С 12 января по 20 апреля 2023 года в Ботаническом институте им. В.Л. Комарова Российской академии наук (БИН РАН) в Санкт-Петербурге проходила научно-практическая Школа по высокопроизводительным методам анализа генома. В течение четырех месяцев сорок специалистов из нескольких институтов и университетов осваивали биоинформатические методы, применяющиеся в биологии растений, чтобы использовать их в своих исследованиях. 

Организаторами школы выступили Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) и Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича Российской академии наук (ИППИ РАН) в рамках Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий. Программа курса разработана старшим преподавателем Центра молекулярной и клеточной биологии Сколтеха Марией Логачевой совместно с коллегами из лаборатории геномики растений ИППИ РАН во главе с ведущим научным сотрудником Алексеем Пениным. Вместе с ними основными преподавателями курса стали сотрудники ИППИ РАН Анна Клепикова и Денис Омельченко, также в проведении принимали участие Михаил Щелкунов, Тагир Самигуллин и Лаврентий Данилов. Слушатели — аспиранты, кандидаты и доктора наук из БИН РАН, Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова (ВИР), Санкт-Петербургского государственного химико-фармацевтического университета, Санкт-Петербургского государственного университета и даже Гродненского государственного аграрного университета (Беларусь).  

Слушатели школы во время занятий. Источник: пресс-служба ИППИ РАН

Занятия проходили в историческом здании Гербария высших растений БИН РАН, находящемся на живописной территории Ботанического сада Петра Великого. За время обучения участниками был освоен процесс обработки данных высокопроизводительного секвенирования с момента планирования и подготовки эксперимента до непосредственно анализа данных. Преподаватели показывали, как можно собирать геномы и транскриптомы, изучать родство организмов (филогению), анализировать профили экспрессии генов, искать в геноме гены, связанные с возникновением того или иного фенотипа и многое другое. В разделе, посвященном статистике, слушатели  учились использовать различные методы  статистического анализа и визуализировать результаты, создавая иллюстрации для статей с использованием языка R. 

Участники и организаторы школы на ступенях здания Гербария высших растений БИН РАН. Источник: пресс-служба ИППИ РАН

«Идея школы возникла в ходе нашего неформального общения с Алексеем Пениным и Марией Логачевой на конференции в прошлом году», — рассказал Дмитрий Гельтман, директор БИН РАН. Говоря о перспективах продолжения сотрудничества, Дмитрий Викторович поделился, что они с Марией проводят совместную работу по изучению генетического разнообразия борщевика Сосновского и близких видов гигантских борщевиков. «Специалисты нашего института всегда готовы помочь таксономической экспертизой, потому что сколько ни секвенируй геном, а растение надо «знать в лицо». В свою очередь, компетенции ИППИ и Сколтеха  — это передовые методы, которые ботаники могут использовать в своей работе». 

По словам Алексея Пенина, главная задача школы — наладить междисциплинарные связи между генетиками, биоинформатиками и ботаниками: «Этот симбиоз обоюдно полезен: ботаники как никто другой знают объект, то есть растения, а генетики предлагают методы, которые позволят вывести исследования на качественно новый уровень. Кроме того, тут прослеживаются историческая параллель: в советское время БИН РАН брал под свое покровительство генетиков, подвергавшихся по инициативе академика Лысенко всевозможным гонениям. И прошедшая школа — это символическое возвращение генетиков в Ботанический институт, но уже в другом статусе и качестве».

Слушатели школы мотивировали участие тем, что подобное обучение позволяет взглянуть на предмет исследования с позиции другой дисциплины, расширяет доступный исследователям инструментарий, помогает наладить связи с коллегами и даже углубить понимание научной литературы.

Экскурсия в отдел гербария высших растений. Эти растения — объекты будущих генетических исследований. Источник: пресс-служба ИППИ РАН

«Благодаря курсу я стала значительно лучше разбираться в современных исследованиях, мне стало легче читать научные публикации, поскольку я уже понимаю, какие методы были использованы и на что стоит обратить внимание», — поделилась впечатлениями Ирина Варганова из отдела гербария ВИР. 

Мария Повыдыш, заведующая кафедрой биохимии Санкт-Петербургского химико-фармацевтического университета, планирует интегрировать полученные знания и навыки не только в исследования, но и в учебный процесс: «Особенно нам была интересна математическая статистика в применении к обработке биологических данных, потому что у нас в университете этому не уделяется большого внимания. Методы статистической обработки данных могут найти применение, в том числе, например, в метаболомике лекарственных растений, которой мы активно занимаемся, и обрабатывать эти большие данные зачастую очень сложно. Также в обсчете и грамотном представлении данных о доклиническом анализе новых лекарственных препаратов это будет исключительно полезно».

 Кроме этого, участники отмечали доступную и увлекательную подачу материала, готовность преподавателей отвечать на вопросы вне занятий по запросу. Необходимость школы для сообщества демонстрирует и то, что некоторые участники готовы были приезжать на занятия из других городов, а один из участников каждую неделю ездил в Санкт-Петербург из Гродно.  

В оранжереях Ботанического сада Петра Великого. Слева направо: Мария Логачева, Алексей Пенин, Анна Клепикова, Денис Омельченко и Ирина Варганова. Источник: пресс-служба ИППИ РАН

«Было очень приятно преподавать в настолько мотивированной аудитории, слушатели которой не только задавали глубокие вопросы по изучаемому материалу, но и давали комментарии, которые позволят усовершенствовать этот курс», – рассказала Анна Клепикова.

Прошедшая в Санкт-Петербурге школа стала частью образовательной программы, которая сейчас активно развивается силами неформальной коллаборации ИППИ и Сколтеха. Так, летом 2022 года в Москве прошел интенсив по применению высокопроизводительного секвенирования в генетике и селекции растений  для студентов и молодых ученых из различных регионов России (подробнее о ней на сайте Сколтеха и ИППИ). 

«Мы надеемся, что подобные мероприятия будут проводиться и дальше, стимулируя взаимодействие исследователей из разных областей биологии, что обогатит науку новыми знаниями о таком важном и интересном объекте, как растения», – сказала Мария Логачева. 

Следующая школа по высокопроизводительным методам анализа генома растений пройдет осенью 2023 года в Москве.

*****

Фотоматериалы доступны по ссылке https://disk.yandex.ru/d/jGHY3wuFzLlAHA