מאלגוריתמים לסרטן: הרצאות מבית הספר בנושא ביואינפורמטיקה

בקיץ 2018 התקיים ליד סנט פטרסבורג בית ספר קיץ שנתי לביואינפורמטיקה, אליו הגיעו 100 סטודנטים לתואר ראשון ושני ללמוד ביואינפורמטיקה וללמוד על השימוש בו בתחומי הביולוגיה והרפואה השונים.

ההתמקדות העיקרית של בית הספר הייתה בחקר הסרטן, אך היו הרצאות על תחומים אחרים של ביואינפורמטיקה, החל מאבולוציה ועד לניתוח נתוני רצף תא בודד. במהלך השבוע, החבר'ה למדו לעבוד עם נתוני רצף מהדור הבא, מתוכנתים ב-Python ו-R, השתמשו בכלים ובמסגרות ביואינפורמטיקה סטנדרטיות, הכירו את השיטות של ביולוגיה מערכות, גנטיקה של אוכלוסיות ומודלים של תרופות בעת לימוד גידולים, ועוד הרבה.

למטה תמצאו סרטון של 18 הרצאות שניתנו בבית הספר, עם תיאור קצר ושקופיות. אלה המסומנים בכוכבית "*" הם די בסיסיים וניתן לצפות בהם ללא הכנה מוקדמת.



1*. אונקוגנומיה ואונקולוגיה מותאמת אישית | מיכאיל פיאטניצקי, מכון המחקר לכימיה ביו-רפואית

וידאו | שקופיות

מיכאיל דיבר בקצרה על גנומיקת הגידול וכיצד הבנת האבולוציה של תאים סרטניים מאפשרת לנו לפתור בעיות מעשיות באונקולוגיה. המרצה הקדיש תשומת לב מיוחדת להסבר ההבדל בין אונקוגנים ומדכאי גידולים, שיטות לחיפוש "גנים סרטניים" וזיהוי תת-סוגים מולקולריים של גידולים. לסיכום, מיכאיל שם לב לעתיד האונקוגנומיה ולבעיות שעלולות להתעורר.

2*. אבחון גנטי של תסמונות גידול תורשתיות | אנדריי אפאנאסייב, yRisk

וידאו | שקופיות

אנדריי דיבר על תסמונות גידול תורשתיות ודן בביולוגיה, אפידמיולוגיה וביטויים קליניים שלהן. חלק מההרצאה מוקדש לנושא הבדיקות הגנטיות - מי צריך לעבור אותה, מה עושים לשם כך, אילו קשיים מתעוררים בעיבוד הנתונים ובפענוח התוצאות, ולבסוף, מה התועלת שהיא מביאה לחולים ולקרובי משפחה. .

3*. אטלס הפאן-סרטן | גרמן דמידוב, BIST/UPF

וידאו | שקופיות

למרות עשרות שנים של מחקר בתחום הגנומיקה והאפיגנומיה של סרטן, התשובה לשאלה "איך, היכן ומדוע מתעוררות תסמונות גידולים" עדיין לא מלאה. אחת הסיבות לכך היא הצורך ברכישה ועיבוד סטנדרטיים של כמויות עצומות של נתונים על מנת לזהות השפעות בסדר גודל קטן שקשה לזהות במערך נתונים מוגבל (בגודל האופייני למחקר בתוך מעבדה אחת או כמה). , אך במצטבר ממלאים תפקיד משמעותי תפקיד עצום במחלה כה מורכבת ורב-פקטוריאלית כמו סרטן.

בשנים האחרונות, רבות מקבוצות המחקר החזקות בעולם, המודעות לבעיה זו, החלו לאחד כוחות בניסיונות לזהות ולתאר את כל ההשפעות הללו. הרמן דיבר על אחת מהיוזמות הללו (The PanCancer Atlas) ועל התוצאות שהושגו במסגרת עבודתו של קונסורציום זה של מעבדות ופורסמו בגיליון מיוחד של Cell בהרצאה זו.

4. ChIP-Seq בחקר מנגנונים אפיגנטיים | אולג שפינוב, מחקר JetBrains

וידאו | שקופיות

ויסות ביטוי הגנים מתבצע בדרכים שונות. בהרצאתו דיבר אולג על ויסות אפיגנטי באמצעות שינוי היסטון, חקר תהליכים אלו בשיטת ChIP-seq ושיטות לניתוח התוצאות שהתקבלו.

5. מולטיומיקה בחקר הסרטן | קונסטנטין אוקונצ'ניקוב, המרכז הגרמני לחקר הסרטן

וידאו | שקופיות

התפתחות טכנולוגיות ניסוי בביולוגיה מולקולרית אפשרה לשלב חקר מגוון רחב של תהליכים תפקודיים בתאים, באיברים או אפילו באורגניזם כולו. כדי ליצור קשרים בין מרכיבי תהליכים ביולוגיים, יש צורך להשתמש במולטיומיקה, המשלבת נתונים ניסיוניים מסיביים מגנומיקה, טרנסקריפטומיקה, אפיגנומיקה ופרוטאומיקה. קונסטנטין נתן דוגמאות ברורות לשימוש במולטי-omics בתחום חקר הסרטן עם התמקדות באונקולוגיה ילדים.

6. צדדיות ומגבלות של ניתוח תא בודד | קונסטנטין אוקונצ'ניקוב

וידאו | שקופיות

הרצאה מפורטת יותר על RNA-seq חד-תא ושיטות לניתוח נתונים אלו, כמו גם דרכים להתגבר על בעיות ברורות ונסתרות בעת לימודן.

7. ניתוח נתוני RNA-seq חד-תא | קונסטנטין זייצב, אוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס

וידאו | שקופיות

הרצאת מבוא על רצף תא בודד. קונסטנטין דן בשיטות רצף, בקשיים בעבודת מעבדה ובניתוח ביואינפורמטיקה, ובדרכים להתגבר עליהם.

8. אבחון ניוון שרירים באמצעות רצף ננופורי | פאבל אבדייב, אוניברסיטת ג'ורג' וושינגטון

וידאו | שקופיות

לרצף באמצעות טכנולוגיית אוקספורד Nanopore יש יתרונות שניתן להשתמש בהם כדי לזהות את הגורמים הגנטיים למחלות כמו ניוון שרירים. בהרצאתו דיבר פאבל על פיתוח צינור לאבחון מחלה זו.

9*. ייצוג גרף של הגנום | איליה מינקין, אוניברסיטת מדינת פנסילבניה

וידאו | שקופיות

מודלים גרפים מאפשרים ייצוג קומפקטי של מספר רב של רצפים דומים והם משמשים לעתים קרובות בגנומיקה. איליה דיבר בפירוט על האופן שבו רצפים גנומיים משוחזרים באמצעות גרפים, כיצד ומדוע משתמשים בגרף דה-ברוין, עד כמה גישת "גרף" כזו מגבירה את הדיוק של חיפושי מוטציות, ואילו בעיות לא פתורות בשימוש בגרפים עדיין נותרו.

10*. פרוטאומיקה משעשעת | פאבל סיניצין, מכון מקס פלאנק לביוכימיה (2 חלקים)

וידאו 1, וידאו 2 |שקופיות 1, שקופיות 2

חלבונים אחראים לרוב התהליכים הביוכימיים באורגניזם חי, ועד כה פרוטאומיקה היא השיטה היחידה לניתוח גלובלי של מצבם של אלפי חלבונים בו זמנית. מגוון הבעיות שנפתרו מרשים - מזיהוי נוגדנים ואנטיגנים ועד לקביעת לוקליזציה של כמה אלפי חלבונים. בהרצאותיו, פאבל דיבר על יישומים אלה ואחרים של פרוטאומיקה, על התפתחותה הנוכחית ועל המלכודות בניתוח נתונים.

אחד עשר*. עקרונות בסיסיים של סימולציות מולקולריות | פאבל יאקובלב, BIOCAD

וידאו | שקופיות

הרצאה תיאורטית מבוא על דינמיקה מולקולרית: למה זה נחוץ, מה זה עושה וכיצד הוא משמש ביחס לפיתוח תרופות. פאבל שם לב לשיטות הדינמיקה המולקולרית, הסבר הכוחות המולקולריים, תיאור הקשרים, מושגי "שדה כוח" ו"אינטגרציה", מגבלות במודלים ועוד ועוד.

12*. ביולוגיה מולקולרית וגנטיקה | יורי ברביטוב, המכון לביואינפורמטיקה

וידאו 1, וידאו 2, וידאו 3 | שקופיות

מבוא בן שלושה חלקים לביולוגיה מולקולרית וגנטיקה לסטודנטים ובוגרי הנדסה. ההרצאה הראשונה דנה במושגי הביולוגיה המודרנית, סוגיות של מבנה הגנום והתרחשות מוטציות. השני מכסה בפירוט את נושאי תפקוד הגנים, תהליכי השעתוק והתרגום, השלישי מכסה את ויסות ביטוי הגנים ושיטות ביולוגיות מולקולריות בסיסיות.

13*. עקרונות ניתוח נתונים של NGS | יורי ברביטוב, המכון לביואינפורמטיקה

וידאו | שקופיות

ההרצאה מתארת ​​שיטות רצף דור שני (NGS), סוגיהן ומאפייניהן. המרצה מסביר בפירוט כיצד בנוי "פלט" הנתונים מהסיקוונסר, כיצד הם מומרים לניתוח ומהן הדרכים לעבוד איתו.

14*. באמצעות שורת הפקודה, תרגל | גנאדי זכרוב, EPAM

וידאו

סקירה מעשית של פקודות שורת פקודה שימושיות של לינוקס, אפשרויות והיסודות של השימוש בהן. הדוגמאות מתמקדות בניתוח של רצפי DNA רצופים. בנוסף לפעולות לינוקס סטנדרטיות (לדוגמה, cat, grep, sed, awk), נשקלות כלי עזר לעבודה עם רצפים (samtools, bedtools).

15*. הדמיית נתונים לקטנטנים | ניקיטה אלכסייב, אוניברסיטת ITMO

וידאו | שקופיות

לכולם היה ניסיון להמחיש את התוצאות של הפרויקטים המדעיים שלו או להבין דיאגרמות, גרפים ותמונות של אנשים אחרים. ניקיטה סיפרה כיצד לפרש נכון גרפים ודיאגרמות, תוך הדגשת העיקר מהם; איך לצייר תמונות ברורות. המרצה גם הדגישה מה צריך להסתכל בקריאת כתבה או צפייה בפרסומת.

16*. קריירה בביואינפורמטיקה | ויקטוריה קורז'ובה, מכון מקס פלאנק לביוכימיה

וידאו: 1, 2 | שקופיות

ויקטוריה דיברה על מבנה המדע האקדמי בחו"ל ועל מה אתה צריך לשים לב כדי לבנות קריירה במדעים או בתעשייה כסטודנט לתואר ראשון, לתואר שני או לתואר שני.

17*. איך לכתוב קורות חיים למדען | ויקטוריה קורז'ובה, מכון מקס פלאנק לביוכימיה

וידאו

מה להשאיר בקורות החיים ומה להסיר? אילו עובדות יעניינו מנהל מעבדה פוטנציאלי, ואילו עדיף שלא להזכיר? כיצד עליך לארגן מידע כדי להבליט את קורות החיים שלך? ההרצאה תיתן תשובות לשאלות אלו ואחרות.

18*. איך עובד שוק הביואינפורמטיקה | אנדריי אפאנאסייב, yRisk

וידאו | שקופיות

איך עובד השוק והיכן ביואינפורמטיקאי יכול לעבוד? התשובה לשאלה זו מוצגת בפירוט, עם דוגמאות ועצות, בהרצאתו של אנדריי.

סוף

כפי ששמתם לב, ההרצאות בבית הספר הן די רחבות בנושאים - ממודלים מולקולריים ושימוש בגרפים להרכבת גנום, ועד לניתוח תאים בודדים ובניית קריירה מדעית. אנו במכון לביואינפורמטיקה מנסים לשלב מגוון נושאים בתכנית בית הספר על מנת לכסות כמה שיותר מקצועות ביואינפורמטיקה, וכדי שכל משתתף ילמד משהו חדש ושימושי.

בית הספר הבא לביואינפורמטיקה יתקיים מה-29 ביולי עד ה-3 באוגוסט 2019 ליד מוסקבה. ההרשמה לבית הספר 2019 פתוחה כעת, עד ה-1 במאי. הנושא השנה יהיה ביואינפורמטיקה בביולוגיה התפתחותית וחקר ההזדקנות.

למי שרוצה ללמוד ביואינפורמטיקה לעומק, אנחנו עדיין מקבלים בקשות לשלנו תוכנית שנתית במשרה מלאה בסנט פטרבורג. או עקוב אחר החדשות שלנו על פתיחת התוכנית במוסקבה בסתיו הקרוב.

למי שלא בסנט פטרסבורג או במוסקבה, אבל באמת רוצה להיות ביואינפורמטיקאי, הכנו רשימת ספרים וספרי לימוד באלגוריתמים, תכנות, גנטיקה וביולוגיה.

יש לנו גם עשרות קורסים מקוונים פתוחים וחינמיים על סטפיק, שאתה יכול להתחיל לעבור כבר עכשיו.

בשנת 2018 התקיים בית הספר הקיץ לביואינפורמטיקה בתמיכת השותפים הקבועים שלנו - החברות JetBrains, BIOCAD ו-EPAM, עליהם אנו מודים להם מאוד.

ביואינפורמטיקה לכולם!

נ.ב. אם לא חשבת שזה מספיק, הנה פוסט עם הרצאות מבית הספר לפני האחרון и עוד כמה בתי ספר בשנה שעברה.

מקור: www.habr.com