engbio_sirius_2020

Введение в инженерную биологию. 10-15 августа 2020 года, НТУ Сириус

Рабочая программа дисциплины

Преподаватели и связь

Руководитель курса - Алексей Константинович Шайтан, к.ф.-м.н., alex@intbio.org

Преподаватели: Григорий Сергеевич Глухов, к.б.н. g.gluhov@intbio.org; Григорий Алексеевич Армеев, к.ф.-м.н. g.armeev@intbio.org

Ассистенты: Анна Грибкова, a.gribkova@intbio.org; Петр Зайцев, p.zaytsev@intbio.org; Юлия Качер, j.kacher@intbio.org; Роман Новиков, r.novikov@intbio.org

Приглашенные лекторы: Юлий Валерьевич Шидловский, д.б.н., Козлов Евгений Николаевич, к.б.н., Научный сотрудник ИБГ РАН,

Секретарь курса: Александр Шайтан, engbio.kurs@intbio.org

Расписание

10-15 августа 2020 года. Начало занятий в 9-00 по московскому времени.

Расписание доступно здесь.

Занятию будут проводиться через систему BigBlueButton интегрированную с системой Сanvas. Приглашение на занятие (конференцию) будут направляться на почту либо доступны в разделе Конференции системы Canvas. При возникновении проблем просьба подключаться на резервную конференцию по ссылке gotomeet.me/intbio

Далее занятия будут проводиться либо через систему BigBlueButton, интегрированную с системой Сanvas, либо в GoToMeeting. Приглашение на занятие (конференцию) в Сanvas будут направляться на почту, либо они будут доступны в разделе Конференции системы Canvas. Ниже в программе указано, где будет проведено каждое занятие.

Описание:

Курс “Введение в инженерную биологию” познакомит слушателей с основами современной биоинженерии живых систем и главным образом с понятиями и подходами, которые должны обеспечить скачок к переходу на следующий уровень возможностей в плане управления сложностью живых систем. В частности, будут обсуждаться вопросы построения генетических схем и сетей из генетических “деталей”, методы стандартизации и автоматизации проектирования живых систем и методы автоматизации экспериментов, методы компьютерного моделирования генетических схем, этические и экономические вопросы инженерной биологии. Курс является интердисциплинарным и будет интересен как студентам биологам, так и студентам технических специальностей, которым интересна биология и применение подходов естественно-технических наук к решению биологических задач. Курс включает в себя лекции, практические занятия, выполнение самостоятельных работ и проекта.

Цели и получаемые компетенции:

В ходе курса слушатели познакомятся с основами инженерной биологии. В частности слушатели изучат основы молекулярной биологии, молекулярного клонирования, методы созданиях генетических конструкций, методы проектирования, моделирования и создания генетических схем, основы методов геномики, методы работы с базами данных генетических последовательностей и стандартными генетическими деталями, разнообразие модельных организмов, регуляцию экспрессии генов в эукариотических организмах, этические и юридические аспекты инженерной биологии.

В ходе практических занятий слушатели изучат работу с системой электронных лабораторных журналов Benchling, редакторами генетических конструкций, программой по моделированию генетических сетей (MATLAB Simbiology), базами данных генетических деталей, программами по автоматизации дизайна генетических схем и языками описания генетических схем (SBOL, j5, CELLO), методами автоматизации экспериментальных протоколов (Autoprotocol).

Необходимое программное обеспечение:

Доступ в интернет и браузер Mozilla Firefox (предпочтительно) или Google Chrome.
Пакет MATLAB с модулем SimBiology. Инструкция по регистрации и установке (ориентировочное время установки 30 мин).
Benchling. Инструкция по регистрации.
Регистрация в j5. Инструкция.
Установите SBOL designer. Инструкция по установке.
Зарегистрируйтесь на сайте distant.bioeng.ru/cello
http://distant.bioeng.ru:8080/

Видеоконференции:

При подключении к конференции, разрешите браузеру использовать Adobe Flash (он включен в состав как Firefox так и Chrome, его не надо устанавливать, а достаточно активировать в настройках).
Подключение к конференции может занять продолжительное время (вплоть до нескольких минут) и потребовать дополнительного разреешения включения микрофона. ##### дождитесь подключения и не перезагружайте страницу!
- Проверьте, что вы можете использовать аудио/видео связь https://test.webrtc.org/

Материалы

Материалы курса доступны на странице intbio.org

Видеозаписи конференций - в разделе конференции системы Canvas.

Программа курса:

День 1.

Ориентация: знакомство, структура курса и технические моменты. (GTM)

-Обсудим структуру и расписание курса, методы взаимодействия, оценивание, разобьемся на команды для выполнения проекта, расскажем о проекте. Ссылка на презентацию о проектной работе.

Лекция 1. Инженерная биология: идеи, понятния, тренды (А.К. Шайтан) (Canvas)

Лекция 2. Основы молекулярной биологии (Г.С. Глухов) (Canvas)

Лекция 3. Основы молекулярного клонировния, стандартные биологические детали (Г. Глухов) (Canvas)

Практическое занятие 1. Benchling/Parts registry (Ю. Качер) (GTM) Запись занятия

-Материалы занятия: инстукция по регистрации, презентация

-Результат должен быть загружен в Benchling

День 2.

Лекция 4. Генетических схемы/сети. (А.К. Шайтан) (Canvas)

Лекция 5. Абстракция, моделирование и математические подходы в инженерной биологии. (А.К. Шайтан) (GTM)

Практическое занятие 2. Matlab simbiology (А. Грибкова) (GTM) Запись занятия

-MATLAB SimBiology должен быть установлен до начала практикума! Материалы занятия: сопроводительная презентация, тьюториал по практической части. Результаты выполнения практической работы должны быть добавлены в “Задания”->”Практическая работа 2 (MATLAB SimBiology)” в системе canvas.

День 3.

Лекция 6. Работа c информацией в биологии (базы данных, форматы файлов, репозитории, обмен информацией) (Шайтан А.К.) (Canvas)

Лекция 7. Обзор методов геномики (А.К. Шайтан) (Canvas)

Лекция 8. Продвинутые методы сборки ДНК конструкций (Г. Глухов)

Практическое занятие 3. Bio-design automation: от праймеров к сложной сборке: SBOL, j5, CELLO (GTM) Запись занятия

-Установка SBOLDesigner и регистрация в CELLO должны быть проведены до начала практического занятия. Материалы занятия: сопроводительная презентация, файл с кодом Verilog (должен быть скачан до начала занятия).

-Инструкция по работе в j5. Результаты практического занятия должны быть загружены в “Задания”-> “Практическое занятие 3”.

День 4.

Лекция 9. Модельные организмы - шасси (Ю.В. Шидловский) (Canvas)

Лекция 10. Редактирование геномов: узнавание и модификация нуклеиновых последовательностей (А.К. Шайтан/Г. Глухов) (Canvas)

Лекция 11. Методы автоматизации в биологии: программирование и роботизация (Г. Армеев) (Canvas)

Практическое занятие 4. Autoprotocol ( Г. Армеев) Запись занятия (Canvas)

День 5.

Лекция 12. Регуляция работы генетических сетей в эукариотических организмах (Ю.В. Шидловский)

Лекция 13. Этические и юридические аспекты инженерной биологии (А.К. Шайтан)

Лекция 14. Advanced topics: искуственная эволюция, регуляторные схемы на основе РНК, белков, CRISPR и т.д. (П. Зайцев)

День 6.

Презентация проектных работ. (GTM) gotomeet.me/intbio

Видео защиты проектов

В ходе работы над проектом студенты должны предложить и проработать идею полезной генетической сети (регуляторного контура) и механизмы ее синтеза. В качестве примеров можно ориентироваться на проекты команд конкурса iGEM.

Для выполнения проектной работы будут созданы команды по 2 человека.

По умолчания команды - это последовательные пары из списка слушателей (1-2, 3-4 и т.д.) за исключением слушателей, отмеченных оранжевым цветом. Последние делают индивидуальные проекты.

По завершении работы необходимо будет предоставить презентацию и выступить с ней в субботу. Ориентировочное время выступления 10 мин + 5 мин вопросы.

Критерии оценивания.

Присутствие на занятиях - максимально 20 баллов.

Контрольные тесты - максимально 30 баллов:

-Тест 1 - максимально 10 баллов

-Тест 2 - максимально 10 баллов

-Тест 3 - максимально 10 баллов

Результаты практических работ - максимально 25

-Benchling - максимально 5 баллов

-SimBiology - максимально 10 баллов

-Bio-design automation - максимально 5 баллов

-Автоматизация - максимально 5 баллов

Проектная работа - максимально 25 баллов

Сертификат успешного обучения на курсе выдается, если слушатель набрал в сумме более 80 баллов, либо если он входит в 50% лучших слушателей по успеваемости.