书文献检索
    前述基因和蛋白数据库联机应用举例中,用户给出核酸序列名(或相关主
题词,或编号),除查到序列数据之外,也给出研究此基因的全部文献,但多
数医学图书文献不是这样查询的,而是用传统的查询方法。如:作者姓名、期
刊名称、书名、出版时间及相关主题词。在 Internet上,现已有130个联机图
书检索系统,地址和相关软件均已公布。Nor Texas 大学的Rilly Barron编辑
了一个联机文献数据库文件列举了这些图书文献检索服务器的地址。用FTP联
机到地址Unt.edu,可以抄录这些文件,也可以用Gopher,联机到Gopher.unt.
edu查找并转录这些文件。用这个方法,你通过Internet可以了解全世界130个
计算机化的图书检索系统,并学会使用它们。可以通过Internet访问著名的
MEDLARS医学图书文献系统,也可以进入哈佛大学图书馆。在Intrenet上,WAIS
和WWW有更强的功能,在掌握FTP和Gopher后,应学习使用这两个软件。
Internet为全球电化教学提供了有效途径
    远距离电化教学是Intrenet应用中的一个重要领域。现今的广播电视教学
是定时课程,而Intrenet的应用将打破这些限制。美国全球系统分析和仿真学
会GLOSAS (Global System Analysis and Simulation Association)有一所全
球大学GU(Global University)正在发展一个MMOA(Multimedia of America)计
划。目标是仿照VOA建立 MMOA。任务是建立全球性多媒体教学系统,使全世界
的学生都能通过Internet,使用支持 Windows软件环境的工作站,随时有选择
地学习网上的多媒体教材。将有越来越多医学教材服务器出现,如同现有的FTP
Server, Gopher Server那样,支持多媒体的 WAIS和MOSAIC服务软件是两种有
效的工具。也有商业软件出现,如SYNECTICS公司的ShareView, GLOSAS和世界
银行(WB)都用这个软件进行实验。众所周知,现在Internet网上已经提供人体
解剖的三维影像,可提供医学生学习。在高科技领域,科学家的新理论和实验
通常要经过十年或更长时间才能编入教材。现代科技发展如此之快,必需有更
有效的途径供学生学到最新的东西。Internet能使学生通过计算机网络学习各
著名研究机构和实验室的最新成果。医学院校的学生在接触复杂抽象模型和模
拟课程时,感到难学,现在用计算机模拟的许多成果都可以在Internet上找到。
比如:常用抗癌药环磷酰胺与癌细胞中DNA的作用模型;HIV蛋白酶的活性部位
受 HIV抑制剂作用的结构模型;温度和压力影响水分子氢键网络构造变化的模
型等等。这使得学生可以在计算机前很直观地学习这些理论和模型。在公共卫
生和流行病学方面,世界卫生组织(WHO)正在支持一项应用 Internet的公共卫
生学教育计划,拟将全球 216个公共卫升研究所连入Internet,建立全球公共
卫生网络(Internet_based Global Public Health System),除进行全球疾病
监测、生命统计和流行病学研究外,远程公共卫生教学是重要目标。入网的各
国学生可在网上阅读教材,交换信息,共同建立一项公共卫生研究计划。至今,
全球已有百余所学校入网,被称为全球公共卫生学校(Global Internet School
of  Public Health)。这个教学计划为学生发放国际公认的公共卫生学毕业证
书。参加这项培训计划可以向美国皮茨堡大学的“WHO疾病监测合作中心”的
Laporte教授发送电子邮件。地址是:"RLAPORTE@VMS.CIS.PITE.EDU"。
    Internet是全球几千个计算机网络系统互联的信息共享环境,是一个医学
信息的大宝库。计算机和信息技术为现代医学提供了空前强大的新式武器。有
远见的医学家应当尽快拿起这个武器,为医学科学的突破合力攻关。

如果你我不曾相逢 也许 心绪永远不会沉重 如果真的失之交臂 只怕 今生今世也不轻松
ip地址已设置保密
2002-7-15 6:37:33

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