Профессор Алла Лапидус: «Биоинформатика бежит вперед такими темпами, что актуальное сегодня устареет уже завтра»

Открытие новых штаммов бактерий и вирусов; спасение древних артефактов; поиск полезных месторождений — это лишь малая часть того, с чем имеет дело биоинформатика. Словари определяют ее как «совокупность методов», но профессор Алла Лапидус, заместитель директора Центра алгоритмической биотехнологии СПбГУ и автор новой магистерской программы, настаивает: биоинформатика — наука.

Профессор Алла Лапидус: «Биоинформатика бежит вперед такими темпами, что актуальное сегодня устареет уже завтра» | ФОТО Романа ЕРШОВА

ФОТО Романа ЕРШОВА

— Алла Львовна, биоинформатика, если прочитать определение...

— Первоначальное определение биоинформатики как просто применение компьютеров в биологии давно устарело.

В топовых журналах Science и Nature все чаще появляются статьи с заголовками вроде «Открыты новые штаммы микроорганизмов», «... новое семейство вирусов». Вопрос: как их открыли? Ответ: не потратив ни копейки на лабораторные эксперименты, просто изучив данные, которые уже по нескольку лет лежали в открытом доступе.

И сделать такие открытия не могут ни математики, ни программисты, ни биологи. Математик и программист знают, как работать с большими объемами данных, но не знают биологии и не знают, что «спросить» у этих данных. Биолог знает, что спросить, но не умеет добыть ответ из этой массы данных. А биоинформатик умеет задать вопрос, знает какие методы применить и как интерпретировать результаты анализа.

Я, выступая перед теми же биологами, говорю: «Планируя эксперимент, надо мыслить биоинформатически». Как-то из зала прозвучало: «Ну спаси-и-ибо, будут биологов учить эксперименты ставить, хотя они это уже лет двести делают».

Да, верно. И в корне не верно. Новые технологии и новые методы накладывают новые требования на эксперимент. Так, если вы выделили ДНК, которая вся раздроблена, и применили не ту технологию — все, вы убили материал и рассчитывать на качественную сборку генома вам уже не приходится. И это только один из многих примеров.

— Можно пример, чтобы представить себе сложность работы со сборкой геномной ДНК?

— Представьте себе, что перед вами стопка коробок с одним и тем же набором пазлов, которые должны составить какую-то картинку. И вот все эти пазлы перемешали, а картинку унесли. У вас миллионы или миллиарды копий пазлов, какие-то из них порваны-погнуты, какие-то и вовсе потерялись, и в лучшем случае вы знаете, что надо собрать, допустим, пейзаж. Вот и собирайте...

Делать это «вручную» — давайте забудем сразу. Значит, нужен математический подход. Со временем меняются алгоритмы сборки, меняются программы-сборщики, но как бы великолепно ни работала модель «в компьютере», в реальном эксперименте всегда есть погрешность.

Я в биоинформатике, грубо говоря, с ее рождения. Я физик по образованию, при этом кандидатская степень у меня в молекулярной биологии. Работая в Америке, я создала группу, на тот момент первую в мире, которая занималась не только сборкой бактериальных геномов, но и доведением этой сборки до идеального состояния. Было время, когда геном уже можно было грубо собрать, скажем, за месяц, а на то, чтобы довести его до идеала, уходил год!

Сейчас уже другие технологии, но идеально восстановленных геномов все еще недостаточно. Это сложная задача. Проект «Геном человека» (международный проект, начатый в 1990 году. — Ред.), на который ушло много лет и миллиарды долларов, — завершен, но в геноме остаются «дырки». Сейчас целый консорциум поставил перед собой задачу их залатать.

— В СПбГУ открывается магистратура по биоинформатике. Говорят, какая-то особенная...

— Магистратур по биоинформатике в стране уже восемь-девять. В Петербурге первая была в Академическом университете, но предназначалась для программистов. У биологов не было шансов на нее поступить, потому что на экзамене была сплошная математика, довольно сложная.

В этом году в Университете ИТМО заработают две программы — одна «переехала» из Академического университета, а другая — новая, на английском языке. Есть хорошо зарекомендовавшая себя магистратура «Биоинформатика и системная биология» и в Политехническом университете.

Нельзя не упомянуть и петербургский Институт биоинформатики. Несмотря на то что магистратуры там не было и государственный диплом он еще не выдает, это одна из самых активных биоинформатических школ в городе и в стране, куда приходят биологи и математики, чтобы получить столь необходимые им знания.

Свою магистерскую программу я затеяла больше трех лет назад, а запускаем мы ее только сейчас. То, что получение официальных аккредитаций, согласований и прочее занимает очень много времени, печально всегда, но особенно в нашей области. Биоинформатика бежит вперед такими темпами, что актуальное сегодня устареет уже завтра.

— И как в таких условиях учить?

— Новое все равно базируется на какой-то основе, и в биоинформатике уже есть своя, условно, «таблица умножения», свои подходы, которые остаются, как бы значительно ни менялась технология. Мне хотелось бы давать это базовое представление. А уже потом, опираясь на базу, человек будет применять ее в той сфере, которую выберет.

— Какие это могут быть сферы?

— Горизонты расширяются с бешеной скоростью.

Например, нефтеразработка: изучение микробов, которые соотносятся с теми или иными месторождениями.

Или, например, откопали археологи некий артефакт: «Какое счастье, он в прекрасном состоянии!». А назавтра все цвета «поплыли», потому что микроорганизмы отреагировали на новые условия. Это можно было предотвратить: изучить пробы, понять, какой будет реакция...

Или возьмем медицину. На конференции коллега рассказывал, как микроорганизмы, взятые у здорового человека, пересадили больному и какой произошел прогресс в лечении. Но что мы понимаем под «здоровым человеком»? И можно ли, например, взять микроорганизм у жителя одной местности и пересадить жителю другой?

Наконец, пока еще мало привычная для биоинформатики область, которая по-английски называется Forensic, а по-русски — «судебно-медицинская экспертиза».

— Интересно, магистратура по биоинформатике больше привлечет математиков, программистов или биологов?

— Наша программа для людей и с биологическим «прошлым», и с математическим. Часть дисциплин будет общей, но биологам надо подтягивать математику и программирование, а математикам читать основы молекулярной биологии. Я бы хотела, чтобы ко второму семестру они выровнялись и дальше шли общим потоком.

Мне задают провокационный вопрос: «Как вы будете конкурировать с программами других вузов?». Я ни с кем конкурировать не буду. Пусть будут разные программы. Тем более что у нас одна общая проблема — нехватка специалистов, способных преподавать программирование, алгоритмы, биологические и разные другие важные науки с точки зрения биоинформатики. Это, кстати, стало одной из причин того, что мы начали создавать онлайн-курсы. В 2014 году выложили на Coursera (международная образовательная платформа. — Ред.) первый русскоязычный курс, сейчас их там два, второй можно найти также на Национальной платформе открытого образования и на Stepik. Всего запланировано пять курсов.

Мы однажды в лаборатории получили электронное письмо: «Здравствуйте, я прохожу ваш онлайн-курс, но у моего компьютера не хватает мощности довести все до конца». Ну, думаем, пишет усердный иногородний магистрант... Читаем дальше: «Я ученица 9-го класса, и мне пока не по карману мощный компьютер. Можно ли воспользоваться привилегией того, что я живу в Петербурге, и доделать задание на ваших машинах?».

Мы отвечаем: «Да!». Приходит: тоненькая маленькая девочка, «воробей». Села за компьютер, сосредоточенно тюкает по клавишам. Я потом спрашиваю: «Отчего такая заинтересованность?». Она: «Я хочу быть хирургом. И теперь я знаю, чего мне не хватает для того, чтобы стать очень хорошим хирургом».

Думаю: надо же, девятый класс! Да уже ради такого и стоило все это затевать!

#биология #биоинформатика #интервью

Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 174 (6273) от 20.09.2018 под заголовком «Мыслить биоинформатически».


Комментарии



Загрузка...

Самое читаемое

#
#
Линия жизни. Как появилась традиция отмечать День железнодорожника
02 Августа 2019

Линия жизни. Как появилась традиция отмечать День железнодорожника

В первое воскресенье августа железнодорожники традиционно отмечают профессиональный праздник.

Продается вид изнутри. Почему нельзя было строить «дом с бантиком» на Мойке
26 Июля 2019

Продается вид изнутри. Почему нельзя было строить «дом с бантиком» на Мойке

Восторг по поводу новой «элитки» в центре города разделяют не все.

Трех мальчиков и одну девочку родила 37-летняя петербурженка
23 Июля 2019

Трех мальчиков и одну девочку родила 37-летняя петербурженка

Четверня появилась на свет в перинатальном центре Петербургского педиатрического университета.

Дизайнерскую карту метро Петербурга опубликовали в Сети
23 Июля 2019

Дизайнерскую карту метро Петербурга опубликовали в Сети

Линии подземки на новой схеме изображены по-другому.

Беглов назвал самый быстрый способ получить квартиру в Петербурге
22 Июля 2019

Беглов назвал самый быстрый способ получить квартиру в Петербурге

На встрече с жителями Калининского района глава города рассказал о секрете обретения квадратных метров.

И летчику камуфляж пригодится. Экипажи ЗВО переодевают в форму нового образца
12 Июля 2019

И летчику камуфляж пригодится. Экипажи ЗВО переодевают в форму нового образца

Летный комбинезон выполнен по новым технологиям с использованием специальных материалов и пропитки.

Дорога жизни на Индустриальном. Как в Петербурге восстанавливают технику времен войны
01 Июля 2019

Дорога жизни на Индустриальном. Как в Петербурге восстанавливают технику времен войны

В Красногвардейском районе создается новый музей блокады и битвы за Ленинград.

Жулики с подменных номеров. Петербуржцев предупреждают о новом виде мошенничества
01 Июля 2019

Жулики с подменных номеров. Петербуржцев предупреждают о новом виде мошенничества

Отличить мошенника от настоящего сотрудника банка стало сложнее.

Дорогая клеточка. В Петербурге появилась «вафельная» разметка
21 Июня 2019

Дорогая клеточка. В Петербурге появилась «вафельная» разметка

Ее цель - заставить водителей заранее оценивать загруженность перекрестка.

Дома растут как грибы. Как на Пулковском шоссе строят Шампиньонный городок
19 Июня 2019

Дома растут как грибы. Как на Пулковском шоссе строят Шампиньонный городок

Здесь поселятся 5,5 тыс. человек, во дворе будут свои школа и детский сад.

На мокром месте. Эксперт - о болотах Петербурга
19 Июня 2019

На мокром месте. Эксперт - о болотах Петербурга

Раньше в районе 18-й - 20-й линий Васильевского острова пройти посуху было невозможно.

Треть пломбира в магазинах Петербурга оказалась подделкой
18 Июня 2019

Треть пломбира в магазинах Петербурга оказалась подделкой

Производители заменили сливочный жир в мороженом на растительный.