알고리즘에서 암까지: 생물정보학에 관한 학교 강의

2018년 여름, 상트페테르부르크 근처에서 연례 생물정보학 여름학교가 열렸습니다. 이곳에는 100명의 학부생과 대학원생이 모여 ​​생물정보학을 공부하고 생물학과 의학의 다양한 분야에서의 활용에 대해 배웠습니다.

학교의 주요 초점은 암 연구였지만, 진화부터 단일 세포 염기서열 데이터 분석에 이르기까지 생물정보학의 다른 분야에 대한 강의도 있었습니다. 일주일 동안 학생들은 Python 및 R로 프로그래밍된 차세대 시퀀싱 데이터로 작업하는 방법을 배웠고, 표준 생물정보학 도구 및 프레임워크를 사용했으며, 종양을 연구할 때 시스템 생물학, 인구 유전학 및 약물 모델링 방법에 익숙해졌습니다. 그리고 훨씬 더.

아래에는 학교에서 진행된 18개의 강의에 대한 간략한 설명과 슬라이드가 포함된 비디오가 있습니다. 별표 “*” 표시가 있는 것은 아주 기본적인 것이므로 사전 준비 없이 시청할 수 있습니다.



1*. 종양유전체학 및 맞춤형 종양학 | Mikhail Pyatnitsky, 생의학 화학 연구소

비디오 | 슬라이드

Mikhail은 종양 유전체학과 암세포의 진화를 이해함으로써 종양학의 실제 문제를 해결할 수 있는 방법에 대해 간략하게 설명했습니다. 강사는 종양 유전자와 종양 억제 인자의 차이점, "암 유전자"를 검색하는 방법, 종양의 분자 하위 유형을 식별하는 방법을 설명하는 데 특별한 관심을 기울였습니다. 결론적으로 미하일 박사는 종양유전체학의 미래와 앞으로 발생할 수 있는 문제에 주목했다.

2*. 유전성 종양 증후군의 유전 진단 | 안드레이 아파나시예프, yRisk

비디오 | 슬라이드

Andrey는 유전성 종양 증후군에 대해 이야기하고 생물학, 역학 및 임상 증상에 대해 논의했습니다. 강의의 일부는 유전자 검사 문제, 즉 유전자 검사를 받아야 하는 사람, 이를 위해 수행되는 작업, 데이터 처리 및 결과 해석에 어떤 어려움이 발생하는지, 마지막으로 유전자 검사가 환자와 그 가족에게 어떤 이점을 가져다 주는지에 대해 다룹니다. .

삼*. 범암 아틀라스 | 독일 Demidov, BIST/UPF

비디오 | 슬라이드

암 유전체학 및 후생유전체학 분야에서 수십 년간의 연구에도 불구하고, "종양 증후군이 어떻게, 어디서, 왜 발생하는가"에 대한 답은 여전히 ​​불완전합니다. 이에 대한 한 가지 이유는 제한된 데이터 세트(하나 또는 여러 실험실 내에서 연구에 일반적으로 사용되는 크기)에서 감지하기 어려운 작은 규모의 효과를 감지하기 위해 표준화된 대량의 데이터 수집 및 처리가 필요하기 때문입니다. , 그러나 전체적으로는 암과 같은 복잡하고 다인성 질병에서 중요한 역할을 하는 중요한 역할을 합니다.

지난 몇 년 동안 세계에서 가장 강력한 연구 그룹 중 다수가 이 문제를 인식하고 이러한 모든 영향을 탐지하고 설명하려는 시도에 힘을 합치기 시작했습니다. Herman은 이러한 계획 중 하나(PanCancer Atlas)와 이 연구실 컨소시엄 작업의 일부로 얻은 결과에 대해 이야기했으며 이번 강의에서 Cell 특별호에 게재되었습니다.

4. 후성유전학적 메커니즘 연구에 있어서 ChIP-Seq | Oleg Shpynov, JetBrains 연구

비디오 | 슬라이드

유전자 발현의 조절은 다양한 방식으로 수행됩니다. 강의에서 Oleg는 히스톤 변형을 통한 후성유전학적 조절, ChIP-seq 방법을 사용한 이러한 과정의 연구 및 얻은 결과를 분석하는 방법에 대해 이야기했습니다.

5. 암 연구의 멀티오믹스 | Konstantin Okonechnikov, 독일 암 연구 센터

비디오 | 슬라이드

분자 생물학의 실험 기술의 발전으로 세포, 기관, 심지어 전체 유기체의 광범위한 기능적 과정에 대한 연구를 결합하는 것이 가능해졌습니다. 생물학적 과정의 구성 요소 간의 연결을 설정하려면 유전체학, 전사체학, 후성유전학 및 단백질체학의 대규모 실험 데이터를 결합하는 멀티오믹스를 사용해야 합니다. Konstantin은 소아 종양학에 초점을 맞춘 암 연구 분야에서 다중 오믹스 사용에 대한 명확한 예를 제시했습니다.

6. 단일 세포 분석의 다양성과 한계 | 콘스탄틴 오코네크니코프

비디오 | 슬라이드

단일 세포 RNA-seq과 이 데이터를 분석하는 방법, 그리고 이를 연구할 때 명백하고 숨겨진 문제를 극복하는 방법에 대해 더 자세히 강의합니다.

7. 단일 세포 RNA-seq 데이터 분석 | 콘스탄틴 자이체프(Konstantin Zaitsev), 워싱턴대학교 세인트루이스

비디오 | 슬라이드

단일 세포 시퀀싱에 대한 소개 강의입니다. Konstantin은 시퀀싱 방법, 실험실 작업 및 생물정보학 분석의 어려움과 이를 극복하는 방법에 대해 논의합니다.

8. 나노포어 시퀀싱을 이용한 근이영양증 진단 | 파벨 아브디예프(조지워싱턴대학교)

비디오 | 슬라이드

Oxford Nanopore 기술을 이용한 염기서열 분석은 근이영양증과 같은 질병의 유전적 원인을 규명하는 데 사용할 수 있는 장점이 있습니다. 강의에서 Pavel은 이 질병을 진단하기 위한 파이프라인 개발에 대해 이야기했습니다.

9*. 게놈의 그래프 표현 | 펜실베이니아 주립대학교 일리아 민킨(Ilya Minkin)

비디오 | 슬라이드

그래프 모델을 사용하면 다수의 유사한 서열을 간결하게 표현할 수 있으며 유전체학에서 자주 사용됩니다. Ilya는 그래프를 사용하여 게놈 서열을 재구성하는 방법, 드 브루인 그래프를 사용하는 방법과 이유, 이러한 "그래프" 접근 방식이 돌연변이 검색의 정확성을 얼마나 높이는지, 그래프 사용과 관련하여 아직 해결되지 않은 문제가 무엇인지 자세히 설명했습니다.

10*. 재미있는 단백질체학 | Pavel Sinitsyn, 막스 플랑크 생화학 연구소(2파트)

1 비디오, 2 비디오 |슬라이드 1, 슬라이드 2

단백질은 살아있는 유기체에서 대부분의 생화학적 과정을 담당하며, 지금까지 단백질체학은 수천 개의 단백질 상태를 동시에 전체적으로 분석할 수 있는 유일한 방법입니다. 해결된 문제의 범위는 항체와 항원 식별에서부터 수천 개의 단백질의 위치 결정에 이르기까지 인상적입니다. 강의에서 Pavel은 단백질체학의 이러한 응용과 기타 응용, 현재 개발 및 데이터 분석의 함정에 대해 이야기했습니다.

열하나*. 분자 시뮬레이션의 기본 원리 | 파벨 야코블레프(BIOCAD)

비디오 | 슬라이드

분자동역학 입문 이론 강의: 그것이 왜 필요한지, 어떤 역할을 하는지, 그리고 약물 개발과 관련하여 어떻게 사용되는지. Pavel은 분자 역학 방법, 분자력에 대한 설명, 연결 설명, "역장" 및 "통합" 개념, 모델링의 한계 등에 관심을 기울였습니다.

12*. 분자 생물학 및 유전학 | 유리 바르비토프(Yuri Barbitov), ​​생물정보학 연구소

1 비디오, 2 비디오, 3 비디오 | 슬라이드

공과대학 학생 및 졸업생을 위한 분자 생물학 및 유전학에 대한 XNUMX부작 소개입니다. 첫 번째 강의에서는 현대 생물학의 개념, 게놈 구조의 문제, 돌연변이 발생 등에 대해 논의한다. 두 번째는 유전자 기능 문제, 전사 및 번역 과정을 자세히 다루고, 세 번째는 유전자 발현 조절 및 기본 분자 생물학적 방법을 다룹니다.

13*. NGS 데이터 분석의 원리 | 유리 바르비토프(Yuri Barbitov), ​​생물정보학 연구소

비디오 | 슬라이드

본 강의에서는 NGS(XNUMX세대 염기서열 분석) 방법과 그 종류 및 특징에 대해 설명합니다. 강사는 시퀀서에서 "출력"된 데이터가 어떻게 구성되어 있는지, 분석을 위해 변환되는 방법 및 작업 방법에 대해 자세히 설명합니다.

14*. 명령줄을 사용하여 연습 | 겐나디 자카로프, EPAM

비디오

유용한 Linux 명령줄 명령, 옵션 및 사용 기본 사항에 대한 실제적인 개요입니다. 예제는 서열화된 DNA 서열 분석에 중점을 둡니다. 표준 Linux 작업(예: cat, grep, sed, awk) 외에도 시퀀스 작업을 위한 유틸리티(samtools, bedtools)가 고려됩니다.

15*. 어린이를 위한 데이터 시각화 | ITMO 대학교 Nikita Alekseev

비디오 | 슬라이드

누구나 자신의 과학 프로젝트 결과를 설명하거나 다른 사람의 도표, 그래프, 그림을 이해한 경험이 있습니다. Nikita는 그래프와 다이어그램을 올바르게 해석하는 방법을 설명하고 그 중 주요 사항을 강조했습니다. 선명한 그림을 그리는 방법. 강사는 기사를 읽을 때나 광고를 볼 때 무엇을 봐야 하는지도 강조했다.

16*. 생물정보학 채용 | 막스 플랑크 생화학 연구소 빅토리아 코르조바(Victoria Korzhova)

비디오 : 1, 2 | 슬라이드

Victoria는 해외 과학 학술의 구조와 학부, 대학원 또는 대학원생으로서 과학 또는 산업 분야에서 경력을 쌓기 위해 주의해야 할 사항에 대해 이야기했습니다.

17*. 과학자를 위한 이력서 작성 방법 | 막스 플랑크 생화학 연구소 빅토리아 코르조바(Victoria Korzhova)

비디오

이력서에 무엇을 남기고 무엇을 삭제해야 합니까? 잠재적인 실험실 관리자가 관심을 가질 만한 사실은 무엇이며, 언급하지 않는 것이 더 좋은 사실은 무엇입니까? 이력서를 돋보이게 하려면 정보를 어떻게 정리해야 할까요? 강의에서는 이러한 질문과 기타 질문에 대한 답변을 제공합니다.

18*. 생물정보학 시장의 작동 방식 | 안드레이 아파나시예프, yRisk

비디오 | 슬라이드

시장은 어떻게 작동하며 생물정보학자는 어디에서 일할 수 있나요? 이 질문에 대한 답은 안드레이의 강의에서 예시와 조언과 함께 자세히 제시됩니다.

끝

아시다시피, 학교의 강의는 분자 모델링과 게놈 조립을 위한 그래프 사용에서부터 단일 세포 분석 및 과학 경력 구축에 이르기까지 매우 광범위한 주제를 다루고 있습니다. 생물정보학 연구소에서는 가능한 한 많은 생물정보학 분야를 다루고 각 참가자가 새롭고 유용한 것을 배울 수 있도록 학교 프로그램에 다양한 주제를 포함하려고 노력합니다.

다음 생물정보학 학교는 29년 3월 2019일부터 XNUMX월 XNUMX일까지 모스크바 근처에서 열릴 예정입니다. 2019년 학교 등록이 1월 XNUMX일까지 시작되었습니다.. 올해의 주제는 발생 생물학과 노화 연구에서의 생물정보학입니다.

생물정보학을 심도있게 공부하고 싶은 분들을 위해, 저희는 계속해서 지원서를 받고 있습니다. 풀타임 연간 프로그램 상트페테르부르크에서. 또는 올 가을 모스크바에서 프로그램 개시에 대한 뉴스를 따르십시오.

상트페테르부르크나 모스크바에 있지 않지만 정말로 생물정보학자가 되고 싶은 분들을 위해 저희가 준비했습니다. 책과 교과서 목록 알고리즘, 프로그래밍, 유전학 및 생물학 분야에서.

우리도 수십개 있어요 Stepik의 공개 및 무료 온라인 강좌, 지금 바로 시작할 수 있습니다.

2018년에는 정규 파트너인 JetBrains, BIOCAD, EPAM 회사의 지원으로 생물정보학 여름 학교가 열렸습니다. 이에 대해 진심으로 감사드립니다.

생물정보학 여러분!

PS 부족하다고 생각하셨다면, 지난번에 학교에서 했던 강의가 포함된 게시물입니다. и 재작년에 몇 개의 학교가 더 생겼습니다..

출처 : habr.com