Im Sommer 2018 fand unter St. Petersburg die jĂ€hrliche Sommerakademie fĂŒr Bioinformatik statt, an der 100 Studierende und Doktoranden teilnahmen, um Bioinformatik zu erlernen und deren Anwendung in verschiedenen Bereichen der Biologie und Medizin zu erfahren.
Der Hauptfokus dieser Akademie lag auf Krebsforschung, jedoch wurden auch VortrÀge zu anderen Themen der Bioinformatik gehalten, von Evolution bis zur Datenanalyse der Einzelzell-Sequenzierung. Im Laufe der Woche lernten die Teilnehmer, mit Nex-Generation-Sequenzierungsdaten zu arbeiten, programmierten in Python und R, nutzten gÀngige bioinformatische Tools und Frameworks, machten sich mit den Methoden der Systembiologie, Populationsgenetik und der Medikamentenentwicklung zur Erforschung von Tumoren vertraut und vieles mehr.
Nachfolgend finden Sie Videos von 18 VortrĂ€gen, die an der Akademie gehalten wurden, mit einer kurzen Beschreibung und Folien. Die mit einem Sternchen â*â markierten sind recht grundlegend und können ohne vorherige Vorbereitung angesehen werden.
1*. Onkogenomik und personalisierte Onkologie | Michail Pjatnicki, Institut fĂŒr biomedizinische Chemie
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Mikhail gab einen kurzen Ăberblick ĂŒber die Genomik von Tumoren und wie das VerstĂ€ndnis der Evolution von Krebszellen praktische Probleme der Onkologie löst. Besondere Aufmerksamkeit widmete der Dozent der ErklĂ€rung der Unterschiede zwischen Onkogenen und Tumorsuppressoren, den Methoden zur Identifizierung von «Krebsgenen» und der Abgrenzung molekularer Subtypen von Tumoren. Zum Abschluss sprach Mikhail ĂŒber die Zukunft der Onkogenomik und die Herausforderungen, die auftreten könnten.
2*. Genetische Diagnostik erblicher Tumorsyndrome | Andrei Afanasyev, yRisk
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Andrei sprach ĂŒber erbliche Tumorsyndrome und behandelte deren Biologie, Epidemiologie und klinische Manifestationen. Ein Teil der Vorlesung widmete sich der Frage des genetischen Testings â wer es benötigen könnte, welche MaĂnahmen ergriffen werden, welche Schwierigkeiten bei der Datenverarbeitung und der Interpretation der Ergebnisse auftreten und schlieĂlich, welchen Nutzen dies fĂŒr Patienten und ihre Angehörigen bringt.
3*. The Pan-Cancer Atlas | German Demidov, 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 der enormen Datenmengen, um Effekte von geringer GröĂe zu identifizieren, die in einem begrenzten Datensatz schwer zu erkennen sind (wie er typischerweise in einer oder mehreren Labors verwendet wird), aber dennoch eine enorme Rolle in einer so komplexen und multifaktoriellen Erkrankung wie Krebs spielen.
In den letzten Jahren haben zahlreiche fĂŒhrende Forschungsteams weltweit, sich dieser Herausforderung bewusst, begonnen, ihre KrĂ€fte zu bĂŒndeln, um all diese Effekte zu entdecken und zu beschreiben. Ăber eine solche Initiative (The PanCancer Atlas) und die Ergebnisse, die im Rahmen dieser Konsortialarbeit veröffentlicht wurden, sprach Hermann in diesem Vortrag.
4. ChIP-Seq zur Untersuchung epigenetischer Mechanismen | Oleg Shpyvnov, JetBrains Research
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Die Regulation der Genexpression erfolgt auf verschiedene Weise. In seiner Vorlesung sprach Oleg ĂŒber die epigenetische Regulation durch Modifikation von Histonen, die Untersuchung dieser Prozesse mittels ChIP-seq und die Analysemethoden fĂŒr die gewonnenen Ergebnisse.
5. Multiome in der Krebsforschung | Konstantin Okonchnikov, Deutsches Krebsforschungszentrum
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Die Entwicklung experimenteller Technologien in der molekularen Biologie hat es ermöglicht, eine Vielzahl funktioneller Prozesse in Zellen, Organen oder sogar im gesamten Organismus zu untersuchen. Um Verbindungen zwischen den Komponenten biologischer Prozesse herzustellen, ist der Einsatz von Multiome erforderlich, die massive experimentelle Daten aus Genomik, Transkriptomik, Epigenomik und Proteomik kombinieren. Konstantin brachte anschauliche Beispiele fĂŒr die Anwendung von Multiome im Bereich der Krebsforschung, mit einem Fokus auf pĂ€diatrische Onkologie.
6. Vielseitigkeit und EinschrÀnkungen der Einzelzellanalyse | Konstantin Okonchnikov
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Eine detaillierte Vorlesung ĂŒber RNA-Sequenzierung einzelner Zellen und Methoden zur Analyse dieser Daten sowie Wege, offensichtliche und versteckte Probleme bei deren Untersuchung zu ĂŒberwinden.
7. Analyse von Single-Cell RNA-seq-Daten | Konstantin Zaitsev, Washington University in St. Louis
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EinfĂŒhrungsvorlesung zur Sequenzierung einzelner Zellen. Konstantin diskutiert Sequenzierungsmethoden, Herausforderungen in den Laborphasen und bei der bioinformatischen Analyse sowie Möglichkeiten, diese zu bewĂ€ltigen.
8. Diagnose von Muskeldystrophie mit Nanopore-Sequenzierung | Pavel Avdeev, George Washington University
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Die Sequenzierung mit der Oxford-Nanopore-Technologie bietet Vorteile, die zur Identifizierung der genetischen Ursachen von Erkrankungen, wie zum Beispiel Muskeldystrophie, genutzt werden können. In seiner Vorlesung erlÀuterte Pavel die Entwicklung eines Pipelines zur Diagnose dieser Krankheit.
9*. Graphische Darstellung des Genoms | Ilya Minkin, Penn State University
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Graphmodelle ermöglichen eine kompakte Darstellung einer groĂen Anzahl Ă€hnlicher Sequenzen und werden hĂ€ufig in der Genomik eingesetzt. Ilya erlĂ€uterte ausfĂŒhrlich, wie mit Hilfe von Graphen genomische Sequenzen rekonstruiert werden, wie und warum der De Bruijn-Graph verwendet wird, inwieweit dieser "graphenbasierte" Ansatz die Genauigkeit bei der Mutationserkennung erhöht und welche ungelösten Probleme bei der Nutzung von Graphen weiterhin bestehen.
10*. Spannende Proteomik | Pavel Sinitsin, Max-Planck-Institut fĂŒr Biochemie (2 Teile)
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Proteine sind fĂŒr die meisten biochemischen Prozesse im lebenden Organismus verantwortlich, und derzeit ist die Proteomik die einzige Methode, um den Zustand Tausender Proteine gleichzeitig global zu analysieren. Das Spektrum der bearbeiteten Aufgaben ist beeindruckend â von der Identifizierung von Antikörpern und Antigenen bis zur Bestimmung der Lokalisation von mehreren Tausend Proteinen. In seinen Vorlesungen sprach Pavel ĂŒber diese und andere Anwendungen der Proteomik, deren aktuellen Entwicklungen und die Herausforderungen bei der Datenanalyse.
11*. GrundsÀtze molekularer Simulationen | Pavel Yakovlev, BIOCAD
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Ein einfĂŒhrender theoretischer Vortrag ĂŒber die molekulare Dynamik: warum sie notwendig ist, was sie bewirkt und wie sie in der Arzneimittelentwicklung eingesetzt wird. Pavel widmete sich den Methoden der molekularen Dynamik, der ErklĂ€rung molekularer KrĂ€fte, der Beschreibung von Bindungen, den Begriffen âKraftfeldâ und âIntegrationâ, den EinschrĂ€nkungen bei der Modellierung und vielem mehr.
12*. Molekularbiologie und Genetik | Jurij Barbitow, Institut fĂŒr Bioinformatik
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EinfĂŒhrung in die Molekularbiologie und Genetik in drei Teilen fĂŒr Studierende und Absolventen technischer Fachrichtungen. In der ersten Vorlesung werden Konzepte der modernen Biologie, Fragen zur Struktur des Genoms und das Auftreten von Mutationen diskutiert. Der zweite Teil behandelt ausfĂŒhrlich die Funktionsweise von Genen, die Prozesse der Transkription und Translation, und der dritte Teil widmet sich der Regulation der Genexpression sowie den grundlegenden molekularbiologischen Methoden.
13*. Prinzipien der NGS-Datenanalyse | Jurij Barbitow, Institut fĂŒr Bioinformatik
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In der Vorlesung werden Methoden der Next-Generation-Sequenzierung (NGS), ihre Typen und Eigenschaften besprochen. Der Dozent erklĂ€rt ausfĂŒhrlich, wie die Daten, die "aus dem Sequenzierer herauskommen", strukturiert sind, wie sie fĂŒr die Analyse umgewandelt werden und welche AnsĂ€tze es gibt, um mit ihnen zu arbeiten.
14*. Nutzung der Kommandozeile, Praxis | Gennadij Zakharov, EPAM
Praktische Ăbersicht ĂŒber nĂŒtzliche Befehle in der Linux-Kommandozeile, Optionen und deren grundlegende Verwendung. Die Beispiele konzentrieren sich auf die Analyse von sequenzierten DNA-Sequenzen. Neben den Standardoperationen in Linux (wie cat, grep, sed, awk) werden auch Werkzeuge zur Arbeit mit Sequenzen (samtools, bedtools) behandelt.
15*. Datenvisualisierung fĂŒr die Kleinsten | Nikita Alexeyev, UniversitĂ€t ITMO
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Jeder hatte schon einmal die Aufgabe, Ergebnisse seiner Forschungsprojekte zu veranschaulichen oder sich mit Diagrammen, Grafiken und Bildern anderer auseinanderzusetzen. Nikita erklÀrte, wie man Grafiken und Diagramme richtig interpretiert und das Wesentliche herausfiltert; wie man verstÀndliche Bilder erstellt. Der Dozent betonte auch, worauf man beim Lesen eines Artikels oder beim Ansehen eines Werbeclips achten sollte.
16*. Karriere in der Bioinformatik | Viktoria Korzhova, Max-Planck-Institut fĂŒr Biochemie
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Viktoria erklÀrte die Struktur der akademischen Wissenschaft im Ausland und worauf Studierende im Bachelor-, Master- oder Doktoratsstudium achten sollten, um eine Karriere in Wissenschaft oder Industrie aufzubauen.
17*. Wie Wissenschaftler einen Lebenslauf erstellen | Viktoria Korzhova, Max-Planck-Institut fĂŒr Biochemie
Was sollte im Lebenslauf bleiben und was entfernt werden? Welche Fakten sind fĂŒr einen potenziellen Arbeitgeber interessant und welche besser nicht erwĂ€hnt werden? Wie sollten Informationen angeordnet werden, damit Ihr Lebenslauf Aufmerksamkeit erregt? Die Vorlesung beantwortet diese und weitere Fragen.
18*. Wie der Markt fĂŒr Bioinformatik funktioniert | Andrei Afanasev, yRisk
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Wie funktioniert der Markt und wo kann ein Bioinformatiker arbeiten? Diese Frage wird ausfĂŒhrlich mit Beispielen und Empfehlungen in Andreas Vorlesung behandelt.
Ende
Wie Sie vielleicht bemerkt haben, sind die Themen der VortrĂ€ge an der Schule sehr vielfĂ€ltig â von molekularer Modellierung und dem Einsatz von Graphen zur Erstellung des Genoms bis hin zur Analyse einzelner Zellen und dem Aufbau einer wissenschaftlichen Karriere. Wir am Institut fĂŒr Bioinformatik bemĂŒhen uns, im Programm der Schule zahlreiche Themen zu behandeln, um möglichst viele Bereiche der Bioinformatik abzudecken und damit jeder Teilnehmer etwas Neues und NĂŒtzliches lernt.
Die nĂ€chste Schule fĂŒr Bioinformatik findet vom 29. Juli bis zum 3. August 2019 bei Moskau statt. Das Thema in diesem Jahr wird die Bioinformatik in der Entwicklungsbiologie und im Altern sein.
FĂŒr diejenigen, die sich intensiv mit Bioinformatik beschĂ€ftigen möchten, lĂ€uft die Bewerbung fĂŒr unser in St. Petersburg weiter. Oder folgen Sie unseren Nachrichten ĂŒber die Eröffnung des Programms in Moskau bereits diesen Herbst.
FĂŒr alle, die nicht in Petersburg oder Moskau sind, aber sehr gerne Bioinformatiker werden möchten â wir haben eine zu 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 statt. Ein groĂes Dankeschön dafĂŒr.
An alle Bioinformatiker!
P.S. Wenn Ihnen das nicht genug erschien, und .
Quelle: habr.com
