Как готовят биоинформатиков в Передовой инженерной школе ИТМО

— В последние годы о биоинформатике говорят все чаще, но кажется, что про таких специалистов знают все равно меньше, чем про условных биологов. В каких сферах сейчас наиболее активно задействованы инженеры-биоинформатики и какие задачи они решают?

— Биоинформатика — это область науки, где биология встречается с информационными технологиями и методами обработки больших данных. В итоге такая коллаборация позволяет из огромного массива информации «извлекать» новое знание.

Одна из самых больших областей, где трудятся инженеры-биоинформатики, — прикладная медицина. Это диагностика наследственных заболеваний, прогнозирование их развития, планирование семьи и онкология. Например, сейчас в лабораториях делают полномасштабный анализ целого генома, то есть наследственного материала клеток организма, содержащего информацию обо всех его генах, и сразу оценивают возможные риски развития плода и наследования ребенком болезней. Это также позволяет подбирать индивидуальную, максимально эффективную траекторию лечения заболеваний для каждого человека.

Еще одна сфера — биотехнологии. Биоинформатики участвуют в создании новых веществ, а также анализируют эффективность производства и использования уже известных штаммов (бактерий, вирусов или грибов), которые, например, нужны для разработки лекарств.

Биоинформатики задействованы и в сфере сельского хозяйства: они занимаются селекцией — созданием новых видов животных и растений. А еще они работают в такой области, как консервационная генетика. Специалисты этого направления следят за сохранением вымирающих видов животных и растений. Изучение геномов позволяет скрещивать особей не случайно, а выбирать представителей, наиболее удаленных друг от друга генетически, и повышать разнообразие популяций.

И наконец, нельзя не сказать про фундаментальную науку о живом: развитие теории эволюции, популяционной генетики и базы знаний о биоразнообразии планеты. Можно сказать, что биоинформатики ищут ответы на три главных вопроса о человеке: откуда мы, кто мы и куда мы идем.

— Получается, что инженер-биоинформатик должен быть универсальным специалистом и разбираться сразу в нескольких научных областях. Насколько реально подготовить такого «универсала»? Или уже на этапе обучения биоинформатикам все-таки необходимо определиться со специализацией и работать в чем-то одном?

— У инженера-биоинформатика должна быть общая база знаний и навыков, на которую он впоследствии будет накладывать узкоспециальные умения. Во-первых, это навыки анализа данных и программирования. Во-вторых, знание основ естественных наук, особенно молекулярной биологии.

И в этом ему как раз может помочь магистратура. С одной стороны, там готовят универсального специалиста с базовыми техническими компетенциями. С другой — это своего рода песочница, в которой студент может ближе познакомиться с разными сферами, понять, что его интересует, и развиваться в этой области.

В ИТМО, например, магистранты могут попробовать свои силы в популяционной генетике, медицинской биоинформатике (например, интерпретации генетических данных), создании алгоритмов для анализа биологических данных, исследовании геномов и метагеномов (то есть анализировать данные уже не одного организма, а сообщества).

С этого года программа «Прикладная геномика» обновляется ― теперь обучение будет проходить по модульной системе, которая включает три образовательных трека:

• индустриальный (для тех, кто планирует работать в компаниях);
• академический (для тех, кто хочется заниматься классической наукой);
• стартап (студенты реализуют на базе университета собственный проект).

Это сделано для того, чтобы уже на этапе обучения в магистратуре студент мог не только овладеть теми знаниями и навыками, которые делают его биоинформатиком широкого профиля, но и получить специальную подготовку, позволяющую еще в стенах университета познакомиться с реальными рабочими задачами, освоить необходимый для их решения пул знаний и начать строить карьеру в конкретной сфере.

Вне зависимости от выбранного трека, все магистранты будут осваивать обязательные базовые курсы. На них также накладывается блок обязательных курсов по каждому из выбранных образовательных треков, и в завершение студент сам выбирает предметы, которые будут интересны именно ему.

— Почему вы выбрали модульную систему подготовки специалистов, а не остановились на классических для российских вузов общих программах? Или, например, не рассматривали модель вариативных образовательных треков, когда студент сам полностью управляет учебным процессом, как это происходит в университетах США и Европы?

— Опираясь на опыт работы за рубежом, могут сказать, что, как правило, средний российский студент обладает намного большим багажом знаний и умений, чем, например, американский. Причина — в образовательной традиции. Российские учебные программы плотные, последовательные и тесно связанные друг с другом, студенты знают, что они делают на каждом курсе. Это позволяет дать обучающемуся большой массив знаний и навыков, чтобы из него получился хороший специалист.

В США и Европе с первого курса реализуется модель выборности, и студент не только получает больше свободы, но и несет больше ответственности за свой выбор. Если ты не выберешь обязательный для специальности курс, никто не напомнит об этом. В итоге умение распоряжаться свободой, с одной стороны, играет хорошую роль в будущем: люди становятся более самостоятельными, могут работать в условиях неопределенности. С другой — часто у них не столь сильная база знаний и навыков, это потом видно по их работе.

В ИТМО нам удается найти компромисс между этими подходами. Можно сказать, мы работаем по концепции Талеба «Антихрупкость», сохраняя баланс между подготовкой универсального специалиста, владеющего только базовыми знаниями, и эксперта узкой специализации.

― Еще один важный момент, про который часто говорят: востребованного специалиста нельзя подготовить без сотрудничества с бизнесом еще на этапе обучения студента. Как вы работает в этом направлении? Что делаете для того, чтобы потом выпускник программы был нужен рынку?

― Если продолжать аналогию с зарубежными университетами, можно вспомнить, что у них давно выстраиваются связи с компаниями, лабораториями и госпиталями. Например, студенты еще во время обучения работают с реальными задачами, данными и даже пациентами. И мы перенимаем этот опыт. Мы не делаем образовательную программу в вакууме, а корректируем ее в зависимости от реальных запросов рынка. Это происходит в том числе благодаря уже выстроенным партнерским отношениям.

Программа «Прикладная геномика» с этого года реализуется как корпоративная магистратура. Главным партнером стала компания «Роснефть», которая сейчас развивает проект по сбору ста тысяч российских геномов — «100 тысяч Я». Такое сотрудничество позволит проводить в том числе исследования в области наследственных заболеваний, чтобы в дальнейшем определять риски их развития. Кроме того, на базе «Роснефти» будут реализовываться программы стажировок: студенты ИТМО будут вливаться в проекты и, если зарекомендуют себя, смогут остаться работать в компании после выпуска.

Среди других партнёров — Nobias Technologies, российская компания, занимающаяся производством и разработкой инструментов для проведения метагеномных исследований (от взятия образца до анализа данных), и Пекинский институт геномики (Beijing Institute of Genomics). С последним у нас есть договоренности о программах обмена: на втором курсе возможны многомесячные стажировки в Китае.

Также важный академический партнер — Казанский федеральный университет, который открывает доступ к большому объему генетических данных различных организмов, что даст возможность студентам работать с реальными научными кейсами. Его специалисты работают над вопросами экстремальной геномики, то есть изучают существ, которые живут в самых разных экстремальных условиях: в местах с крайне низкими или высокими температурами, в толще воды или в условиях засухи. Накопленная база данных об особенностях ДНК таких организмов открывает возможности для создания новых веществ: например, составляющих лекарств.

Если кому-то интересна эта же тема, но в разрезе работы с бактериями, то такая группа есть в Москве. Кроме того, у нас есть контакты со Всероссийским институтом сельскохозяйственной микробиологии, Институтом цитологии, а также Ботаническим и Зоологическим институтами.

Академические партнерства важны так же, как и работа с бизнесом: нетворкинг и работа над совместными проектами необходимы в научной среде. Именно через знакомства ученые подключаются к исследованиям и находят работу, поэтому обучение в вакууме часто тоже приводит к проблемам с трудоустройством.

Я как специалист, успевший накопить связи в научной среде, буду выстраивать коммуникацию студентов с другими исследовательскими группами. Так что вариантов много, главное, чтобы у человека был интерес и горели глаза.

Подробнее узнать о программе и посмотреть учебный план можно на сайте. А следить за актуальными новостями Передовой инженерной школы ИТМО ― в телеграм-канале. Поступить на программу можно не только по экзаменам, но и, например, по конкурсу портфолио или результатам хакатона Bioinformatics bootcamp.