• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
19.09.2023
ФизТех
417

В МФТИ создали «Шамбалу» для данных о работе генов

4.4

Ученые МФТИ разработали единую платформу Shambhala, объединяющую данные разных платформ моделей экспрессии генов человека при сохранении их биологических свойств. Эти данные широко используются в функциональной геномике и молекулярной медицине. Стандартизация профилей открывает возможности для всестороннего сравнения характеристик, связанных с заболеваниями и разработкой новых вакцин и лекарств.

В МФТИ создали «Шамбалу» для данных о работе генов
В МФТИ создали «Шамбалу» для данных о работе генов / © Getty images / Автор: Lampronia Auxilius

Работа опубликована в журнале Frontiers in Molecular Biosciences. В современной биоинформатике допускают нормализацию данных генной экспрессии в довольно гибком формате, и по факту результаты различных исследований оказываются плохо совместимы. Для получения больших данных генной экспрессии на практике в основном применяется два подхода: микрочиповая гибридизация и секвенирование. Оба используют совершенно разные технологические платформы.

Основная сложность аналитической работы заключается в том, что каждая серия экспериментов вносит свою техническую специфику. В итоге не всегда понятно, на что списать обнаруженные различия: на биологию или работу разных лабораторий с разным оборудованием, протоколами и техническими факторами.

Предлагаемое биоинформатиками МФТИ решение позволит объединять для единого анализа максимально большие массивы данных. Генная экспрессия (активность) отвечает за реализацию генетической информации, а именно преобразование наследственной информации в РНК и белки. Количественная характеристика этого процесса очень важна для исследований в медицине и фармацевтике. Но до сих пор данные экспериментов технически очень разнились, что мешало созданию общей базы данных.

«Уже давно ученые бьются над тем, чтобы профили генной экспрессии были сравнимы друг с другом. Обычно берут два или три набора данных и соединяют результаты с помощью алгоритма, подобранного именно для этих наборов данных. То есть решается частная, а не универсальная задача. В итоге для каждого нового сравнения требуется и новая процедура.

Мы решили пойти другим путем и разработать некий универсальный вариант представления данных: мы создали электронную платформу Shambhala, которая преобразует каждый профиль генной экспрессии в заранее определенный универсальный формат. Таким образом, все данные объединяются в единую матрицу, части которой можно как угодно сравнивать между собой», — рассказал Антон Буздин, заведующий лабораторией биоинформатики МФТИ.

Антон Буздин, заведующий лабораторией биоинформатики МФТИ / ©Пресс-служба МФТИ

В своей работе ученые использовали профили экспрессии генов 6 793 образцов рака и 11 135 нормальных тканей. К ним применили двенадцать критериев эффективности для различных версий платформы Shambhala. Они касались классификаторов биологического типа, свойств корреляции / регрессии, стабильности показателей эффективности лекарств и качества данных для использования классификаторов машинного обучения.

В ходе работы ученые проверили эффективность платформы в сохранении особенностей экспрессии генов и функциональных характеристик, таких как уровни активации путей и прогнозируемые показатели активности противораковых лекарств. Текущие версии платформы Shambhala используют преобразование профилей около 8000 наиболее активных человеческих генов, которые возможно оценить с наибольшей точностью.

«Практическое применение платформы лежит в сфере анализа больших данных. Анализ генной экспрессии позволит нам научиться лечить многие хронические заболевания, в том числе онкологические, и различные инфекции, включая новые. Понять причину и механизм их появления и развития, а значит, и определить, какие лекарства наиболее эффективно подходят в каждом конкретном случае. Также эти данные помогут в разработке вакцин нового поколения, так называемых РНК-вакцин», — отметил Антон Буздин.

Наконец, на вопрос, почему они выбрали такое романтическое название для своей платформы, ученый ответил: «На тот момент, когда перед нами только встала задача объединения данных, лучшим методом была программа XPN, написанная нашим бывшим соотечественником Андреем Шабалиным. Ну а в реализации первой версии уже нашего решения нам очень сильно помогла Ирина Шабалина (они не родственники) из Петрозаводского университета. Придумав такое название, мы не просто похвалили свой метод, но также увековечили вклад уважаемых коллег».  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
17 июля
Игорь Байдов

Команда китайских инженеров разработала модель магнитоэлектрического генератора, способного эффективно преобразовывать энергию падающих капель в электричество. Устройство может быть полезно для районов с повышенной сезонной влажностью. Разработка ученых в теории выглядит перспективно, но вызывает некоторые вопросы. В частности, пока не ясно, можно ли найти ей практическое применение.

12 часов назад
Полина Меньшова

Сидячий образ жизни часто называют «новым курением», поскольку отсутствие физической активности и работа в неудобных позах приводит к большому количеству проблем со здоровьем. В связи с этим появился тренд на столы для работы стоя. Исследователи из США изучили разные типы рабочих мест и оценили их эффективность — как для здоровья сотрудников, так и для производительности.

Позавчера, 19:04
Александр Березин

По уточненным данным, для свода Международной космической станции с орбиты компания Илона Маска использует сильно измененный грузовой корабль, имеющий рекордно большое количество двигателей (больше, чем у любого другого корабля в истории). Однако это не будет Starship, хотя для него такая задача в теории была бы проще.

15 июля
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

16 июля
Александр Березин

Традиционное представление о роли человека в земных экосистемах известно: он нарушает их нормальную работу и снижает биоразнообразие. Однако первая попытка изучить следы пыльцы за последние 12 тысяч лет принесла скорее противоположные данные — как минимум для континентов, полностью расположенных в Северном полушарии.

13 июля
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно