وارن غيش

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

وارن ريتشارد غيش هو مالك شركة Advanced Biocomputing LLC. انضم إلى كلية الطب بجامعة واشنطن كعضو هيئة تدريس مبتدئ في عام 1994، وكان أستاذًا مشاركًا باحثًا في علم الوراثة من عام 2002 إلى عام 2007. [ 2 ]

تعليم

بعد دراسة الفيزياء في البداية، حصل جيش على درجة البكالوريوس في الكيمياء الحيوية من جامعة كاليفورنيا، بيركلي ، وأكمل العمل للحصول على درجة الدكتوراه في البيولوجيا الجزيئية في نفس المؤسسة في عام 1988. [ 1 ]

بحث

يُعرف غيش بشكل أساسي بمساهماته في برنامج NCBI BLAST ، [ 3 ] [ 4 ] بما في ذلك إنشاء ودعم خدمة شبكة BLAST، وتطوير ودعم قواعد بيانات nr (شبه غير المتكررة) في فبراير 1991، وإطلاق BLAST المُجزأ (WU-BLAST 2.0) في مايو 1996، ومواصلة عمله على AB-BLAST. في جامعة واشنطن في سانت لويس ، قاد غيش فريق تحليل الجينوم الذي قام بتصنيف جميع بيانات جينوم الإنسان والفأر والجرذ التي أنتجها مركز تسلسل الجينوم بالجامعة من عام 1995 إلى عام 2002. أُتيحت خدمة شبكة NCBI BLAST للمستخدمين الداخليين لأول مرة في ديسمبر 1989، ثم فُتحت للجمهور في مارس 1990، بعد فترة وجيزة من قبول مخطوطة BLAST للنشر. كان ذلك قبل عدة أشهر من ظهور الورقة البحثية مطبوعة، لذا طلب مدير NCBI عدم الإعلان عن توفر خدمة الشبكة. بما أن الخدمة كانت تستخدم أحدث برامج BLAST على أجهزة SMP فائقة السرعة ، وتعتمد على قواعد بيانات تسلسلية شاملة يتم تحديثها يوميًا، فقد ساهمت الدعاية الشفهية سريعًا في ترسيخ مكانة المركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية (NCBI) كمركز شامل ومريح للبحث عن تشابه التسلسلات. ومثل خدمة شبكة BLAST، اعتمدت مشاريع جيش اللاحقة، التي نفذها بشكل مستقل، على الدعاية الشفهية.

في عام ١٩٨٥، ولتلبية الحاجة المتكررة إلى تحديد مواقع التعرف على إنزيمات التقييد في الحمض النووي بسرعة، طوّر جيش مكتبة دوال حتمية محدودة الحالة بلغة سي . وقد اقترح زميله في الدراسات العليا ومطور برنامج توزيع برمجيات بيركلي، مايكل ج. كاريلز ، فكرة تطبيق آلة الحالة المحدودة على هذه المشكلة ، مشيرًا إلى إمكانية تطبيق تقنيات آلة الحالة المحدودة المستخدمة في برنامج grep. استخدم تطبيق جيش لآلة الحالة المحدودة المحدودة بنية آلة ميلي ، وهي أكثر إحكامًا من آلة مور المكافئة ، وبالتالي أكثر كفاءة. ويمكن للآلة الناتجة مسح تسلسلات الحمض النووي بحثًا عن مواقع التعرف في دورة واحدة دون الحاجة إلى التراجع. وعلى الرغم من تطويرها بشكل مستقل، فقد لوحظ لاحقًا أن طريقة بناء آلة الحالة المحدودة المحدودة تُدمج بفعالية الخوارزميتين ٣ و٤ اللتين وصفهما ألفريد أهو ومارجريت ج. كوراسيك . [ ٥ ]

أثناء عمله في جامعة كاليفورنيا، بيركلي ، في ديسمبر 1986، قام جيش بتسريع برنامج FASTP [ 6 ] (المعروف لاحقًا باسم FASTA [ 7 ] ) الخاص بويليام ر. بيرسون وديفيد ج. ليبمان بمقدار ضعفين إلى ثلاثة أضعاف دون تغيير النتائج. وعندما أُبلغ بيرسون وليبمان بتحسينات الأداء، اقترح جيش استبدال جدول البحث k-tuple الخاص ببرنامج FASTP بآلة حالة منتهية حتمية، مقدرًا أن هذا قد يحسن الأداء العام بنسبة تصل إلى 10%. وخلص المؤلفان إلى أن هذا التحسن الطفيف لا يبرر زيادة تعقيد الكود. وفي الوقت نفسه تقريبًا، تصور جيش خدمة بحث مركزية عن التسلسلات، حيث تُحفظ جميع تسلسلات النيوكليوتيدات في GenBank في الذاكرة، وتُخزن بشكل مضغوط لتوفير المساحة، ويُبحث عنها عن بُعد عبر الإنترنت، مما يُزيل اختناقات الإدخال/الإخراج في قواعد البيانات، ويجعل من العملي لنظام واحد عالي الأداء خدمة مجتمع كبير من المستخدمين.

كانت النماذج الأولية لبرنامج BLAST أسرع بكثير من الإصدارات المعاصرة لبرنامج FASTA. ولتحسين الأداء بشكل أكبر، قام غيش بتكييف كود DFA الخاص به ليتوافق مع تحديد الكلمات المتطابقة في BLAST كبديل لجداول البحث. وشملت المساهمات الأخرى في BLAST استخدام تسلسلات النيوكليوتيدات المضغوطة كصيغة تخزين مضغوطة وكتمثيل داخلي أسرع للبحث عن التسلسلات؛ والمعالجة المتوازية؛ واستخدام مقاطع الذاكرة المشتركة المقفلة للاحتفاظ بقواعد بيانات التسلسلات الكبيرة في الذاكرة؛ والإدخال/الإخراج المُمَثَّل في الذاكرة؛ واستخدام بايتات الإشارة في بداية ونهاية التسلسلات لتحسين سرعة توسيع الكلمات المتطابقة.

قام جيش أيضًا بتطوير BLASTX [ 8 ] وTBLASTN [ 3 ] وTBLASTX (الأخير غير منشور)، بالإضافة إلى دعم شفاف للبرامج الخارجية مثل seg وxnu وdust لإخفاء المناطق منخفضة التعقيد في تسلسلات الاستعلام. كما أنشأ خدمة البريد الإلكتروني NCBI BLAST مع اتصالات اختيارية مشفرة بالمفتاح العام، وخدمة شبكة NCBI BLAST.

شملت المساهمات الإضافية تطوير ودعم قواعد بيانات تسلسل البروتينات والنيوكليوتيدات شبه المتكررة ( nr ) التابعة للمركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية (NCBI)، والتي تُحدَّث عادةً يوميًا وتُتاح عبر خدمة شبكة BLAST وللتنزيل العام. دمجت هذه القواعد تسلسلات من GenBank (بما في ذلك GenPept) و Swiss-Prot ومورد معلومات البروتين . كما طوّر جيش أول واجهة برمجة تطبيقات BLAST، والتي استُخدمت في شرح EST [ 9 ] وإنتاج بيانات Entrez ، بالإضافة إلى استخدامها في مجموعة تطبيقات NCBI BLAST الإصدار 1.4 (جيش، غير منشور)، وصمّم مُرسِل NCBI الأولي للخدمات الموزعة (مستوحى من وسيط طلب الكائنات الخاص بـ CORBA ).

في جامعة واشنطن في سانت لويس، طوّر غيش برنامج WU-BLAST 2.0، مُقدّماً طريقة X-drop جديدة لمحاذاة التسلسلات ذات الفجوات، بالإضافة إلى إحصائيات جديدة لتقييم نتائج هذه المحاذاة. كانت البرامج الناتجة أكثر حساسية بشكل ملحوظ، ولكنها أبطأ قليلاً فقط من برنامج BLAST غير المُجزأ. وقد تحسّنت حساسية المحاذاة ذات الفجوات من خلال التوسعة الجديدة لإحصائيات كارلين-ألتشول المجموعية [ 10 ] لتقييم نتائج هذه المحاذاة. وكانت الإحصائيات المجموعية قد طُوّرت تحليلياً لتقييم نتائج المحاذاة المتعددة غير المُجزأة، وتم التحقق من صحة استخدامها التجريبي لتقييم نتائج المحاذاة المتعددة ذات الفجوات بالتعاون مع ستيفن ألتشول . في مايو 1996، تم إصدار النسخة 2.0 من برنامج WU-BLAST، التي تدعم محاذاة الفجوات وإحصائيات المجموع في جميع أنماط البحث (BLASTP، BLASTN، BLASTX، TBLASTN، وTBLASTX)، كتحديث مباشر لمستخدمي برنامجي NCBI BLAST وWU-BLAST الحاليين (كلاهما بالإصدار 1.4، بعد تفرعهما في عام 1994). لا يدعم برنامج NCBI BLAST محاذاة الفجوات ولا إحصائيات المجموع في جميع أنماط البحث. في عام 1997، قام غيش بتطوير خوارزمية BLAST ثنائية النتائج أسرع وأكثر كفاءة في استخدام الذاكرة وأكثر حساسية قليلاً من تلك المستخدمة في برنامج NCBI.

في عام ١٩٩٩، أضافت شركة Gish دعمًا لتنسيق قاعدة البيانات الموسّع (XDF) إلى برنامج WU-BLAST، وهو أول تنسيق لقاعدة بيانات BLAST قادر على تمثيل التسلسل الأولي الكامل للجينوم البشري بدقة في كائنات تسلسل الكروموسومات كاملة الطول. قدّم WU-BLAST تنسيق XDF بسلاسة، محافظًا على التوافق مع تنسيق قاعدة بيانات BLAST الأصلي من خلال طبقة إدخال/إخراج مجردة لقاعدة البيانات. كان WU-BLAST مع XDF أول برنامج BLAST يدعم الاسترجاع المفهرس باستخدام معرّفات التسلسل بتنسيق FASTA القياسي من NCBI كمفاتيح (بما في ذلك النطاق الكامل لعلامات تعريف NCBI)؛ والأول الذي يسمح باسترجاع التسلسلات الفردية، سواء جزئيًا أو كليًا، وبصيغتها الأصلية، أو مترجمة، أو معكوسة التكملة؛ والأول القادر على إعادة محتويات قاعدة بيانات BLAST بالكامل إلى تنسيق FASTA قابل للقراءة البشرية .

في عام 2000، أُضيف دعمٌ فريدٌ لروابط الإبلاغ (مجموعات متسقة من التسلسلات عالية التكرار؛ تُسمى أيضًا سلاسل في بعض حزم البرامج اللاحقة) إلى برنامج WU-BLAST، إلى جانب إمكانية تحديد المستخدمين للمسافة بين التسلسلات عالية التكرار المسموح بها في المجموعة نفسها بطولٍ ذي دلالة بيولوجية ( مثل طول أطول إنترون متوقع في النوع محل الاهتمام)، مع دمج تحديد المسافة في حساب قيم E. اقترح غيش تجميع تسلسلات الاستعلام لتسريع عمليات بحث BLAST بمقدار عشرة أضعاف أو أكثر (MPBLAST)، ونفّذ تسلسلات مجزأة مع بايتات مراقبة داخلية، جزئيًا للمساعدة في التجميع باستخدام MPBLAST، وجزئيًا لمنع امتداد المحاذاة عبر حدود القطاعات عند تحليل تسلسلات الاستعلام المجزأة من تجميعات تسلسل الشوتجن. كما وجّه استخدام WU-BLAST كمحرك بحث سريع ومرن لتحديد وإخفاء تسلسلات الجينوم بدقة بحثًا عن العناصر المتكررة والتسلسلات منخفضة التعقيد (حزمة MaskerAid [ 11 ] لبرنامج RepeatMasker). وبالتعاون مع طالبة الدكتوراه مياو تشانغ، أشرف غيش على تطوير برنامج EXALIN [ 12 ] ، الذي حسّن دقة تنبؤات محاذاة التسلسلات الموصولة من خلال منهجية مبتكرة تجمع بين معلومات من نماذج مواقع الربط المانحة والمستقبلة ومعلومات من حفظ التسلسل. وعلى الرغم من أن EXALIN يُجري برمجة ديناميكية كاملة افتراضيًا، إلا أنه يُمكنه اختياريًا استخدام مخرجات WU-BLAST لتهيئة البرمجة الديناميكية وتسريع العملية بنحو 100 ضعف مع فقدان طفيف للحساسية أو الدقة.

في عام 2008، أسس جيش شركة Advanced Biocomputing, LLC، حيث يواصل تطوير ودعم حزمة AB-BLAST.

في عام 2024، وبعد أن أوقف المركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية (NCBI) توزيع قواعد بيانات التسلسل بتنسيق FASTA البسيط والمدعوم على نطاق واسع، قدم غيش برامج نصية تعمل على تسريع تحويل قواعد بيانات NCBI BLAST إلى تنسيق FASTA بعدة أضعاف. [ 13 ]

مراجع

  1. 1 2 غيش، وارن ريتشارد (1988). 1. طفرات SV40 المعزولة من الخلايا البشرية المحولة. 2. طرق تحليل التسلسل (أطروحة دكتوراه). جامعة كاليفورنيا، بيركلي. ProQuest 303669506 . 
  2. ↑ وارن غيش في خادم ببليوغرافيا DBLP
  3. 1 2 ألتشول، س .؛ غيش، و .؛ ميلر، و .؛ مايرز، إ .؛ ليبمان، د. (1990). "أداة البحث الأساسية للمحاذاة المحلية". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 215 (3): 403-410 . doi : 10.1016/S0022-2836(05)80360-2 . PMID 2231712. S2CID 14441902 .  
  4. ↑ فهم التسلسلات: ستيفن ف. ألتشول يتحدث عن تحسين BLAST
  5. ↑ أهو، ألفريد ف .؛ كوراسيك، مارغريت ج. (يونيو 1975). "مطابقة السلاسل بكفاءة: أداة مساعدة للبحث الببليوغرافي" . مجلة اتصالات رابطة الحوسبة الآلية . 18 (6): 333-340 . doi : 10.1145/360825.360855 . S2CID 207735784 . 
  6. ↑ ليبمان، دي جيه؛ بيرسون، دبليو آر (1985). "عمليات بحث سريعة وحساسة عن تشابه البروتينات". مجلة ساينس . 227 (4693): 1435-1441 . Bibcode : 1985Sci...227.1435L . doi : 10.1126/science.2983426 . PMID 2983426 . 
  7. ↑ بيرسون، دبليو آر؛ ليبمان، دي جيه (1988). "أدوات محسّنة لمقارنة التسلسلات البيولوجية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 85 (8): 2444-2448 . Bibcode : 1988PNAS...85.2444P . doi : 10.1073 / pnas.85.8.2444 . PMC 280013. PMID 3162770 .  
  8. ↑ غيش، و.؛ ستيتس، د. ج. (1993). "تحديد مناطق ترميز البروتين من خلال البحث عن التشابه في قواعد البيانات". علم الوراثة الطبيعية . 3 (3): 266-272 . doi : 10.1038/ng0393-266 . PMID 8485583. S2CID 15295142 .  
  9. ↑ بوغوسكي، إم إس؛ لوي، تي إم؛ تولستوشيف، سي إم (1993). "dbEST - قاعدة بيانات لـ "علامات التسلسل المعبر عنها"" . Nature Genetics . 4 (4): 332– 333. doi : 10.1038/ng0893-332 . PMID 8401577 . S2CID 40138950 .  
  10. ↑ كارلين، س .؛ ألتشول، إس. إف. (1993). "تطبيقات وإحصاءات لقطاعات متعددة عالية الدرجات في التسلسلات الجزيئية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 90 (12): 5873-5877 . Bibcode : 1993PNAS...90.5873K . doi : 10.1073 / pnas.90.12.5873 . PMC 46825. PMID 8390686 .  
  11. ↑ بيديل، جيه إيه؛ كورف، آي؛ غيش، دبليو (2000). "MaskerAid : تحسين أداء RepeatMasker" . المعلوماتية الحيوية . 16 (11): 1040-1041 . doi : 10.1093/bioinformatics/16.11.1040 . PMID 11159316 .  
  12. ↑ تشانغ، م.؛ غيش، و. (2005). "تحسين محاذاة الربط من منظور نظرية المعلومات". المعلوماتية الحيوية . 22 (1): 13-20 . doi : 10.1093/bioinformatics/bti748 . PMID 16267086 . 
  13. ↑ "مساعد NCBI" . blast.advbiocomp.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30-05-2026 .