Кафедра биоинформатики и системной биологии

• Структура биологических данных и описательные статистики. Организация файлов и управление данными в программах EXCEL, SPSS и STATISTICA. Параметрические и непараметрические критерии сравнения. Дисперсионный анализ.
• Анализ сопряженности признаков
• Статистика биомаркеров. Оценки чувствительности и специфичности теста.
• Многомерные методы статистического анализа.
• Байесовская статистика

• Применение BLAST
• Алгоритмы динамического программирования
• Быстрый поиск подстроки в строке
• Индекс и преобразование Барроуза-Уиллера
• Методы функциональной аннотации генома
• Мотивы в геномах
• Основные структуры данных: хэш-таблица, суффиксное дерево, суффиксный массив
• Оценка параметров скрытой цепи Маркова, роль динамического программирования и байесовского оценивания.
• Приложения алгоритмов динамического программирования

• Микробиота (микробиом) человека. Функции в норме и при патологии
• Пробиотики — применение, механизмы действия, перспективы использования
• Постгеномные технологии (-омики), используемые при изучении микробиоты (микробиома) человека
• Функциональные биомаркеры (гены) для диагностики и метагеномного анализа
• Биомишени и механизмы действия систем токсин-антитоксин II типа
• Сравнительная геномика бактерий микробиоты кишечника человека

• Теоретические основы динамики генофондов и их практическое проявление на примерах реальных генофондов;
• Методы анализа структуры генофонда;
• Основные закономерности в структуре мирового генофонда;
• Достижения и перспективы исследования древней ДНК;
• Взаимосвязь генетической, лингвистической и антропологической изменчивости

• Технологии высокопроизводительного секвенирования
• Основы работы с командной строкой Linux
• Предобработка результатов секвенирования
• Cборка геномов и транскриптомов de novo
• Аннотация геномных последовательностей
• Ресеквенирование
• RNA-seq, метагеномика
• ChIP-seq. Взаимодействие ДНК и белка

• Организация прокариотических геномов
• Предсказание генов и функциональная аннотация (Prodigal, Prokka, Bakta)
• Оперонная организация генома. Регуляция транскрипции: сигма-факторы, транскрипционные факторы, регулоны
• Транскриптомика прокариот: RNA-seq, dRNA-seq, Term-Seq, ChIP-seq
• Трансляционная регуляция, Ribo-seq и некодирующие РНК
• Полногеномный функциональный скрининг: Tn-seq и CRISPRi-seq
• Сравнительная геномика и пангеномный анализ
• Горизонтальный перенос генов, мобильные генетические элементы, CRISPR-Cas системы
• Реконструкция метаболических сетей в масштабе генома
• Вторичные метаболиты, антибиотикорезистентность и факторы вирулентности

• Вирусы как объект биоинформатики: классификация (система Балтимора, ICTV), эволюция вирусов, квазивиды, рекомбинация и реассортимент
• Базы данных вирусных последовательностей (NCBI Virus, GISAID, BV-BRC, RVDB) и методы секвенирования вирусов
• Контроль качества и предобработка вирусных NGS-данных
• Идентификация вирусов в NGS-данных: k-mer-классификация (Kraken2) и гомологичный поиск (BLAST, DIAMOND)
• De novo сборка вирусных геномов (SPAdes, MEGAHIT)
• Reference-guided сборка и получение консенсусной последовательности
• Обнаружение новых вирусов, аннотация контигов, таксономическое отнесение вирусных геномов
• Анализ внутрихозяйской изменчивости вирусов
• Филогенетический анализ вирусов и филодинамика (Nextstrain)
• Бактериофаги, профаги и эндогенные вирусные элементы

• Введение в транскриптомику и эпигеномику: от генома к функции
• Технологии транскриптомики: RNA-seq и методы анализа экспрессии
• Обработка и анализ RNA-seq данных
• Дифференциальная экспрессия генов и множественное тестирование
• Анализ альтернативного сплайсинга и некодирующих РНК
• Одноклеточное секвенирование (scRNA-seq): технологии и методы
• Кластеризация и визуализация данных scRNA-seq
• Введение в эпигеномику: методы и данные
• Анализ данных ChIP-seq, ATAC-seq и метилирования ДНК
• Пространственная транскриптомика и интеграция мультиомных данных
• Прикладные аспекты: от фундаментальной науки к клинической практике

• Введение в клиническую биоинформатику: от генома к пациенту
• Технологии секвенирования и форматы данных в клинической геномике
• Пайплайны обработки данных секвенирования: от FASTQ до VCF
• Аннотация и фильтрация генетических вариантов
• Оценка патогенности вариантов и классификация по ACMG/AMP
• Фармакогеномика и персонализированная терапия
• Полигенные оценки риска (PRS) в клинической практике
• Внедрение биоинформатических методов в клиническую практику: этика, валидация и регуляторные аспекты

• Введение в регуляторную геномику: промоторы, энхансеры, сайленсеры, сайты связывания транскрипционных факторов
• Экспериментальные методы получения данных в регуляторной геномике
• Основы машинного обучения для задач регуляторной геномики
• Кодирование последовательностей ДНК для машинного обучения
• Базовые модели машинного обучения
• Сверточные нейронные сети (CNN) для анализа последовательностей ДНК
• Рекуррентные нейронные сети (RNN) и LSTM
• Трансформеры и архитектуры с вниманием
• Модели на основе трансформеров: Enformer и Basenji
• Обучение без учителя
• Объяснимый искусственный интеллект (XAI)

• Семинар в формате Journal Club: доклады студентов по свежим статьям ведущих журналов (Nature, Science, Cell, Genome Research, Bioinformatics)
• Алгоритмы и методы анализа биологических последовательностей
• Структурная биоинформатика и предсказание структуры биомолекул
• Машинное и глубокое обучение в биологии и медицине
• Геномика и сравнительная геномика
• Регуляция экспрессии генов и эпигеномика
• Транскриптомика и анализ данных одиночных клеток
• Метагеномика и микробиомы
• Системная биология и анализ биологических сетей
• Медицинская и клиническая биоинформатика
• Эволюционная биоинформатика и филогенетика
• Актуальные препринты (bioRxiv, medRxiv)