Шерше ля биоинформати́к

Михаил Сергеевич Гельфанд в интервью Бластиму поведал одну из своих любимых историй — о рождении модного нынче CRISPR-Cas. Оказывается, биоинформатика сыграла в ней чуть ли не главную роль. Мы слегка дополнили детектив и публикуем его с вкраплениями цитат.

🇯🇵 1987 год, Университет Осаки. Группа Ёсидзуми Исино несколько месяцев секвенировала ген iap кишечной палочки. И захватила область после него.

«Там были какие-то странные повторы: двадцать с чем-то букв, потом что-то другое, потом те же самые двадцать с чем-то букв. И они в своей статье написали: "А еще мы увидели вот такую странную последовательность"», — Михаил Сергеевич.

Копаться дальше японцы не удосужились, да и обширные базы геномных данных тогда отсутствовали.

🇪🇸 Спустя шесть лет на авансцену вышел испанец Франсиско Мохика. Он работал в Университете Аликанте близ Санта-Пола — живописного места с прекрасными пляжами и солеными лагунами. Неудивительно, что группа исследовала галоархей. Мохика обнаружил, что последовательности, которые потом нарекут CRISPR, присутствуют не только у его архей, но и во многих других прокариотических геномах.

«Оказалось, что такие последовательности — повтор со спейсерами — встречаются много где. Занимались этим биоинформатики совершенно непонятно зачем. Ну, повтор — мало ли что там верховный генный инженер навставлял? В общем, это было совершенно эзотерическое занятие, как и вся биоинформатика в 1980–90-е годы», — МС.

Фанфакт: хотя об их функции никто не ведал, кассеты оказались очень удобными для типирования штаммов чумы и микобактерий

Мохика же мечтал разгадать загадку. А поскольку финансирования мокрых исследований не нашлось, Франсиско подался в биоинформатику. В 2003 году он прогнал собранные за годы трудов спейсеры через BLAST. Целую неделю он сидел и руками вводил почти 5 тыс. последовательностей в программу. И, наконец, ему выпала удача: часть спейсеров совпала с фаговыми фрагментами! С коллегами написал статью — но ее везде отклоняли. После двух лет мытарств удалось опубликоваться в не самом престижном журнале. Но это стало поворотной точкой.

🇺🇸 Параллельно к идее иммунитета пришли и другие. Например, группа Евгения Викторовича Кунина.

«Кунин — выдающийся эволюционист… У него настолько большой хирш, что сам [Хорхе] Хирш на какой-то конференции специально пришел к Жене посмотреть на его хирш... Он занимается эволюционной биологией — кажется, ничего менее приближенного к практике придумать невозможно», — МС.

Кунин с помощью алгоритмов и наметанного глаза увидел функциональное сходство между белками Cas и компонентами системы РНК-интерференции эукариот.

🇫🇷 Биоинформатика — это здорово. Но требовалось экспериментальное подтверждение гипотезы. Французы Филипп Хорват и Рудольф Баррангу из Danisco добыли его.

«У них проблема, потому что бывают эпидемии фагов в заквасках: фаги портят кефир, потому что кефир должен сквашиваться правильными бактериями, а фаги их убивают. Это реально видимые экономические проблемы», — МС.

В 2007 году в Science вышла статья, где им удалось связать спейсер с устойчивостью к фагу.

Стало очевидно: найден бактериальный адаптивный иммунитет. Все бросились изучать молекулярные механизмы.

«...в итоге обнаружили, что система такая: уникальные последовательности действительно вырезаются из генома фага и служат для того, чтобы опознать геном фага при повторном заражении. crRNA живут в комплексе с белком. Белок таким способом узнает фаговую ДНК и режет ее», — МС.

Важно, что до этого практического применения у CRISPR особо не было. Только потом Дудна и Шарпантье придумали геномное редактирование.

«Это была не высокая биологическая наука, а инженерия, за которую уже дали Нобелевскую премию в 2020 году», — МС.

А сегодня «бактериальная иммунка» спасает жизни людей ✂️

Почему история поучительна? Ученые-романтики, движимые любопытством к фундаментальным механизмам природы, поспособствовали созданию самой что ни на есть прикладной вещи. Если вам кажется, что вы занимаетесь абстрактной фигней, не отчаивайтесь — она выстрелит. И ботайте биоинформатику — пригодится!

#выходные_у_бластим

😖 Как приручить митохондрию: история одной древней сделки

Уже завтра, 17 декабря, в 18:00 мск встречаемся на лекции «Путь митохондрии: от бактериального симбионта до эгоистичного элемента и обратно — сможет ли наука одомашнить их силу и превратить в медицинских агентов?»

Спикер: Константин Юрьевич Попадьин, к.б.н., руководитель Центра митохондриальной функциональной геномики, БФУ имени Канта

🏺 Несколько миллиардов лет назад наша предковая клетка вступила во взаимовыгодное сотрудничество с древней бактерией. Этот симбиоз дал начало митохондриям (на некоторых планетах более известным под именем «мидихлориане» — см. Звездные войны). Событие открыло дорогу к эволюционному усложнению живых форм на Земле.

С тех пор митохондрии всё еще помнят свое независимое происхождение и порой «бунтуют», переходя на темную сторону: в клетках накапливаются эгоистичные митохондриальные мутации, которые начинают размножаться без остановки, убивая хозяйскую клетку и способствуя развитию возрастных заболеваний человека, таких как нейродегенерация.

Сегодня, глубже постигая законы эволюции, мы пробуем «одомашнить» митохондрии вновь — а именно направить их энергию и силу на светлую сторону исцеления и поддержания здоровья. Об одном из таких подходов — митохондриальной трансплантации, внедрении здоровых, молодых органелл в поврежденные ткани пациента для их восстановления и омоложения, — мы поговорим на завтрашней встрече более подробно.

🔗 Участие бесплатное, регистрируйтесь через бот: ссылка

Митохондрии, да пребудет с вами сила!

📌 Вдохновляющие возможности за рубежом

Если энергии перед праздниками еще хватает, загляните в наш новый список вакансий. Можно подаваться, а можно просто наметить цели и встретить Новый год с идеями для следующего карьерного шага.

PhD-стипендия в ML для энзимологии — Novo Nordisk Foundation Centre for Biosustainability — Дания 🇩🇰
Группа Computational Protein Engineering предлагает PhD-позицию в рамках MSCA Doctoral Network ELEGANCE. Требуется MSc в смежной области, а также опыт в молекулярной биологии и белковой инженерии. Контракт на 3 года.
Зарплата: от ~ DKK 30k в месяц
Дедлайн: 31/01/2026
Ссылка

Research Associate/Fellow — University of Nottingham — Великобритания 🇬🇧
Deep Seq Facility ищет опытного биоинформатика для анализа и интерпретации NGS-данных с различных платформ. Обязанности включают поддержку пользователей, разработку и оптимизацию пайплайнов, подготовку отчетов и участие в публикациях. Требуется PhD или MSc в биоинформатике.
Зарплата: £31,387-£46,485 в год
Дедлайн: 02/03/2026
Ссылка

Руководитель — AstraZeneca — США 🇺🇸
Проект в отделе Biologics Engineering, направленный на развитие NGS-платформы для поддержки AI/ML-направлений в инженерии антител. Обязанности включают руководство командой ученых и биоинформатиков. Требуется PhD в молекулярной биологии, генетике, биоинформатике или смежной области, 7+ лет опыта работы с NGS в фармацевтической или биотехнологической индустрии, а также опыт управления.
Зарплата: $172,672-$259,008 в год
Ссылка

NGS Technician — Biomedical Sequencing Facility — Австрия 🇦🇹
Позиция предполагает выполнение широкого спектра NGS-анализов (геном, транскриптом, эпигеном, single-cell), решение технических задач и обучение коллег. Требуется MSc (кандидаты с BSc или PhD также рассматриваются) в молекулярной биологии, биохимии или смежной области, практический опыт работы с ДНК/РНК и высокая внимательность при работе в лаборатории.
Зарплата: от €39k в год
Дедлайн: 31/12/2025
Ссылка

Постдок — Karolinska Institutet — Швеция 🇸🇪
Taras Kreslavsky group ищет кандидата для исследований молекулярных механизмов иммунной системы. Требуется PhD в биомедицине, иммунологии, клеточной биологии или смежной дисциплине, базовые навыки в биоинформатике приветствуются. Стипендия на срок до 2 лет.
Дедлайн: 16/01/2026
Ссылка

Scientist — St. Jude Children’s Research Hospital — США 🇺🇸
Приглашают ученого в Protein and Biologics Screening Core (Host–Microbe Interactions). Фокус на разработке и проведении кампаний по antibody discovery. Предпочтителен PhD, но сильные кандидаты со степенью бакалавра и выше также рассматриваются. Ожидаемая экспертиза: B-cell иммунология, single B-cell discovery, проточная цитометрия, ELISA, BLI/SPR, NGS и биоинформатика.
Зарплата: $86,320-$154,960 в год
Ссылка

Биоинформатик — University of Southern Denmark — Дания 🇩🇰
Проект в области RNA Therapeutics and Cardiometabolic Disease, направленный на разработку и внедрение вычислительных методов для анализа microRNA и интеграции omics-данных. Требуется сильная база в RNA-биологии, анализе NGS-данных, программировании на Python или R, приветствуется опыт в ML.
Дедлайн: 31/01/2026
Ссылка

Летние стажировки — Genentech/Roche — США 🇺🇸
Genentech приглашает студентов уровня Master’s или выше на летние стажировки в различных направлениях. Relocation benefits для позиций не предусмотрены.
Ссылка

#бластим_вакансии

Вокруг шум? Не кипишуем 😶

Даже идеальные NGS-данные не бывают «чистыми». В них встречаются варианты ридов, которые создаются особенностями методов секвенирования, а не природой. Основные источники искажений — ошибки PCR и сам процесс считывания последовательностей прибором. Такой шум может быть коварным и создавать иллюзию разнообразия, искажать статистику и приводить к ненадежным выводам. Поэтому в анализе важно не пропускать стадию денойзинга.

Денойзинг — это не фильтрация по качеству. Он статистически оценивает ошибки и позволяет отличить реальные последовательности от артефактов. Такой подход помогает восстановить исходный биологический сигнал, а не просто удалить «плохие» данные.

Популярные инструменты:
• DADA2 — удобный метод с хорошей документацией
• Deblur — распространенная альтернатива DADA2
• UNOISE — менее предпочтительный вариант
• QIIME2 — инструмент для метагеномных исследований, но с рядом ограничений

Но с денойзингом важно быть аккуратным. Слишком жесткие параметры могут привести к потере редких, но биологически значимых ридов.

Подробнее о сложностях и нюансах анализа результатов секвенирования мы говорили на вебинаре «Как не утонуть в ошибках при анализе NGS-данных?» с Николаем Кольжецовым в августе. В преддверии праздников мы решили бесплатно поделиться материалами встречи со всеми желающими! Просто напишите Варваре @varvara_blastim: «Хочу конспект по NGS» 🎁