Введение в Биоинформатику:Метагеномика (Introduction to Bioinformatics:Metagenomics)

Введение в Биоинформатику:Метагеномика (Introduction to Bioinformatics:Metagenomics)

Вид образования: Неформальное
Уровень формального образования: Бакалавриат  /  Подготовка в магистратуру  /  Дополнительное профессиональное  /  Профессиональное совершенствование
Рекомендуемый возраст для неформального обучения: 16-18  /  19-25  /  25-45  /  45-65  /  65+
Язык обучения: Русский  /  Английский
Тип ООК (согласно положению): MOOC 4.0
Ключевые слова: Метагеномика, геномика, биоинформатика, программный продукт
Авторы курса: Лапидус Алла Львовна
Преподаватели: Черняева Екатерина Николаевна, Райко Михаил Петрович, Вяххи Николай Иванович, Добрынин Павел Владимирович
Организация: Санкт-Петербургский Государственный Университет
Входные требования по уровню знаний: нет
Выходные знания, умения, навыки: Знания-По окончании курса обучающиеся знают что такое метагеномика, как правильно спланировать метагеномный эксперимент и тем самым сберечь данные и финансы, как получать метагеномные данные, где их хранить и как анализировать. Умения-Умеют обрабатывать и анализировать данные метагеномного секвенирования, использовать аналитическую программу QIIME для анализа микробного разнообразия метагеномных проб. Навыки – усовершенствованные навыки работы в операционной системе LINUX, навык работы с базами биологических данных, навык работы с аналитической программой QIIME, навык метагеномного мышления.
Входной тест: Нет
Ограничения по числу участников: нет
Формирование групп по уровню подготовленности: Нет
Присутствие преподавателей: Нет
Присутствие тьюторов: Нет
Присутствие фасилитаторов: Нет
Форма представления учебных материалов: Видеолекции  /  Презентации  /  Тексты
Наличие обратной связи в материалах: Нет
Наличие совместного обучения: Нет
Наличие практических занятий: проекты
Наличие форумов, дискуссий: Да
Наличие вебинаров, видеоконференций: Нет
Наличие неформального общения, meetup: Нет
Интеграция с LMS: Нет
Учебная аналитика: Нет
Наличие сертификации: Да
Наличие временных границ: Нет
Тип занятий (синхронность): синхронные
Виды оценивания: тест
Количество модулей в курсе: 7
Количество тестов (экзаменов): 8
Возможность формирования собственной траектории, индивидуализации на курсе: Да
Операционные системы: Windows, MAC OS, LINUX
Поддержка лиц с ограниченными возможностями: Нет
Обучающие технологии: Web based training
Сайт курса: https://www.coursera.org/learn/bioinformatics-metagenomics
Гостевой логин и пароль для экспертов: a.lapidus@spbu.ru (login)  и 12344321(password)
Экспертная оценка (только для экспертов): Оценить курс
Посмотреть оценку (только для экспертов):  Результат


Детальный анализ состава и функционирования сложных сообществ позволяет ответить на многие вопросы, связанные со здоровьем человека, охраной окружающей среды, хранением и переработкой продуктов питания, разработкой альтернативных источников энергии, и многие другие. Такой анализ возможен только в результате биоинформатической обработки огромных массивов данных, получаемых при секвенировании суммарной метагеномной ДНК и/или отдельных генов. В предлагаемом курсе затрагиваются вопросы подготовки метагеномных проб и особенностей их анализа; математических подходов, лежащих в основе созданных специально для этого типа данных программных продуктов; вопросы секвенирования и сборки метагеномов, их аннотации и применения. В ходе курса участникам предлагается проект, в котором они могут на практике применить полученные знания. В рамках этого проекта учащиеся самостоятельно работают с реальными данными, проводят самостоятельный анализ и сделают выводы о составе и функции выбранного для этого проекта сообщества.

Курс предназначен для тех, кто готов учиться, готов осваивать новые, передовые знания, необходимые уже сегодня всем биологам, медикам, экологам, криминалистам и многим другим Успешному освоению курса поможет выпущенный ранее курс «Введение в биоинформатику», т.к. он знакомит не только с анализом геномных данных, но и прививает базовые знания операционной системы Linux. Навыки программирования не обязательны, но очень приветствуются. Приглашаются слушатели, начиная с уровня последнего года бакалавриата и далее. Он так же будет интересен тем, кому хочется побольше узнать о биоинформатике и ее применении в метагеномике. 

The course is designed for those who are willing to learn new, advanced knowledge necessary today to all biologists, physicians, ecologists, forensic, and many other professionals. To better understanding it will be handy first to take our previous course "Introduction to Bioinformatics", because it introduces not only genomic analysis, but also gives you a basic knowledge of Linux operating system. Programming skills are not mandatory, but very welcome. Our target audience is the students from the senior undergraduate year and beyond. It also will be of interest to those who want to know more about bioinformatics and its application in metagenomics.

Неделя 1 - Введение (Introduction)

Первая неделя курса знакомит с метагеномикой. Слушатели узнают что изучает метагеномика и почему она возникла в наши дни, накомятся с основными подходами метагеномной биоинформатики и особенностями аналитических подходов, применяемых для анализа природных микробных сообществ. 

The first week of our course will be dedicated to an overview of metagenomics. You will learn what metagenomics studies are and why this field of study has gained popularity in the current times. You will get acquainted with the basic approaches of metagenomic bioinformatics and with the specificity of the metagenomic analytical approaches used for the analysis of natural microbial communities

  1. Video: «Introduction to the Course»(Введение)
  2. Video: «Microbes run the World» (Микробы правят миром)
  3. Video: «Applications of Bioinformatics» (Биоинформатические приложения)
  4. Video: «Analytical Approaches» (Аналитические подходы)
  5. Video: «Metagenomic Project» (Метагеномный проект)
  6. Video: «Assembly of Metagenomes» (Сборка метагеномов)

Неделя 2 - Экспериментальные данные (Experimental Data)

Вторая неделя посвящена экспериментальным метагеномным данным. Мы проходим от выделения метагеномной ДНК (мДНК) к ее секвенированию и анализу. Слушатели поймут чем вызваны особенности этих данных и способов их получения.

Welcome to the second week of our course! This week is dedicated to experimental metagenomic data. We start with metagenomic DNA (mDNA) isolation and go on to sequencing and analysis to understand what is so special about this type of data. 

  1. Video: How to Get Experimental Data (Как получить экспериментальные данные)
  2. Video: Metagenomic Approaches (Метагеномные подходы)
  3. Video: Sequencing Approaches (Подходы к секвенированию)
  4. Video: Analytical Pipelines (Аналитические подходы)
  5. Video: Target Sequencing (Таргетное секвенирование)
  6. Video: Sequencing Platforms (Сиквенсные платформы)
  7. Video: Bioinformatics Algorithms: Genome as a String (Биоинформатические

Тест 1.

Неделя 3 - Аналитические подходы: анализ 16S (Analytical Approaches: 16s analysis)

На этой неделе мы познакомим обучающихся с тем, как анализ последовательностей генов 16S рРНК позволяет оценить микробное разнообразие метагеномных проб. Рассказываем о базах данных, которые хранят накопленную уже информацию о 16S сиквенсах и представляем аналитическую программу QIIME, которая весьма полезна в работе с реальными данными метагеномных проектов.

This week we are going to explain how the analysis of the 16S rRNA gene sequences helps evaluate microbial diversity in metagenomic communities. You will learn about the databases that store already existing 16S sequences, and will be introduced to the analytical program QIIME, which will help you when you transition to working on metagenomic projects using real data.

  1. Video: Samples Diversity (Оценка разнообразия проб)
  2. Video: 16S (16S рРНК)
  3. Video: 16S Databases (Базы данных 16S)
  4. Video: Data Analysis in QIIME (Aнализ данных с помощью QIIME)

Тест 2

Неделя 4 - Аналитические подходы: биннинг (Analytical Approaches: Binning)

Четвертая неделя посвящена биннингу. Вы не знаете что это такое? Тогда вам тем более будет интересно узнать на чем основан этот аналитический подход и как он помогает упростить задачу анализа очень сложных метагеномных данных.

Welcome to the fourth week of the course. It will be devoted to binning. Don’t know what that is? Then you will be even more interested to discover what the basis of this analytical approach is and how it helps simplify the analysis of very complex metagenomic data.

  1. Video: What is Binning? (Что такое биннинг?)
  2. Video: MyCC Binning Tool (Программа MyCC)
  3. Video: Binning Algorithms (Алгоритмы биннинга)
  4. Video: Supervised and Unsupervised Binning (Контролируемый и Неконтролируемый Биннинг)
  5. Video: Clustering (Кластеризация)

Тест 3

Неделя 5 - Аналитические подходы: сборка метагеномов (Analytical Approaches: Metagenomic Assembly)

Эта неделя посвящена сборке метагеномов. И сначала, надо разобраться с качеством ваших данных и решить как действовать дальше: проводить полногеномную сборку или сконцентрировать усилия на анализе тех генов, которые вам наиболее интересны. В этом модуле рассказывается как сделать такой выбор и какими воспользоваться алгоритмами в том или ином случае.

This week we will be talking about assembly of metagenomes. First of all we need to assess the quality of your data and decide how to proceed: should we undertake a whole genome assembly, or focus on the analysis of the genes that are most interesting to you producing a gene-centric assembly. We'll teach you how to make this choice, and what algorithms to use based in each case.

  1. Video: Assembly of a Human Gut sample (Сборка данных микробиоты человека)
  2. Video: Downloading Data (Загрузка данных)
  3. Video: Data QC (Оценка качества данных)
  4. Video: Metagenomic Assembly (Метагеномная сборка)
  5. Video: Assembly Output (Как выглядит сборка)
  6. Video: QUAST report (Отчет QUAST)
  7. Video: Assembly Algorithms (Алгоритмы сборки)
  8. Video: Contigs (Контиги)
  9. Video: Gene-Centric Assembly (Сборка отдельных генов)

Тест 4

Неделя 6 – Аннотация и анализ метаболических путей (Analytical Approaches: Annotation and Metabolic Pathway Analysis)

Шестая неделя посвящена аннотации полученных метагеномных данных и анализу метаболических путей. Мы собрали все что смогли, а теперь хотим как можно больше узнать о биологии сообщества организмов, которое мы изучаем: какие гены входят в состав метагенома сообщества, что оно умеет, почему микроогранизмы образовали это сообщество, как оно живет и развивается, как реагирует на стрессы и многое другое. Анализ метаболических путей помогает понять механизмы взаимодействия между микробами в природных сообществах, а так же взаимоотношения между сообществом микробов и хозяином, что весьма важно знать, например, в практических медицинских целях при лечении целого ряда заболеваний человека и не только.

The sixth week is dedicated to the annotation of the produced metagenomic sequences and to the analysis of metabolic pathways.We have assembled all we could and now want to learn as much as possible about the biology of the metagenomic community we are studying: what genes are present in the metagnome? Why have the microorganisms formed a community? How does the community live and develop? How does it react to stress and much more!Analysis of metabolic pathways helps us understand the mechanisms of the interactions between microbes in natural communities, as well as the relationship between the microbes and the host. In practice having this information can prove to be crucial when undertaking such work as for example attempting to treat a variety of human diseases. And this is just one of the many possible areas of application.

  1. Video: Gene Annotation (Аннотация генов)
  2. Video: MetaGeneMark (Программа MetaGeneMark)
  3. Video: Gene Function (Функция гена)
  4. Video: Annotation Algorithms (Алгоритмы аннотации)
  5. Video: Functional Metagenomic analysis (Функциональный метагеномный анализ
  6. Video: Comparative Analysis (Сравнительный анализ)

Тест 5

Неделя 7 - Метагеномный проект (Metagenomic Project)

  1. Reading: Введение
  2. Video: Conclusion (Заключение)
  3. Discussion Prompt: Впечатления о курсе

Проект: анализ метагенома



Назад в раздел