«Aндерпанда» – интеграция в области биоинформатики

   Коллектив Института биомедицинской химии им. В.Н Ореховича в рамках конференции «Патофизиология, клиника и последствия нарушения микробиоты» представил концепцию: молекулы обладают свойством коннективности. Директор ИБМХ, академик РАН Андрей Валерьевич Лисица на основе работ заведующего лабораторией масс-спектрометрической метаболомной диагностики Петра Лохова и научного сотрудника лаборатории анализа постгеномных данных — Екатерины Ильгисонис высказал гипотезу, что связи между молекулами не исчерпываются кинетическими процессами в растворах, а могут быть уловлены косвенными методами. Например, такими как ко-встречаемость наименований молекул в научных текстах (текстомика) или в базах данных (дата-майнинг). Также элементы коннективности проявляют себя как ко-экспрессия генов, регуляторные взаимосвязи и взаимозависимости на протеомном, метаболомном и даже микробиомном уровнях.

pricepackages

   Логика интегрирования омикс-технологий отразится в проекте «Андерпанда» (аналогичный проект https://bioinfo.uth.edu/dmGWAS/). Он направлен на проектирование коммуникационной сети, базирующейся на научно-обоснованных взаимосвязях и взаимозависимостях между абстрактными объектами — аватарами. Современная наука оперирует объектами, чья сущность абстрактна: содержательная составляющая объекта современного научного исследования исчезает в отсутствии электроэнергии или при блокировке IP-адреса.

   К таким объектам относятся как адрес сайта, так и Веб-страница, e-mail или аккаунт в Интернет-сети. Страничка пользователя в социальной сети является примером индивидуального электронного аватара человека. Аналогично каждый ген является Интернет-страницей в банках данных генома человека.

   В отличие от “компьютеризированного” гена, цифровой образ человека более сложен для системного анализа. Тем не менее, известен эффект краудсорсинга, когда аватары многих людей объединяют усилия, например, — создают и поддерживают запись в справочнике «Википедия».

   Задача проекта “Андерпанда” — исследование взаимосвязей и взаимозависимостей между объектами, существование которых зависит исключительно от воображения людей. Термин “Андерпанда” обозначает, что по данному ключевому слову в Сети были найдены единичные страницы. По менее содержательному с точки зрения неспециалиста запросу, например, “белок р53” — количество найденных записей превышает 10 в 5-й степени.

   Проект “Андерпанда” — способ коллекционирования нестандартных идей, отвечающих определенным критериям. Эти критерии не связаны с достижением привычного результата, оформленного в виде научной статьи в высокорейтинговом журнале или в виде внедренного в практику патента.

   Один из наиболее доступных, не требующих затрат уровня “мега-сайнс”, источников абстрактных объектов — постгеномная молекулярная биология. В силу ограниченности методов наблюдения каждый объект — будь то ген, считываемая с него нуклеиновая молекула или кодируемый геном белок есть абстракция. Причем существование этой абстракции подтверждено научными методами и талантливыми учеными. Геном человека, затем — протеом и метаболом, и метагеном обитающих в кишечнике микробов — являются упорядоченным компендиумом абстрактных сущностей. Проще говоря, никто никогда ни ген, ни белок не видел, и тем более никто никогда из людей не наблюдал процессов, связывающих объекты данного типа в единую систему, в системную биологию. Из-за отсутствия взаимоувязки до сих пор так и не развилась интерактомика, поскольку информационные ресурсы, содержащие результаты разных экспериментов противоречат друг другу.

   Таким образом, «Андерпанда» предоставляет возможность проверить системность в интерпретации данных. Для этого задействуется освоенный в системной биологии математический аппарат выделения подграфов в составе общего графа (сети). На начальном этапе объекты сети предлагается отображать на фиксированном шахматном поле, где образно расставлены пешки-метаболиты, ладьи и кони (транскрипты) и ферзи, например, белковые молекулы. Каждое научное исследование рассматривается как “шаг игры”. Шаг позволяет определить текущую расстановку сил на условном шахматном поле и, исходя из расстановки, спланировать следующую итерацию.

   Современные технологии позволяют доказать состоятельность проекта “Андерпанда” путем исследования функций генов, кодируемых отдельными хромосомами человека (Геном 2.0). Первый этап реализации направлен на то, чтобы вывести 2% исследований в области молекулярной биологии из цикла самовоспроизведения типовых “публикуемых” задач к рисковым, неожиданным решениям.

   Результаты проекта «Андерпанда» — это возможность трансплантации органов от животных к людям. Конкретно речь идет о поджелудочной железе, почках, сердце и печени, взятых от свиней и пересаженных человеку.

   “Молекулярные шахматы”, лежащие в основе проекта, по уровню сложности это прообраз иммунной системы, обладающей бесконечным множеством балансирующих ситуаций. Возможность реализовывать стратегии на поле иммунологии позволят модифицировать орган животного так, чтобы он не отторгался организмом конкретного человека, имеющего индивидуальный комплекс тканевой совместимости.