Лаборатория ин-силико исследований Ускюдарского университета (Üsküdar Üniversitesi İn Silico Araştırmalar Laboratuvarı) представляет собой передовой исследовательский центр, созданный с целью моделирования и анализа биологических, химических и медицинских процессов в компьютерной среде (in silico) посредством компьютерного симулирования, математических моделей и продвинутых алгоритмов.
- Основная цель: Обеспечить обработку сложных данных в дисциплинах молекулярной биологии, генетики, биоинженерии и химии с помощью высокопроизводительных вычислительных методов; осуществить оптимизацию времени и затрат путем цифрового тестирования потенциальных биомолекул, кандидатов в лекарственные препараты и генетических мутаций до проведения работ в мокрой лаборатории (in vitro и in vivo).
- Академический вклад: Лаборатория преобразует массивы абстрактных данных и биологические последовательности в значимые функциональные модели. Поддерживая доказательные вычислительные научные исследования на академическом уровне, она предоставляет студентам навыки работы с интеллектуальным анализом данных (дата-майнингом) и биостатистическим анализом в областях системной биологии, структурной биоинформатики и эволюционной генетики.
Оборудование и техническое оснащение лаборатории
Инфраструктура лаборатории состоит из оборудования с высокой емкостью обработки данных и программного обеспечения для молекулярного моделирования. Техническое оснащение и программные инструменты, имеющиеся в лаборатории в рамках пункта «Ключевые особенности», перечислены ниже:
- Высокопроизводительные рабочие станции (Workstations): Компьютерные системы с большим количеством процессорных ядер (CPU) и передовыми графическими процессорами (GPU), обеспечивающие бесперебойное проведение сложных симуляций молекулярной динамики и анализа больших данных (big data).
- Программное обеспечение для молекулярного моделирования и визуализации (PyMOL, Chimera и др.): Инструменты визуализации, используемые для изучения трехмерных структур белков, нуклеиновых кислот и малых химических лигандов на атомном уровне, а также для картирования поверхностных зарядов и гидрофобных взаимодействий.
- Протоколы и инструменты молекулярного докинга (Docking): Программные алгоритмы, вычисляющие аффинность связывания потенциальных молекул лекарственных средств с целевыми белками-рецепторами, свободную энергию связывания и взаимодействия с активным сайтом.
- Инструменты выравнивания и геномного анализа (BLAST, ClustalW и др.): Интерфейсы баз данных биоинформатики, используемые для сравнения последовательностей ДНК, РНК и аминокислот, построения филогенетических деревьев и проведения анализа мутаций.
- Среды для анализа данных и программирования: Языки программирования (Python, R и др.) и библиотеки командной строки, используемые для статистического анализа, фильтрации и графического представления крупных биологических наборов данных.
Области исследований и сферы применения
Прикладные учебные планы, научно-исследовательские и опытно-конструкторские (НИОКР) проекты и диссертационные исследования уровня аспирантуры, реализуемые в лаборатории, охватывают наиболее критические аспекты вычислительной биологии:
- Компьютерный дизайн лекарств (CADD): Скрининг новых химических соединений методами молекулярного докинга (виртуальный скрининг / virtual screening), способных продемонстрировать наибольшую эффективность и наименьшую токсичность по отношению к структурам целевых белков при определенных заболеваниях.
- Структурная биоинформатика и гомологичное моделирование: Предсказание и валидация трехмерных структур белков, чья пространственная структура еще не была экспериментально расшифрована, на основе известных схожих последовательностей с помощью математических алгоритмов.
- Интеллектуальный анализ геномных и протеомных данных: Обработка сырых генетических данных, полученных с помощью систем секвенирования нового поколения (NGS), выявление однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), связанных с заболеваниями, и анализ профилей экспрессии белков.
- Симуляции молекулярной динамики (МД): Моделирование атомных движений и структурной стабильности белок-лигандных или белок-белковых комплексов в течение определенного периода времени при условиях физиологической температуры и давления.
Вклад в развитие студентов и сектора
Лаборатория ин-силико исследований готовит студентов к глобальному рынку биотехнологий и фармацевтики, развивая у них аналитические инженерные рефлексы в соответствии с требованиями цифровой эпохи.
- Компетенция в управлении затратами и временем: Вместо того чтобы тестировать миллионы молекул по отдельности в мокрой лаборатории, студенты учатся сужать круг целей с помощью методов in silico и передавать в лабораторию только тех кандидатов, которые обладают наибольшим потенциалом успеха, тем самым приобретая дисциплину оптимизации в процессах НИОКР.
- Сила трудоустройства в секторе: Выпускники, успешно использующие биоинформатические инструменты, методы анализа данных и программное обеспечение для моделирования в этой лаборатории, быстро находят работу в отделах дизайна и доклинических НИОКР фармацевтических компаний, биотехнологических стартапах, центрах персонализированной медицины и генетической диагностики, а также в компаниях по анализу данных в качестве «специалиста по биоинформатике», «вычислительного биолога», «аналитика данных» или «исследователя в сфере НИОКР».
Форма заявки для студентов (заполняется и отправляется на адрес nigar.carsibasi@uskudar.edu.tr)
Форма заявки для преподавателей (заполняется и отправляется на адрес nigar.carsibasi@uskudar.edu.tr)
