В Вышке создаются новые международные лаборатории

© Высшая школа экономики/ Михаил Дмитриев

НИУ ВШЭ уже десять лет реализует проект «Международные лаборатории с участием ведущих зарубежных ученых». По итогам последнего конкурса проектов на создание таких лабораторий, завершившегося в ноябре прошлого года, решено открыть новые лаборатории. Кто будет работать в этих проектах и какими исследованиями они будут заниматься?

Сегодня мы рассказываем о лаборатории, которая уже действует в университете.

Международная лаборатория статистической и вычислительной геномики

Почему создается

Геномика является современной междисциплинарной наукой, которая объединяет в себе биологию, генетику, математику, компьютерные науки и медицину. Данные, полученные в результате секвенирования и анализа ДНК, важны для понимания истории и происхождения человека, для диагностики заболеваний и подбора лечения, а также для анализа экологических особенностей разнообразных экосистем.

Технологии секвенирования нового поколения сделали исследование генома гораздо более доступным. Соответственно, число типов геномных данных и их объем сильно увеличились, что привело к необходимости разрабатывать новые подходы и методы анализа данных.

Основной задачей лаборатории является разработка новых математических, статистических и вычислительных методов анализа геномных данных и их применение для работы с геномом различных организмов, в том числе человека.

Главные исследования

Лаборатория займется анализом различных геномных данных, в том числе больших геномных данных, работа с которыми требует новейших методов глубокого машинного обучения и больших вычислительных мощностей. Для этого будет задействован новый суперкомьютерный кластер НИУ ВШЭ.

Среди главных задач – оценка сложных демографических сценариев (с учетом миграции, изменения размера популяций, присутствия следов древних людей в современных геномах); анализ хронологии и силы действия естественного отбора и распространение адаптивных вариантов внутри и между популяциями; а также поиск и изучение эпистаза (взаимодействия между генами).

Другим важным направлением исследований лаборатории будет анализ уникальных геномных данных России, в частности анализ древней ДНК. В районах вечной мерзлоты сохранилось много древних образцов различных видов животных, которые могут быть секвенированы для будущих исследований. Регионы между Черным и Каспийским морями являются местами хорошо сохранившихся захоронений человеческих останков бронзового века. Большое поле для исследований есть и на Алтае (денисовский человек). Исследования древней ДНК лаборатория будет вести совместно с российскими археологическими и генетическими центрами.

Сотрудники лаборатории

Заведовать лабораторией будет доцент МИЭМ им. А.Н. Тихонова НИУ ВШЭ Владимир Щур, а научным руководителем выступит профессор кафедры интегративной биологии в Калифорнийском университете Беркли Расмус Нильсен. Также иностранными сотрудниками лаборатории стали Торфинн Санд Корнелиуссен из Копенгагенского университета и Расселл Корбетт-Детиг из Калифорнийского университета в Санта-Крузе.

Через привлечение студентов, имеющих сильные математические и вычислительные навыки, лаборатория рассчитывает сформировать сообщество математиков, работающих в области статистической и вычислительной геномики, и обеспечить лидирующую роль Вышки в этой новой для России области исследований.

Владимир Щур, заведующий Международной лабораторией статистической и вычислительной геномики

Лаборатория проводит исследования в новой для российской науки области - статистической и вычислительной геномике. Я получил бесценный опыт, работая научным сотрудником в Кембридже (Англия) и в Беркли (Калифорния, США) под руководством лидеров в этой области – профессоров Ричарда Дурбина и Расмуса Нильсена соответственно. Наша задача состоит в разработке новых моделей, алгоритмов и методов для анализа геномных данных, а также в обработке экспериментальных данных и извлечении из них нового знания. Нас интересуют и уже существующие открытые базы данных, и новые эксперименты, особенно изучение древних геномов, найденных на необъятных просторах нашей стране. Мы надеемся осуществить задачу, используя уникальные ресурсы Вышки – это лучшие студенты, жаждущие получения новых знаний на стыке прикладной математики, компьютерных наук и биологии, а также огромные вычислительные мощности, позволяющие накапливать и обрабатывать данные большого объема.