По вопросам, связанным с программой, обращайтесь по адресу оргкомитета конференции -bgrs2014@bionet.nsc.ru
НАУЧНАЯ ПРОГРАММА
МЕЖДУНАРОДНОЙ МУЛЬТИКОНФЕРЕНЦИИ «БИОИНФОРМАТИКА И СИСТЕМНАЯ БИОЛОГИЯ»
23 – 28 июня 2014 года, Новосибирск, Академгородок
Девятая Международная конференция по биоинформатике регуляции и структуры генома и системной биологии [Bioinformatics of Genome Regulation and Structure\Systems Biology — BGRS\SB-2014].
Председатель: Акад. Колчанов Н.А. (ИЦиГ СО РАН, Новосибирск, Россия), Со-председатель: Prof. Dr. Ralf Hofestaedt (Bielefeld University, Germany).
Мультиконференция проводится на базе ИЦиГ СО РАН, ИВМиМГ СО РАН, ИМ СО РАН, Института Терапии СО РАМН, НГУ
Мультиконференция включает научные мероприятия:
СИМПОЗИУМ «СИСТЕМНАЯ БИОЛОГИЯ» Секции:
Геномика и эпигенетика.Со-председатели секции: Акад. Скрябин Г.К. (Центр «Биоинженерия», Москва, Россия); Prof. Yijun Ruan (the Jackson Laboratory, USA).
Геномика и эпигенетика.
Со-председатели секции: Акад. Скрябин Г.К. (Центр Биоинженерия, Москва, Россия); Prof. Yijun Ruan (The Jackson Laboratory, USA).
Проект «Геном человека» был завершен более десяти лет назад, однако, все еще остается открытым вопрос исследования того, как на основе генетической информации происходит управление экспрессии генов в живой клетке в пространстве и времени. "Структура определяет функцию" - так единогласно понимаются законы природы. В биологических системах этот постулат применим не только к органическим молекулам, таким как РНК и белки, но и используется на уровне макромолекул, целых хромосом и всего генома. Одной из новых областей геномных исследований является изучение трехмерной (3D) структуры геном, исследование того, как транскрипция генов и другие функции регулируются в трехмерном пространстве ядра клетки. Недавние исследования показали, что многие энхансеры взаимодействуют со своими генами-мишенями дистально, а большое число генов топологически организовано в мультигенные комплексы, так называемые «транскрипционные фабрики», для согласованной регуляции транскрипции. Дальнейшие исследования в 3D геномике требуют интегрированных системных подходов и открывают множество новых задач для таких дисциплин как секвенирование нового поколения, вычислительная биология, анализ изображений биомолекул. На секции будут представлены последние достижения, и обсуждены актуальные проблемы геномных исследований.
Протеомика, метаболомика и компьютерная фармакология.Сопредседатели секции: Проф. Николаев Е.Н. (Институт энергетических проблем химической физики РАН, Москва, Россия);Проф. Ларина И.М. (ГНЦ РФ Институт медико-биологических проблем РАМН, Москва, Россия), Шварц Елена (Университет Джона Хопкинса/Ariadne Diagnostics, США)
Протеомика, метаболомика и компьютерная фармакология.
Со-председатели секции: Проф. Николаев Е.Н. (Институт энергетических проблем химической физики РАН, Москва, Россия); Проф. Ларина И.М. (ГНЦ РФ Институт медико-биологических проблем РАМН, Москва, Россия), Шварц Елена (Университет Джона Хопкинса/Ariadne Diagnostics, США)
В этой сессии вопросы сфокусированы на биомаркерах и на основанных на “омик”-технологиях cстратегиях выявления биомаркеров и фармакологических мишеней при различных заболеваний. Растущий объем данных, генерируемых экспериментальными методами, бросает вызов проблему для исследователей - как извлечь из этих данных биологически применимую информацию. Новые вычислительные методы анализа данных улучшают качество потенциальных биомаркеров тем, что предоставляют пути для более эффективной верификации и валидации биомаркеров. Системная биология и анализ метаболических путей могут стать ключом, который необходим исследователям для быстрого обнаружения, определения и выбора соответствующих биомаркеров до того, как потребуются крупные денежные расходы для их разработки. Кроме того, сложные взаимодействия интересующих биомаркеров могут быть отображены на разнообразных клеточных процессах и заболеваниях для того, чтобы предоставить обзор потенциальных рисков и положительных эффектов до и во время клинических испытаний. Это позволяет компаниям максимально направить свои ресурсы на развитие целевых и индивидуальных методов лечения. В настоящее время доступен набор программного обеспечения, который обеспечивает исследователям гибкость в импорте своих экспериментальных данных профилирования, поиске в этих данных ключевых регуляторов, которые могут быть биомаркерами, а также хранении этой информации в поисковых базах данных. Эта инновационная технология особенно подходит для выявления новых биомаркеров различных заболеваний в области персонализированной медицины. С помощью протеомики или данных из других "омик"-технологий выбираются биологические пути, которые тесно связаны с интересующим клиническим исходом. Используется своя обширная база данных информации касательно путей, содержащая данные по отношениям между белками, клеточным процессами, малым молекулами, и др. Таким образом, вычислительные подходы точной медицины вместе с появлением новых высокопроизводительных технологий поиска биомаркеров предоставляют возможность комплексного профилирования новых биологических путей и молекулярных мишеней, которые могут быть более специфическими индикаторами многих тяжелых заболеваний, включая рак и нейродегенеративные болезни.
Темы секции включают, но не ограничиваются следующими:
Роль протеомики в клинической фармакологии
Биомаркеры: биоинформатическая/математическая точка зрения
Биомаркеры в трансляционной медицине
Фармакология рака
Протеомика в нейронауках
Вычислительные подходы к разработке суррогатных биомаркеров для клинических испытаний
Системная компьютерная биология.Сопредседатели секции: Dr. A. Ratushny (Institute for Systems Biology, Seattle, USA), Проф. Голубятников В.П. (Институт математики СО РАН, Новосибирск, Россия), Prof. M.Dehmer (Institute for Bioinformatics and Translational Research, Austria).
Системная компьютерная биология.
Председатели секции: Проф. А.А.Ратушный (A. Ratushny, Seattle BioMed and Institute for Systems Biology, Seattle, USA) Проф. Голубятников В.П. (Институт математики СО РАН, Новосибирск, Россия), Prof. M.Dehmer (Institute for Bioinformatics and Translational Research, Austria).
Целью данной секции является обсуждение математических проблем, связанных с моделированием молекулярно-генетических систем и процессов, включая проблемы решения обратных задач, реконструкции структурных моделей генных сетей, оценки параметров моделей на основе данных, полученных с помощью современных высокопроизводительных экспериментальных технологий молекулярной генетики.
Будут обсуждаться методы описания сложных биологических сетей (генных и метаболических сетей, ассоциативных и семантических сетей, сетей белок белковых взаимодействий), методы сравнения сетей, методы выявления и поиска структурных закономерностей, структурных мотивов, методы построения структурных моделей сложных сетей. Будет рассмотрен сравнительный анализ биологических сетей и исследование закономерностей их эволюции.
Методы многомасштабного моделирования, сочетающие в себе глобальные модели на уровне всей клетки и детальные кинетические модели определенных клеточных функций, представляют собой эффективную основу для исследования динамических биомолекулярных систем. Данный подход позволяет интегрировать количественные молекулярные данные "омик" технологий на уровне генома, идентифицировать ключевых игроков исследуемых функций клетки и иттеративно анализировать их молекулярные механизмы посредством так называемого цикла системной биологии ("эксперимент-модель-гипотеза-эксперимент"). Несмотря на то, что "глобальные" и "локальные" модели доступны и успешно использользуются в предсказании функций организмов, такие модели еще недостаточно адекватно интегрированы друг с другом. Мы разрабатываем вычислительные подходы для многомасштабного моделирования и систематического анализа структурных особенностей и параметрического пространства биологических систем. Используя эти подходы, мы обнаружили и промоделировали регуляторные биомолекулярные системы различных организмов, включая Saccharomyces cerevisiae и Halobacterium salinarum. Данные исследования выявили эволюционные особенности регуляторных систем, их принципы функционирования и механизмы контроля, которые являются важными при планировании рациональных вмешательств и для приложений синтетической биологии. На секции будут обсуждаться вопросы моделирования в системной компьютерной биологии.
Председатель секции: Проф. Салина Е.А. (ИЦиГ СО РАН, Новосибирск).
Секция посвящена геномным и посгеномным подходам анализа структурно-функциональной организации генома и интеграции полученных знаний в системную биологии растений. В рамках секции также предполагается обсудить вопросы по разработке и использованию генетических моделей для решения задач системной биологии. Особый акцент будет сделан на методах биоинформатического анализа и сборки de novo секвенированных геномов растений. В последние годы существенно расширился круг растительных объектов, для которых получены данные полногеномного секвенирования. Встает вопрос, как успешно интегрировать эти данные в системную биологию для того, чтобы вплотную подойти к пониманию закономерностей организации и функционирования генома растений, реализуемого в процессе развития и взаимодействия организма с окружающей средой. В рамках работы секции предлагается рассмотреть использование методов системной биологии для решения поставленного вопроса у растительных организмов, различающихся по размеру и плоидности геномов.
Эволюционная биология.Председатель секции: Prof. D. Liberles (University of Wyoming, USA). Приглашенные лекторы: Prof. A.Clark (Cornell University, USA), Prof. F. Penny (Massey University, New Zealand).
Эволюционная биология.
Председатель секции: Проф. Prof. David Liberles (University of Wyoming, USA). Приглашенные лекторы: Prof. Andy Clark (Cornell University, USA), Prof. David Penny (Massey University, New Zealand).
Системная биология и биоинформатика посвящены основному вопросу: как геномная последовательность, ее закодированные РНК и последовательности белков приводят к клеточному или организменному фенотипу? Вместе с этим, в сравнительной перспективе ставится вопрос, как изменения в этих последовательностях приводят к изменениям в клеточных и организменных фенотипах? Для того, чтобы механистически ответить на этот вопрос, необходимо интегрировать фундаментальные процессы в популяционной генетике, эволюционной биологии, биохимии, и физической химии. Современный синтез в эволюционной биоинформатике направлен на такой уровень механистического понимания, который обобщает несколько слоёв биологической организации. Основной упор в обсуждении на секции будет сделан на выводах о функции генома с помощью подходов из различных областей.
Генетика человека стала фокусом приложения всех достижений генетики и прочих «омных» технологий. Актуальные направления в прикладных аспектах: трансляционная медицина, персонализированная медицина, этногеномика.
Достижения в области генетики человека стали основой геномной медицины. Трансляционная медицина, образно определяемая как «от нуклеиновых кислот к постели больного», лишь начало движения в отношении широко распространенных заболеваний многофакторной природы, но наибольшие успехи получены для менделевских болезней. Однако это всего 1 % от всех болезней человека.
Идейная сторона персонализированной медицины хорошо известна 2 тыс. лет, и геномные технологии немного добавили для её эффективности. Остается открытым вопрос – когда медицинская помощь должна быть индивидуализированной, а когда универсальной.
Этногеномика - один из самых развитых разделов отечественной генетики человека, однако межпопуляционный анализ осуществлен, главным образом, для той части генома, которая маркирует эволюционные и миграционные аспекты этносов. О популяционных особенностях структуры подверженности к сложным болезням известно немного и эти сведения слабо доказательны.
В последнее 10-летие лидирующим направлением в области генетики человека и медицинской генетики становится эпигенетика, а также исследование структурной вариабельности генома соматических клеток не только при канцерогенезе, что традиционно, но и других болезнях многофакторной природы.
Предполагается, что эти и другие вопросы будут обсуждаться в представленных на симпозиум докладах. Секции:
Трансляционная медицина. Председатель: проф. М.П. Мошкин (ИЦиГ СО РАН).
Медицинская генетика. Председатели секции: академик РАМН В.П. Пузырев (НИИИМГ СО РАМН, Томск, Россия), член-корр. РАМН М.И. Воевода (НИИТПМ СО РАМН, Новосибирск, Россия).
Трансляционная медицина решает ряд проблем внедрения данных, полученных в эксперименте, в клиническую практику: информатизация научных исследований, приближение экспериментальных исследований к реальным клиническим задачам, создание инфраструктуры для проведения исследований, биобанки, клиники первой фазы.
«Медицинская генетика».Председатели секции: академик РАМН В.П. Пузырев (НИИИМГ СО РАМН, Томск, Россия), член-корр. РАМН М.И. Воевода (НИИТПМ СО РАМН, Новосибирск, Россия).
«Медицинская генетика».
Председатели секции: академик РАМН В.П. Пузырев (ИМГ СО РАМН, Томск, Россия), член-корр. РАМН М.И. Воевода (НИИТПМ СО РАМН, Новосибирск, Россия).
Достижения современной медицины основаны на открытиях в области фундаментальных наук, имеющих доказательную базу. Персонализированная медицина базируется на данных молекулярной диагностики, генетики, фармакогеномики. На сессии будут рассмотрены проблемы медицинской генетики и персонализированной медицины – когда медицинская помощь должна быть индивидуализированной, а когда универсальной.
МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
Математическое Моделирование и Высокопроизводительные Вычисления в Биоинформатике, Биомедицине и Биотехнологии (ММ-ВВ-БББ-2014)
Председатель Программного комитета - член-корр. РАН С.И. Кабанихин, Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, Новосибирск, Россия
Развитие современной вычислительной техники позволяет решать качественно новые задачи моделирование в науках о жизни, в биологии и биомедицине. Появление новых архитектур параллельных вычислительных систем требует разработки новых алгоритмов для решения задач моделирования молекулярных процессов в клетках организма, для предсказания и анализа пространственных структур белков, анализа хромосомных структур и геномной информации.
Особый интерес представляет развитие суперкомпьютерных технологий, облачных вычислений, сервисов хранения данных для естественных наук.
В рамках симпозиума будут рассматриваться математические и вычислительные проблемы компьютерного анализа и моделирования в области биоинформатики и биомедицины.
На данном симпозиуме будут представлены результаты новейших исследований по следующим направлениям:
Высокопроизводительные и распределенные вычисления в компьютерной системной биологии и биомедицине;
Методы интеллектуального анализа данных в естественных науках.
Методы извлечения знаний из текстов научных публикаций;
Математические проблемы моделирования живых систем: прямые и обратные задачи.
Математическое моделирование генных и метаболических сетей.
Математическое моделирование в биомедицине
Математическое моделирование структуры и динамики биополимеров.
Нейроматематика.
Моделирование ДНК-белковых и белок-белковых взаимодействий на основе методов молекулярной динамики.
Применение пакетов прикладных программ для решения задач биоинформатики и биомедицины.
Моделирование фармакокинетических процессов в организме. Численные методы решения прямых и обратных задач фармакокинетики.
Математические модели иммунных процессов. Прямые и обратные задачи иммунологии.
Математическое моделирование в биомедицине и высокопроизводительные вычисления в биоинформатике.
Председатель секции: член-корр. РАН С.И. Кабанихин ( ИМ СО РАН Новосибирск, Россия), д.ф.м.н. Романюха А.А. (ИММ РАН, Москва), Ю.Л. Орлов (ИЦиГ СО РАН, Новосибирск), д.ф-м.н. С.К. Голушко (КТИ ВТ СО РАН, Новосибирск, Россия).
В рамках этой секции будут обсуждаться проблемы математического моделирования в биомедицине, прямые и обратные задачи определения параметров биофизических процессов с помощью компьютерных симуляций.
На секции будут рассмотрены методы высокопроизводительной обработки и анализа данных в системной биологии/ биоинформатике, алгоритмы распараллеливания вычислений с учетом специфики биологических задач. Будет рассмотрена оптимизация задач компьютерной геномики, анализа данных высокопроизводительного геномного секвенирования, алгоритмов быстрого картирования и ассемблирования коротких нуклеотидных последовательностей.
Интеллектуальный анализ знаний.Председатель секции: Проф. Ржецкий А.Ю. (The University of Chicago, USA), чл.-корр., д.ф-м.н.Гончаров С.С. (Загоруйко Н.Г.) (ИМ СО РАН, Новосибирск).
Интеллектуальный анализ знаний.
Председатель секции: Проф. Ржецкий А.Ю. (The University of Chicago, USA), чл.-корр., д.ф-м.н.Гончаров С.С. (Загоруйко Н.Г.) (ИМ СО РАН, Новосибирск).
Сегодня ученые не могут надеяться на то, чтобы вручную отследить все опубликованные работы, имеющие отношение к их области исследований. Биолог, изучающий рак, например, может найти более 2 миллионов соответствующих статей в архиве PubMed, более 200 миллионов веб-страниц через поиск Google, а базы данных с результатами экспериментов предоставляют миллионы гигабайтов данных. Этот стремительный рост количества знаний меняет ландшафт науки. Компьютеры уже играют важную роль в оказании помощи ученым в хранении, управлении и анализе данных. Новые возможности, расширяют круг использования компьютеров от анализа к гипотезам. С помощью методов искусственного интеллекта, компьютерные программы всё в большей степени способны интегрировать опубликованные знания с экспериментальными данными, искать шаблоны и логические отношения, а также выдвигать новые гипотезы с небольшим вмешательством со стороны человека. Ученые использовали эти вычислительные подходы для того, чтобы видоизменить лекарства, функционально охарактеризовать гены, выявить элементы биохимических путей в клетке и выделить основные нарушения логики и непоследовательности в научном понимании. Мы прогнозируем, что в течение десяти лет еще более мощные инструменты позволят осуществлять автоматизированную генерацию большого объема гипотез для управления экспериментами с высокой пропускной способностью в биомедицине, химии, физики и даже в социальных науках.