Атлас запустил новый продукт — Полный геном. Теперь мы можем исследовать не только отдельные точки в геноме, как в генетическом тесте, но и прочитать всю последовательность нуклеотидов генома. В этой статье рассказываем, что это и зачем это нужно.
Внимание! Мы подарим Полный геном одному из наших читателей, кто выполнит все задания. Подробнее — в конце статьи.
Биоинформатика — чрезвычайно любопытная область научного знания, так как в ней соединяются задачи, формулируемые в биологических терминах, и методы, привычные для специалистов по алгоритмам, обработке больших данных и машинному обучению. Таким образом, биоинформатика — это один из примеров, когда IT может прийти на помощь при изучении реального мира.
Недавно я побывал в гостях у Михаила Сергеевича Гельфа́нда в Институте проблем передачи информации. Мы поговорили о том, что такое биоинформатика, о её интересных приложениях, о том, чем могут быть полезны IT-специалисты в биоинформатике и что им для этого нужно выучить.
Под катом этой статьи вы найдете полную расшифровку нашего разговора, а видео можно посмотреть на YouTube.
За последние несколько лет ученые создали такое количество искусственных органов, что из них можно было бы собрать целый искусственный организм. Это, конечно же, шутка, и искусственные органы разрабатываются совсем для других целей. В частности, для того, чтобы лучше изучать их работу и взаимодействие с различными веществами. Но если с «целыми» органами все более или менее понятно, то вот следить за работой отдельных клеток не так-то просто. Во многом это связано с тем, что датчики довольно сложно поместить внутрь клеток, не повредив их при этом. Однако ученые из Гарварда придумали, как обойти это ограничение: выращивать клетки, в которых уже изначально будут находиться электронные компоненты.
Об авторе. Энди Томасон — ведущий программист Genomics PLC. Он с 70-х годов занимается графическими системами, играми и компиляторами; специализация — производительность кода.
Геном человека состоит из двух копий примерно по 3 миллиарда пар оснований ДНК, для кодирования которых используются буквы A, C, G и T. Это около двух бит на каждую пару оснований:
3 000 000 000 × 2 × 2 / 8 = 1 500 000 000 или около 1,5 ГБ данных.
На самом деле эти копии очень похожи, и ДНК всех людей практически одинаков: от торговцев с Уолл-Стрит до австралийских аборигенов.
Существует ряд «референсных геномов», таких как файлы Ensembl Fasta. Эталонные геномы помогают построить карту с конкретными характеристикам, которые присутствуют в ДНК человека, но не уникальны для конкретных людей.
Читать полностью »
Если вы когда-либо хотели разобраться в фундаментальных основах современных биотехнологий, генной инженерии, биоинформатики и молекулярной биологии, детально понимать, что творится на передних рубежах этой удивительной и революционной в настоящий момент науки, быть сознательным свидетелем тех потрясающих научных открытий, современниками которых мы являемся, но не знали с чего начать — этот пост должен быть вам интересен.
В первую очередь я считаю своим долгом поделиться своей находкой — без сомнения лучшим курсом лекций в области естественных наук, который мне когда-либо доводилось слушать, а учился я ни мало. Этот курс просто невозможно слушать иначе, чем открыв рот от непрерывного удивления и восхищения как его концентрированным содержанием, полным захватывающих фактов, так ясностью и выразительностью с которой лектору удается очень просто, увлекательно и одновременно глубоко объяснять весьма сложные вещи.
Также я кратко отмечу информацию о иных курсах по этой теме, которые мне удалось найти. Надеюсь в комментариях увидеть рекомендации других членов нашего сообщества о том, с чего по их мнению лучше начать и чем продолжить образование в этой области.
Специалист по вычислительной статистике Ким-Анх Ля Цао, работающая с ученым CZ Biohub Анджелой Писко.
Клетки являются фундаментальными единицами жизни, но нам еще многое предстоит узнать об их основной функции и организации. Существуют тысячи типов клеток и триллионы отдельных клеток, работающих в сложных системах дабы обеспечить многообразие функций в нашем организме, начиная от иммунной системы, заканчивая мозгом. Новые экспериментальные технологии для характеристики отдельных клеток — в сочетании с правильными вычислительными подходами — могут помочь нам осмыслить эту сложность и начать ее организовывать.
Human Cell Atlas (HCA) — это амбициозное глобальное сотрудничество для создания открытой справочной карты всех клеток в организме человека путем всестороннего описания типов клеток, их количества и пространственных местоположений. После завершения он станет фундаментальным ресурсом для ученых, позволяя им лучше понять, как работают здоровые клетки, и что с ними происходит не так, когда болезнь наносит удар. Но сборка, интеграция, анализ и совместное использование этого ресурса требует новой облачной инфраструктуры данных и новых аналитических методов обработки и интерпретации больших и сложных различных наборов данных.
CZI поддерживает Human Cell Atlas посредством предоставления грантов, инфраструктуры данных, совместной разработки программного обеспечения с открытым исходным кодом и поддержки совместных исследований. В рамках этих усилий CZI Science недавно организовала четырехдневную конференцию более чем 200 ученых, вычислительных биологов и инженеров-программистов, чтобы положить начало созданию совместных вычислительных инструментов для Human Cell Atlas — серию из 85 грантов для исследователей, нацеленных на совместную работу для решения вычислительных задач для HCA.
Читать полностью »
Наука и философия принципиально по-разному описывают процесс зрительного восприятия человека.
Основатель кибернетики Норберт Винер считал, что процессы обработки информации в живых и неживых системах протекают единообразно. Поэтому книгу о созданной им новой науке - кибернетике он назвал «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине» (1948 г.)Так же и создатели первой искусственной нейронной сети Дж. Маккалок и У. Питтс были уверены в том, что в своей работе они повторяют структуру нервной системы человека. Описание сети было приведено в работе «Логическое исчисление идей, относящихся к нервной активности» (1943 г.)
Стремление создателей информационных технологий повторить структуру и функции нервной системы человека вполне понятно. Оно обусловлено тем, что человек является «природным преобразователем информации», а потому и образцом для технического подражания.
Почти год назад, летом 2017 года, на базе МФТИ состоялась традиционная летняя школа от Института биоинформатики. Основной темой школы в этом году стал интеллектуальный анализ данных. Почему? Количество получаемых данных в биологии и медицине растет с невероятной скоростью. В то же время обнаружить ранее неизвестные вещи в таком объеме информации вручную физически невозможно (да и классическими алгоритмами уже тоже сложновато), поэтому приходится использовать статистику и дополнять естественный интеллект искусственным.
Именно этим активно и занимались участники летней школы. В этом посте собрана 21 видеозапись лекций со слайдами и описанием для всех интересующихся темой анализа данных в биоинформатике. Лекции, которые можно смотреть без дополнительной подготовки, отмечены звёздочкой «*» (их больше половины).
Современные методы биоинформатики позволяют довольно точно восстанавливать эволюционные истории на основании последовательностей генов или белков ныне живущих организмов. А благодаря технологиям секвенирования нового поколения последовательности производятся быстрее, чем их успевают анализировать. Вот только эволюционная реконструкция – дело вычислительно дорогое и неплохо бы уметь получать репрезентативные выборки пригодного для анализа размера. Как это сделать и что вообще такое в данном случае “репрезентативная” – под катом.
Читать полностью »
Совсем недавно закончилась очередная школа GoTo в СПб. В отличие от прошлой осени, в этот раз Питер порадовал нас большим количеством солнечных и теплых ноябрьских дней, их было целых два. В один из этих дней боевые единицы из юных и не очень программистов отправились добывать код: поцеловать незнакомых петербуржских девушек, пройти кастинг в Мариинку на эскалаторе, накормить Олега Георгиевича кровью невинного программиста и запечатлить лик Наполеона между ног коня.
В остальные дни мы по старинке делали мы не менее увлекательные проекты по биоинформатике, машинному обучению, распределенным системам и гоняли чаи на кухне с разговорами о прекрасном. Отчет ИТМО можно прочесть здесь.
Не возьмемся судить о том, что читателю интереснее, обо всем по порядку под катом.
Читать полностью »
