Лаборатория секвенирования и математического моделирования транскриптома

Лаборатория секвенирования и математического моделирования транскриптома была создана в МФТИ в 2011 году и сейчас входит в состав Центра живых систем МФТИ. С 2013 года основной тематикой лаборатории становится разработка системы для диагностики генетических заболеваний с использованием секвенирования нового поколения (NGS). Работа проводится в рамках государственного контракта Министерства промышленности и торговли Российской Федерации №13411.1008799.13.086 на выполнение научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы «Разработка технологии и организация производства системы анализа генетических заболеваний с использованием массового параллельного секвенирования».

Система диагностики редких генетических заболеваний с использованием секвенирования нового поколения (NGS), разрабатываемая в лаборатории, рассчитана на диагностику более 60 заболеваний путем обнаружения как минимум полутора тысяч известных мутаций в 60 генах. В настоящий момент в результате совместной работы медицинских генетиков, молекулярных биологов, биоинформатиков выбраны социально значимые моногенные наследственные заболевания, обусловленные однонуклеотидными заменами, короткими инсерциями и делециями, создана база данных мутаций, связанных с наиболее частыми наследственными заболеваниями, реализуются алгоритмы для анализа последовательностей ДНК пациентов. Разработана и частично испытана праймерная панель для таргетной амплификации генов, ассоциированных с 60 наследственными заболеваниями (около 450 пар праймеров). Проводится научная работа по созданию системы предсказания эффекта мутаций на структурно-функциональные свойства белков, кодируемых генами, мутации в которых вызывают редкие заболевания.

Создаваемая в лаборатории система анализа генетических заболеваний – первая в России система, ориентированная на скрининг носительства генетических дефектов, связанных с наследственными заболеваниями. Такие системы только начинают появляться за рубежом.

Сервисы лаборатории

  • Подготовка бакалавров, магистров и аспирантов по молекулярной биологии, молекулярной генетике и биоинформатике
  • Проведение секвенирования нового поколения с использованием прибора Ion Torrent PGM
  • Анализ наличия наиболее часто встречающихся мутаций в геноме человека

Сотрудники

Коваленко Сергей Петрович — заведующий лабораторией, кандидат биологических наук., доцент. Автор более 50 публикаций в области генетической инженерии и молекулярной генетики рака, организатор российской компании «Биолинк», ориентированной на разработку и использование систем генодиагностики в онкологии. Научный директор компании «Bioron Diagnostics GmbH» (Людвигсхафен, Германия).

Петренко Лев Алексеевич — старший научный сотрудник, кандидат биологических наук, специалист по масштабному сравнительному анализу транскрипционных профилей, в течение 3 лет являлся сотрудником лаборатории молекулярной биологии Food and Drug Administration (FDA, USA).

Хафизов Камиль Фаридович — руководитель биоинформатической части проекта. Имеет 10-летний непрерывный опыт учебы и работы в ведущих научно-исследовательских и образовательных заведениях Европы и США, где занимался проектами в областях биоинформатики и вычислительной биологии. Защитил PhD в функциональной и структурной геномике в Международной Школе Высшего Обучений в г. Триест, Италия. Имеет опыт преподавания и руководства работами студентов и аспирантов. С 2007 года опубликовал более 15 статей в международных журналах с высоким импакт-фактором (включая PNAS, EMBO reports и NAR). Соавтор популярного биоинформатического продукта AlignMe для анализа гомологий белков, соавтор десятков белковых структур (PDB). Индекс Хирша по "Web of Science": 8.

Касьянов Артем Сергеевич (к.ф. - м.н.) — научный сотрудник, Научный сотрудник лаборатории секвенирования и математического моделирования транскриптома. Имеет 3-летний непрерывный опыт научной работы. Защитил диссертацию по специальности «Молекулярная биология» на тему "Новые методы обработки данных, полученных с помощью современных технологий секвенирования, для решения задач анализа экспрессии генов " в 2012 году в Институте молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта в г. Москве. На протяжении многих лет занимался разработкой новых методов обработки данных, полученных с использованием технологий секвенирования нового поколения, а так же применением существующих при de novo анализе бактериальных и растительных геномов. Совместно с коллегами провел de novo сборку и аннотацию транскриптомомов двух видов гречихи F. esculentum и F.tataricum, является одним из разработчиков базы данных моделей связывания транскрипционных факторов H.sapiens - HOCOMOCO. Участвует в разработке программной части системы диагностики редких заболеваний в лаборатории МФТИ. С 2009 года опубликовал 5 статей в международных журналах с высоким импакт-фактором, представил результаты на многих международных конференциях. Индекс Хирша по “Web of Science”: 4.

Глазова Ольга Владимировна — Младший научный сотрудник, специалист по проведению секвенирования нового поколения, разработала и внедрила в практику систему для анализа наследственных сердечно-сосудистых заболеваний.

Мацвай Алина Дмитриевна — лаборант, студентка МФТИ 4-ого курса. Под руководством Коваленко С.П. и Глазовой О.В. работает над разработкой метода пренатальной диагностики генетических заболеваний.

Кичатова Инна Владимировна — лаборант, дипломированный врач-биохимик (Волгоградский государственный медицинский университет), дипломированный лабораторный генетик (Российская Медицинская Академия Последипломного Образования). Обязанности - стандартные методы молекулярной биологии.

Иванов Максим Вячеславович — техник, студент МФТИ, совместно с Хафизовым К. Ф. участвует в работе над пакетом программ, позволяющих предсказывать эффект мутаций на структурно-функциональные свойства белков.

Оборудование

В распоряжении лаборатории находится оборудование Геномного центра МФТИ – полногеномные секвенаторы, системы для пробоподготовки, микроспектрофотометры, приборы для проведения ПЦР в режиме реального времени.
Оборудование.

Проекты в работе

  • Разработка системы анализа наследственных респираторных заболеваний на основе секвенирования нового поколения
  • Разработка системы анализа наследственных онкологических заболеваний на основе секвенирования нового поколения
  • Разработка пакета программ, позволяющих предсказывать эффект мутаций на структурно-функциональные свойства белков.

Кооперация с научными учреждениями

Лаборатория активно взаимодействует с Институтом молекулярной биологии и биофизики (г. Новосибирск), с Институтом медицинской генетики (г. Томск), с Российским онкологическим научным центром (г. Москва), с НИИ пульмонологии (г. Москва), с компанией ”Bioron Diagnostics GmbH” (Людвигсхафен, Германия). На базе Лаборатории и Института пульмонологии в 2014 году начата работа по созданию Российского виртуального Института экспертов по редким болезням.

Публикации, 2013-2014 гг.

  1. Soniat M, Khafizov K et al. Crystal structure of human Karyopherin β2 bound to the PY-NLS of Saccharomyces cerevisiae Nab2
    J Struct Funct Genomics. 2013; v.14(2), p:31-5
  2. Stamm M, Staritzbichler R, Khafizov K, Forrest LR. Alignment of helical membrane protein sequences using AlignMe. PLoS One. 2013;8(3)
  3. M. S. Anisimenko, D. V. Mitrofanov, O. B. Chasovnikova, M. I. Voevoda, S.P. Kovalenko BRCA1 gene mutations frequency estimation by allele-specific real-time PCR of pooled genomic DNA samples The Breast, 2013, v.22 (4), p. 532- 536
  4. Н. Ю. Маценко, С.П. Коваленко Cтруктурные особенности ДНК на границах ампликонов при амплификации гена ERBB2 в клетках опухоли рака молочной железы Молекулярная биология, т.47, №5, 2013, стр. 818-827
  5. Q. Xie, D. Ung, K. Khafizov, A. Fiser, A. Cvekl. Gene regulation by PAX6: Structural-functional correlations of missense mutants and transcriptional control of Trpm3/miR-204. Molecular Vision. 2014. 20:270-82.
  6. K. Khafizov, C. Madrid-Aliste , S.C. Almo , A. Fiser. Trends in structural coverage of the protein universe and the impact of the Protein Structure Initiative. PNAS. 2014. 111(10):3733-8.
  7. M. Stamm, R. Staritzbichler, K. Khafizov, L.R. Forrest. “AlignMe – a Membrane Protein Sequence Alignment Web Server”. Nucleic Acids Research. doi: 10.1093/nar/gku291
  8. Shamanin V.A., Pisareva E.E., Gutkina N.I., Lyubchenko L.N., Schneider-Stock R., Kovalenko S.P. Allele-specific RealTime PCR assay for sensitive detection of BRAF V600E mutation in melanoma samples. Melanoma Research 2014, 24(4):322-31

Конференции

В 2014 г. Коваленко С.П. представил лекцию «Анализ генетических заболеваний с использованием массового параллельного секвенирования» на конференции 18.11.2013 в МФТИ.
Коваленко С.П. в 2014 году участвовал с докладами в следующих конференциях:
  • конгресс «Человек и Лекарство» (Москва, апрель 2013);
  • конференция «Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике» (Новосибирск, май 2013);
  • конференция «Молекулярная медицина» (Новосибирск, сентябрь 2013);
  • конференция «Молекулярно-генетические технологии в медицинской практике» - 25 февраля 2014 года, г.Новосибирск;
  • конференция Медицинские и социальные проблемы орфанных болезней: диагностика, лечение, профилактика» 27-28 февраля 2014 года, г. Томск;
  • конгресс «Человек и Лекарство», 7-11 апреля, г.Москва

Участие в международных выставках

  • ноябрь 2013 – Biotechnika-2013 (Hannover)
  • апрель 2014 – Analytika – 2014 (Munchen)

Контактные данные