ایمنی‌شناسی محاسباتی (به انگلیسی: Computational Immunology) یک حوزه علمی دربرگیرندهٔ روش‌های با توان بالا (به انگلیسی: high throughput) و مرتبط با ژنومیک و بیوانفورماتیک است که به طور ویژه به تحلیل داده‌های مرتبط با ایمنی‌شناسی اختصاص دارد. هدف این حوزه علمی، تبدیل داده‌های ایمنی‌شناسی به مسائل رایانشی، حل این مسائل از طریق روش‌های ریاضی و رایانشی و در نهایت تبدیل مجدد این نتایج به تفسیرهای معنی‌دار از نظر زیست‌شناسی است.
مقدمه
سیستم ایمنی یک از سیستم‌های پیچیده بدن انسان است و درک آن یکی از چالش‌برانگیزترین مسائل در حوزه زیست‌شناسی است. مطالعات ایمنی‌شناسی برای فهم شیوه‌های بنیادین دفاعی بدن انسان و همچنین برای تولید داروها برای بیماری‌های ایمونولوژیکی و حفظ سلامت، مهم هستند. یافته‌های اخیر در حوزه ژنومیک و فناوری‌های پروتئومیک ایمنی‌شناسی را دگرگون کرده‌است. توالی‌یابی ژنوم انسان و سایر جانداران اطلاعات با حجم بسیار بالایی را تولید کرده‌است که این اطلاعات مرتبط با ایمنی‌شناسی نیز می‌شوند. پیشرفت‌های اخیر در حوزه بیوانفورماتیک یا زیست‌شناسی محاسباتی موجب فهمیدن اطلاعات بیشتر در این حجم بالای داده شده‌است که این روند در به وجود آمدن حوزه ایمنی‌شناسی محاسباتی یا ایمونوانفورماتیک نقش کلیدی ایفا کرده‌است.
زیست‌شناسی محاسباتی شاخه‌ای از بیوانفورماتیک است که بر پایه مفاهیم و ابزارهای مشابه مانند هم‌ترازسازی توالی و ابزارهای پیش‌بینی ساختار پروتئین بنا شده‌است. ایمونومیک رشته‌ای است مانند ژنومیک و پروتئومیک که به طور خاص‌تر علم ترکیب کردنِ ایمنی‌شناسی با علوم کامپیوتر، ریاضی، شیمی و بیوشیمی برای مطالعات در سطح حجیمی از اطلاعات، است. هدف آن مطالعه شبکه‌های پیچیده تعامل پروتئین-پروتئین و کسب درک عمیق‌تر از پاسخ ایمنی بدن و نقش آن در زمان سلامت، بیماری یا نقاهت است. ایمنی‌شناسی رایانشی قسمتی از ایمونومیک است که به طور ویژه بر تحلیل مطالعات حاوی داده‌های حجیم تمرکز کرده‌است .
تاریخچه
ایمونوانفورماتیک بیش از ۹۰ سال پیش با مدل‌سازی نظری اپیدمیولوژی مالاریا آغاز شد. در آن زمان تأکید بر استفاده ریاضی برای هدایت مطالعهٔ چگونگی انتقال بیماری، بود. از آن زمان تا کنون، این حوزه گسترش یافته تا جنبه‌های دیگری سیستم ایمنی و بیماری‌ها را نیز دربر گیرد .
پایگاه‌داده‌های ایمونولوژیکی
پس از پیشرفت‌های اخیر در توالی‌یابی و فناوری‌های پروتئومیک، روند تولید داده‌های مولکولی و ایمنی‌شناسی چندین برابر شده‌اند. این داده به نحوی گسترده هستند که پایگاه‌داده‌های خاصی طبقه‌بندی می‌شوند که این طبقه‌بندی بر اساس استفاده تحقیقاتی آن‌ها می‌باشد. تاکنون ۳۱ پایگاه ایمونولوژیکی در Nucleic Acids Research (NAR) Database Collection ذکر شده‌اند که برخی از آن‌ها به همراه چند پایگاه‌داده مرتبط با ایمنی‌شناسی در جدول زیر آمده‌اند. اطلاعات جدول از NAR Database Collection گرفته شده‌است.
| Database | Description | |
|---|---|---|
| ALPSbase | پایگاه‌داده مرتبط با بیماری‌های مربوط به تکثیر لنفوسایت‌ها | |
| AntigenDB | توالی، ساختار و اطلاعات دیگر دربارهٔ آنتی‌ژن‌های پاتوژن. | |
| AntiJen | اطلاعات کمی در مورد انقیاد پپتیدها و پروتئین‌های دارای اهمیت ایمنولوژیکی. | |
| BCIpep | این پایگاه اطلاعات همه اپیتپ‌های سلول-بی را که به صورت تحقیقاتی به دست آمده‌اند ذخیره می‌کند. در این پایگاه‌داده که اطلاعات آن توسط محققان قبلاً تأیید می‌شود، اطلاعات مفصلی اپیتپ‌های جمع‌آوری شده و منتشرشده سلول‌های-بی در پایگاه‌های دیگر یا مقالات، گردآوری شده‌است. اطلاعات گسترده‌ای از جانداران پاتوژنی مانند ویروسها، باکتریها و قارچ‌ها جمع‌آوری شده‌است. در هر مدخل این پایگاه‌داده، اطلاعات کاملی از یک اپیتپ سلول-بی شامل دنباله آمینواسید منبع پروتئین آنتی‌ژنی و آزمایش‌های تولید یا نابود کردن آنتی‌بادی آن آمده‌است. | |
| dbMHC | dbMHC دسترسی به دنباله‌های HLA، ابزارهای تقویت آزمایش‌های ژنتیکی نواحی HLA، آلل HLA و فرکانس هاپلوتایپ را در بیش از ۹۰ جمعیت در سراسر دنیا به همراه اطلاعات کلینیکی پیوند سلول‌های بنیادی، دیابت شیرین و بیماری RA را در اختیار ما قرار می‌دهد. برای اطلاعات بیشتر به پیوند مقابل مراجعه کنید: http://www.oxfordjournals.org/nar/database/summary/604 | |
| DIGIT | پایگاه‌داده ایمونوگلبین‌ها و ابزارهای ترکیبی. | |
| HPTAA | HPTAA یک پایگاه‌داده از آنتی‌ژن‌های مستعد ارتباط با سرطان است که از اطلاعات بیان چندین پلتفرم از جمله ریزآرایه‌های عمومی قابل دسترس، اطلاعات GEO SAGE و اطلاعات بیان Unigene استفاده می‌کند. | |
| IEDB-3D | اطلاعات ساختاری موجود در پایگاه‌داده Immune Epitope. | |
| IL2Rgbase | جهش‌های ضعف‌های ایمنی شدید مرتبط با x(به انگلیسی: x-linked). | |
| MHCPEP | این پایگاه داده شامل لیستی از پپتیدهای انقیادشده به MHCها است. | |
| MUGEN Mouse Database بایگانی‌شده در ۱۲ نوامبر ۲۰۱۷ توسط Wayback Machine | مدل‌های موشی از فرایندهای ایمنی و بیماری‌های سیستم ایمنی. | |
| Protegen | پایگاه‌داده و سیستم تحلیل‌کننده برای آنتی‌ژن‌های حفاظت‌شونده. | |
| ImmGen | پایگاه‌داده کنسرسیوم ایمنی‌شناسی ژنوم که شامل پروفایل بیان برای بیش از ۲۵۰ نوع سلول موش و چندین جستجوگر اطلاعات دیگر برای مطالعه داده‌ها می‌شود. |