Ученые Института цитологии и генетики СО РАН (ИЦиГ) совместно с коллегами из других регионов решают задачу по использованию цифровых технологий для получения генной информации. Об этом новосибирские генетики рассказали на стратегической сессии «Биоинформатика» в рамках форума «Технопром-2019». По мнению ученых, такой симбиоз информатики и биологии позволит решить как фундаментальные, так и прикладные задачи отрасли.

— Генетика стала источником огромных данных, — говорит научный руководитель института, академик Николай Колчанов. — Был прогноз 2015 года, что к 2025 году суммарный объем генома информации в несколько раз превысит объем данных, накопленных в астрономии. Но прогноз оказался не нацеленным на темпы роста генетической информации. Один институт продуцирует около 7 килобайт информации, что соответствует 200 геномам человека. А таких институтов несколько. То есть темпы роста генома информации можем помножить на 4-5. Прогноз давал существенную недооценку.

В настоящее время, по данным академика, в институте разрабатывается система, которая интегрирует информацию о 2 млн генов белков, десятках тысяч заболеваний и множестве других молекулярно-генетических характеристик.

— Сейчас разрабатывается компьютерная инженерия знаний, математическое извлечение информации из источников, — говорит Колчанов. — Еще есть статистика геномных проектов. Занимается секвенированием и компьютерной аннотацией только небольшая часть этих проектов. Высокотехнологичные методы имеются, а лидирует глубина и скорость обработки больших генетических данных. Здесь применяются методы машинного обучения искусственного интеллекта, методы нейронного обучения для решения задач распознавания сайтов связывания регуляторных белков, предсказания активности белков и другие.

Как считают генетики, именно биоинформатика в период повсеместного внедрения «цифры» должна стать одним из основных, если не самым основным, в работе нового Центра геномных исследований мирового уровня.

Центр генетических технологий — флагман ННЦ

— Особая актуальность в развитии биоинформатики подтверждается решениями на государственном уровне по созданию генетических центров, центров цифровой экономики, цифровыми приложениями типа «Умное сельское хозяйство», «Цифровая медицина» и так далее, — говорит советник директора института Юрий Зыбарев. — Сегодня нужно переходить к формированию цифровой платформы «Биоинформатика» и создавать вокруг нее соответствующие цифровые экосистемы как некоторые современные тренды. Такие платформы сопровождаются развитыми системами поддержки, подготовки специалистов соответствующих отраслей. Создание платформы для биоинформатики и на ее основе тематически ориентированной «цифры» должно стать одним из основных направлений деятельности Центра генетических технологий.

Сегодня ИЦиГ СО РАН ведет работы совместно с Курчатовским геномным центром. Исследования связаны с молекулярной генетикой, с клеточной биологией, с физиологической генетикой, генетикой человека, генетикой растения. При этом подавляющая часть исследований и научных публикаций по направлению «Генетические технологии для развития сельского хозяйства» идут от ученых ИЦиГ СО РАН.

АФК «Система» и ИЦиГ СО РАН подписали соглашение о сотрудничестве

— Наши задачи — новые генетические линии будущих сортов растений и для производства продовольствия, и для технической промышленности и новые генетические технологии как таковые, — говорит директор ИЦиГ Алексей Кочетов. — Это генетический инструментарий, линии стратегических сельхозкультур (пшеница, рожь, ячмень и так далее) и микробные продуценты незаменимых амминокислот. По результатам 2018 года в составе международного консорциума происходило секвенирование генома пшеницы, комплексные большие проекты освоения технологий геномоадаптирования к получению первых сортов отредактированного ячменя (точнее, не сортов, а лабораторных линий — у нас в стране это пока не разрешено). Несколько сортов введены в оборот в Российской Федерации.

Другим направлением работы ученых ИЦиГ в рамках «Курчатовского центра» является выведение технических культур.

— Это культуры для целлюлозно-бумажной, для химической промышленности. Активно обсуждаются проекты по применению сортов, полученных в ИЦиГ, — говорит директор института.

Напомним, что в рамках реализации национального проекта «Наука» к 2024 году планируется создать 16 научных центров мирового уровня, в том числе не менее 3 центров геномных исследований мирового уровня. Объем финансового обеспечения создания и поддержки центров геномных исследований на период 2019-2024 годов из федерального бюджета составит 11,2 млрд рублей, из них 1,3 млрд — в 2019 году. Один из таких центров планируется создать в Новосибирской области.

Фото: фотобанк форума Технопром