Передовые инженерные решения для биотехнологии и медицины

программа магистратуры

1 семестр

Физико-химическая биология для биотехнологии и биомедицины: история и методы

01

Курс «Физико-химическая биология для биотехнологии и биомедицины: история и методы» рассматривает достижения молекулярной и клеточной биологии в историческом контексте — появление новых методов, анализ ключевых экспериментов, за которые были присуждены Нобелевские премии. Очевидно, что изучение биологических систем невозможно без понимания фундаментальных основ их организации на субклеточном уровне. Дисциплина знакомит слушателей с основными молекулярно-генетическими процессами, технологиями управления свойствами биологических молекул: методами генной инженерии, генной терапии, геномного редактирования, современными подходами работы с данными, получаемыми в экспериментах с белками и нуклеиновыми кислотами.

Основные разделы

Преподаватель

Седых
Сергей Евгеньевич

02

Содержание дисциплины охватывает основные инструменты, которые используются в ходе разработки биоинформатического программного обеспечения. Студенты получают практические навыки работы с необходимым набором прикладных программ. В ходе освоения дисциплины студенты знакомятся с операционной системой Linux и основными командами для навигации, создания, удаления и копирования файлов, анализа и модификации файлов (nano, grep, cut, sort, sed).
Студенты изучат написание скриптов на bash, в том числе для работы с файлами биоинформатики. Они также познакомятся с выполнением вычислений на суперкомпьютерных кластерах, используя планировщик задач Slurm. Кроме того, будут изучены подходы к установке и запуску программ с использованием пакетного менеджера Conda, удаленного репозитория GitHub, а также контейнеров Docker и Singularity. В рамках обучения студенты освоят основы снаписания пайплайнов на языке Nextflow и разработают пайплайн для обработки биоинформационных данных с применением Slurm, Conda и Singularity.

Основные разделы

Преподаватель

Вихорев
Александр Викторович

03

Курс «Системное саморазвитие» является первым из четырех курсов о современном системном мышлении. Он представляет собой введение в современное системное мышление. Студенты изучают навыки освоения сложных интеллектуальных дисциплин, таких как системное мышление и онтологика. Осознанное определение учебных компетенций способствует более эффективному и продуктивному освоению материала. Курс помогает находить ответы на вопросы: «Чему и как учиться?», «Как систематизировать полученный опыт?», «Как обрести уверенность через развитие интеллекта?». Курс «Системное саморазвитие» раскрывает понятие современного системного мышления, способствуя формированию навыка системного анализа собственного личного развития и осознанного управления образовательным путём с удовольствием.

Основные разделы

Преподаватель

Солобоев
Сергей Владимирович

04

Научно-исследовательская работа слушателей программы направлена на решение реальных кейсов партнеров Передовой инженерной школы НГУ. Курс направлен на синхронизацию исследовательских и продуктовых результатов магистрантов, знакомство других студентов и руководителей с полученными индивидуальными результатами. На протяжении четырех семестров студенты видят развитие прикладных проектов сокурсников, получают обратную связь от экспертов и сами становятся в экспертную позицию. Семинары проходят в виде круглых столов. В рамках курса предусмотрено знакомство студентов с текущими проблемами производств.

Основные разделы

Преподаватель

Тимофеева
Анна Михайловна

2 семестр

01

Содержание курса включает в себя основные этапы анализа геномных данных, начиная от фильтрации и оценки качества считываний до получения аннотированных герминальных и соматических мутаций. В процессе обучения студенты знакомятся с ключевыми этапами обработки геномных данных. Будут рассмотрены подходы к оценке качества прочтений, фильтрации и тримминга. Студенты ознакомятся с методами картирования прочтений на референсный геном. Затем будут подробно изучены различные метрики качества картирования, полученные при помощи программ Picard и Mosdepth. Студентами будет изучена и выполнена рекалибровка качества прочтений (BQSR) при помощи программы GATK4. Будут подробно изучены подходы к поиску герминальных и соматических однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) и коротких инсерций и делеций (InDel). Также будут изучены подходы к поиску вариантов числа копий (CNV) в данных геномного секвенирования. Студентам предстоит выполнить детальную аннотацию обнаруженных вариантов и сравнить их с эталонными значениями.

Основные разделы

Преподаватель

Вихорев
Александр Викторович

02

Интеллектуальная собственность – это совокупность исключительных прав личного и имущественного характера на результаты интеллектуальной (творческой) деятельности и некоторые приравненные к ним объекты. Правовое регулирование интеллектуальной собственности сегодня осуществляется целым комплексом нормативных правовых актов, центральное место среди которых принадлежит части IV Гражданского кодекса РФ «Права на результаты интеллектуальной деятельности и средства индивидуализации». В рамках курса обсуждаются особенности и проблемы патентования разработок в России и за рубежом, стратегия научных исследований и опытно-конструкторских разработок в контексте патентования. Отдельная часть курса посвящена технологиям обратного инжиниринга, обходу патентов и лицензированию.

Основные разделы

Преподаватель

Шехтман
Екатерина Львовна

03

Методы машинного обучения уже нашли широкое применение в различных областях биологии. Они оказались наиболее полезными для интерпретации больших наборов геномных данных и аннотации большого числа элементов генома. Программа курса знакомит слушателей с теоретическими основами высшей математики, необходимыми для применения искусственного интеллекта и машинного обучения, в том числе, изучаются математические методы, лежащие в основе оптимизации и обучения нейронных сетей, метода машинного обучения. В рамках курса предусмотрено знакомство с базами данных, концепцией и методологией управления данными, математическими основами теории построения баз данных. Курс включает знакомство с методами поиска решений в пространстве состояний, критериями оценки стратегий поиска и алгоритмами поиска. В рамках дисциплины изучаются методы проверки статистических гипотез, линейные модели регрессии, классификации и кластеризации, ансамбли и деревья решений, нейросетевые технологии машинного обучения.

Основные разделы

Преподаватель

Укладов
Егор Олегович

04

Курс предназначен для студентов, которые планируют использовать бактерии для решения биотехнологических задач, и для поиска новых терапевтических средств (антибиотиков, бактериофагов, других потенциальных биопрепаратов). Курс включает теоретические основы микробиологии, знакомство с бактериями, их сообществами, вирусами, их практическим применением. Студенты познакомятся с различными типами антибиотиков и механизмом их действия, а также с современными подходами поиска новых антибиотиков. Курс знакомит с многообразием бактериофагов, опытом их применения в медицине, а также способами изучения и оценки терапевтического потенциала бактериофагов. Большой раздел курса посвящен микробным сообществам, их роли в формировании микробиоты и виробиоты человека в норме и при различных патологиях. Роли микроорганизмов в охране окружающей среды, сельском хозяйстве, и промышленности.

Основные разделы

Преподаватель

Воронина
Елена Николаевна

05

Дисциплина является продолжением курса «Системное саморазвитие». Курс знакомит со сложными мыслительными практиками, помогает четко мыслить и выражать мысли, понимать предмет обсуждения, строить надежные рассуждения, описывать процессы, явления и структуру мира, конструктивно решать конфликты, извлекать и структурировать информацию. В основе лекционного материала лежат результаты исследований начала XXI века. И в настоящее время НГУ — это единственный вуз, где студенты могут прослушать данный курс, а между тем он является необходимым для освоения сложных мыслительных практик.

Основные разделы

Преподаватель

Солобоев
Сергей Владимирович

06

Научно-исследовательская работа слушателей программы направлена на решение реальных кейсов партнеров Передовой инженерной школы НГУ. Курс направлен на синхронизацию исследовательских и продуктовых результатов магистрантов, знакомство других студентов и руководителей с полученными индивидуальными результатами. На протяжении четырех семестров студенты видят развитие прикладных проектов сокурсников, получают обратную связь от экспертов и сами становятся в экспертную позицию. Семинары проходят в виде круглых столов. В рамках курса предусмотрено знакомство студентов с текущими проблемами производств.

Основные разделы

Преподаватель

Тимофеева
Анна Михайловна

3 семестр

01

Дисциплина «Современные методы преподавания наук о жизни» направлена на изучение современных подходов к преподаванию биологии, химии и смежных дисциплин в свете требований новых ФГОС, а также специфики профессиональной переподготовки в научно-исследовательских организациях и в компаниях реального сектора экономики. В курсе рассматриваются особенности методической подготовки преподавания наук о жизни и биоинформатике, технологии проведения конкурсов, школ, олимпиад, проектных смен, других форматов обучения. Рассматриваются вопросы ранней профориентации, дополнительного образования, профессиональной переподготовки, наставничества в научно-исследовательских организациях и биотехнологических компаниях.
Содержание учебного курса охватывает круг вопросов, связанных с основами педагогики; спецификой педагогической среды вуза; планированием и организацией учебного процесса; техниками мотивации и управления аудиторией; технологиями обучения студентов; методами контроля усвоения учебного материала. Рассматриваются психолого-педагогические особенности и модели взаимодействия педагога и студенческой аудитории; составляющие эффективного обучения и педагогического мастерства.

Основные разделы

Преподаватель

Соловьев
Владимир Игоревич

02

Курс рассматривает предмет биоэтики в историческом контексте и вводит слушателя в современные проблемы, знакомит с нормативными документами разного статуса. Освоение курса помогает исследователю планировать биологические эксперименты с участием модельных организмов знакомит с современными методическими подходами, оборудованием, методами моделирования. Особенностью данного курса является рассмотрение биоэтических проблем в контексте конкретно-научной деятельности биолога — исследовательской и экспериментальной работы. Особое внимание в курсе уделяется обсуждению нормативно-правовой базы в области биоэтики и медицинской практики, интерпретации отдельных документов, регламентирующих данные проблемы в нормативно-правовом поле различных государств.

Основные разделы

Преподаватели

Литвинова
Екатерина Анатольевна

Позднякова
Юлия Сергеевна

03

Практическое системное мышление является третьей частью раздела о системном мышлении. Данная дисциплина помогает слушателям структурировать проект в целом, думать о сложном проекте по частям, не теряя из виду целого. Развитие системного мышления способствует развитию способности удерживать внимание на предпринимательских возможностях, внешних проектных ролях, описании и воплощении системы, работах проекта, способах и методах выполнения этих работ. Слушатели получают компетенцию выявления проектной и трудовой роли сотрудников, квалификацию и компетенции.

Основные разделы

Преподаватель

Солобоев
Сергей Владимирович

04

Научно-исследовательская работа слушателей программы направлена на решение реальных кейсов партнеров Передовой инженерной школы НГУ. Курс направлен на синхронизацию исследовательских и продуктовых результатов магистрантов, знакомство других студентов и руководителей с полученными индивидуальными результатами. На протяжении четырех семестров студенты видят развитие прикладных проектов сокурсников, получают обратную связь от экспертов и сами становятся в экспертную позицию. Семинары проходят в виде круглых столов. В рамках курса предусмотрено знакомство студентов с текущими проблемами производств.

Основные разделы

Преподаватель

Тимофеева
Анна Михайловна

05

Курс «Практическое применение искусственного интеллекта и машинного обучения для решения прикладных задач в науках о жизни» рассматривает прикладные аспекты использования нейросетей для решения специализированных задач, связанных с обработкой биологических и биомедицинских данных. Студенты научатся понимать и применять весь спектр методов машинного обучения и искусственного интеллекта к биологическим задачам: от регрессий до глубоких нейронных сетей. В данном курсе будут рассмотрены основные направления ИИ как перспективного раздела науки о данных: методы интеллектуального анализа больших данных, методы машинного обучения, методы представления и первичной обработки данных.

Основные разделы

Преподаватель

Укладов
Егор Олегович

06

Курс «Синтетические нуклеиновые кислоты в биотехнологии и медицине» рассматривает строение нуклеиновых кислот, уровни структурной организации нуклеиновых кислот и типы взаимодействий. Дисциплина знакомит со стратегией синтеза коротких и протяженных молекул ДНК, РНК, их производных и модификаций. Курс знакомит с различными методами выделения, очистки и анализа качества полученного продукта. Отдельное внимание уделено синтетическим ДНК, РНК и производным, их конструированию, сборке и обратному инжинирингу терапевтически значимых соединений. Один из разделов курса посвящен вопросам практического использования синтетических аналогов нуклеиновых кислот для диагностики, лечения, а также конструирования биочипов. Курс знакомит с применением олигонуклеотидов для генетического анализа и систем массового параллельного секвенирования нуклеиновых кислот, применением антисмысловых олигонуклеотидов в сфере медицины.

Основные разделы

Преподаватель

Стеценко
Дмитрий Александрович

07

Курс «Биомедицинские технологии: разработка диагностических систем» посвящен знакомству с современными биомедицинскими и диагностическими системами, теоретическими, практическими и юридическими аспектами их разработки, сертификации и внедрения. Специалисты компаний-партнеров Передовой инженерной школы НГУ, имеющие практический опыт разработки данных продуктов, рассмотрят технологические барьеры и способы их достижения, теоретические, практические и законодательные ограничения в данной области.

Основные разделы

Преподаватель

Науменко
Ольга Борисовна

4 семестр

01

Заключительная часть раздела о системном мышлении, курс «Введение в системную инженерию», помогает структурировать проекты; учит рассуждать о методе, практике, деятельности, труде, инженерии. В курсе будет рассмотрена системная схема проекта, которая разворачивается для длинных проектных цепочек. В курсе подробно рассказывается о том, как думать о цепочке проектов, приводящих к созданию какой-то системы для клиента: собственник создаёт предприятие, предприятие в лице менеджера по развитию создаёт команду проекта, команда проекта создаёт систему. Курс помогает продумывать каждое звено цепочки.

Основные разделы

Преподаватель

Солобоев
Сергей Владимирович