Научная школа "Высокопроизводительное секвенирование: получение, анализ данных и их использование в филогенетике"

Осенняя школа для студентов, аспирантов и молодых ученых

Москва, МГУ

октябрь 2014

О школе

Научно-практическая школа по высокопроизводительному секвенированию – это образовательный проект для специалистов, имеющих опыт работы в области систематики растений, животных и микроорганизмов, а также молодых ученых и аспирантов, планирующих применение методов молекулярной филогенетики в ближайшем будущем.

На школе будут освещены основные аспекты и методологические подходы молекулярной филогенетики, современное состояние этой области знаний в России и за ее пределами.

Слушатели школы познакомятся с методами высокопроизводительного секвенирования и сравнительной геномики. В рамках лекционно-семинарских занятий будут освещены базовые навыки работы в UNIX окружении, язык программирования R и его применение для анализа геномных данных, алгоритмы и программы для полногеномной сборки, а также использование баз данных, в частности NCBI, и поиска в них, в том числе по гомологии средствами BLAST. В процессе работы над реальной задачей участники школы изучат на практике основные технологические этапы приготовления библиотек ДНК, получат навыки анализа геномных данных с применением современного программного обеспечения, а также их использования для конкретных задач молекулярной филогенетики.

Расписание

Скачать в формате PDF

Понедельник 29 сентября

ВремяСобытиеЛекторМестоТемаМатериалы
09:30–10:00Регистрация Конференц-зал
10:00–10:15Открытие школы Конференц-зал
10:15–11:45ЛекцияМ.Д. Логачева Конференц-залNGS и его применение в различных областях биологической наукиПрезентация
11:50–13-00ЛекцияД.Ю. Щербаков Конференц-залКалейдоскоп видов байкальских беспозвоночных и определяющие его факторы
13:00–14:00Обед Кафе “Улей”
14:00–15:30ЛекцияГ.А. Базыкин Конференц-залЧто форма дерева рассказывает нам об эволюцииПрезентация
15:35–16:45ЛекцияН.И. Абрамсон Конференц-залФилогеография и филогенетика в эпоху НГС: новые горизонты.Презентация
16:45–18:00ЛекцияМ.А. Никитин Конференц-залБазовые методы работы с нуклеиновыми кислотами. Техника безопасности и правила работы в молекулярно-генетической лаборатории.

Вторник 30 сентября

ВремяСобытиеЛекторМестоТемаМатериалы
10:00–13:00ЛекцияМ.Д. Логачева, А.А. Пенин ПрактикумПодготовка ДНК библиотек для секвенирования на приборе MiSeq (Illumina) – обзор экспериментальных процедур
13:00–14:00Обед Кафе “Улей”
14:00–15:00ПрактикумМ.Д. Логачева, А.А. Пенин ПрактикумПодготовка ДНК библиотек для секвенирования на приборе MiSeq (Illumina), блок 1 (фрагментация ДНК, репарация концов)Протокол фрагментации
15:00–16:00ЛекцияВ.В. Алёшин Компьютерный классМолекулярная филогенетика. Принципы построения филогенетических деревьев по молекулярным даннымПрезентация
16:00–17:00ЛекцияС.А. Спирин Компьютерный классМолекулярная филогенетика (лекция 2). Филогенетические деревья: терминология, разновидности, свойстваПрезентация
17:00–17:15Перерыв
17:15–19:15Лекция и ПрактикумА.В. Алексеевский Компьютерный классОС UNIXЗадания и инструкции

Среда 1 октября

ВремяСобытиеЛекторМестоТемаМатериалы
10:00–13:00ПрактикумМ.Д. Логачева, А.А. Пенин ПрактикумПодготовка ДНК библиотек для секвенирования на приборе MiSeq (Illumina), блок 2 (аденилирование, лигирование, очистка)Подготовка ДНК библиотек
13:00–14:00Обед Кафе “Улей”
14:00–16:00ПрактикумМ.Д. Логачева, А.А. Пенин ПрактикумПолучение ДНК библиотек для секвенирования на приборе MiSeq (Illumina)
16:00–17:00ЛекцияА. Касьянов Компьютерный классТеория геномной сборки. Графы. Источники артефактов при сборке.Презентация
17:00–17:15Перерыв
17:15–18:45ЛекцияА. Артемов, Е. Ставровская, С. Виноградова. Компьютерный классЯзык программирования R (лекция1). R. Знакомство со средой Rstudio. Структуры данных: векторы и матрицы. Арифметические действия с векторами. Построение графиков и гистограммПрезентация

Четверг 2 октября

ВремяСобытиеЛекторМестоТемаМатериалы
10:00–13:00ПрактикумМ.Д. Логачева, А.А. Пенин ПрактикумПодготовка ДНК библиотек для секвенирования на приборе MiSeq (Illumina), блок 3 (амплификация, очистка, проверка качества)
13:00–14:00Обед Кафе “Улей”
14:00–16:00ПрактикумМ.Д. Логачева, А.А. Пенин ПрактикумЗапуск прибора MiSeq (Illumina)
16:00–17:00ЛекцияС.А. Спирин Компьютерный классМолекулярная филогенетика (лекция 3). Обзор методов реконструкции филогенетических деревьев. Сравнение деревьев. Приёмы "бутстрэп" и "складной нож".Презентация
17:00–17:15Перерыв
17:15–18:45ЛекцияТ.Х. Самигуллин Компьютерный классМолекулярная филогенетика (лекция 4). Метод максимального правдоподобия.Презентация

Пятница 3 октября

ВремяСобытиеЛекторМестоТемаМатериалы
10:30–14:30КонференцияУчастники и спонсоры школы Конференц-зал
14:30–15:30Обед Кафе “Улей”
15:30–16:30ЛекцияД.А. Алексеевский Компьютерный классОС UNIX(лекция 2)Задания и инструкции
16:30–17:30ЛекцияА. Артемов, Е. Ставровская, С. Виноградова. Компьютерный классЯзык программирования R (лекция 2). Загрузка данных из файлов. Структура данных data frame. Базовая статистика (t-test, тест Уилкоксона, тест Колмогорова-Смирнова).Презентация
17:30–17:45Перерыв
17:45–19:15ПрактикумК.В. Михайлов, А. Касьянов, М. Щелкунов, Д.В. Горюнов Компьютерный классПрепроцессинг, оценка качества NGS данных и их ассемблированиеМетодические материалы, Презентация

суббота 4 октября

ВремяСобытиеЛекторМестоТемаМатериалы
09:40–13:00КонференцияУчастники и спонсоры школы Конференц-зал
13:00–15:00Обед ГЗ МГУ
15:00–16:00ЛекцияА. Артемов, Е. Ставровская, С. Виноградова Компьютерный классЯзык программирования R (лекция 3). Тест ассоциации факторов (тест χ2 и точный тест Фишера). Программирование на R: циклы, условия, функции. Функциональное программирование (apply). SQL-подобные операции с таблицами.Tutorial Презентация
16:00–17:00ЛекцияА. Костикова Компьютерный классМолекулярная филогенетика (лекция 5).Датировка филогенетических деревьев Презентация
17:00–17:15Перерыв
17:15–18:15Лекция и ПрактикумА. Костикова Компьютерный классМолекулярная филогенетика. Форматы данных, используемые в филогенетическом анализе.Практикум
18:15–19:15ПрактикумА. Костикова Компьютерный классМолекулярная филогенетика. Работа с пакетами Phyml и MrBayes.Практикум

Воскресенье 5 октября выходной

Понедельник 6 октября

ВремяСобытиеЛекторМестоТемаМатериалы
10:00–11:00ЛекцияВ.В. Алёшин, М.А. Никитин Компьютерный классУстройство NCBI; таксономический браузер; средства BLAST; Геномные базы помимо NCBI и поиск гомологичных последовательностей в них.
11:00–13:00Лекция и ПрактикумК.В. Михайлов, А. Касьянов, М. Щелкунов, Д.В. Горюнов Компьютерный классАссемблирование NGS данных и оценка качества сборкиПрезентация Подсказки
13:00–14:00Обед Кафе “Улей”
14:00–15:00ПрактикумА. Костикова Компьютерный классМолекулярная филогенетика. Работа с пакетами BEAST в BEAUTi.Практикум
15:00–16:00ЛекцияА. Костикова ПрактикумМолекулярная филогенетика (лекция 6). Макроэволюция и сравнительные методы. Введение. Презентация
16:00–16:15Перерыв
16:15–17:15ЛекцияА. Костикова Компьютерный классМолекулярная филогенетика (лекция 7). Макроэволюция и сравнительные методы. Непрерывные модели морфлогической эволюции.Презентация
17:15–18:15ПрактикумА. Костикова Компьютерный классМолекулярная филогенетика. Базовые манипуляции с деревьями в R. Расчет филогенетического сигнала и его интерпретация.Практикум

Вторник 7 октября

ВремяСобытиеЛекторМестоТемаМатериалы
10:00–11:00ПрактикумА. Костикова Компьютерный классМолекулярная филогенетика. Тестирование Броуновской модели и модели Орнштейна-Уленбека. Стохастическое картирование признаковПрактикум
11:00–12:00ЛекцияА. Костикова Компьютерный классМолекулярная филогенетика (лекция 8). Макроэволюция и сравнительные методы. Дискретные модели.Презентация
12:00–13:00ПрактикумА. Костикова Компьютерный классМолекулярная филогенетика.Моделирование дискретных признаков методом максимального правдоподобия в R и BayesTrait 1
13:00–14:00Обед Кафе “Улей”
14:00–15:00ЛекцияА. Костикова Компьютерный классМолекулярная филогенетика (лекция 9). Макроэволюция и сравнительные методы. Диверсификации
15:00–16:30ПрактикумА. Костикова Компьютерный классМолекулярная филогенетика.Оценка графика Lineage-through-time. Тестирование гипотезы о влиянии дискретного признака на скорость диверсификации (Diversitree).
16:30–16:45Перерыв
16:45–18:15ПрактикумК.В. Михайлов, А. Касьянов, М. Щелкунов, Д.В. Горюнов Компьютерный классАннотация собранных последовательностейПрезентация output.cegma.fa

Среда 8 октября

ВремяСобытиеЛекторМестоТемаМатериалы
10:30–13:00Экскурсия Музей Земелеведения МГУ
13:00–14:00Обед Кафе “Улей”
14:00–15:30ЛекцияА. Артемов, Е. Ставровская, С. Виноградова Компьютерный классЯзык программирования R (лекция 4). Линейные модели и обобщенные линейные модели (glm). Предсказание и кросс-валидация. ANOVA.Tutorial Презентация
15:30–16:30ЛекцияД.А. АлексеевскийКомпьютерный классОС UNIX.(лекция 3) Задания и инструкции
16:30–16:45Перерыв
16:45–18:15ПрактикумК.В. Михайлов, Д.В. Горюнов Компьютерный классПоиск и кластеризация ортологичных последовательностейCEGMA_output.zip

Четверг 9 октября

ВремяСобытиеЛекторМестоТемаМатериалы
10:00–13:00ПрактикумК.В. Михайлов, А. Касьянов, М. Щелкунов, Д.В. Горюнов Компьютерный классСамостоятельная работа по обработке NGS данных
13:00–14:00Обед Кафе “Улей”
14:00–15:30ЛекцияА. Артемов, Е. Ставровская, С. Виноградова Компьютерный классЯзык программирования R (лекция 5). Многомерные методы: метод главных компонент (PCA). Кластеризация, работа с древовидными структурами данных в R. Классификаторы (SVM, PLS-DA, деревья принятия решений).Tutorial Презентация
15:30–17:00ПрактикумК.В. Михайлов, Д.В. Горюнов Компьютерный классПостроение матрицы для филогенетического анализа. Реконструкция филогении.
17:00–17:15Перерыв
17:15–19:00ПрактикумК.В. Михайлов, А. Касьянов, М. Щелкунов, Д.В. Горюнов Компьютерный классСамостоятельная работа по обработке NGS данных

Пятница 10 октября

ВремяСобытиеЛекторМестоТемаМатериалы
11:00–12:00ЛекцияД. Д. Соколов Компьютерный класс
12:05–13:30ЛекцияВ.В. Алёшин Компьютерный классМолекулярная филогенетика: успехи и перспективы
13:30–14:30Обед Кафе “Улей”
14:30–16:00ЛекцияА. Артемов, Е. Ставровская, С. Виноградова Компьютерный классЯзык программирования R (лекция 6). BioconductoR. Обработка данных RNA-seq (DESeq). Чтение bam-файлов, вычисление геномного покрытия (Rsamtools). Аннотация полиморфизмовTutorial Презентация
16:00–18:00ПрактикумК.В. Михайлов, А. Касьянов, М. Щелкунов, Д.В. Горюнов Компьютерный классСамостоятельная работа по обработке NGS данных Презентация

суббота 11 октября

ВремяСобытиеЛекторМестоТемаМатериалы
10:00–11:00ЛекцияС.В. Горюнова Компьютерный классТаргетное секвенирование ампликонов и подходы complexity reduction в приготовлении ДНК библиотек. Особенности пробоподготовки и возможности использования для реконструкции филогении Презентация
11:00–12:30ЛекцияБ.Ф. Ванюшин Компьютерный классСовсем немного об эпигенетике Презентация
12:30–12:45Закрытие школы Компьютерный класс
13:00–…Фуршет Кафе “Улей”

воскресенье 12 октября. Отъезд участников

Программа

Лекции, семинары и практические занятия

Ключевые даты

Подача заявки на участие в школе:
до 31.07.2014
Объявление результатов конкурсного отбора на школу:
14.08.2014
Для прошедших отбор на школу – подача тезисов стендовых докладов о текущей научной деятельности:
до 28.08.2014
Заезд участников:
28.09.2014
Отъезд участников:
12.10.2014

Участникам

Дорогие друзья,

Оргкомитет искренне благодарит всех подавших заявки на участие школе. К сожалению, мы не смогли зачислить всех желающих. Составление списка слушателей оказалось очень непростой задачей: не хватило мест даже очень сильным кандидатам. Мы надеемся, что наша школа станет регулярным научным мероприятием и площадкой для обмена опытом в области филогенетики и близких дисциплин. Надеемся в будущих наших проектах увидеть коллег, которых мы не смогли пригласить в этом году.

Желаем успехов!

Оргкомитет школы.

Список участников:

Бардашев Виктор Александрович, Москва

Беломестных Туяна Валерьевна, Иркутск

Бодров Семен Юрьевич, С.-Петербург

Бондаренко Наталья Ивановна, С.-Петербург

Козлова Ольга Сергеевна, Казань

Коновалова Ольга Петровна, Москва

Костыгов Алексей Юрьевич, С.-Петербург

Лёвин Борис Александрович, Борок

Макаренко Максим Станиславович, Ростов-на-Дону

Матвеева Мария Владимировна, Казань

Микрюков Владимир Сергеевич, Екатеринбург

Никулин Артур Юрьевич, Владивосток

Новикова Дарья Дмитриевна, Новосибирск

Паренюк Елена Юрьевна, Украина

Плотников Андрей Олегович, Оренбург

Романова Елена Владимировна, Иркутск

Сиротинина Елена Александровна, Иркутск

Темралеева Анна Дисенгалиевна, Пущино

Тумурова Оюна Дондоковна, Улан-Удэ

Туранов Сергей Викторович, Владивосток

Шмакова Любовь Александровна, Пущино

Тематический план школы

Получение данных на секвенаторах нового поколения

Общие сведения о типах секвенаторов нового поколения, принципах их работы, производительности, области применения и ценах на расходные материалы; краткая характеристика приборов фирм Illumina (HiSeq2000, MiSeq), Life Technologies (Ion Torrent, Ion Proton; SOLiD 5500), 454 пиросеквенирование от фирмы Roche (GS FLX System , GS Junior System); перспективные методы секвенирования единичных молекул; одиночные и парные чтения (paired-end sequencing), секвенирование спаренных концов (mate pair sequencing), мультиплексное секвенирование, приготовление и секвенирование библиотек кДНК и ампликонов;

Практическое приготовление геномных библиотек и ампликонов для секвенирования на секвенаторе Illumina MiSeq.

Анализ данных высокопроизводительного секвенирования

Оценка качества полученных на предыдущем этапе данных секвенирования, фильтрация некачественных прочтений, удаление адаптеров и других технических последовательностей и контаминантов, общие сведения и базовая теория полногеномной сборки: составление контигов, построение скэффолдов, картирование чтений на сборку; программы сборки, подбор значения параметра величины k-мера, поиск Эйлеровых путей в графе Де Бройна; выявление и исправление ошибок сборки; базовые статистики и подходы к валидации полученной сборки, аннотация: поиск открытых рамок, экзон-интронных границ, установление принадлежности предсказанного гена и кодируемого им продукта к известным семействам и функциональным группам; программы для аннотации;

Практическое осуществление сборки и аннотации по результатам геномного секвенирования на Illumina MiSeq.

Методы молекулярной филогенетики

Общие сведения о постановке филогенетических задач, таксономических выборках и подборе ортологичных генов для сравнения; электронные базы данных; поиск в базе данных NCBI по ключевым словам, таксономическому браузеру и с помощью средств BLAST; выравнивание; матричные и символьно-ориентированные методы построения дерева (методы UPGMA, связывания ближайших соседей, максимальной экономии, максимального правдоподобия, байесовы методы); мультигенный анализ: построение суперматрицы и супердерева; выявление посторонних последовательностей;

Подбор генов из новых данных, дополнение таксономической выборки из электронных баз данных ортологичными генами, множественное выравнивание, введение маски, построение филогенетических деревьев по отдельным генам, конкатенирование, построение филогенетического дерева по суперматрице.

Основы операционной системы UNIX

UNIX – основная операционная система суперкомпьютеров. В курсе будут даны основные понятия UNIX, основные принципы командной строки, базовые команды, установка и запуск программ на суперкомпьютере.

Язык программирования R и его применение в биоинформатике (в частности для анализа геномных данных).

R – язык программирования для статистической обработки данных и их визуализации. Нашел широкое применение в биоинформатике для решения широкого круга задач, в том числе для обработки NGS данных и филогенетического анализа.

Оргкомитет

Председатель оргкомитета:

Богданов А.А., д.х.н., профессор, академик РАН (МГУ имени М.В.Ломоносова, г. Москва)

Члены оргкомитета:

Приглашенные лекторы:

Партнеры

Финансовая поддержка

Как к нам доехать?