Главная страница Деятельность Партнерство Лаборатория «Системная биология и биоинформатика»
Лаборатория «Системная биология и биоинформатика»

Лаборатория системной биологии и биоинформатики создана на кафедре "Прикладная математика" в 2014 году для научной работы и обучения.

Биоинформатика – междисциплинарная область знаний, которая разрабатывает методы хранения и анализа биологических данных и использует разработанные алгоритмы и программы для получения новых знаний о биологических объектах и процессах.

Биоинформатика ‒ важнейший компонент современных биологических исследований. Современная биология стала производителем беспрецедентно больших объемов экспериментальных данных. Осмысливание этих данных и их хранение принципиально невозможны без привлечения современных информационных технологий и эффективных методов анализа и моделирования биологических систем и процессов. Для задач экспериментальной молекулярной биологии биоинформатика использует методы обработки изображений и сигналов для извлечения количественной информации о протекающих биологических процессах. Без использования биоинформатики невозможно секвенирование и аннотирование геномов, изучение механизмов регуляции экспрессии генов, автоматическое извлечение знаний из веб-ресурсов по биологии.

Биоинформатика играет ведущую роль в конструировании новых лекарств. Часто врач назначает лекарство методом проб и ошибок и не всегда то или иное лекарство оказывает положительное действие. Разная чувствительность пациентов к лекарствам обусловлена отличиями в ДНК. Фармакогеномика ‒ новая, быстро развиваюшаяся область биоинформатики, позволит врачам выбирать лекарства с учетом индивидуальных особенностей ДНК пациентов, и тем самым избежать ошибок при их назначении.

Работа сотрудников лаборатории находится на мировом уровне развития биоинформатики, что обеспечивается эффективными методами математического моделирования в новых биологически осмысленных моделях и оригинальными методами обработки экспериментальных данных по экспрессии генов.

Коллективом получен ряд важных результатов, опубликованных в ведущих научных журналах (Nature, Nature Genetics, PLoS Biology) и представленных на международных научных конференциях.

Следите за последними новостями лаборатории в Twitter.



Наши проекты

Разработка и проверка математических моделей нейродегенеративных заболеваний у человека

Возникновение многих нейродегенеративых заболеваний человека опосредовано дефектами формирования центральной нервной системы (ЦНС) в процессе развития организма. Используя данные по экспрессии генов на уровне РНК и математическое моделирование мы исследуем роль различных сигнальных путей в развитии начальных патологий ЦНС. Работа выполняется на уникальном экспериментальном материале - искусственных органоидах, выращенных из предшественников нервных клеток здоровых и больных шизофренией пациентов.

Картирование генной изменчивости на фенотип

ДНК любой пары людей различается по нуклеотидному составу в 10 миллионах позиций. Отличие последовательности ДНК размером в один нуклеотид называется однонуклеотидным полиморфизмом. Многие однонуклеотидные полиморфизмы ассоциированы с социально значимыми болезнями человека, такими как диабет, аутоиммунные и нейродегенеративные заболевания. Вопрос о том, в каких случаях индивидуальные полиморфизмы приводят к возникновению болезней, а в каких не проявляются остается неясным.
Для ответа на этот вопрос естественно использовать методы системной биологии, которая изучает структуру и динамическое поведение генных сетей. Мы изучаем проблему на примере небольшой, но хорошо изученной генной сети, контролирующей план строения тела у плодовой мушки дрозофилы. Мы хотим ответить на вопрос, в каких ситуациях генетическая вариабельность приводит к изменению молекулярного фенотипа (картин экспрессии генов сегментации), а в каких она гасится за счет взаимодействий с другими генами сети и не проявляется.

Изучение механизмов везикулярного транспорта

Внутреннее пространство клетки наполнено различными органеллами и полимерными структурами, функционирующими как единая система, связанная посредством везикулярного транспорта – переноса макромолекул от одного компартмента к другому сформированными из мембраны транспортными пузырьками – везикулами. Мы изучаем механизмы везикулярного транспорта, решая следующие задачи:

  1. Разработка алгоритмического и компьютерного обеспечения для количественного анализа динамики везикулярного транспорта в культивируемых клетках.
  2. Получение количественных данных о траекториях движения везикул.
  3. Создание электронного атласа стандартизированных временных серий изображений везикулярного транспорта в клетках.
  4. Разработка математической модели везикулярного транспорта.



Наши публикации

http://urchin.spbstu.ru/lab/index.php/ru/nauka/publikatsii



Наши партнеры

  • ИЦиГ СО РАН, Новосибирск, Россия
  • Кафедра эмбриологии МГУ, Москва, Россия
  • University of Southern California, Los Angeles, USA
  • Oxford University, UK
  • University of Amsterdam, Amsterdam, the Netherlands
  • Centre for Genomic Regulation (CRG), Barcelona, Spain

alt

Набор данных по экспрессии генов сегментации дрозофилы на обложке журнала Developmental Biology

alt

Этапы обработки биологических изображений с целью получения количественных данных

alt

Математическое моделирование экспрессии генов gap в эмбрионе плодовой мушки дрозофилы

alt

Теоретический анализ канализации вариабельности экспрессии генов gap в рамках теории динамических систем

alt

Моделирование внутриклеточных процессов репликации вируса гепатита С



Контактная информация

  
Руководители лаборатории e-mail
Сергей Викторович Нуждин,
профессор Университета Южной Калифорнии, США
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
Мария Георгиевна Самсонова,
профессор кафедры "Прикладная Математика"
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript