Большие новости микробиологии в нашей маленькой рубрике выходного дня!

🍔 Хронический стресс вредит кишечнику
Синдромом разраженного кишечника страдает уже каждый десятый. Однако по каким именно механизмам мозг может влиять на патогенез заболеваний ЖКТ, было неясно. В недавнем исследовании китайские микро- и нейробиологи попытались раскрыть взаимосвязь психологического стресса и воспаления кишечника на клеточном уровне. Две недели они нервировали мышей, а потом изучили, что стало с животными и их микробиомом. Оказалось, что постоянная активация симпатики привела к размножению лактобацилл, производящих индол-3-ацетат. Эта молекула нарушала дифференцировку стволовых клеток в секреторные, что снижало защитные свойства эпителия. Аналогичное же обогащение лактобациллами задетектировали и у людей с депрессией. А чем «лечиться»? В экспериментах на грызунах, добавка альфа-кетоглутарата в рацион, облегчала вызванное стрессом повреждение эпителия. Кстати, эту же кислоту принимают и некоторые бодибилдеры. Совпадение?

🤢 Раскрыта тайна цвета мочи
На протяжении 125 лет ученые не знали, почему моча желтая. Ну, конечно, было известно, что цвет определяется желтоватым уробилином, который получается из красноватого билирубина — жёлчного пигмента и продукта деградации гема. Но как происходит превращение? Загадка. Сегодня с помощью сравнительной геномики и биохимического анализа специалисты из Университета Мэриленда наконец-то выявили энзим билирубинредуктазу BilR, ответственный за ключевую реакцию. Вырабатывается этот фермент не нами, а кишечными бактериями Firmicutes, в особенности клостридиями! BilR катализирует восстановление красного билирубина в бесцветный уробилиноген, который потом трансформируется уже в желтый уробилин. Это важный процесс для организма: анализ метагеномов показал, что BilR повсеместно распространен у здоровых взрослых людей, тогда как в случае, когда редуцирующих билирубин микробов не хватает, может и желтуха развиться!

😫Хотели как лучше, а получилось...
20 лет исследовательница Хуа Ван из Университета штата Огайо изучает резистом ферментированной пищи. На этот раз ее группа обследовала 4 крафтовых сыра из азиатских лавок и ресторанов, а также 10 видов кимчи — корейского традиционного блюда из соленых и квашеных овощей. Так вот, почти все изделия содержали бактерии, устойчивые к антибиотикам и способные вызвать неприятные кишечные инфекции. Нашелся даже опасный штамм Weissella, который может привести к сепсису. Производители продуктов ручной работы используют непастеризованное молоко и несертифицированные закваски. Более ранние ресечи также говорили, что у людей, которые обогащали свой рацион подобными продуктами, в фекальной микробиоте находится больше генов устойчивости! Особенно опасно это может быть для тех, кто намеренно потребляет много ферментированной пищи с целью восстановить микрофлору после приема антибиотиков. С осторожностью стоит относиться и к другим товарам кустарного производства: квашеной капусте и комбуче.

#выходные_у_бластим

Друзья, всех с понедельником!

🎉 И у нас отличная новость: на Бластим стартовал курс по анализу NGS. Любимый преподаватель Евгений Герасимов уже на месте и начинает с повторения линукса, дальше — контроль качества, снипколлинг, сборка, аннотация, филогенетика... много-много строчек кода и море эмоций от знаний и общения с единомышленниками.

🖐 Приветствуем участников легендарного курса Бластим в 2024 году!

А также мы рады всем, кто заинтересован в совершенствовании биоинформатических & аналитических & программистских скиллов. На горизонте вводный питон для новичков и машинное обучение для более продвинутых. Эти программы дополнят инструментарий ученого и украсят резюме 🔥 Приходите!

Эта картинка должна войти в учебники. Алгоритмы машинного обучения, которые в общем-то ничего не смыслят в человеческом языке и представляет слова лишь в виде векторов, начитавшись горы литературы в ходе обучения, сами приходят к пониманию, что если взять вектор слова «король», вычесть из него «мужчину» и прибавить «женщину», то мы получим вектор, очень близкий к вектору «королева» 👑

Однако это далеко не единственный пример, чем может удивить и вдохновить искусственный интеллект. Мы расскажем вам настоящие фишки по использованию ИИ-технологий в работе успешного ученого и покажем новые любопытные применения.

Но сначала мы хотим понять, какой у вас есть опыт работы с AI и почему эта тема вам интересна. Будем рады, если вы поделитесь своим отношением к сфере искусственного интеллекта и использованию чат-ботов-помощников в мини-интервью с директором Бластима Оксаной Коржавиной!

🔗 Записаться на разговор можно через GoogleФорму

Мы будет признательны, если вы поможете Бластиму стать чуточку лучше, и подарим классный гифт 🎁

⚡️ Ничто не может помешать ученым совершить научные прорывы этой зимой

👆На этой неделе в рубрике #про_карьеру_по_субботам делимся мини-кейсом биоинформатика Вячеслава, который нашел лабораторию (а именно — динамики транскрипционных комплексов ) для выполнения курсовой работы благодаря Бластиму! 🤩

А еще Вячеслав уже 6 лет ведет личный канал Everyday life as a Russian Bio PhD student, где делает остроумные заметки о жизни и науке, сопровождая их собственными фото и мемами. Самые-самые публикации на канале собраны в закрепленном посте. 👉 Рекомендуем его канал: https://t.iss.one/rus_bio_diary

Добрые научные новости украшают ленту на выходных

🥺 Ах, эти карие глаза
Одомашнивание собак началось, возможно, уже 20 тыс. лет назад. Люди отбирали животных дружелюбных и послушных. А такими человеку казались собаки с неотеническими чертами: крупной головой и большими глазами. Еще отбору подвергся цвет глаз. 90% современных пород имеют карие глаза. Японский зоолог-бихевиорист решил проверить, почему. Он раскрасил на фото глаза собак в разные цвета и показал их 142 добровольцам. Люди считали, что у песиков с темной радужкой, глаза кажутся больше, взгляд щенячий, ласковый. У волков радужка имеет желтый цвет, что нужно в дикой природе: так четко видно направление взгляда, который должен демонстрировать доминирование над сородичами. Холодный волчий взор отпугивает человека. Конечно, среди собак есть исключения: например, у хаски глаза голубые. Результаты исследования любопытные, но пока всё же не до конца ясно: люди изначально одомашнили темноглазых питомцев или это следствие того, что заводчики за последние столетия старались строго соответствовать стандартам пород.

🤠 По заветам дядюшки Вентера
Бактерии и дрожжи с синтетическими геномами — таким сегодня никого не удивишь. А как насчет продвинутых организмов? «Пожалуйста!» — говорят ученые и создают первое растение с (частично) искусственной хромосомой. Вообще, за высших эукариот ранее как-то не брались: их геномы огромные, эпигенетика нехилая, транспозонов много. Но китайские биологи смогли заменить внутренний фрагмент короткого плеча 18 хромосомы мха Physcomitrium patens на синтетический. Исследователи специально выбрали мох, а не арабидопсис, потому что с ним проще: достаточно модифицировать одну клетку, чтобы получить целое растение, легче идет интеграция синтетических фрагментов. Ученые удалили из натурального участка хромосомы «мусорную ДНК», восстановили рамки считывания, добавили метки и вернули сокращенную на 56% структуру назад. Полученные растения были нормальным, размножались, а исчезновение транспозонов не помешало функционированию генома! На следующее десятилетие проект, получивший наименование SynMoss, ставит целью полностью сконструировать геном мха и превратить его в фабрику по производству лекарств.

☕️ Почувствуй аберрации на вкус
На арабику приходится 60% рынка кофе. Главный в кофе, как известно, — кофеин, но гурманы могут чувствовать тонкие нотки разных сортов, обусловленные и другими факторами. Недавно коллектив из Италии ресеквенировал с помощью нанопора и глубоко изучил геном Coffea arabica, обнаружив интригующие вещи. Арабика — это гибрид, получившийся в результате скрещивания робусты и еще одного вида кофе. И полиплоид, из-за чего с прародителями он с тех пор не скрещивался. Так получилось, что внутривидовое разнообразие низкое, снипов в геноме мало, и различия в отдельных генах не годятся для объяснения разницы во вкусах. По-видимому, разгадка кроется в недавних хромосомных перестройках: делециях, дупликациях, обменах, а также анеуплоидии. Некоторых хромосом по 3 копии, где-то по 5. Эта генетическая изменчивость ценна производителям: для поиска устойчивых к грибкам растений или даже с разным уровнем кофеина. Благодаря NGS раскрылись новые тайны обожаемого напитка!

#выходные_у_бластим

🗳 Выбор за вами

Друзья, мы готовим совершенно новый курс по применению GPT в науке, где расскажем о нетривиальных вещах и лайфхаках использования AI на реальных тасках. Рабочее название курса «AI для успешного ученого» кажется нам скучноватым, поэтому мы попросили ChatGPT сгенерировать альтернативные.

Проголосуйте за наиболее оригинальное название или предложите свой вариант в комментариях. Ждем ваши креативы!

✅ Если же вы хотите поучаствовать в разработке программы, рассказать о своих успехах или болях во взаимодействии с чат-ботами на вашем рабочем месте, то напоминаем, что у нас открыта GoogleФорма для записи на короткое интервью в удобном для вас формате. Пожалуйста, не стесняйтесь и делитесь вашим видением! За самые ценные советы мы подарим подписку на GPT-4 на месяц 😍

Из студентов в преподы 🎓

Делимся кейсом Игоря Евсюкова. Игорь — выпускник кафедры генетики и биотехнологии Биологического факультета СПбГУ, сейчас биоинформатик, занимается транскриптомикой и биологией рака. На Бластим кто-то знает его как замечательного преподавателя на недавно прошедшем суперинтенсиве экспресс-Линукс, а кто-то знаком с Игорем как с прилежным студентом курса по машинному обучению на Python!

Да, у нас такое возможно: сегодня вы обучаетесь на курсах, подтягиваете знания и становитесь всё профессиональнее, а завтра запросто преподаете и помогаете новым ученикам.

Чтобы найти знания, поддержку и друзей, тоже вливайтесь в комьюнити Бластима 🐝

⚡️ С Днем Науки

В честь праздника наши читатели просто не могут остаться без подарка 🎁 Известно, что наука — вещь одновременно и захватывающая, и непростая, потому что делают ее — люди (хотя и ИИ-роботы есть), которым тоже очень нужна поддержка, чтобы оставаться любопытными и смелыми в познании мира.

Специально для ученых вместе с прекрасной Олей Введенской мы сделали страничку, где собрали множество ссылок на гайды, статьи, личные истории, видео и прочие ресурсы, которые помогут сохранить ментальное здоровье в самых разных ситуациях. Там вы найдете, на первый взгляд, простые, но не всегда очевидные подсказки и ответы на насущные вопросы: как бороться с буллингом? как общаться с научником? как выбрать лабу? как быть с выгоранием? как построить свое комфортное комьюнити?

👉 Все материалы тут: https://agency.blastim.ru/mentalhelp 👈

Будем рады, если вы сможете почерпнуть для себя полезное и поделитесь с друзьями и коллегами!

P.S. Эта волшебная страничка не появилась бы без вашего участия, потому что на ее создание нас вдохновили вопросы, которые задавали участники вебинаров в прошлом году ❤️

Вечер пятницы: хочется чего-то глубокомысленного? 😇

Обсудим нейросети от DeepMind! Компания постоянно радует нас новинками, и мы решили вспомнить впечатляющие продукты, о которых вы могли не слышать.

📐 AlphaGeometry (2024)
Нейросимволическая система решает задачки по геометрии на уровне золотого медалиста Международной олимпиады по математике. Ранее геометрические задачи LLM давались с трудом. AlphaGeometry с нуля обучили на 100 млн синтетических теорем и доказательств: ИИ стал мыслить логически и понимать, какие дополнительные линии нужно добавить на чертеж, чтобы найти ответ.

🌦 GraphCast (2023)
Модель предоставляет высокоточный прогноз погоды на 10 дней за 1 минуту, а также предупреждает об экстремальных явлениях. Вместо традиционных алгоритмов для прогнозирования, запускаемых на суперкомпьютерах, GraphCast обучается на исторических данных и выдает прогнозы за короткое время на обычных ПК.

🧬 AlphaMissense (2023)
Мутации в белок-кодирующих генах приводят к нарушению структуры белка и могут иметь клиническое значение. Новаторский инструмент построен на основе AlphaFold2, но не предсказывает, как изменится белок при замене аминокислоты, зато отлично классифицирует мутации в геноме на патогенные и доброкачественные. Точность составила 90% на данных ClinVar.

💎 GNoME (2023)
Графовая нейросеть, которая предсказывает неизвестные кристаллы и может привести к революции в материаловедении. ИИ-инструмент уже нашел 2,2 млн новых неорганических кристаллов, 380 тыс. из которых оказались стабильны, а значит многообещающи для создания сверхпроводников, батарей для электромобилей, чипов. Такое же количество кристаллов люди нашли за 800 лет!

🩻 Med-PaLM (2022)
Это большая генеративная модель для здравоохранения, ставшая первой моделью, которая набрала проходной балл на получение медицинской лицензии в США. Приложение интерпретирует биомедицинскую информацию разной модальности (рентгенограммы, медкарты), помогая врачам ставить диагноз.

🌐 Продолжение следует! А больше нейросеток скоро у нас на курсе

#бластим_подборка

🪝Уловка-22 — логическая коллизия, состоящая в том, что попытка соблюдения правила автоматически означает его нарушение. Примерно такая ситуация складывается с разработкой новых антибиотиков...

Правда, создавать их мало кто хочет: RnD антибиотика de novo по цене будет стоить как лекарство от рака. Но если онкопрепарат принимают месяцами, то антибиотик — наоборот, краткосрочно, а в наши дни клиницисты и вовсе стараются их не прописывать.💰Финансовые стимулы для фармы отсутствуют, новых групп антибиотиков нет уже десятилетия. Между тем, резистентность распространяется, и к 2050 приведет к 10 млн смертей в год.

Возможно, всё исправит ИИ?! Именно так предположил Джеймс Коллинз из MIT. Его группа открыла проект Antibiotic-AI, став искать антимикробные препараты с помощью искусственного интеллекта, который, по задумке лаборатории Коллинза, должен снова сделать RnD антибиотиков быстрым и привлекательным.

🧫 И в 2020 году ученые удивили. Коллинз с коллегами применяли модель Chemprop, оперирующую представлением веществ в виде молекулярных графов. Нейросеть предсказывала ингибирующее действие молекул на кишечную палочку. В результате скрининга библиотеки из 6 тыс. всяких разных лекарств неожиданную антимикробную активность продемонстрировало вещество SU-3327 — в прошлом неудачный антидиабетический препарат. Разработчики переименовали его в галицин в честь ИИ из фильма Кубрика «Космическая одиссея 2001 года». В опытах на мышах галицин показал мощное бактерицидное действие на широкий спектр патогенов. Кстати: такой подход, когда старому лекарству находят другое применение, называется repurposing, а пример с галицином приводится теперь на любой лекции про графовые нейросети (GNN).

😖 25 мая 2023 года вышла еще одна статья лаборатории, где предложили следующий антибиотик — абауцин. Он направлен против супербактерии Acinetobacter baumannii, которая ответственна за внутрибольничную пневмонию и менингит. Уже существуют штаммы, устойчивые почти ко всем антибиотикам. Группа Коллинза подействовала in vitro 7500 соединений на микроба и на этих экспериментальных данных учила нейросетку. А потом проверила 6800 других структур. Буквально за несколько часов алгоритм классифицировал неизвестные молекулы, сузив выборку до 240 антибиотиков, которые затем тестировали в мокрой лабе. Найденный в итоге абауцин разрушает мембрану ацинетобактера, вмешиваясь в транспорт липопротеинов, при этом практически не задевая здоровую микробиоту.

💊 Наконец, в декабре прошлого года команда представила антибиотик, уничтожающий метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA), который вызывает смертельно опасные инфекции. В отличие от предыдущих исследований они использовали так называемый объяснимый ИИ (XAI), чтобы приоткрыть «черный ящик» работы нейросетей и понять, на каком основании ИИ принимает решения. Это нужно, чтобы еще улучшить предсказания. Проверив экспериментально 39 тыс. соединений на антибиотическую активность и цитотоксичность, специалисты обучили ансамбли GNN для прогнозирования этих же свойств у 12 млн молекул! Удалось отобрать 280 соединений, 2 из которых оказались перспективными кандидатами в антибиотики: они убивали стафилококка, разрушая его мембранный потенциал. Важно, что нашли не отдельные интересные молекулы, а принципиально новый структурный класс!

Конечная миссия проекта Antibiotic-AI — за 7 лет открыть 7 антибиотиков, поэтому следим за их прорывами. Вот так ИИ помогает путешествовать по химическому пространству и делать драг дискавери 👽

#выходные_у_бластим

Рабочая неделя началась

А мы обнаружили, что забыли поздравить с прошедшим вчера Международным днем женщин и девочек в науке! По данным проведенного в 2018 году крупномасштабного метаанализа, дети, когда их просят нарисовать ученого, все чаще и чаще рисуют именно женщин-ученых! В ходе исследования было проанализировано более 20 тыс детских рисунков — на фото один из шедевров 🎨

За последние 50 лет представительство женщин в науке существенно выросло, что даже нашло отражение в воображении детей. Это радует. Поздравляем!🌺