Более трехсот докладов, распределенных по восьми секциям, порядка 150 иностранных участников – таков масштаб стартовавшей 20 августа 11-й Международной конференции по биоинформатике регуляции и структуры геномов и системной биологии (Bioinformatics of Genome Regulation and Structure\Systems Biology — BGRS\SB-2018), организованной при непосредственном участии ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» и Новосибирского государственного университета. Открытие конференции состоялось в Большом зале Дома ученых Академгородка. Работа основных секций будет продолжена в новом корпусе НГУ и продлится до 25 августа. Кроме того, в рамках конференции состоится несколько научных мероприятий, в том числе: Второй Международный симпозиум «Системная биология и биомедицина-2018» и 10-я Международная школа молодых ученых «Системная биология и биоинформатика».

Открывая конференцию, председатель СО РАН академик Валентин Пармон отметил, что за двадцать лет данное мероприятие приняло поистине международное значение. При этом, подчеркнул ученый, далеко не случаен тот факт, что именно Новосибирский научный центр стал тем местом, где эта конференция зародилась. Дело в том, что в далекие 1960-е генетика как наука не поддерживалась руководством страны, но несмотря ни на что, как раз здесь, в Академгородке, был создан Институт цитологии и генетики.

Другое важное обстоятельство, на которое обратил внимание Валентин Пармон, связано с тем, что сам Академгородок является уникальным местом с точки зрения мультидисциплинарности представленных здесь наук.

По этой причине интеграционные процессы, объединившие в наши дни биологов, медиков, математиков и программистов, лежат в основе исследовательских традиций Новосибирского научного центра, где творческие контакты между представителями различных дисциплин были изначально в порядке вещей. «Очень много институтов СО РАН связаны и с информатикой, и с генетикой, и с медициной и с агронаукой. И сейчас они в комплексе очень хорошо попадают «под зонтик» понятия биоинформатики. Мы прекрасно понимаем важность этой науки, которая очень интенсивно развивается в последние десятилетия. От нее ожидается огромный вклад в нашу жизнь», – указал Валентин Пармон.

Ректор НГУ Михаил Федорук напомнил, что само это направление – математическая биология – зародилось в Академгородке под руководством выдающегося советского математика и одного из основоположников кибернетики Алексея Ляпунова. «И очень приятно, что за шестьдесят лет эта работа продолжается и ведется она на передовом мировом уровне. При этом в нашем университете – совместно с институтами СО РАН – осуществляется подготовка кадров, в том числе – по биоинформатике», – заметил Михаил Федорук.

По словам директора ИЦиГ СО РАН Алексея Кочетова, информатика и системная биология, представленные на конференции, являются своего рода способами объединения разных научных дисциплин. По большому счету, речь идет об использовании методов математики для правильного анализа больших данных, которые в настоящее время являются основой многих наук и условием их дальнейшего развития.

«Для нашего института эта конференция очень важна, и мы очень рады, что она получается у нас хорошо», – сказал Андрей Кочетов.

Методологическое значение биоинформатики и системной биологии подробно разъяснил научный руководитель ИЦиГ СО РАН академик Николай Колчанов. По словам ученого, системная биология и информатика формируют концептуальную и методическую платформу для междисциплинарных интеграционных взаимодействий большого количества наук. Сюда входят и биология, и сельскохозяйственные науки, биотехнология, медицина, физика, химия и, конечно же, математика и информатика. «Именно в рамках этих взаимодействий биоинформатика и системная биология становятся точными науками и дают не только возможность анализа больших генетических данных, но также помогают планированию новых экспериментов, что особенно важно для практической реализации полученных знаний через инженерию живых систем», – пояснил Николай Колчанов. Именно эта концепция, отметил он, отражена в самой структуре проходящей мультиконференции.

Пресс-служба ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН»

***

Приближение к пониманию генетических механизмов старения и разгадки процессов мышления, электронные поликлиники, автоматизированное земледелие, «скоростная» селекция новых сортов сельскохозяйственных растений — так будут выглядеть плоды союза точных и естественных наук.

«За последние 20 лет в науках о жизни произошла и методическая, и концептуальная революция, связанная с появлением высокоэффективных методов расшифровки геномов. На уровне генов кодируется информация, обеспечивающая формирование всех характеристик организмов, включая те, которые нужны для развития и взаимодействия с окружающей средой и контроля процессов воспроизведения жизни. Фактически биоинформатика стала интегративной наукой, так как какие бы данные, касающиеся живых систем, мы не получали, они должны быть спроецированы на гены, и от этого уровня необходимо подняться вверх до фенотипических признаков, — рассказывает директор ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН академик Николай Александрович Колчанов. — Мы гордимся тем, что наш институт и Новосибирский государственный университет стояли у основания мировой биоинформатики, они ещё в 1968 году осознали важность математической биологии, из которой выросла эта наука. Подход, связанный с интеграцией биоинофрматики и системной биологии,  — это тоже в сильной степени достижение нашей научной школы».

Задачи биоинформатики: компьютерный анализ геномной ДНК, изучение работы экспрессии генов, интерпретация больших объёмов генетических данных. Первая конференция по биоинформатике состоялась в Новосибирске в 1998 году. Теперь, 20 лет спустя, здесь собралось 890 участников из 33 стран, они прочитают около 300 лекций и сделают около 300 постерных сообщений. 

 

Эта конференция является мультконференцией — здесь рассматриваются проблемы математики и супервычислений, связанные с биоинформатикой и системной биологией, проблемы медицинских и сельскохозяйственных наук, когнитивных процессов (принятия решений и распознавания ситуации). Также будут подниматься вопросы собственно биоинформатики и системной биологии и их интеграционных междисциплинарных взаимодействии с другими науками о жизни и о Земле.

 

Селекция машин

Большое внимание на конференции будет уделено генетике растений. Сегодня прочитать геном отдельного растения можно дешево и быстро (буквально недавно был расшифрован геном пшеницы, ИЦиГ СО РАН принимал а этом немалое участие). Теперь исследователей интересует взаимосвязь между генами и фенотипическими признаками растений, такими как устойчивость к засухе, заболеваниям, высокая продуктивность. Чтобы их сопоставить, селекционеру нужно вручную, с блокнотиком исследовать сотни тысяч растений и проанализировать огромные наборы данных. 

 

 

 

«Смысл направления, в котором мы работаем и которое мы развиваем в институте и университете, — это попытка автоматизировать процесс сбора данных по характеристикам растений. Чтобы можно было за разумное время разумным количеством человек собрать информацию о характеристиках, форме, размере тысяч и тысяч растений, их устойчивости к заболеваниям и использовать эту информацию для сопоставления и изучения мутаций», — говорит заведующий лабораторией эволюционной биоинформатики и теоретической генетики ИЦиГ СО РАН кандидат биологических наук Дмитрий Аркадьевич Афонников.

Подразумеваются, в первую очередь, технологии, основанные на обработке цифровых изображений и базах данных. Например, автоматические теплицы, в которых «сам собой» осуществляется процесс измерения характеристик растений. Представьте: к ростку подъезжает цифровая камера, фотографирует, получает трехмерный образ, отправляет его в программу, где сразу «выстраивается» динамика роста и показываются другие изменения. Фактически селекционеру не нужно ходить в теплицу, за него это делает специальная программа.

Второе направление — анализ спутниковых данных, когда с помощью спутников или беспилотников можно будет анализировать посевы на устойчивость к заболеваниям. А третье — это использование мобильных устройств, при помощи которых в поле, минуя записи в бумажных полевых дневниках, исследователи сразу будут заносить информацию в программу. 

Такие технологии сегодня уже активно развиваются за рубежом. С сентября этого учебного года на факультете информационных технологий НГУ начинает работать кафедра биоинформатики, где будут готовить специалистов по анализу геномов и фенотипических признаков изображений. 

«В итоге мы сможем выводить новые сорта, устойчивые к заболеваниям и имеющие высокую продуктивность. Кроме того, эти технологии  сильно изменят проведение научного процесса в сельском хозяйстве: резко повысится эффективность анализа данных. Уже собранная информация по фенотипам и характеристикам растений будет внесена в базы данных, и можно будет автоматизировать процесс определения генов, которые отвечают за тот или иной признак», — отмечает Дмитрий Афонников.

 

Электронный доктор

Другое крупное направление — медицина. Прежде всего фундаментальная и диагностическая, а также генетический анализ социально значимых заболеваний, в том числе и болезней психики, проблемы моделирования этих заболеваний на животных.

Например, разработанная в ИЦиГ СО РАН и Институте математики имени С. Л. Соболева программа «Gene Discovery» позволяет предложить подходы, основанные на анализе закономерностей.

«Природа настолько разнообразна, что найти строгие закономерности очень сложно. Мы должны быть беспристрастными, а для этого необходимо перебирать огромное количество вариантов взаимосвязи, оценивая их достоверность. Этот подход является абсолютно оригинальным, и аналогов у него нет», — говорит Николай Колчанов.

 

 

 

Другие работы ИЦиГ СО РАН направлены на исследование того, как происходит процесс принятия решений. Проводятся работы, направленные на одновременное изучение электрофизиологических характеристики мозга и генетических особенностей пациентов. «Чтобы вы понимали, насколько это сложно: существует порядка 200 систем, контролирующих функционирование мозга и нервной системы, и около 2000 генов, которые завязаны на эти процессы», — отмечает академик Колчанов.

«Сейчас почти все данные в медицине (особенно диагностические) — это фактически большие данные. То есть любая рентгенограмма является не картинкой, а набором больших данных. Также лабораторные исследования — если ещё 20—30 лет назад все анализы умещались буквально на одной страничке, там было порядка 15—20 показателей, то сейчас реестр данных в фирмах, которые занимаются лабораторными исследованиями, занимает толстый прайс-лист, несколько десятков страниц, где представлено несколько сотен технологий», — рассказывает руководитель Научно-исследовательского института клинической и экспериментальной лимфологии — филиала ИЦиГ СО РАН доктор медицинских наук Андрей Юрьевич Летягин.

Для каждого человека количество этих данных из года в год увеличивается. Например, раньше электрокардиограмму у пациента снимали нередко лишь один раз в жизни, а сегодня уже существуют умные девайсы, сделанные в виде часов, которые будут делать ЭКГ практически постоянно и отсылать эти результаты на пункт расшифровки. Если человеку угрожает опасность наступления внезапной смерти, по этим кардиограммам специалисты могут поставить диагноз сразу и оказать помощь заранее — например,  вызвать бригаду скорой помощи. Такие электронные поликлиники уже работают в Москве, они «ведут» пациентов с риском наступления внезапной смерти, и отслеживают пульсовые характеристики и ЭКГ на расстоянии. 

«Эти программы заменяют не терапевта, а некоторые его функции. Конечно, врач может сесть и просмотреть эти 20 тысяч электрокардиограмм, но это займет у него слишком много времени, и он может не успеть спасти пациента. Здесь стоит вопрос, с какой скоростью всё это будет делаться, и анализ должен осуществляться в масштабе реального времени, чтобы скорая помощь успела доехать до человека», — говорит Андрей Летягин.

Диана Хомякова

Фото Екатерины Пустоляковой (1), Юлии Поздняковой (2)


Международная конференция по биоинформатике проходит в Академгородке - видеосюжет (2:54)

Международная конференция по биоинформатике собрала сегодня в новосибирском Академгородке ученых со всего мира. Вопросы крайне разнообразные: в каких генах скрыты причины старения и болезней человека? Как помочь фермерам снизить затраты на содержание скота? Насколько готовы генетики изменить нашу жизнь? 

 

Олеся Герасименко, корреспондент: «Геном, регуляция и структура – три кита, на которых держится биоинформатика, безусловно, одна из главных исследовательских областей будущего. Ну, а каким будет наше завтра, сегодня определяют учёные».

Как работают гены, какие признаки кодируют и как всю эту информацию проанализировать – вопросы, которые решает биоинформатика. Новосибирцы включаются в мировой исследовательский процесс со своими разработками – в частности, вместе с британскими коллегами обнаружили гены, которые, вероятнее всего, связаны с дорсалгией (иначе – остеохондрозом). «Боли в спине как нечто, заложенное в геноме» – с такой стороны к заболеванию раньше никто не подходил. Гены, ответственные за болезни, за спортивную активность, наконец, за старение – всё это мишени для научного поиска.

Николай Колчанов, академик РАН, научный руководитель ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН»: «Продолжительность жизни человека определяется не только окружающей средой, но и генетической компонентой. Есть генетические линии животных, созданные у нас в институте, которые стареют в два раза быстрее, чем обычные».

Геномика животных – ещё одно перспективное направление. И здесь выгоду могут ощутить фермеры. Новосибирцы проанализировали геномы двух десятков российских пород скота – искали и нашли гены устойчивости к холоду. Учёные рассчитывают, что в будущем станет возможно их «пересаживать», как, например, за рубежом удалось перенести ген устойчивости к туберкулезу от одной породы коров к другой. Почему бы и в России не вывести суперпороду?

Денис Ларкин, завлабораторией Института цитологии и генетики СО РАН, профессор Королевского ветеринарного колледжа (г. Лондон): «Вы можете искать адаптацию к условиям среды, а можете искать адаптацию к тем или иным экономическим признакам – качество молока, мяса и так далее».

Без сомнения, самый быстрорастущий сектор экономики сегодня – фарминдустрия, и тут тоже важно не идти по следам иностранных коллег, а прокладывать новые дороги. В частности, сибиряки сегодня работают над антидепрессантами нового поколения на основе лития.

Андрей Летягин, руководитель филиала НИИ клинической и экспериментальной лимфологии – филиала ИЦиГ СО РАН: «Литий – это препарат, который позволяет при агрессивном, ажитированном поведении человека уменьшить уровень эксплозивного поведения. И наоборот, этот же препарат в тех же дозах при наличии депрессии выравнивает это состояние».
На конференции – учёные из 30 стран, докладов – сотни, на обмен опытом и знаниями у исследователей – неделя.


 

Похожие новости

  • 09/11/2018

    В Новосибирске открылся III Академический саммит по ревматологии

    В Новосибирске начал работу научный форум «Ревматология: новые возможности — новые стратегии»  В чисто академическом плане это неординарное событие, о чем свидетельствует большой интерес к мероприятию со стороны специалистов ведущих научно-медицинских учреждений нашей страны.
    107
  • 14/09/2018

    Ученые обсудили в Новосибирске проблемы и перспективы геномного редактирования

    На круглом столе «Переходный возраст геномного редактирования: успехи, проблемы, перспективы», прошедшем в рамках международного конгресса CRISPR-2018, ученые обсудили трудности роста технологии, способной изменить мир.
    254
  • 04/08/2017

    Научная школа по молекулярной и клеточной биологии 2017 года

    5-6 октября 2017 года в ИМКБ СО РАН пройдет III Научная школа по молекулярной и клеточной биологии. Она станет продолжением серии научно-образовательных мероприятий, проводимых в ИМКБ с 2010 года.
    1384
  • 29/08/2016

    Завершился научный симпозиум «Генетика и геномика растений для продовольственной безопасности»

    ​Новосибирск регулярно подтверждает свой статус "интеллектуальной столицы" Сибири. Конец августа ознаменовался целым циклом мероприятий международного уровня, посвященных вопросам биологии, генетики и методам современной селекции.
    1686
  • 05/07/2017

    В новосибирском Академгородке прошла конференция по высокопроизводительному секвенированию в геномике

    ​​Ученые из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН представили новые методы, использующие NGS секвенирование, уникальные для нашей страны, на II Всероссийской конференции "Высокопроизводительное секвенирование в геномике", прошедшей в новосибирском Академгородке.
    1230
  • 26/08/2016

    Ученые СО РАН отвечают на вопросы о безопасности питания

    ​Какие вопросы безопасности питания на сегодняшний день наиболее актуальны? Как повлияет на развитие пищевой отрасли в России законопроект о запрете ГМО? В преддверии Международного симпозиума "Генетика и геномика растений для продовольственной безопасности" корреспонденты "НВС" поговорили об этом с руководителем Исследовательского центра продовольственной безопасности ЭФ НГУ, старшим научным сотрудником Института экономики и организации промышленного производства СО РАН, кандидатом экономических наук Юлией Сергеевной Отмаховой и главным научным сотрудником Центра, заведующей сектором Федерального исследовательского центра Институт цитологии и генетики СО РАН доктором биологических наук Еленой Константиновной Хлесткиной.
    2560
  • 23/11/2016

    В новосибирском Академгородке пройдет Международный конгресс по нейровизуализации

    ​24-26 ноября в Академгородке пройдёт Международный конгресс по клинической и трансляционной нейровизуализации с элементами молодёжной научной школы. Учёные из разных областей наук — медицина, биология, химия, физика, математика — соберутся в Новосибирске, чтобы обсудить вопросы строения и функционирования головного мозга, проблемы возникновения, течения и прогноза заболеваний этого органа, и их решение с помощью методов нейровизуализации.
    1974
  • 01/09/2016

    Юбилейная мультиконференция по биоинформатике регуляции и структуры генома проходит в Новосибирске

    ​С 29 августа по 2 сентября в Академгородке проходит десятая юбилейная Международная мультиконференция по биоинформатике регуляции и структуры генома и системной биологии BGRS\SB'-2016.  В этом году программа получилась очень обширной и помимо основной части, состоящей из нескольких направлений - "геномика, транскриптомика и биоинформатика", "эволюционная биоинформатика", "компьютерная фармакология", "протеомика" и др.
    1648
  • 26/06/2016

    Форум «Биомедицина-2016»

    С 26 июня по 1 июля в Новосибирске проходит форум «Биом​едицина-2016». ​В настоящее время биомедицинская наука преодолевает порог нового синтеза знаний, который ведет к формированию медицины нового поколения.
    3967
  • 11/08/2016

    Генетики и селекционеры представили свои достижения в новосибирском Академгородке

    10 августа 2016 года в новосибирском Академгородке прошел всероссийский научно-практический семинар «Теоретические основы и прикладные исследования в селекции и семеноводстве картофеля». В настоящее время российское картофелеводство очень сильно зависит от зарубежных поставок семенного материала, что ставит под угрозу отечественный продовольственный рынок.
    2690