Im Sommer 2018 fand in der NĂ€he von St. Petersburg die jĂ€hrliche Sommerschule fĂŒr Bioinformatik statt, an der 100 Studenten und Doktoranden teilnahmen, um Bioinformatik zu studieren und deren Einsatz in verschiedenen Bereichen der Biologie und Medizin kennenzulernen.
Der Schwerpunkt dieser Schule lag auf der Krebsforschung, aber es gab auch Vorlesungen zu anderen Bereichen der Bioinformatik, angefangen von Evolution bis hin zur Analyse von Einzelzell-Sequenzierung. WĂ€hrend der Woche lernten die Teilnehmer, mit Daten der next-generation Sequenzierung zu arbeiten, programmierten in Python und R, wendeten standardisierte bioinformatische Tools und Frameworks an, machten sich mit systembiologischen Methoden, Populationsgenetik und Medikamentenmodellierung bei der Tumorforschung vertraut und vieles mehr.
Im Folgenden finden Sie Videos von 18 Vorlesungen, die wÀhrend der Schule gehalten wurden, mit einer kurzen Beschreibung und Folien. Die mit einem Stern «*» gekennzeichneten sind eher grundlegend und können ohne vorherige Vorbereitung angesehen werden.
1*. Onkogenomik und personalisierte Onkologie | Michail Pjatnickij, NII fĂŒr biomedizinische Chemie
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Michail gab einen kurzen Ăberblick ĂŒber die Genomik von Tumoren und darĂŒber, wie das VerstĂ€ndnis der Evolution von Krebszellen praktische Probleme der Onkologie lösen kann. Besonders betonte der Dozent den Unterschied zwischen Onkogenen und Tumorsuppressoren, die Methoden zur Identifizierung von âKrebsgenenâ und die Abgrenzung molekularer Tumorsubtypen. Zum Abschluss widmete sich Michail der Zukunft der Onkogenomik und den Herausforderungen, die dabei entstehen können.
2*. Genetische Diagnostik erblicher Tumorsyndrome | Andrey Afanasyev, yRisk
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Andrey sprach ĂŒber erbliche Tumorsyndrome und analysierte deren Biologie, Epidemiologie und klinische Manifestationen. Ein Teil der Vorlesung war der Frage der genetischen Testung gewidmet â wer sie durchfĂŒhren lassen sollte, was dafĂŒr getan wird, welche Schwierigkeiten bei der Datenverarbeitung und der Interpretation der Ergebnisse auftreten können und schlieĂlich, welchen Nutzen dies fĂŒr Patienten und deren Angehörige bringt.
3*. Der Pan-Krebs-Atlas | German Demidow, BIST/UPF
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Trotz jahrzehntelanger Forschung im Bereich der Genomik und Epigenomik von Krebs ist die Antwort auf die Frage, "wie, wo und warum Tumorsyndrome entstehen", nach wie vor unvollstĂ€ndig. Ein Grund dafĂŒr ist die Notwendigkeit einer standardisierten Erhebung und Verarbeitung einer enormen Menge an Daten, um Effekte kleiner GröĂenordnung zu entdecken, die in begrenzten DatensĂ€tzen schwer zu identifizieren sind (und genau solch ein Volumen ist typisch fĂŒr Forschung in einer oder mehreren Laboratorien), die jedoch insgesamt eine enorme Rolle in einer so komplexen und multifaktoriellen Erkrankung wie Krebs spielen.
In den letzten Jahren haben viele der stĂ€rksten Forschungsgruppen weltweit, die sich dieses Problems bewusst sind, begonnen, ihre Anstrengungen zu bĂŒndeln, um all diese Effekte zu entdecken und zu beschreiben. Ăber eine dieser Initiativen (The PanCancer Atlas) und die Ergebnisse, die im Rahmen dieses Konsortiums von Laboren erzielt wurden und in einer Sonderausgabe von Cell veröffentlicht wurden, sprach German in diesem Vortrag.
4. ChIP-Seq zur Untersuchung epigenetischer Mechanismen | Oleg ShpyNov, JetBrains Research
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Die Regulation der Genexpression erfolgt auf verschiedene Weise. In seinem Vortrag sprach Oleg ĂŒber die epigenetische Regulation durch Histonmodifikationen, die Untersuchung dieser Prozesse mittels ChIP-Seq und die Analyse der gewonnenen Ergebnisse.
5. Multiomik in der Krebsforschung | Konstantin Okonechnikov, Deutsches Krebsforschungszentrum
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Die Entwicklung experimenteller Technologien in der Molekularbiologie hat es ermöglicht, eine breite Palette funktioneller Prozesse in Zellen, Organen oder sogar im gesamten Organismus zu untersuchen. Um Verbindungen zwischen den Komponenten biologischer Prozesse herzustellen, ist der Einsatz von Multiomik erforderlich, bei der massive experimentelle Daten der Genomik, Transkriptomik, Epigenomik und Proteomik kombiniert werden. Konstantin prĂ€sentierte anschauliche Beispiele fĂŒr den Einsatz von Multiomik in der Forschung zu Krebserkrankungen mit Fokus auf pĂ€diatrische Onkologie.
6. Vielseitigkeit und EinschrÀnkungen der Analyse einzelner Zellen | Konstantin Okonechnikov
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Ein detaillierter Vortrag ĂŒber RNA-Sequenzierung einzelner Zellen und Methoden zur Analyse dieser Daten sowie Möglichkeiten zur Ăberwindung offensichtlicher und versteckter Probleme bei ihrer Untersuchung.
7. Datenanalyse des Single-Cell RNA-seq | Konstantin Saitsev, Washington University in St.Louis
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EinfĂŒhrungsvorlesung ĂŒber die Sequenzierung einzelner Zellen. Konstantin diskutiert Sequenzierungsmethoden, Herausforderungen in den Phasen der Laborarbeit und bioinformatischen Analyse sowie Wege, diese zu ĂŒberwinden.
8. Diagnose von Muskeldystrophie durch Nanoporen-Sequenzierung | Pawel Avdeev, George Washington University
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Die Sequenzierung mit der Oxford Nanopore-Technologie bietet Vorteile, die zur Identifizierung genetischer Ursachen von Krankheiten, wie z.B. Muskeldystrophie, genutzt werden können. In seinem Vortrag erklÀrte Pawel die Entwicklung eines Workflows zur Diagnose dieser Erkrankung.
9*. Grafische Darstellung des Genoms | Ilja Minkin, Pennsylvania State University
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Grafmodelle ermöglichen eine kompakte Darstellung einer groĂen Anzahl Ă€hnlicher Sequenzen und werden hĂ€ufig in der Genomik verwendet. Ilja erlĂ€uterte ausfĂŒhrlich, wie genomische Sequenzen mithilfe von Graphen rekonstruiert werden, wie und warum der de Bruijn-Graph verwendet wird, inwieweit dieser 'grafische' Ansatz die Genauigkeit der Mutationssuche erhöht und welche ungelösten Probleme beim Einsatz von Graphen weiterhin bestehen.
10*. Fesselnde Proteomik | Pawel Sinitsyn, Max-Planck-Institut fĂŒr Biochemie (2 Teile)
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Proteine sind fĂŒr die meisten biochemischen Prozesse in lebenden Organismen verantwortlich, und bislang ist die Proteomik die einzige Methode zur globalen Analyse des Zustands von Tausenden von Proteinen gleichzeitig. Das Spektrum der gelösten Aufgaben ist beeindruckend â von der Identifizierung von Antikörpern und Antigenen bis zur Bestimmung der Lokalisation mehrerer Tausend Proteine. In seinen Vorlesungen sprach Pawel ĂŒber diese und andere Anwendungen der Proteomik, ihre aktuelle Entwicklung und die Herausforderungen bei der Datenanalyse.
11*. Grundprinzipien molekularer Simulationen | Pawel Jakovlev, BIOCAD
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EinfĂŒhrungsvorlesung ĂŒber Molekulardynamik: warum sie benötigt wird, was sie bewirkt und wie sie bei der Arzneimittelentwicklung eingesetzt wird. Pawel widmete sich den Methoden der Molekulardynamik, der ErklĂ€rung molekularer KrĂ€fte, der Beschreibung von Bindungen, den Begriffen âKraftfeldâ und âIntegrationâ, den EinschrĂ€nkungen beim Modellieren und vielem mehr.
12*. Molekularbiologie und Genetik | Jurij Barbitov, Institut fĂŒr Bioinformatik
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EinfĂŒhrung in die Molekularbiologie und Genetik in drei Teilen fĂŒr Studenten und Absolventen technischer StudiengĂ€nge. In der ersten Vorlesung werden die Begriffe der modernen Biologie, Fragen zur Struktur des Genoms und das Entstehen von Mutationen behandelt. Der zweite Teil beleuchtet die Funktionsweise von Genen, die Prozesse der Transkription und Translation, der dritte die Regulierung der Genexpression und die grundlegenden molekularbiologischen Methoden.
13*. Prinzipien der Datenanalyse NGS | Jurij Barbitov, Institut fĂŒr Bioinformatik
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In dieser Vorlesung werden die Methoden der Next-Generation-Sequenzierung (NGS), ihre Typen und Eigenschaften erlĂ€utert. Der Dozent erklĂ€rt detailliert, wie die Daten âaus dem Sequenziererâ aussehen, wie sie fĂŒr die Analyse aufbereitet werden und welche Möglichkeiten es gibt, mit ihnen zu arbeiten.
14*. Verwendung der Kommandozeile, Praxis | Gennadij Sacharov, EPAM
Praktische Ăbersicht nĂŒtzlicher Befehle in der Linux-Kommandozeile, Optionen und Grundlagen ihrer Nutzung. Die Beispiele richten sich an die Analyse sequenzierter DNA-Streifen. Neben den Standardoperationen in Linux (z. B. cat, grep, sed, awk) werden auch Dienstprogramme zur Arbeit mit Sequenzen (samtools, bedtools) betrachtet.
15*. Datenvisualisierung fĂŒr die Kleinsten | Nikita Alexejew, UniversitĂ€t ITMO
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Jeder hat schon einmal versucht, die Ergebnisse seiner wissenschaftlichen Projekte zu illustrieren oder sich in Diagramme, Grafiken und Bilder anderer hineinzuversetzen. Nikita erklÀrte, wie man Grafiken und Diagramme richtig interpretiert und das Wesentliche herausfiltert; wie man verstÀndliche Bilder zeichnet. Der Dozent hob auch hervor, worauf man beim Lesen von Artikeln oder beim Ansehen von Werbevideos achten sollte.
16*. Karriere in der Bioinformatik | Viktoria Korzhova, Max-Planck-Institut fĂŒr Biochemie
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Viktoria sprach ĂŒber die Struktur der akademischen Wissenschaft im Ausland und darauf, worauf man achten muss, um als Bachelor-Student, Master-Student oder Doktorand eine Karriere in der Wissenschaft oder in der Industrie aufzubauen.
17*. Wie Wissenschaftler ein CV erstellen | Viktoria Korzhova, Max-Planck-Institut fĂŒr Biochemie
Was sollte im CV bleiben, was sollte weggelassen werden? Welche Fakten könnten fĂŒr einen potenziellen Abteilungsleiter von Interesse sein, welche besser nicht erwĂ€hnt werden sollten? Wie sollte man die Informationen anordnen, damit Ihr Lebenslauf Aufmerksamkeit erregt? Die Vorlesung wird Antworten auf diese und weitere Fragen geben.
18*. Wie der Markt fĂŒr Bioinformatik strukturiert ist | Andrei Afanasjew, yRisk
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Wie ist der Markt strukturiert und wo kann man als Bioinformatiker arbeiten? Eine ausfĂŒhrliche Antwort auf diese Frage, mit Beispielen und RatschlĂ€gen, wird in der Vorlesung von Andrei gegeben.
Ende
Wie Sie vielleicht bemerkt haben, sind die Themen der Vorlesungen an der Schule ziemlich vielfĂ€ltig â von molekularer Modellierung und der Nutzung von Graphen zur Genomzerlegung bis hin zur Analyse einzelner Zellen und dem Aufbau einer wissenschaftlichen Karriere. Wir im Institut fĂŒr Bioinformatik bemĂŒhen uns, im Programm der Schule verschiedene Themen zu integrieren, um so viele Bioinformatikdisziplinen wie möglich abzudecken und damit jeder Teilnehmer etwas Neues und NĂŒtzliches fĂŒr sich entdeckt.
Die nĂ€chste Schule fĂŒr Bioinformatik findet vom 29. Juli bis 3. August 2019 in der NĂ€he von Moskau statt. Das Thema in diesem Jahr wird Bioinformatik in der Entwicklungsbiologie und der Altersforschung sein.
FĂŒr diejenigen, die Bioinformatik vertieft studieren möchten, laufen die Bewerbungen fĂŒr unser in St. Petersburg. Oder folgen Sie unseren Nachrichten zur Eröffnung des Programms in Moskau bereits diesen Herbst.
FĂŒr diejenigen, die sich nicht in St. Petersburg oder Moskau befinden, aber unbedingt Bioinformatiker werden wollen â wir haben eine ĂŒber Algorithmen, Programmierung, Genetik und Biologie vorbereitet.
AuĂerdem haben wir Dutzende , die Sie jetzt sofort beginnen können.
Im Jahr 2018 fand die Sommerschule fĂŒr Bioinformatik mit UnterstĂŒtzung unserer stĂ€ndigen Partner â den Unternehmen JetBrains, BIOCAD und EPAM â statt, wofĂŒr wir ihnen groĂen Dank aussprechen.
An alle Bioinformatiker!
P.S. Wenn Ihnen das nicht genug erschien, und .
Quelle: habr.com
