Хочу стать — биоинформатиком?

Лаборатория алгоритмической биологии Санкт-Петербургского Академического университета РАН (http://bioinf.spbau.ru/), созданная профессором Павлом Певзнером, победителем конкурса мегагрантов 2010 года, работает всё более активно. В ее активе — новые алгоритмы по анализу сложных бактериальных данных, например одиночных бактерий из желудка животных или собранных со дна океана. В своей деятельности ее сотрудники сталкиваются со многими проблемами. О некоторых из них рассказывают научные сотрудники этой лаборатории: преподаватели матмеха СПбГУ и АУ РАН Николай Вяххи (http://spbsu.ru/vyahhi/) и канд. физ-мат. наук Кира Вяткина. Николай также курирует магистерскую программу по биоинформатике в Академическом университете и является со-куратором проекта Game Changers.

Одним из самых молодых и наиболее стремительно развивающихся исследовательских направлений, без сомнения, является биоинформатика — наука, объединившая в себе алгоритмические и статистические методы, при помощи которых могут быть решены задачи молекулярной биологии. В ведущих университетах мира студенты и преподаватели факультетов информатики, как правило, свободно владеют популярными медико-биологическими терминами, в то время как на факультетах биологии одними из наиболее востребованных курсов становятся лекции по математической статистике и теории алгоритмов.

В России, однако, биоинформатика на сегодняшний день представлена лишь несколькими исследовательскими группами, работающими в Москве, Санкт-Петербурге и Новосибирске. Среди них выделяется лаборатория алгоритмической биологии Санкт-Петербургского академического университета РАН, руководимая Павлом Певзнером — профессором Калифорнийского университета в Сан-Диего, обладателем одного из 40 мегагрантов «первой волны». Наша лаборатория была создана в конце 2010 года, а уже весной 2011-го был объявлен первый набор в магистратуру Академического университета по направлению «алгоритмическая биоинформатика». Обучение ведется в тесном сотрудничестве с лабораторией Певзнера.

Разумеется, основной целью данной магистерской программы является подготовка специалистов международного уровня в области биоинформатики, — но каков реальный путь к ее достижению? Проблемы, которые приходится решать руководителям программы, нередко имеют мало общего с наукой или образованием. Мы приведем лишь один пример затруднительной ситуации такого рода, которую преподавателям Академического университета благополучно удалось преодолеть.

Обучение основам современной биоинформатики немыслимо без ознакомления с персональной геномикой и ее методами, позволяющими проанализировать индивидуальный геном человека. На основе полученной информации далее могут быть сделаны выводы, например, о предрасположенности пациента к тем или иным наследственным заболеваниям или о повышенной его чувствительности к определенным лекарствам, что открывает новые пути развития для персонифицированной медицины.

Стоимость расшифровки генома человека в настоящее время составляет порядка 5 тыс. долл. США, однако, согласно прогнозам, в течение нескольких ближайших лет она снизится до 1 тыс. долл. В то же время существуют относительно недорогие технологии, позволяющие расшифровать приблизительно миллион нуклеотидов, составляющих ДНК человека (общая длина ДНК человека составляет примерно 3 млрд нуклеотидов), с последующим проведением генетических тестов. Так, биотехнологическая компания 23andMe, расположенная в Силиконовой долине, позволяет выполнить подобный анализ генома за 200 долл. США.

Значимость проведения такого эксперимента в рамках обучения студентов сложно переоценить, и соответствующие возможности широко востребованы в США и Европе. Со своей стороны компания 23andMe предоставляет услугу, согласно которой клиенту высылается по почте специальный комплект для забора слюны; далее этот комплект отсылается обратно вместе с образцом слюны, и через несколько недель клиент получает результаты анализа своей ДНК.

Но использованию этой услуги россиянами препятствует государственное законодательство, запрещающее вывоз за границу каких бы то ни было биологических материалов. Сходные же услуги, предоставляемые на территории России, стоят несравненно дороже и определяют на порядок меньше нуклеотидов, так что не может идти и речи об их использовании в рамках учебного процесса.

Руководителям магистерской программы «алгоритмическая биоинформатика» Академического университета удалось найти возможность для проведения анализа генома каждого из ее студентов и преподавателей с использованием технологий 23andMe. Благодаря их стараниям магистрантами был получен бесценный опыт проведения практических исследований и анализа собственного генома, безусловно необходимый любому будущему биоинформатику.

Однако затраченные при этом усилия и средства оставляют мало надежд на то, что получить сходный опыт удастся и студентам других образовательных программ, существующих в России. Это в очередной раз заставляет задуматься о согласованности российского законодательства и правительственных инициатив, направленных на поддержку и развитие отечественной науки и образования.

Фото К. Прищепо
(www.cityspb.ru)
и сайта matmex.spb.ru