Сыктывкарские молодые ученые создают приложение для расчета биологического возраста

Сыктывкарские молодые ученые создают приложение для расчета биологического возраста
Сыктывкарские молодые ученые создают приложение для расчета биологического возраста
logo
Сыктывкарские молодые ученые создают приложение для расчета биологического возраста
Фото СГУ

Междисциплинарная лаборатория СГУ им. Питирима Сорокина два года объединяет усилия студентов-программистов и студентов-медиков. Молодые ученые ищут новые способы применения постгеномных данных в компьютерной фармакологии, геронтологии и гериатрии. Как сообщили в вузе, сейчас они разрабатывают приложение, содержащее математические функции для расчетов показателей для генных сетей в рамках теории информации. Это позволит им проанализировать генные сети, вовлеченные в процесс старения организма и возрастных заболеваний, прогнозировать исходы заболевания на основании результатов математического моделирования, вывести алгоритм расчета биологического возраста.

Междисциплинарная научно-исследовательская лаборатория "Трансляционная биоинформатика и системная биология" с 2019 года работает под руководством одного из успешнейших молодых ученых университета Ильи Соловьева. С 2018 он ведет преподавательскую деятельность, обучая иностранных студентов Медицинского института СГУ им. Питирима Сорокина анатомии человека на английском языке на базе кафедры фундаментальной медицины и общественного здоровья, в июне 2021 года он успешно защитил ВКР и закончил аспирантуру, а в настоящее время работает над кандидатской диссертацией по геронтологии и гериатрии.

Основная миссия лаборатории "Трансляционная биоинформатика и системная биология" ― сокращение разрыва между фундаментальными генетическими исследованиями и достижениями клинической медицины за счет поиска новых способов применения постгеномных данных в компьютерной фармакологии, а также геронтологии (наука о старении) и гериатрии (раздел геронтологии, занимающийся изучением, профилактикой и лечением болезней старческого возраста).

В сотрудничестве с доцентом кафедры прикладной математики и компьютерных наук Надеждой Котелиной, студентами Института точных наук и информационных технологий и Медицинского института ученые проводят реконструкцию и исследования свойств генных сетей методами Data Science, системной компьютерной биологии и классической теории информации. В ближайшие годы лаборатория будет заниматься разработкой новых методов динамического анализа генных сетей, ассоциированных со старением, и способов подсчета биологического возраста, базирующихся на теории информации.

"Энтропийный анализ достаточно распространен в классических отраслях биологии, работающих с сигналами, однако, существуют лишь единичные исследования в рамках методологии теории информации, которые описывают информационные процессы в генных сетях. Процессы, имеющие место в генных сетях, ассоциированных с нормальным и ускоренным старением практически не описаны в настоящий момент.

Следует отметить, что процесс старения – одно из сложнейших явлений, наблюдаемых человеком в силу своей многофакторности, стохастичности и гетерохронности. За годы существования и успешного применения постгеномных технологий накоплен огромный массив данных, отражающих динамические аспекты функционирования генных сетей, вовлеченных в старение клетки, тканей, органов, систем органов и организма, однако, вследствие разнонаправленности прилагаемых к поиску методов их анализа усилий некоего единого метаязыка описания генных сетей так и не выработано.

Целью данного проекта является создание при помощи математического инструментария теории информации универсального метода анализа динамических процессов в генных сетях, вовлеченных в процесс старения, а также разработка теоретико-информационного метода подсчета биологического возраста, базирующегося на вычислениях различных свойств генной сети во множестве моментов времени", - рассказал руководитель лаборатории.

*** Илья Соловьев со второго курса бакалавриата в СГУ им. Питирима Сорокина занимается генетикой циркадных ритмов и старения под руководством чл.-корр. РАН, профессора РАН, проф., д.б.н., А.А. Москалева, бывшего доцентом и заведующим кафедрой экологии в СГУ им. Питирима Сорокина, также лабораторией молекулярной радиобиологии и геронтологии в Институте Биологии Коми НЦ УрО РАН.

В настоящий момент в библиографии Соловьева более 60 научных работ, в том числе 20 статей в рецензируемых журналах и 2 главы в коллективных монографиях на английском языке, индекс Хирша по данным Google Scholar - 7 (число цитирований - 175); по данным РИНЦ - 6, по данным Scopus - 5 (число цитирований - 40). Илья Андреевич принимал участие в качестве исполнителя 8 исследований, поддержанных грантами РФФИ, ПРФ и грантами Президиума УрО РАН в совокупности. В 2019 году получил поддержку РФФИ по программе "Аспиранты".

В серии работ Ильи Соловьева впервые выдвинуты гипотезы о существовании связей между механизмами фоторецепции, терморецепции, температурной синхронизации циркадного осциллятора (системы транскрипционно-трансляционных петель обратной связи, автономно поддерживающей колебания экспрессии генов и физиологических показателей) и продолжительностью жизни. На основе анализа опубликованных данных впервые сформулирована гипотеза о возраст-зависимой фоторезистентности Drosophila melanogaster. Введено определение возрастной фоторезистентности, под которой предлагается понимать утрату способности адаптироваться к фоторежиму, связанную с возрастным снижением экспрессии гена cry, кодирующего рецептор синего света и аналогичные описываемому явления, в которых задействованы иные гены и белки.

Теория возрастной фоторезистентности, в перспективе, после проверки центральной гипотезы на млекопитающих и тестирования изученных препаратов, ляжет в основу комплексного подхода к профилактике у северян нарушений сна, психических расстройств и других ассоциированных неврологических заболеваний, вызванных непрерывной фотоэкспозицией в течение "полярного дня" и световым загрязнением во все остальное время. Высокий потенциал внедряемости обусловлен высоким же эволюционным консерватизмом элементов каскадов фототрансдукции и циркадного осциллятора, которые можно использовать в качестве мишеней для фармакологической коррекции патологических состояний ассоциируемых с нарушениями фоторежима и низкой токсичностью препаратов.





X