Кафедра биоинформатики и системной биологии
Кафедра проводит обучение студентов бакалавриата и магистратуры ФБМФ, теоретической системной биологии и биоинформатике, методам анализа экспериментальных генетических данных, в том числе общегеномных.
Кафедра была открыта в 2012 году для подготовки специалистов в области теоретической системной биологии и биоинформатики, критически важной дисциплины для развития постгеномной фармацевтики и медицины совеместно с Технологическим университетом Джорджии.
О кафедре
Учебные курсы в бакалавриате
1
Основы языка R
- Введение в язык программирования R и IDE R-studio
- Синтаксис R
- Операторы и функции
- Базовая графика в R
- Реализация графиков с помощью пакета ggplot2
- Корреляция и линейная регрессия
- PCA и Heatmaps
- Кластеризация в R
- NGS и поиск дифференциально экспрессирующихся генов
- Пакеты для работы с сиквенсами
2
Прикладная биоинформатика
- Функциональные элементы генома
- Основные ресурсы для анализа функциональных элементов генома
- Геномные баузеры
- Анализ структуры локуса генома человека
- Экспрессионный анализ
- Изучение регуляции локуса
- Исследование кодирующего потенциала гена
- Анализ функции белка
- Сравнительно-геномный анализ локуса
- Особенности анализа экспрессии генов
- Анализ мутации в генах
- Теория дизайна лабораторного эксперимента и представления данных
3
Клеточная биология
- Введение в клеточную биологию
- Введение в эмбриологию. Понятие стволовых клеток. Эпигенетика
- Генетические и эпигенетические особенности репрограммированных соматических клеток
- Применение технологии репрограммирования для изучения механизмов заболеваний и поиска новых методов терапии. Использование биоинформационных методов для разработки критериев репрограммирования
- Репрограммирование клеток. Индуцированные плюрипотентные клетки
- Эмбриональные стволовые клетки. Технология генетического нокаута
4
Машинное обучение в биологии
Классическая модель вероятностного пространства
Аксиоматическое построение теории вероятностей
Случайные величины и случайные векторы
Числовые характеристики распределений случайных величин
Производящие и характеристические функции случайных величин и векторов
Предельные теоремы
Основные понятия математической статистики
Точечное оценивание
Сравнение оценок
Эффективные оценки
Интервальное оценивание
Распределения, связанные с нормальным
Проверка гипотез
Критерии согласия
Исследование статистической зависимости
Аксиоматическое построение теории вероятностей
Случайные величины и случайные векторы
Числовые характеристики распределений случайных величин
Производящие и характеристические функции случайных величин и векторов
Предельные теоремы
Основные понятия математической статистики
Точечное оценивание
Сравнение оценок
Эффективные оценки
Интервальное оценивание
Распределения, связанные с нормальным
Проверка гипотез
Критерии согласия
Исследование статистической зависимости
5
Введение в алгоритмы биоинформатики
Расстояние между последовательностями
Эффективный поиск множеств фрагментов ДНК в геноме
Секвенирование ДНК
Секвенирование и распознавание белков, поиск мотивов
Геномные перестройки, алгоритмы кластеризации
Эффективный поиск множеств фрагментов ДНК в геноме
Секвенирование ДНК
Секвенирование и распознавание белков, поиск мотивов
Геномные перестройки, алгоритмы кластеризации
Учебные курсы в магистратуре
1
Проблемы биоинформатики/ОМИКСы
• Языки программирования Perl и MySQL, а также основы работы в операционной системе UNIX;
• Основные биоинформатические базы данных;
• Базовые алгоритмы и форматы данных биоинформатики
• Основные биоинформатические базы данных;
• Базовые алгоритмы и форматы данных биоинформатики
2
Дополнительные главы биостатистики
• 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
• Анализ сопряженности признаков
• Статистика биомаркеров. Оценки чувствительности и специфичности теста.
• Многомерные методы статистического анализа.
• Байесовская статистика
3
Дополнительные главы биоинформатики
• 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
• 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
4
Введение в метагеномику
• 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
• 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
5
Геногеография
• 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
• Методы анализа структуры генофонда;
• Основные закономерности в структуре мирового генофонда;
• Достижения и перспективы исследования древней ДНК;
• Взаимосвязь генетической, лингвистической и антропологической изменчивости
6
Вычислительные методы в системной биологии
• Базы данных GEO и ArrayExpress, содержащие информацию о геноме человека;
• Инструменты для анализа и визуализации сетей и графов: пакеты программ Gephi, NetworkX;
• Программы для представления и расчета данных в Матлаб, Python;
• Различные форматы данных;
• Методы получения и обработки данных с ДНК-микрочипов
• Инструменты для анализа и визуализации сетей и графов: пакеты программ Gephi, NetworkX;
• Программы для представления и расчета данных в Матлаб, Python;
• Различные форматы данных;
• Методы получения и обработки данных с ДНК-микрочипов
7
Анализ данных высокопроизводительного секвенирования
• 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
• 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
Преподаватели курсов
- Доктор физико-математических наук
Член-корреспондент РАН - Кандидат физико-математических наук
- кандидат биологических наук
На кафедре ведется набор на три направления магистратуры:
Биофизика и биоинформатика
Диплом по специальности
03.04.01 Прикладные математика и физика
Поступить на программы
Биотехнология
Диплом по специальности
19.04.01 Биотехнология
Специализация
Молекулярные биология и биофизика
Специализация
Биология
Диплом по специальности
06.04.01 Биология
Специализация
Молекулярные биология и иммунология
ИОГен РАН
119991, г. Москва,
ул. Губкина, 3
ул. Губкина, 3