С 23 сентября по 02 октября 2022 года для старшеклассников и студентов прошёл интенсивный курс по биоинформатике, организованный Лабораторией анализа метагеномов Сколковского института науки и технологий.

Автор и ведущий курса – Матвей Колесник, сотрудник лаборатории и руководитель направления гражданской науки в проекте «Атлас микробных сообществ России».  

Курс был посвящён анализу метагеномов – одному из главных направлений научной работы лаборатории. Метагеномы получают в результате определения последовательностей (секвенирования) молекул ДНК, извлечённых из природных образцов, содержащих одновременно множество разных организмов. Преимущество метагеномного подхода в том, что он позволяет изучать микроорганизмы, которые невозможно культивировать в лаборатории и поэтому нельзя секвенировать в изолированном виде. Именно такие малоизученные организмы могут оказаться источником новых антибиотиков или инструментов редактирования генома, используемых в биотехнологии. По этой причине изучение метагеномов – очень перспективное направление.

Курс по анализу метагеномов состоял из теоретической и практической частей.
Теоретическая часть включала две лекции от Матвея Колесника. На лекции «Современные технологии секвенирования» участники познакомились с такими методами чтения геномов, как нанопоровое секвенирование и секвенирование на платформе Illumina, и узнали, как и зачем анализируют полученные с помощью этих методов последовательности. На лекции «Поиск новых природных антибиотиков» обучающиеся узнали, как геномные и, в частности, метагеномные данные помогают в поиске антимикробных соединений.

Практическая часть была посвящена исследованию геномов продуцентов антибиотиков и анализу структуры микробных сообществ с использованием метагеномных подходов и состояла из двух занятий. На первом занятии участники исследовали геномы продуцентов антибиотиков, которые были выделены сотрудниками лаборатории из почвы и морской воды. Обучающиеся реконструировали геномы бактерий из данных секвенирования Oxford Nanopore, определили вид бактерий и исследовали биосинтетические кластеры, закодированные в бактериальных геномах.

На втором занятии были исследованы метагеномные данные сообщества гипертермофильных организмов из горячих вулканических источников. Эти пробы были привезены с острова Итуруп (Курильские острова). Температура воды в этих источниках достигает 90 °C, а значение pH лежит в районе 2–3. Фактически в этих источниках течёт горячая серная кислота, однако существует ряд микроорганизмов, способных жить в таких условиях. Обучающиеся определили, какие микроорганизмы обитали в исследуемых образцах, а также выяснили, какие вирусы заражают обнаруженных микробов.

Под руководством Матвея Колесника в аудитории работала команда специалистов – студентов и сотрудников лаборатории, которые помогали участникам решать все возникающие проблемы.

Курс был призван дать представление о метагеномике и научить основам биоинформатических методов. Участники выполнили часть реального научного анализа, который проводится в лаборатории, и приобрели знания и навыки, которые будут полезны в их собственной научной работе.