http://bioinformaticsinstitute.ru/guests
В пятницу 10 октября в 19.00 Мария Шутова (ИоГЕН РАН) выступала в Институте биоинформатики с открытой лекцией, посвященной изучению рака.
Рак -- одна из наиболее распространенных причин смерти по всему миру. В лекции рассматривается, как знания об эволюции, работе генома, репрограммировании, а также использование биоинформатических методов помогли лучше понять, как развивается раковая опухоль и предложить новые методы лечения разнообразных типов рака. Рассмотрены мышиные модели развития рака и интересные результаты, которые были получены с их помощью.
http://bioinformaticsinstitute.ru/lectures
Гостевая лекция Института биоинформатики, 9 октября 2014. Лектор -- Мария Шутова (ИоГЕН РАН).
За последние десять лет плюрипонтентные клетки стали героями двух Нобелевских премий и многих тысяч научных и научно-популярных статей. Их уникальная возможность превращаться в любую клетку взрослого организма до сих пор дает пищу для ума как биологам развития, так и ученым, ищущим способы лечения генетических заболеваний. В лекции будет рассказано о двух типах плюрипотентных клеток: "естественных" (эмбриональные стволовые клетки) и "искусственных" (индуцированные плюрипотентные стволовые клетки). Отдельно мы остановимся на том, как знания о работе транскрипционных факторов помогли репрограммировать клетки, и как эти "искусственные" плюрипотентные клетки можно использовать в медицине.
Хромосомы представляют собой нуклеопротеидные структуры, которые находятся в ядре эукариотической клетки, содержащей ядро. Хромосомы наиболее заметны в таких фазах клеточного цикла, как митоз и мейоз. Далее в статье будет приведено описание этих структур. Выясним также, сколько пар хромосом у человека.
http://bioinformaticsinstitute.ru/lectures
Гостевая лекция Института биоинформатики, 9 октября 2014. Лектор -- Мария Шутова (ИоГЕН РАН).
За последние десять лет плюрипонтентные клетки стали героями двух Нобелевских премий и многих тысяч научных и научно-популярных статей. Их уникальная возможность превращаться в любую клетку взрослого организма до сих пор дает пищу для ума как биологам развития, так и ученым, ищущим способы лечения генетических заболеваний. В лекции будет рассказано о двух типах плюрипотентных клеток: "естественных" (эмбриональные стволовые клетки) и "искусственных" (индуцированные плюрипотентные стволовые клетки). Отдельно мы остановимся на том, как знания о работе транскрипционных факторов помогли репрограммировать клетки, и как эти "искусственные" плюрипотентные клетки можно использовать в медицине.
Хромосомы представляют собой нуклеопротеидные структуры, которые находятся в ядре эукариотической клетки, содержащей ядро. Хромосомы наиболее заметны в таких фазах клеточного цикла, как митоз и мейоз. Далее в статье будет приведено описание этих структур. Выясним также, сколько пар хромосом у человека.
Хромосомные мутации
(по-другому их называют аберрациями, перестройками) – это непредсказуемые изменения в структуре хромосом. Чаще всего они вызываются проблемами, возникающими в процессе деления клетки. Воздействие инициирующих факторов среды – это еще одна возможная причина хромосомных мутаций. Давайте же разберемся, какими могут быть проявления такого рода изменений в структуре хромосом и какие последствия они несут для клетки и всего организма.
Виды мутационной изменчивости
Геномная изменчивость (характеризуется изменением численности хромосом).
2) Хромосомные аберрации (характеризуется изменением специфики хромосом).
3) Генная изменчивость (характеризуется изменением структуры гена). Наиболее распространёнными из этих трёх типов являются генные мутации. Их итогом являются необратимые изменения в организме, например, утрата каких-то органов или их преобразование и т.п.
Основные положения мутационной теории
(Г. де Фриз, 1901-1903 г.г.):
1. Мутации возникают внезапно, скачкообразно;
2. Мутации — качественные изменения, которые передаются из поколения в поколение;
3. Мутации возникают ненаправленно (спонтанно), то есть мутировать может любой участок хромосомы, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков;
4. Сходные мутации могут возникать неоднократно;
5. Мутации проявляются по-разному и могут быть как полезными, так и вредными, как доминантными, так и рецессивными.
Сулаєва О.М. - Молекулярна патологія раку сечового міхураAlinaPokhilko
Навчальний курс: «Молекулярна онкологія, патологія та генетика»
Медична лабораторія CSD спільно з Center for research and education of translational biology and medicine (www.tbm.center ) пропонує безкоштовний курс навчальних лекцій для усіх бажаючих.
Хромосомные мутации
(по-другому их называют аберрациями, перестройками) – это непредсказуемые изменения в структуре хромосом. Чаще всего они вызываются проблемами, возникающими в процессе деления клетки. Воздействие инициирующих факторов среды – это еще одна возможная причина хромосомных мутаций. Давайте же разберемся, какими могут быть проявления такого рода изменений в структуре хромосом и какие последствия они несут для клетки и всего организма.
Виды мутационной изменчивости
Геномная изменчивость (характеризуется изменением численности хромосом).
2) Хромосомные аберрации (характеризуется изменением специфики хромосом).
3) Генная изменчивость (характеризуется изменением структуры гена). Наиболее распространёнными из этих трёх типов являются генные мутации. Их итогом являются необратимые изменения в организме, например, утрата каких-то органов или их преобразование и т.п.
Основные положения мутационной теории
(Г. де Фриз, 1901-1903 г.г.):
1. Мутации возникают внезапно, скачкообразно;
2. Мутации — качественные изменения, которые передаются из поколения в поколение;
3. Мутации возникают ненаправленно (спонтанно), то есть мутировать может любой участок хромосомы, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков;
4. Сходные мутации могут возникать неоднократно;
5. Мутации проявляются по-разному и могут быть как полезными, так и вредными, как доминантными, так и рецессивными.
Сулаєва О.М. - Молекулярна патологія раку сечового міхураAlinaPokhilko
Навчальний курс: «Молекулярна онкологія, патологія та генетика»
Медична лабораторія CSD спільно з Center for research and education of translational biology and medicine (www.tbm.center ) пропонує безкоштовний курс навчальних лекцій для усіх бажаючих.
Презентация представлена на сателитный симпозиум в рамках ежегодного конгресса Армянской Ассоциации Урологов в октябре 2010 года. Спонсорская поддержка представительства компании Пфайзер в Армении,- Левон Кантарджян. Использованы материалы Пятого Европейского Симпозиума по Раку Почки, Лондон май 2010 года.
Опухоль – особая реактивная форма роста тканей, обусловленная нарушением генома и дифференцировки клеток.
Большинство опухолей имеют моноклональное происхождение и возникают из камбиальных стволовых клеток или их предшественников в каждом органе и ткани.
Злокачественные опухоли – гетерогенны, но сохраняют морфогенетические потенции и
способность к специфической дифференцировке.
Гостевая лекция Института биоинформатики. Подробнее: http://bioinformaticsinstitute.ru/lectures/1218
Несмотря на несерьезное название, на лекции разговор пойдет о важной проблеме в работе биоинформатика, почти любая реальная задача которого связана с обработкой и анализом больших данных. И решить задачу нужно не только правильно, но и эффективно. Процесс решения можно условно разделить на две части: «придумать», как решать, и «обучить» этому компьютер. И на лекции речь пойдет именно об эффективном «обучении».
Наивно реализованные алгоритмы работают неприемлемо долго, когда дело доходит до гигабайтов реальных данных. От биоинформатика уже требуются не просто базовые навыки программирования, но и знание технических нюансов. И даже у профессионального программиста уйдет немало времени, например, чтобы выгодно использовать возможности Hadoop при работе с Big Data. Так можно ли современному ученому обойтись без тщательного изучения кучи языков, библиотек и фреймворков и сосредоточиться именно на решении?
Ядерный век прошел, и становится все понятнее, что в фокусе науки 21-го века будут живые системы, медицина, и человек во всех его проявлениях. Здесь осуществляются самые масштабные финансовые вливания, и на эту отрасль человечество возлагает самые большие надежды. Все чаще слышатся предметные обсуждения тем, казавшихся еще недавно научной фантастикой: сможет ли человечество победить старение, рак, и другие смертельные заболевания? Сможет ли менять свой геном по собственному желанию? Будем ли мы хозяевами своим телам в той же мере, как мы хозяйничаем на Земле?
Многие десятилетия биология и медицина развивались как описательные науки. Однако по мере созревания и накопления информации, любая наука рано или поздно переходит на более точный язык - язык математики. Проект "Геном человека" обеспечил технологический прорыв, который будет питать науку о живом еще много лет - но который также поставил много новых глобальных вопросов перед современными учеными.
В своей лекции Андрей Афанасьев рассказал о стартапах в биотехе и биоинформатике и своем биоинформатическом проекте iBinom, разобрал несколько биотехнологических проектов глазами инноваторов и инвесторов, а также коснулся вопроса поиска инвестиций и поделился личным опытом взаимодействия с венчурными фондами и институтами развития.
8. SCLC
vs
NSCLC
• metastasizes
late
• long
latency
period
• usually
treated
before
it
spreads
• slow
growing
and
progression
• beger
prognosis,
higher
5
year
survival
rate
• surgery
before
metastasis
• smoking
is
the
main
case
• metastasizes
early
• shorter
latency
• usually
discovered
aker
spreading
to
regional
nodes
• 35
weeks
average
survival
with
treatment
• radiamon
and
chemotherapy
• Myc,
p53
mutamons
11. Фенотип
опухоли
• накопленные
мутации
• (stem-‐cell-‐like?)
свойства
начальных
клеток,
тип
начальных
клеток
• микроокружение
опухоли
–
изначальное,
и
в
процессе
роста
• терапия
12. Типы
рака
легких
(генетика)
Bunn
et
al.,
2012
97%
этих
мутаций
–
взаимоисключающие!
+p53,
Rb
13. Pietanza
&
Marc
Ladanyi,
2012
Sharma
et
al.,
2010
Типы
рака
легких
(генетика)
14. Типы
рака
легких
(cell
of
origin)
Kate
D.
Sutherland,
Anton
Berns,
2010
in
vitro
known
as
Bronchialveolar
Stem
Cells?
(Kim
et
al.,
2005)
“Stemness”
tests:
-‐ in
vitro
propermes
(+spheres)
-‐ lineage
tracing
by
spec
markers
-‐ xenograks
(trachea,
subcutaneously)
-‐ chemoresistance
Goding
et
al.,
2014
15. Типы
рака
легких
(cell
of
origin)
Kate
D.
Sutherland
and
Anton
Berns,
2010
16. биология
развития
ЭСК
TF
iPSCs
регенеративная
медицина
редактирование
генома
наследственные
GEMMs
рак
заболевания
эволюция
26. Hochedlinger
et
al.,
2004
reprogramming
of
the
cancer
genome
leukemia,
lymphoma,
and
breast
cancer
fail
RAS-‐inducible
melanoma
developed
cancer
with
higher
penetrance,
shorter
latency,
and
an
expanded
tumor
spectrum
33. genemcs
+
cell
of
origin
+
environment
=
cancer
evolumon
34. Методы
анализа
Single-‐cell
sequencing:
-‐ лимитированное
количество
клеток
в
биопсии
(вариант
–
ксенографт
в
мыши)
-‐ полногеномная
амплификация
генома
каждой
клетки
-‐
>
биасы
-‐ неравномерное
покрытие
-‐ allele
dropout
(8-‐40%)
-‐ мат
модели,
использующиеся
для
нахождения
эволюционных
связей
между
организмами
Смешанные
популяции:
-‐ случайный
набор
молекул
ДНК
-‐ обнаружение
(распределение)
мутаций
зависит
от
покрытия
и
частот
аллелей
-‐ специально
разработанные
алгоритмы
много
гетерогенных
сэмплов
разных
популяций
одной
опухоли
38. Сложности
• большинство
раков
ассоциированы
с
множеством
генов,
которые
мутируют
с
низкой
частотой
• гетерогенность
мутаций
в
определенном
гене
• только
10
генов
(из
тысяч),
связанных
с
раком
яичника
встречаются
менее
чем
в
10%
случаев
(только
TP53
>
10%)
39. Сложности
• НО
они
обычно
кластеризуются
и
показывают
нарушения
определенных
клеточных
процессов
(сигнальных
сетей)
• -‐>
имеет
смысл
использовать
транскриптомные
данные
для
подтверждения
геномных
41. Сложности
• часто
–
эпистатические
взаимодействия
генов
(со-‐
появление
мутаций
в
парах
генов,
“онкоген-‐
индуцированное
старение”
как
естественная
защита
клетки
на
одиночную
мутацию
в
онкогене,
конвергентная
эволюция
между
разными
клонами)
42. Сложности
• ограниченное
количество
фенотипов
• пластичность
клеток
опухоли
(переход
из
NSCLC
в
SCLC
после
лечения,
с
сохранением
специфических
мутаций)
43. Варианты
решения
• борьба
с
гетерогенностью
опухолей
(механическая,
маркеры)
• новые,
более
точные
алгоритмы
обработки
• улучшение
технологий
single-‐cell
sequencing
• алгоритмы
совместной
обработки
«-‐омных»
данных
• Genemcally
engineered
mouse
models
(GEMMs)
44. биология
развития
ЭСК
TF
iPSCs
регенеративная
медицина
редактирование
генома
наследственные
GEMMs
рак
заболевания
эволюция
45. /очередная/
Нобелевская
премия
exon1
exon3
Гомологичная
рекомбинация
в
ЭСК
ген
exon1
exon2
exon3
exon1
exon3
exon1
exon2
exon3
(2007)
51. -‐ быстрое
получение
трансгенных
мышей
с
использованием
ЭСК-‐технологий
-‐ отсутствие
“генетического
шума”
(клональность)
-‐ интактные
in
vivo
условия
-‐ тестирование
лекарств
-‐ анализ
ВСЕЙ
опухоли
и
метастаз
на
разных
временных
стадиях
-‐ индуцированные
точечные
мутации
(CRISPR-‐Cre,
TALEN),
регуляция
экспрессии
генов
(малые
молекулы,
РНК-‐
интерференция)
-‐ отличие
driver
и
passenger
мутаций
-‐ маркировка
всей
опухоли
или
ее
частей
(флуоресцентные/биолюминесцентные
репортеры)
-‐ контроль
за
cell-‐of-‐origin
(специфичные
промоторы)
-‐ контролируемые
волны
спонтанного
мутагенеза
(транспозоны)
Huijbers
et
al.,
2011,
2014
53. Положительный
пример:
Mycl1
и
Pten
в
эволюции
SCLC
global
DNA
copy
alteratons
(Trp53-‐/Rb1-‐
SCLC
GEMM)
significantly
mutated
genes
in
all
tumors
McFadden
et
al.,
2014