アルゴリズムからがんまで: 学校でのバイオインフォマティクスの講義

2018 年の夏、サンクトペテルブルク近郊で毎年恒例のバイオインフォマティクスのサマースクールが開催され、100 人の学部生と大学院生がバイオインフォマティクスを学び、生物学や医学のさまざまな分野でのその利用について学びました。

この学校の主な焦点はがん研究でしたが、進化から単一細胞配列データの分析に至るまで、バイオインフォマティクスの他の分野に関する講義もありました。 XNUMX 週間かけて、彼らは Python と R でプログラムされた次世代シーケンス データの操作方法を学び、標準的なバイオインフォマティクス ツールとフレームワークを使用し、腫瘍を研究する際のシステム生物学、集団遺伝学、薬物モデリングの手法に精通しました。などなど。

以下に、学校で行われた 18 件の講義のビデオと、簡単な説明とスライドを示します。 アスタリスク「*」が付いているものは非常に基本的なものなので、事前の準備なしで視聴できます。



1*。 オンコゲノミクスと個別化腫瘍学 | ミハイル・ピャトニツキー、生物医化学研究所

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ミハイル氏は、腫瘍ゲノミクスと、がん細胞の進化を理解することで腫瘍学における実際的な問題をどのように解決できるかについて簡単に話しました。 講師は、がん遺伝子とがん抑制因子の違い、「がん遺伝子」の検索方法、腫瘍の分子サブタイプの同定方法などについて、特に注意を払って説明しました。 結論として、ミハイル氏は腫瘍ゲノミクスの将来と今後生じる可能性のある問題に注意を払いました。

2*。 遺伝性腫瘍症候群の遺伝子診断 | アンドレイ・アファナシェフ、yRisk

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アンドレイは遺伝性腫瘍症候群について話し、その生物学、疫学、臨床症状について議論しました。 講義の一部は、誰が遺伝子検査を受ける必要があるのか​​、そのために何が行われるのか、データの処理と結果の解釈にどのような困難が生じるのか、そして最後に、遺伝子検査が患者とその親族にどのような利益をもたらすのかという問題に当てられます。 。

3*。 汎がんアトラス | ドイツのデミドフ、BIST/UPF

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がんゲノミクスとエピゲノミクスの分野では数十年にわたる研究が行われてきたにもかかわらず、「腫瘍症候群がどのように、どこで、そしてなぜ生じるのか」という疑問に対する答えはいまだ不完全です。 その理由の XNUMX つは、限られたデータセット (XNUMX つまたは複数の研究室での研究に一般的なサイズ) では検出することが難しい小規模な影響を検出するために、膨大な量のデータを標準化して取得および処理する必要があることです。しかし、これらは全体として、がんのような複雑で多因子の病気において重要な役割を果たしています。

ここ数年、この問題を認識した世界で最も強力な研究グループの多くが、これらすべての影響を検出して説明する試みに協力し始めています。 ハーマン氏は、この講演の中で、これらの取り組みの XNUMX つ (The PanCancer Atlas) と、この研究室コンソーシアムの活動の一環として得られ、Cell の特別号に掲載された結果について話しました。

4. エピジェネティックメカニズムの研究における ChIP-Seq | Oleg Shpynov、JetBrains Research

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遺伝子発現の制御はさまざまな方法で行われます。 オレグ氏は講演で、ヒストン修飾によるエピジェネティックな制御、ChIP-seq法を用いたこれらのプロセスの研究、および得られた結果の分析方法について語った。

5. がん研究におけるマルチオミクス | コンスタンチン・オコネチニコフ、ドイツがん研究センター

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分子生物学における実験技術の発展により、細胞、器官、さらには生物全体の幅広い機能プロセスの研究を組み合わせることが可能になりました。 生物学的プロセスの構成要素間のつながりを確立するには、ゲノミクス、トランスクリプトミクス、エピゲノミクス、プロテオミクスからの膨大な実験データを組み合わせるマルチオミクスを使用する必要があります。 Konstantin 氏は、小児腫瘍学を中心としたがん研究分野におけるマルチオミクスの使用例を明確に示しました。

6. 単一細胞解析の多用途性と限界 | コンスタンチン・オコネチニコフ

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単一細胞 RNA 配列とそのデータを分析する方法、およびそれらを研究する際の明らかな問題と隠れた問題を克服する方法について、より詳細に講義します。

7. 単一細胞 RNA 配列データの解析 | コンスタンティン・ザイツェフ、セントルイスのワシントン大学

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単一細胞シークエンシングの入門講義。 Konstantin は、配列決定方法、研究室での作業とバイオインフォマティクス分析における困難、およびそれらを克服する方法について説明します。

8. ナノポアシーケンシングを用いた筋ジストロフィーの診断 | パベル・アヴデエフ、ジョージ・ワシントン大学

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オックスフォード ナノポア技術を使用した配列決定には、筋ジストロフィーなどの疾患の遺伝的原因を特定するために使用できる利点があります。 パベル氏は講演の中で、この病気を診断するためのパイプラインの開発について語った。

9*。 ゲノムのグラフ表現 | イリヤ・ミンキン、ペンシルバニア州立大学

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グラフ モデルを使用すると、多数の類似した配列をコンパクトに表現でき、ゲノミクスでよく使用されます。 イリヤ氏は、グラフを使用してゲノム配列がどのように再構成されるか、デ・ブルーイン・グラフがどのように、そしてなぜ使用されるのか、そのような「グラフ」アプローチが変異検索の精度をどの程度向上させるか、グラフの使用に関する未解決の問題がまだ残っているのかについて詳しく話しました。

10*。 面白いプロテオミクス | Pavel Sinitsyn、マックス プランク生化学研究所 (2 部)

1の動画, 2の動画 |スライド 1, スライド 2

タンパク質は生体内の生化学的プロセスのほとんどを担っており、これまでのところプロテオミクスは、数千のタンパク質の状態を同時に全体的に分析する唯一の方法です。 抗体や抗原の同定から数千のタンパク質の局在の決定に至るまで、解決される問題の範囲は印象的です。 パベル氏は講義の中で、プロテオミクスのこれらおよびその他の応用、その現在の発展、およびデータ分析における落とし穴について話しました。

十一*。 分子シミュレーションの基本原理 | パベル・ヤコブレフ、BIOCAD

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分子動力学に関する理論入門講義: 分子動力学がなぜ必要なのか、何をするのか、創薬に関連してどのように使用されるのか。 パベルは、分子動力学の方法、分子力の説明、結合の説明、「力場」と「統合」の概念、モデリングの制限などに注意を払いました。

12*。 分子生物学と遺伝学 | ユーリ・バルビトフ、バイオインフォマティクス研究所

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工学部の学生および卒業生を対象とした分子生物学と遺伝学の XNUMX 部構成の入門書。 最初の講義では、現代生物学の概念、ゲノム構造の問題、突然変異の発生について説明します。 XNUMX 番目のセクションでは遺伝子の機能、転写と翻訳のプロセスの問題が詳細に取り上げられ、XNUMX 番目のセクションでは遺伝子発現の制御と基本的な分子生物学的手法が取り上げられています。

13*。 NGS データ分析の原理 | ユーリ・バルビトフ、バイオインフォマティクス研究所

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第 XNUMX 世代シーケンス (NGS) 手法、その種類と特徴について説明します。 シーケンサーから「出力」されるデータがどのような構造になっているのか、解析のためにどのように変換されるのか、どのような操作方法があるのか​​を講師が詳しく解説します。

14*。 コマンドラインを使用して、 | を練習します。 ゲンナジー・ザハロフ、EPAM

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便利な Linux コマンド ライン コマンド、オプション、およびそれらの使用の基本についての実用的な概要。 この例では、配列決定された DNA 配列の分析に焦点を当てています。 標準的な Linux 操作 (cat、grep、sed、awk など) に加えて、シーケンスを操作するためのユーティリティ (samtools、bedtools) も考慮されます。

15*。 幼児向けのデータ視覚化 | ニキータ・アレクセーエフ、ITMO 大学

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誰もが、自分の科学プロジェクトの結果を図解したり、他の人の図、グラフ、写真を理解した経験があるでしょう。 ニキータは、グラフや図を正しく解釈する方法を説明し、それらから重要なことを強調しました。 鮮明な絵を描く方法。 講師は、記事を読むときやコマーシャルを見るときに何に注意すべきかについても強調しました。

16*。 バイオインフォマティクスのキャリア | Victoria Korzhova、マックス・プランク生化学研究所

ビデオ： 1, 2 | スライド

ビクトリアさんは、海外の学術科学の構造と、学部生、大学院生として科学や産業界でキャリアを築くために何に注意する必要があるかについて話しました。

17*。 科学者のための履歴書の書き方 | Victoria Korzhova、マックス・プランク生化学研究所

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履歴書に何を残し、何を削除するか? 潜在的な研究室マネージャーにとって興味深い事実は何ですか?また、言及しないほうがよい事実は何ですか? 履歴書を目立たせるために情報をどのように配置すればよいでしょうか? この講義では、これらの質問やその他の質問に答えます。

18*。 バイオインフォマティクス市場の仕組み | アンドレイ・アファナシェフ、yRisk

ビデオ | スライド

市場はどのように機能し、バイオインフォマティシャンはどこで活動できるのでしょうか? この質問に対する答えは、アンドレイの講義で例とアドバイスとともに詳しく説明されています。

終了

お気づきかと思いますが、この学校での講義は、分子モデリングやゲノム構築のためのグラフの使用から、単一細胞の分析や科学的キャリアの構築まで、非常に幅広い内容を扱っています。 私たちバイオインフォマティクス研究所では、できるだけ多くのバイオインフォマティクス分野をカバーし、各参加者が何か新しく有益なことを学べるように、学校のプログラムにさまざまなトピックを含めるように努めています。

次回のバイオインフォマティクスの学校は、29年3月2019日からXNUMX月XNUMX日までモスクワ近郊で開催される予定です。 2019年度の学校への登録は現在受付中です（1月XNUMX日まで）。 今年のテーマは発生生物学と老化研究におけるバイオインフォマティクスです。

バイオインフォマティクスをより深く学びたい方のために、引き続きお申込みを受け付けております。 フルタイムの年間プログラム サンクトペテルブルクで。 あるいは、この秋にモスクワでプログラムが開始されるというニュースをフォローしてください。

サンクトペテルブルクやモスクワにいないが、本当にバイオインフォマティシャンになりたい人のために、私たちは次のようなものを用意しました。 本と教科書のリスト アルゴリズム、プログラミング、遺伝学、生物学。

私たちにも数十個あります Stepik のオープンで無料のオンライン コース、今すぐ始められます。

2018 年には、定期的なパートナーである JetBrains、BIOCAD、EPAM 社の支援を受けてバイオインフォマティクスのサマースクールが開催されました。彼らに深く感謝します。

バイオインフォマティクスの皆さん！

PS 十分ではないと思われた場合は、 前々回の学校での講義の記事はこちら и 一昨年さらに数校.

出所： habr.com