Im Sommer 2018 fand in der Nähe von St. Petersburg eine jährliche Sommerschule für Bioinformatik statt, zu der 100 Studenten und Doktoranden kamen, um Bioinformatik zu studieren und sich über deren Einsatz in verschiedenen Bereichen der Biologie und Medizin zu informieren.
Der Schwerpunkt der Schule lag auf der Krebsforschung, es gab aber auch Vorlesungen zu anderen Bereichen der Bioinformatik, die von der Evolution bis zur Analyse von Einzelzellsequenzierungsdaten reichten. Im Laufe der Woche lernten die Jungs, mit Sequenzierungsdaten der nächsten Generation zu arbeiten, in Python und R zu programmieren, Standardwerkzeuge und Frameworks der Bioinformatik zu verwenden, sich mit den Methoden der Systembiologie, Populationsgenetik und Arzneimittelmodellierung bei der Untersuchung von Tumoren vertraut zu machen, und vieles mehr.
Nachfolgend finden Sie ein Video von 18 an der Schule gehaltenen Vorlesungen mit einer kurzen Beschreibung und Folien. Die mit einem Sternchen „*“ gekennzeichneten Filme sind recht einfach gehalten und können ohne vorherige Vorbereitung angeschaut werden.
1*. Onkogenomik und personalisierte Onkologie | Mikhail Pyatnitsky, Forschungsinstitut für biomedizinische Chemie
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Mikhail sprach kurz über die Tumorgenomik und wie das Verständnis der Evolution von Krebszellen es uns ermöglicht, praktische Probleme in der Onkologie zu lösen. Besonderes Augenmerk legte der Dozent auf die Erläuterung des Unterschieds zwischen Onkogenen und Tumorsuppressoren, Methoden zur Suche nach „Krebsgenen“ und die Identifizierung molekularer Subtypen von Tumoren. Abschließend widmete sich Mikhail der Zukunft der Onkogenomik und den möglicherweise auftretenden Problemen.
2*. Genetische Diagnostik erblicher Tumorsyndrome | Andrey Afanasyev, yRisk
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Andrey sprach über erbliche Tumorsyndrome und diskutierte deren Biologie, Epidemiologie und klinische Manifestationen. Ein Teil der Vorlesung widmet sich der Frage der Gentests – wer muss sich ihnen unterziehen, was wird dafür getan, welche Schwierigkeiten treten bei der Datenverarbeitung und Interpretation der Ergebnisse auf und schließlich, welchen Nutzen bringen sie für Patienten und ihre Angehörigen? .
3*. Der Pan-Krebs-Atlas | German Demidov, BIST/UPF
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Trotz jahrzehntelanger Forschung im Bereich der Krebsgenomik und Epigenomik ist die Antwort auf die Frage „Wie, wo und warum Tumorsyndrome entstehen“ immer noch unvollständig. Ein Grund dafür ist die Notwendigkeit einer standardisierten Erfassung und Verarbeitung großer Datenmengen, um Effekte geringer Größenordnung zu erkennen, die in einem begrenzten Datensatz (der Größe, die für eine Studie in einem oder mehreren Labors typisch ist) schwer zu erkennen sind. , die aber insgesamt eine große Rolle bei einer so komplexen und multifaktoriellen Erkrankung wie Krebs spielen.
In den letzten Jahren haben viele der einflussreichsten Forschungsgruppen der Welt, die sich dieses Problems bewusst sind, begonnen, ihre Kräfte zu bündeln, um all diese Effekte zu erkennen und zu beschreiben. Herman sprach in diesem Vortrag über eine dieser Initiativen (den PanCancer Atlas) und die Ergebnisse, die im Rahmen der Arbeit dieses Laborkonsortiums erzielt und in einer Sonderausgabe von Cell veröffentlicht wurden.
4. ChIP-Seq in der Untersuchung epigenetischer Mechanismen | Oleg Shpynov, JetBrains Research
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Die Regulierung der Genexpression erfolgt auf unterschiedliche Weise. In seinem Vortrag sprach Oleg über die epigenetische Regulation durch Histonmodifikation, die Untersuchung dieser Prozesse mit der ChIP-seq-Methode und Methoden zur Analyse der erzielten Ergebnisse.
5. Multiomics in der Krebsforschung | Konstantin Okonechnikov, Deutsches Krebsforschungszentrum
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Die Entwicklung experimenteller Technologien in der Molekularbiologie hat es ermöglicht, die Untersuchung verschiedenster funktioneller Prozesse in Zellen, Organen oder sogar im gesamten Organismus zu kombinieren. Um Verbindungen zwischen Komponenten biologischer Prozesse herzustellen, ist der Einsatz von Multiomik erforderlich, bei der umfangreiche experimentelle Daten aus der Genomik, Transkriptomik, Epigenomik und Proteomik kombiniert werden. Konstantin gab anschauliche Beispiele für den Einsatz von Multi-Omics im Bereich der Krebsforschung mit Schwerpunkt auf der pädiatrischen Onkologie.
6. Vielseitigkeit und Grenzen der Einzelzellanalyse | Konstantin Okonechnikov
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Eine ausführlichere Vorlesung über Einzelzell-RNA-Seq und Methoden zur Analyse dieser Daten sowie Möglichkeiten zur Überwindung offensichtlicher und versteckter Probleme bei deren Untersuchung.
7. Analyse von Einzelzell-RNA-seq-Daten | Konstantin Zaitsev, Washington University in St. Louis
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Einführungsvorlesung zur Einzelzellsequenzierung. Konstantin spricht über Sequenzierungsmethoden, Schwierigkeiten bei der Laborarbeit und bioinformatischen Analysen sowie Möglichkeiten, diese zu überwinden.
8. Diagnose von Muskeldystrophie mittels Nanoporensequenzierung | Pavel Avdeev, George Washington University
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Die Sequenzierung mithilfe der Oxford Nanopore-Technologie bietet Vorteile, die zur Identifizierung genetischer Ursachen von Krankheiten wie Muskeldystrophie genutzt werden können. In seinem Vortrag sprach Pavel über die Entwicklung einer Pipeline zur Diagnose dieser Krankheit.
9*. Grafische Darstellung des Genoms | Ilya Minkin, Pennsylvania State University
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Graphenmodelle ermöglichen eine kompakte Darstellung einer großen Anzahl ähnlicher Sequenzen und werden häufig in der Genomik eingesetzt. Ilya sprach ausführlich darüber, wie Genomsequenzen mithilfe von Diagrammen rekonstruiert werden, wie und warum das De-Bruin-Diagramm verwendet wird, wie sehr ein solcher „Diagramm“-Ansatz die Genauigkeit von Mutationssuchen erhöht und welche ungelösten Probleme bei der Verwendung von Diagrammen noch bestehen.
10*. Unterhaltsame Proteomik | Pavel Sinitsyn, Max-Planck-Institut für Biochemie (2 Teile)
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Proteine sind für die meisten biochemischen Prozesse in einem lebenden Organismus verantwortlich, und die Proteomik ist bisher die einzige Methode zur globalen Analyse des Zustands von Tausenden von Proteinen gleichzeitig. Die Bandbreite der gelösten Probleme ist beeindruckend – von der Identifizierung von Antikörpern und Antigenen bis hin zur Bestimmung der Lokalisierung mehrerer tausend Proteine. In seinen Vorträgen sprach Pavel über diese und andere Anwendungen der Proteomik, ihre aktuelle Entwicklung und Fallstricke bei der Datenanalyse.
elf*. Grundprinzipien molekularer Simulationen | Pavel Yakovlev, BIOCAD
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Einführende theoretische Vorlesung zur Molekulardynamik: Warum sie benötigt wird, was sie bewirkt und wie sie in Bezug auf die Arzneimittelentwicklung eingesetzt wird. Pavel widmete sich den Methoden der Molekulardynamik, der Erklärung molekularer Kräfte, der Beschreibung von Zusammenhängen, den Konzepten „Kraftfeld“ und „Integration“, Einschränkungen bei der Modellierung und vielem mehr.
12*. Molekularbiologie und Genetik | Yuri Barbitov, Institut für Bioinformatik
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Eine dreiteilige Einführung in die Molekularbiologie und Genetik für Studierende und Absolventen der Ingenieurwissenschaften. In der ersten Vorlesung werden die Konzepte der modernen Biologie, Fragen der Genomstruktur und das Auftreten von Mutationen erörtert. Der zweite behandelt im Detail die Fragen der Genfunktion, der Prozesse der Transkription und Translation, der dritte befasst sich mit der Regulierung der Genexpression und grundlegenden molekularbiologischen Methoden.
13*. Prinzipien der NGS-Datenanalyse | Yuri Barbitov, Institut für Bioinformatik
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Die Vorlesung beschreibt Methoden des Second Generation Sequencing (NGS), ihre Typen und Eigenschaften. Der Dozent erklärt ausführlich, wie die Daten „Ausgabe“ des Sequenzers aufgebaut sind, wie sie für die Analyse konvertiert werden und wie man damit arbeiten kann.
14*. Üben Sie | mithilfe der Befehlszeile Gennadi Sacharow, EPAM
Ein praktischer Überblick über nützliche Linux-Befehlszeilenbefehle, Optionen und die Grundlagen ihrer Verwendung. Die Beispiele konzentrieren sich auf die Analyse sequenzierter DNA-Sequenzen. Zusätzlich zu den Standard-Linux-Operationen (z. B. cat, grep, sed, awk) werden Dienstprogramme zum Arbeiten mit Sequenzen (samtools, bedtools) berücksichtigt.
15*. Datenvisualisierung für die Kleinen | Nikita Alekseev, ITMO-Universität
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Jeder hat die Erfahrung gemacht, die Ergebnisse seiner eigenen wissenschaftlichen Projekte zu veranschaulichen oder die Diagramme, Grafiken und Bilder anderer Menschen zu verstehen. Nikita erklärte, wie man Grafiken und Diagramme richtig interpretiert und hob das Wesentliche hervor; wie man klare Bilder zeichnet. Der Dozent betonte auch, worauf man achten sollte, wenn man einen Artikel liest oder einen Werbespot anschaut.
16*. Karriere in der Bioinformatik | Victoria Korzhova, Max-Planck-Institut für Biochemie
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Victoria sprach über die Struktur der akademischen Wissenschaft im Ausland und worauf Sie achten müssen, um als Student, Absolvent oder Doktorand eine Karriere in der Wissenschaft oder Industrie aufzubauen.
17*. Wie schreibe ich einen Lebenslauf für einen Wissenschaftler | Victoria Korzhova, Max-Planck-Institut für Biochemie
Was soll im Lebenslauf belassen und was entfernt werden? Welche Fakten sind für einen potenziellen Laborleiter von Interesse und welche sollte man besser nicht erwähnen? Wie sollten Sie Informationen anordnen, damit Ihr Lebenslauf hervorsticht? Auf diese und weitere Fragen gibt der Vortrag Antworten.
18*. So funktioniert der Bioinformatikmarkt | Andrey Afanasyev, yRisk
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Wie funktioniert der Markt und wo kann ein Bioinformatiker arbeiten? Die Antwort auf diese Frage wird in Andreys Vortrag ausführlich mit Beispielen und Ratschlägen präsentiert.
Ende
Wie Sie vielleicht bemerkt haben, sind die Themen der Vorlesungen an der Schule recht breit gefächert – von der molekularen Modellierung und der Verwendung von Graphen für den Genomzusammenbau bis hin zur Analyse einzelner Zellen und dem Aufbau einer wissenschaftlichen Karriere. Wir am Institut für Bioinformatik versuchen, abwechslungsreiche Themen in das Schulprogramm aufzunehmen, um möglichst viele bioinformatische Disziplinen abzudecken und jeder Teilnehmer etwas Neues und Nützliches zu lernen.
Die nächste Schule für Bioinformatik findet vom 29. Juli bis 3. August 2019 in der Nähe von Moskau statt. . Das diesjährige Thema wird Bioinformatik in der Entwicklungsbiologie und Altersforschung sein.
Für diejenigen, die sich vertieft mit Bioinformatik befassen möchten, nehmen wir weiterhin Bewerbungen für unser Studium entgegen in Sankt Petersburg. Oder verfolgen Sie unsere Neuigkeiten zur Eröffnung des Programms in Moskau im Herbst.
Für diejenigen, die nicht in St. Petersburg oder Moskau sind, aber unbedingt Bioinformatiker werden möchten, haben wir vorbereitet in Algorithmen, Programmierung, Genetik und Biologie.
Wir haben auch Dutzende , mit dem Sie sofort beginnen können.
Im Jahr 2018 wurde die Sommerschule für Bioinformatik mit der Unterstützung unserer Stammpartner – den Unternehmen JetBrains, BIOCAD und EPAM – durchgeführt, wofür wir ihnen sehr danken.
Bioinformatik an alle!
PS: Wenn Sie der Meinung sind, dass es nicht genug ist, и .
Source: habr.com