Новости

Исследователи из Научно-технологического университета «Сириус» продолжают работу над развитием базы данных GTRD, крупнейшего хранилища геномной информации в России. Эта база собирает данные о регуляции транскрипции, охватывая широкий спектр исследований по взаимодействию белков и ДНК. В рамках реализованного проекта учёные сосредоточились на интеграции данных секвенирования одиночных клеток (scATAC-seq), что позволит сформировать более полную картину при проверке гипотез в различных биомедицинских исследованиях. Полученные результаты позволят учёным по всему миру лучше понимать, как работает регуляция генов в различных типах клеток, и откроют новые возможности для разработки методов лечения заболеваний на основе геномных данных.

GTRD, начатая в 2012 году, включает данные для десяти модельных организмов, таких как Homo sapiens (человек), Mus musculus (мышь) и Arabidopsis thaliana (резуховидка Таля). Эти данные активно используются в мировом научном сообществе для анализа регуляции генов, создания и поддержки международных баз, таких как HOCOMOCO и ADASTRA. В базе представлены данные различных методов секвенирования, включая ChIP-seq, RNA-seq и ATAC-seq.
Исследования учёных Сириуса были сосредоточены на данных секвенирования одиночных клеток, что особенно важно для изучения отличий между разными типами клеток. Технология scATAC-seq позволяет детально исследовать особенности организации открытого хроматина в разных типах клеток и выявлять уникальные эпигенетические паттерны. Это позволило учёным Университета «Сириус» исследовать особенности регуляции генов на уровне отдельных клеток, что открывает новые возможности для биомедицинских исследований и развития персонализированной медицины.

«Для того, чтобы перейти к рассмотрению отдельных групп клеток, нам потребовалось погрузиться в имеющиеся в открытом доступе данные секвенирования одиночных клеток, направленные на исследование районов открытого хроматина, а именно scATAC-seq. Наше исследование было направлено на интеграцию на одной платформе, которой выступает база данных GTRD, всех доступных экспериментальных данных о регуляции транскрипции, полученных разными высокопроизводительными методами. Интеграция в GTRD разрозненных данных секвенирования одиночных клеток о профилях хроматина позволит сформировать более полную картину при проверке гипотез в различных биомедицинских исследованиях», — рассказал руководитель проекта, доцент направления «Вычислительная биология» Научного центра генетики и наук о жизни Университета «Сириус» Семён Колмыков.

Проект был также направлен на создание новых алгоритмов для анализа полученных данных. Эти алгоритмы помогают улучшить точность предсказания участков открытого хроматина и сайтов связывания транскрипционных факторов, а также упростить интеграцию новых данных с существующими массивами информации, хранящимися в GTRD. Полученные результаты позволят учёным по всему миру лучше понимать, как работает регуляция генов в различных типах клеток, и откроют новые возможности для разработки методов лечения заболеваний на основе геномных данных.

Интеграция данных по секвенированию одиночных клеток в GTRD станет значимым шагом в развитии базы данных и позволит исследователям расширить границы исследований в области эпигенетики, геномики и трансляционной медицины. В работе научной команды принимали активное участие магистранты и аспиранты направления «Вычислительная биология».

«База данных GTRD является результатом работы большой команды биоинформатиков и экспертов-аннотаторов NGS данных. Например, построением сценария обработки данных секвенирования одиночных клеток занималась аспирантка Университета «Сириус» Татьяна Соколова. В проект также были вовлечены студенты. Так, в числе научной команды был наш выпускник Даниил Салимов во время своей учёбы в магистратуре. Реализация данного проекта позволила всем его участникам глубже познакомиться с данными секвенирования одиночных клеток, популярность которых стремительно растёт во всём мире, и создала основу для дальнейшего развития российских исследований в этой области», — добавил Семён Колмыков.

За время работы над проектом учёные собрали, проверили и стандартизировали метаданные для более чем 4600 экспериментов scATAC-seq, охватывающих семь видов организмов. Благодаря этому в GTRD впервые появилась возможность систематизированного поиска и просмотра данных секвенирования одиночных клеток, а также была создана основа для их дальнейшего анализа на единой платформе.

Исследование проводились в рамках Государственной программы научно-технологического развития федеральной территории «Сириус» и были поддержаны Российским научным фондом (проект № 24-24-20108).

1