Биоинформатика что это за профессия

Опубликовано: 15.05.2024

Любишь биологию и математику, увлекаешься программированием? Тогда обрати внимание на профессию будущего – биоинформатика, которая откроет перед тобой широкие карьерные перспективы.

Биоинформатик – человек, занимающийся анализом медико-биологических данных. Он разрабатывает, а также применяет алгоритмические, вычислительные и иные методы, позволяющие узнать больше об информации, заключенной в наших клетках, иных биологических данных. Кстати, в 2021 году центр профориентации ПрофГид разработал точный тест на профориентацию. Он сам расскажет вам, какие профессии вам подходят, даст заключение о вашем типе личности и интеллекте.

Краткое описание

Современные методы диагностики и исследований приводят к росту количества научных данных, которые вручную обрабатывать очень сложно. В этом случае на помощь приходит биоинформатика, которая как междисциплинарная область науки сформировалась во второй половине XX века. Биоинформатики пользуются элементами прикладной математики, статистики, а также информатики. Во время работы они оперируют следующими знаниями:

Рассмотрим основные области исследования:

анализ генетических последовательностей, эволюционная вычислительная биология;
проведение оценки биологического разнообразия, аннотация геномов.

Профессия молодая, в дальнейшем она будет развиваться еще более стремительно, ведь применение вычислительных методов гарантирует высокую точность, скорость и исключает человеческий фактор. Технологии биоинформатики необходимы в биохимии, биофизике, экологии, фармакологии, сельском хозяйстве, генетике и других сферах.

Особенности профессии

Биоинформатика находится на стыке медицины, биологии, прикладной математики, информатики. В обязанности людей, выбравших это направления, входит решение глобальных задач:

поиск методов лечения онкологических, хронических, аутоиммунных заболеваний;
продление срока жизни населения, улучшение экологической ситуации, поиск генома долголетия;
разработка, планирование, внедрение математических методов, алгоритмов, программ, используемых для анализа медицинской и биологической информации;
применение полученных результатов на практике.

Области исследования обширные, а биоинформатика обладает огромным потенциалом. Международный рынок труда уже испытывает дефицит биоинформатиков, ведь в них заинтересованы и фармакологические, и IT-компании.

Безусловно, биоинформатик должен обладать безупречными знаниями в сфере медицины и биологии, разбираться в сложных профессиональных терминах, огромным плюсом станет знание английского языка. Большую часть рабочего времени эксперты в этой области проводят за компьютером, работа малоподвижная, но имеет огромное социальное значение.

Плюсы и минусы профессии

Плюсы

Очень перспективная сфера деятельности. Рост массивов данных приведет к еще большей востребованности биоинформатиков.
Из года в год в этом сегменте наблюдается стабильный рост заработных плат.
Перед биоинформатиками открыты все двери – от отечественных исследовательских центров до респектабельных мировых IT-компаний.
Для работы используются математические методы, компьютерные программы, поэтому биоинформатики не взаимодействуют с пациентами или биологическими материалами.
Знание языков программирования и основ прикладной математики позволяют биоинформатику выбрать другой сегмент деятельности. Например, классическое программирование, разработка и тестирование программ.
Постоянное саморазвитие и совершенствование профессиональных навыков.
Возможность заниматься анализом массивов данных, зная, что результаты работы в перспективе спасут жизни тысяч людей.
Области исследования биоинформатики получают активную поддержку государства.

Минусы

Работая сидячая, сопряжена с усиленной мозговой активностью.
Профессия больше подходит для людей, имеющих технический склад ума.
У молодых биоинформатиков, не имеющих опыта работы, могут возникнуть проблемы при трудоустройстве.
Некоторые врачи с недоверием относятся к этому междисциплинарному направлению.

Важные личные качества

Биоинформатики должны отличаться склонностью к точным наукам. Чаще всего они обладают высокой усидчивостью, любят решать математические загадки, способны работать с большими объемами информации. Они являются собранными людьми с хорошо развитым системным и критическим мышлением. Также в их характере преобладают сдержанность, немногословность, умение хранить медицинскую тайну.

Камиль Исаев, выпускник МГУ и кандидат физико-математических наук, много лет работал на руководящих должностях в компаниях Intel, Coca-Cola Export Corporation и Lancer International Sales, а в мае 2013 года стал вице-президентом компании EMC и генеральным директором Центра исследований и разработок EMC по облачным технологиям и большим данным в «Сколково». EMC — одна из крупнейших в мире корпораций на рынке продуктов, услуг и решений для хранения и управления информацией.

Биоинформатика, как можно понять из названия, — наука об информации, заключенной в наших клетках (в генах и других составных частях клетки). Человеческий геном составляет свыше трех миллиардов пар нуклеотидов, расположенных в определенной последовательности, в которой зашифрованы как наследственная информация, так и данные обо всем, что касается старения тела человека. Из этой последовательности можно узнать, из каких органов оно состоит, как функционирует, какие процессы протекают в клетке. Биоинформатика — наука как о биологических объектах, так и об информации, которая содержится внутри клетки, в первую очередь, в геноме.

Биоинформатика всегда была актуальна, поскольку это наука о том, как устроено наше тело, из каких органов оно состоит и как функционирует. Однако сейчас она особенно востребована, так как уровень знаний человека об этом за последнее время сильно вырос. Геном человека, то есть все три миллиарда пар нуклеотидов, был прочитан почти пятнадцать лет назад, однако «прочитан» не означает «понят».

Информация, заключённая в геноме, — это колоссальные объёмы данных, которые необходимо анализировать. Это по-настоящему трудоемкий процесс — понять, что стоит за каждым нуклеотидом, к чему приводит отсутствие или мутация одного из них. Для того, чтобы сделать какие-то выводы, необходима статистика. Нужно изучить геном не одного человека, а сотен тысяч — только тогда можно будет выявить закономерность и понять, какое влияние они оказывают на здоровье человека.

Сегодня наука подошла к такому рубежу, когда этих знаний становится достаточно много, и уровень понимания постоянно растет. Именно поэтому биоинформатика становится всё более актуальной и перспективной. С накоплением информации о геноме человека возникают условия для трансляции этих научных знаний в практическую (клиническую) медицину.

Можно узнать, чем обусловлено долголетие. Если взять, например, тысячу долгожителей (а лучше — сто тысяч) и исследовать их гены, можно сделать заключение о том, какой нужно иметь геном, чтобы долго жить. Другими словами, можно определить геном здорового человека, который успешно сопротивляется заболеваниям, живет «долго и счастливо». Проблема долголетия серьезна, и она изучается таким же способом, что и происхождение человека.

Эволюционная генетика изучает геномы не только людей, но и самых разных животных и живых организмов. Сопоставляя их между собой, исследователи делают выводы о том, как шла эволюция, как из первобытных микроорганизмов получился человек.

Есть наука, которая изучает микроорганизмы, живущие внутри человеческого тела (а их так много, что вместе они весят несколько килограммов). От того, какие это организмы и как они функционируют, также зависит очень многое — самочувствие, здоровье человека.

Я уже не говорю о том, что селекция чрезвычайно важна: элементы биоинформатики присутствуют и в сельском хозяйстве, и в генной инженерии. Биоинформатика играет особую роль, когда речь идёт о создании генно-модифицированных организмов, устойчивых к вредителям и различным заболеваниям.

В прошлом году мы вместе с нашими партнёрами из фонда «Сколково» представили альманах, посвящённый омиксным технологиям — перспективному направлению прикладной биомедицины, тесно связанному с биоинформатикой. В этом альманахе перечислены десятки университетов только из России, где в той или иной степени можно получить такую специальность. Безусловно, это можно сделать в МГУ, в СПбГУ, в Санкт-Петербургском государственном экономическом университете. Я назвал вузы, с которыми мы сотрудничаем, но есть и десятки других учреждений.

Я — кандидат физико-математических наук, закончил физфак МГУ. Есть такая замечательная поговорка: «Образование — это то, что останется, когда все выученное будет забыто». Если вас научили правильному подходу к решению задач, он будет годиться для решения самых разных проблем, с которыми вы столкнетесь в жизни. Поэтому могу сказать, что мое образование помогает мне чрезвычайно сильно, хотя физикой профессионально я занимался лишь первые три года, после окончания аспирантуры (вместе с аспирантурой получается шесть лет).

Опыт решения физических задач очень помогает мне в жизни — преодолевать проблемы, с которыми я сталкиваюсь. Кроме того, довольно сильно помогает и ученая степень: ее можно сравнить с неким интеллектуальным знаком качества. Очевидно, что человек, получивший ее, представляет из себя что-то — как в интеллектуальном, так и в общечеловеческом смысле. Ученая степень — это определенный рубеж, и, если вы его преодолели, значит, сможете преодолеть и другие.

МГУ — лучший вуз страны, и был им тогда, когда я туда поступал. С одной стороны, учиться в МГУ — круто. С другой — в то время, в начале 1980-х, выбор был не очень большим. Экономики как таковой тогда не существовало, бизнеса — тоже. Общественные дисциплины, например, история, были политизированы. Естественно-научные и инженерные дисциплины становились естественным выбором для подавляющего большинства молодых людей. Разумеется, можно было пойти учиться в МАИ или МЭИ — неплохие вузы, но, скажем так, «попроще», чем МГУ. В то время очень «крутым» считалось учиться на физфаке МГУ или в МИФИ.

На самом деле, решение поступать в МГУ было принято за пару месяцев до поступления. Однако я не пожалел о нем ни разу в жизни, потому что физика — это не наука, а мировоззрение: ровно то, что остается, когда все выученное забыто.

Квантовая механика мне не нужна в моей повседневной жизни, а биологию, которая нужна, я не учил.

Однако биология, химия, физика — естественно-научные дисциплины, — на мой взгляд, очень близкие вещи, поэтому мой физический бэкграунд помогает мне ориентироваться достаточно хорошо для того, чтобы сейчас делать свою работу.

Существуют современные исследования, которые доказывают, что, если человек хочет иметь успешную карьеру, на протяжении своей жизни он должен менять специальность 5-6 раз. В моём случае это утверждение абсолютно справедливо.

Я был научным сотрудником в Академии наук, оттуда ушел в компанию Coca-Cola, где работал преподавателем учебного центра. Затем я перешел в технический отдел и стал отвечать за определенное оборудование, которое Coca-Cola поставляет на рынок, чтобы продавать свои напитки. После этого я пришел в компанию Intel, в которой занимался академическими программами, работой с правительством, маркетингом (был директором по маркетингу). Потом, так сказать, вернулся чуть ближе к своей специализации: стал генеральным директором по исследованиям и разработкам Intel в России. А сейчас я — генеральный директор Московского центра исследований и разработок EMC по облачным технологиям и большим данным.

Несмотря на то, что после окончания аспирантуры я всего три года работал по специальности, моя карьера достаточно успешна. Я учусь по ходу дела. Главное — понять принцип обучения. Сейчас все мы живем в информационном потоке. Искусство заключается в том, чтобы уметь выхватывать из этого потока одну сотую информации, которая на самом деле нужна. Пока вы читаете толстую книжку по информационным технологиям, реалии меняются до неузнаваемости, поэтому нужно схватывать происходящее буквально на лету.

Конечно — образование нужно каждому человеку. Инвестиции в образование — самые высокоокупаемые инвестиции в будущее. Вопрос только в том, какое это образование. Оно должно готовить человека к современной жизни. Если человек работает не по специальности, это скорее плюс, чем минус. Это означает, что он умеет учиться и переучиваться. А как он научится это делать, не побыв студентом вуза в течение определенного времени?

В науке в каждый момент времени существует одно или несколько направлений, которые являются системообразующими. Если говорить о советской науке, которой мы по-прежнему гордимся, в послевоенный период времени (после Второй мировой войны) такими «драйверами» были космическая и ядерная программы. Они «подтягивали» под себя физиков, математиков, инженеров самых различных специальностей. Компьютерные науки тоже возникли на этом поле, развивались вместе с этими направлениями.

В современном мире биоинформатика является одним из таких «драйверов», потому что она де-факто очень хорошо финансируется практически всеми государствами (во всех развитых странах и большом количестве развивающихся стран).

Это направление активно развивают университеты и академии, а также различные компании. Эта наука сейчас играет такую же роль, какую в свое время играли и космические, и ядерные проекты. В этой области трудится множество математиков, программистов, биологов, физиков, химиков. Будет ли это направление развиваться дальше? Конечно же, будет. Будет ли оно финансироваться? Конечно, будет. Если вы получаете образование в этой области, если у вас есть голова на плечах и страсть к предмету, то вы получите не только интересную работу, но и, скорее всего, достойный заработок.

Можно мечтать о работе в каких угодно компаниях, спектр широк: от крупных IT-компаний (Google, Intel, Microsoft, ЕМС) до крупных фармкомпаний.

Нельзя забывать и о стартапах. В «Сколково» их количество исчисляется тысячами, из них 200 работают в биомедицинском кластере. В Америке также есть крупные центры — в Бостонском университете, Гарвардском университете, Калифорнийском университете. Вокруг них существуют огромные научные парки со множеством стартапов.

Индустрию стартапов можно сравнить с гонкой, в которой участвуют десятки и даже сотни тысяч людей. Быть первым — это настоящий вызов. Однако если у вас получится оставить всех позади, вы сможете выиграть огромный приз, просто гигантский. Это интересно, захватывающе, но и тяжело, потому что требует колоссальных интеллектуальных и физических сил.

Советовать сложно, потому что каждый человек сам должен решить, что ему нужно. Могу сказать, с чего точно стоит начать: позитивно относиться к жизни, иметь пытливый ум и широкий взгляд. Возможности возникают, появляются на горизонте в сфере вашего внимания. Надо уметь их идентифицировать и хвататься за них. Если вам повезет, вы схватитесь именно за ту возможность, которая вам подходит. Это очень общий совет, но более конкретного я не могу дать.

Да, технологии, которые мы разрабатываем, предназначены для решения задач в области энергоэффективности и биоинформатики, в частности, медицины будущего. Анализ информации, заключённой в геноме, серьёзно поможет в лечении различных заболеваний.

Есть метод исследования генома, который называется «секвенирование». Сейчас существуют устройства для секвенирования нового поколения. Это мощные, достаточно сложные устройства, которые позволяют анализировать геном в самых разных видах — от одного маленького гена до всего человеческого генома (всех генов, которые есть у человека).

Секвенаторы — машины, обрабатывающие огромное количество данных. Для того, чтобы в них разобраться, существует программное обеспечение, алгоритмы для идентификации мутаций для сравнения с базой. Анализ мутаций может серьёзно помочь в изучении наследственных заболеваний.

С помощью такой диагностики наши партнеры в Санкт-Петербурге, компания Parseq Lab, уточняют и подтверждают диагнозы по трем наследственным заболеваниям — муковисцидоз, фенилкетонурия, галактоземия. Исходя из этого назначается необходимое лечение. Особенность этих заболеваний заключается в том, что их необходимо выявить на ранней стадии жизни. Если вовремя диагностировать их и, например, предложить человеку определенный образ жизни и диету, то он может жить нормальной жизнью. Если, не дай бог, этого не сделать, то последствия могут быть катастрофическими.

Проблема генных заболеваний заключается в том, что лечить их в привычном смысле тяжело: если есть мутация, ее нельзя «выдернуть» и вставить на ее место здоровое звено.

Тем не менее, существуют подходы, которые могут сильно облегчить течение заболевания. Для них нужна точная диагностика, причем на максимально ранней стадии. Даже в одном гене может быть сто разных мутаций. От того, о какой именно мутации идет речь, зависит течение заболевания, рекомендации по образу жизни и лечению.

Помимо компании, о которой я уже говорил, Parseq Lab, мы сотрудничаем также с Алгоритмическим университетом РАН в Санкт-Петербурге.

Специалисты этого университета под руководством Павла Певзнера, одного из ведущих мировых ученых в области биоинформатики и вычислительной биологии, создали один из лучших в мире геномных ассемблеров SPAdes. Он собирает воедино разрозненные данные, полученные после успешных секвенирований.

Мы объединили усилия для того, чтобы создать эффективную и удобную в применении облачную платформу, применимую в клинической медицине для анализа геномных данных. Такая разработка позволит выявлять мутации, которые, как правило, являются причинами возникновения злокачественных опухолей. Помимо всего прочего, их обнаружение позволит значительно упростить диагностику онкологических заболеваний.

Например, врождённый иммунодефицит. Ребенок, страдающий от этого заболевания, уже рождается с нефункционирующей из-за некоторых мутаций иммунной системой. Любой вирус — банальная простуда — может быть для него смертельным. Такой ребенок может родиться у абсолютно здоровой матери.

Это заболевание лечится трансплантацией костного мозга. Однако принципиально важно сделать ее как можно раньше — примерно в возрасте трех месяцев. Если диагностика сделана в первые дни жизни, такого ребенка помещают в bubble-baby ( специальный стерильный пластиковый пузырь— Прим.ред.), он живет там до достижения трехмесячного возраста, набирается сил, и затем ему делают трансплантацию, после чего он становится полностью здоровым человеком. Если ему не сделать диагностику в этом возрасте, он начинает болеть, и к первому году жизни настолько ослабевает, что операция уже не может пройти успешно. Ребенок умирает. Поэтому диагностика критически важна — ее нужно сделать как можно раньше и как можно точнее.

Поскольку количество мутаций у такого больного очень велико, с помощью одного только анализа крови невозможно определить, в чем проблема. От того, о какой мутации идет речь, зависит то, какой режим надо соблюдать для ребенка и как готовить его к операции. Совокупность клинических данных — анализов крови, анализов иммунной системы и генетических данных — позволяет рано определить точный диагноз и этим спасти жизнь ребенка.

Будущее не будет состоять только из биоинформатики. Медицина будущего будет совсем не такой, как сейчас. Как происходит лечение в данный момент? У человека заболела голова: он приходит к врачу. Тот знает пять лекарств, которые могут вылечить больного, и по некоторым соображениям прописывает ему одно из них. Есть и другой вариант: больной лечится самостоятельно. Если же человек заболел чем-то более серьезным, процедура точно такая же. Врач знает, что гепатит лечится одним способом, туберкулез — другим, и назначает лекарство, слушая жалобы пациента.

Претенциозная медицина, медицина будущего, знает, что существуют диагностика и терапия. Допустим, есть пять лекарств, которые лечат данное заболевание. Если говорить об онкологии, каждое из этих пяти лекарств стоит сумасшедших денег — десятки тысяч долларов в месяц. Ошибка в такой терапии стоит гигантских денег, не говоря уже о жизни пациента. Для того, чтобы подобрать терапию, которая подходит именно этому пациенту, необходимо узнать, как устроены его клетки, какой именно у него геном, какая именно у него болезнь и как именно с ней бороться. Это и называется медициной будущего.

В нее входит не только биоинформатика, но и достаточно сложный комплекс дисциплин. Биоинформатика — только маленькая часть этого процесса. Тем не менее, она играет в нем важную роль, потому что изучаемые процессы очень сложны, информации о них очень много. Обычный человек, глядя на эти данные, мало что сможет понять. Здесь на помощь приходят информационные технологии, которые помогают собрать эти данные, систематизировать, проанализировать и выдать результат в понятном для обычного человека виде.

Преподаватель курса биоинформатики в «Фоксфорде» Сергей Исаев рассказывает о своей профессии, карьерных перспективах и заработках молодого специалиста с дипломом биоинформатика.

От программирования к биологии

Я родился и учился в школе в Астрахани. До 9-го класса увлекался математикой и информатикой: участвовал в местных олимпиадах, самостоятельно изучил Python и пытался писать простенькие программы. Я очень не любил биологию в средних классах, однако в 9-м классе началось изучение молекулярной биологии, генетики и эволюции — и я понял, что это моё.

Я стал посвящать гораздо больше времени биологии и в какой-то момент начал заниматься в основном ей. Важной вехой стало участие в Школе молекулярной и теоретической биологии (ШМТБ). Здесь старшие школьники со всей России занимаются настоящими научными проектами под руководством действующих учёных. В школе я выбрал «сухую» (биоинформатическую) лабораторию Максима Имакаева, в которой занимались компьютерным моделированием диффузии хроматина. Тогда-то понял, что вместо того, чтобы выбирать что-то одно, я могу заняться сразу и биологией, и программированием.

Поступление в МГУ

В ШМТБ я прислушался к мнению преподавателей, прочитал отзывы в интернете и принял окончательное решение поступать на факультет биоинженерии и биоинформатики МГУ. Для поступления нужно было сдавать ЕГЭ по русскому языку, математике, химии, биологии и ДВИ по математике.

Поступить было относительно непросто. Я самостоятельно занимался почти всё свободное от школы время, участвовал во Всероссийской олимпиаде школьников по биологии: диплом победителя или призёра гарантировал бы мне поступление. Но мне не хватило всего 0,2 балла до того, чтобы стать призёром на заключительном этапе. Пришлось поступать по результатам ЕГЭ.

Мне очень помогло наличие действительных дипломов нескольких олимпиад по химии, биологии и математике. Они принесли мне 100 баллов ЕГЭ по биологии и химии и 100 баллов ДВИ по математике. Всего получилось около 490 баллов — и я прошёл на бюджет. А вот в 2020 году ситуация с поступлением на факультет была сложнее — все бюджетные места были заняты призёрами и победителями ВсОШ, поэтому по ЕГЭ поступить было в принципе невозможно.

Чем занимается биоинформатик

Важно: под словом «биоинформатика» можно понимать разные вещи.

Во-первых, биоинформатика — это один из методов проведения фундаментальных биологических исследований. Например, с помощью алгоритмов можно определить, каким образом общаются злокачественные клетки рака с соседними клетками, или понять эволюцию группы организмов. Выбор методов и подходов зависит от поставленной цели. Задача биоинформатика — получить данные, изучить их и понять, какую информацию и с помощью каких алгоритмов можно из этих данных извлечь. Чтобы работать в этом направлении, нужно очень хорошо разбираться в какой-то конкретной области биологии.

Во-вторых, биоинформатика — это одно из направлений компьютерных наук. Есть биоинформатики, которые создают алгоритмы и разрабатывают пакеты программ для анализа данных. Здесь важно хорошо понимать фундаментальную математику и алгоритмы.

И в-третьих, биоинформатика — это метод решения прикладных задач в биотехнологической и медицинской индустрии. Например, с помощью анализа данных пациентам можно точнее назначать лекарство при разных заболеваниях. Для этого в медицинских и биотехнологических компаниях в штат нанимают биоинформатиков. Здесь для успешной карьеры не обязательно глубоко разбираться в каком-то конкретном домене биологии, достаточно быть компетентным в своей области — базовой молекулярной биологии и data science.

Чем я занимаюсь сейчас

Сейчас я учусь на 6-м курсе факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ. Параллельно с учёбой с 3-го курса работаю в Институте проблем передачи информации РАН в лаборатории Юрия Валентиновича Панчина.

Я безумно благодарен судьбе, что попал к нему в лабораторию: это один из самых важных людей в моей академической карьере. Сложно переоценить, какую поддержку он мне оказывал в течение всей совместной работы. Сначала я был стажёром-исследователем, а потом стал исполняющим обязанности младшего научного сотрудника. В этой лаборатории я занимался в основном сравнительной геномикой различных беспозвоночных животных.

Также с 5-го курса я работаю в компании BostonGene, которая занимается исследованиями в области рака и разрабатывает систему для индивидуальной терапии пациентов на основе генетических анализов. Я занимаюсь исследованиями в отделе молекулярной онкологии.

Ещё одна сторона моей деятельности — преподавание. Курс по биоинформатике я начал вести в 2018 году — сначала в школе № 57, потом в школе «Летово». За это время удалось сделать неплохую программу, и вот с 2020 года веду курс биоинформатики и в «Фоксфорде». Мне очень нравится преподавать.

Это возможность общаться с людьми, рассказывать ребятам что-то новое, о чём они не прочитают в интернете, а также самому развиваться в профессии. Любая информация лучше укладывается в голове, когда её объясняешь другим.

Качества и навыки, которые нужны биоинформатику

Любознательность

В этой профессии очень важно обладать тягой к познанию, изучению нового, быть открытым новым методам. Биоинформатика очень быстро развивается, методы устаревают буквально на глазах за несколько лет — нужно быть в тренде, стремиться попробовать что-то новое.

Целеустремлённость

Чтобы сделать успешную карьеру, требуется приложить большие усилия, и тут очень важно не бросить на полпути, уметь поставить и достичь цель, проявлять усердие и терпение.

Математика

В биоинформатику не стоит идти, если пугает математика и математические методы. Математика необходима, чтобы разбираться в статистике, анализе данных, методах машинного обучения.

Аналитическое мышление

Биоинформатик постоянно имеет дело с анализом информации. Он должен уметь обобщать, отделять главное от второстепенного, группировать данные по категориям, устанавливать причины и следствия.

Английский язык

Это язык современной науки, на нём проходят конференции, публикуются статьи, книги, исследования. В программировании и IT тоже не обойтись без английского языка, так что биоинформатику свободный английский особенно важен.

Карьера и зарплата

Карьерная лестница, зарплата и перспективы зависят в том числе от того, какую из двух сторон профессии выбрать: научные исследования или решение прикладных задач.

В науке можно пройти путь от аспиранта до доктора наук и директора собственной лаборатории, сделать открытие и даже получить Нобелевскую премию. Однако на первых порах зарплата вряд ли будет высокой. Сейчас наука во многом существует за счёт грантов. Если вы даже аспирантом попадёте в хорошую лабораторию, которая занимается актуальными исследованиями, то сможете зарабатывать и 70 тысяч рублей в месяц. А можете попасть в неудачную лабораторию и зарабатывать намного меньше.

В индустрии вы начнёте с места джуниора в отделе компании, где перед вами будут ставить конкретные задачи, но по мере освоения профессии, нарабатывая опыт, можете стать, например, директором отдела компьютерных исследований. Биотехнологических компаний на рынке сейчас намного больше, чем 10 лет назад. Это молодая развивающаяся сфера, которая связана со здоровьем человека, так что новые рабочие места будут появляться. Зарплата начинающего биоинформатика в Москве колеблется от 60 до 80 тысяч рублей, ну а дальше можно зарабатывать и больше — карьерный рост тут устроен примерно так же, как и в других IT-компаниях.

Смежные сферы, куда можно пойти работать с образованием биоинформатика

Биоинженерия. Специальность на факультете называется «биоинженерия и биоинформатика», там дают знания в области молекулярной биологии, генетики, и теоретически можно пойти работать в эти сферы.

IT. Вы получите обширные знания в области компьютерных наук и анализа данных и сможете полностью уйти в эту сферу без привязки к биологии.

Медицинская статистика. Статистика — составная часть анализа данных, и если умеете одно — сможете и другое.

Где учиться на биоинформатика

Университеты с направлением «Биоинженерия и биоинформатика»:

МГУ им. Ломоносова
МГМУ им. И.М. Сеченова
Тюменский государственный университет
Башкирский государственный университет
Иркутский государственный университет
Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта
Воронежский государственный университет инженерных технологий
Волгоградский государственный университет
Оренбургский государственный университет

Также биоинформатике обучают на таких направлениях, как «Биотехнические системы и технологии» (Уральский федеральный университет им. Б.Н. Ельцина), «Биомедицинские технические системы» (МГТУ им. Н.Э. Баумана), «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» (МАИ, Национальный исследовательский университет «МЭИ», СПбГЭТУ «ЛЭТИ», Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения).

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter

Биоинформатика — профессия на стыке биологии, математики, химии, физики и информатики. Основная цель этого направления науки — обработка и анализ данных биологических экспериментов.

Современная биоинформатика включает в себя три основных направления, в зависимости от задач, которые должен решать специалист:

Структурная биоинформатика. Определение функций отдельных генов, общий анализ организации геномов. Глобальная цель этого направления заключается в идентификации всех структурных составляющих генома. К элементам генома относятся гены, псевдогены, сайты сплайсинга, повторы, регуляторные сигналы и т. д.
Прикладная биоинформатика. Специалист в этой области биоинформатики занимается обработкой, анализом и хранением больших объемов данных, полученных в ходе научных экспериментов. Для реализации профильных задач ученый разрабатывает и применяет методы и программы на основе математической статистики и машинного обучения.
Системная биология. Задачи — объяснение структуры и принципов функционирования изучаемых биологических объектов. Эта область объединяет в себе новейшие достижения молекулярной биологии, физики, программирования, математики. Специалист применяет математическое моделирование, современные вычислительные методы, теории оптимального управления, распознавания образов, статистику и теорию вероятности.

ВАЖНО: классификация современной биоинформатики достаточно условна, так как все направления тесно связаны между собой. Например, успехи системной биологии напрямую зависит от качества экспериментальных данных, полученных с использованием методов прикладной биоинформатики.

Обучение в СПбПУ

Подать заявку на обучение в Санкт-Петербурге по бакалаврской программе 01.03.02_04 «Биоинформатика» вы сможете после второго курса. Для зачисления на магистерскую программу 01.04.02.01 по этому профилю необходимо пройти собеседование и сдать один вступительный экзамен по прикладной математике и информатике.

Количество мест

бакалавриат: бюджет — 60, контракт — 30;
магистратура: бюджет — 19, контракт — 10.

В процессе обучения вы получите обширный багаж знаний по таким направлениям, как математическая системная биология, компьютерная биология, биоинформатика и другие. Первые два года студенты изучают программирование и фундаментальные математические дисциплины, затем переходят на бакалаврский профиль и на последнем этапе — на магистерскую программу.

Студенческие проекты курируют: зарубежные партнеры СПбПУ — специалисты университетов Южной Калифорнии, Флориды, Гарвардского, Оксфордского университетов, сотрудники лаборатории «Математическая биология и биоинформатика» высшей школы «Прикладная математика и вычислительная физика».

Образование по профилю даст вам знания об:

особенностях организации биологических систем и принципах их моделирования;
современных методах прикладной математики;
молекулярной биологии;
эффективных методах работы с большими и сложными объемами информации (Big Data);
четких формулировках и оптимальных способах выполнения задач исследования.

Преимущества обучения по программе (СПбПУ)

углубленное изучение молекулярной и компьютерной биологии;
участие в научно-исследовательских проектах, в том числе за рубежом;
стажировки за границей в партнерских лабораториях.

ВАЖНО. Человек, выбирающий специальность bioinformatics, должен обладать такими качествами, как аналитический склад ума, системное мышление, любознательность, усидчивость, методичность, умение концентрироваться на задаче и анализировать большие объемы информации.

Хорошее знание английского языка является важным условием для продуктивной работы по специальности, так как разработки в этой сфере предполагают сотрудничество и обмен информацией с учеными из разных стран.

Куда идти работать

Основные вопросы всех абитуриентов: биоинформатика — что это за профессия и кем работать после окончания вуза, насколько востребована эта специальность на рынке вакансий.

Работа биоинформатика имеет огромное значение в современном мире. Комплексные исследования, эффективный анализ генома позволяют специалистам решать важнейшие задачи в медицине, сельском хозяйстве, энергетике, экологии. Уже сейчас, благодаря развитию этого научного направления, стало возможным лечение ряда серьезных заболеваний, которые ранее считались неизлечимыми.

Селекционеры, опираясь на данные, предоставленные биоинформатиками, создают сельскохозяйственные культуры с максимальной приспосабливаемостью к условиям окружающей среды. Это позволяет увеличивать урожай, сохраняя полезные свойства, вкус и качество культур.

Для хорошего биоинформатика работа найдется в любой из следующих отраслей:

фармацевтические российские и зарубежные компании;
медицинские центры, клиники и лаборатории;
агропромышленные комплексы;
научно-исследовательские институты и экспериментальные лаборатории;
смежные отрасли.

Заработная плата

Достаточно редкая и востребованная специальность оценивается соответственно. В российских компаниях уровень оплаты труда на начальном этапе составляет в среднем 50-60 тысяч рублей. По мере приобретения опыта биоинформатик может зарабатывать до 250 тысяч рублей и выше.

Преимущества профессии

Интересная работа с большими перспективами, стабильное развитие отрасли.
Возможность в любое время найти высокооплачиваемую работу по специальности.
Активная поддержка этого научного направления на государственном уровне и из фондов международных фармакологических и медицинских корпораций.
Знание основ прикладной математики и языков программирования позволяют в любой момент сменить профессию.
Биоинформатик работает в чистом офисе за компьютером и не контактирует с биологическими материалами или пациентами.

К недостаткам можно отнести то, что работа требует от специалиста усидчивости и постоянной концентрации на решении определенных задач.

ВАЖНО: биоинформатика — это наука будущего, которая в перспективе решит самые глобальные проблемы человечества, связанные с улучшением экологической обстановки, лечением онкологических и других заболеваний и увеличением продолжительности жизни.

– Что такое биомедицина?
– Исторически врач действовал эмпирическим образом. Например, при головной боли пробовал разные лекарства, а когда какое-то помогало, то выписывал его всем последующим пациентам. Потом появилась хирургия: врачи научились вырезать ненужное и пришивать нужное, лечить раны, останавливать кровь. Следующий прорыв обеспечили антибиотики. Во второй половине XX века появилась доказательная медицина, в которой все препараты проверялись на безопасность и эффективность. Врачи пытались разобраться в том, как работает некий препарат, можно ли подтвердить его действие статистическими исследованиями, убрав эффект плацебо и психологические эффекты, которые внушает доктор. (Эта история написана кровью, жуткими случаями и жертвами).

Потом у нас появилось существенное количество знаний о биологии человека. Существенное настолько, чтобы предсказывать, как какое химическое вещество или белковая молекула поведут себя в организме, к каким эффектам это приведет, насколько это будет безопасно и эффективно, как это будет работать на одних больных, как это будет работать на других больных. И так началась биомедицина.

Иными словами, медицину из ремесла начали делать наукой. И этот процесс продолжается.
При этом биомедицина не отбрасывает старых подходов: семейную историю болезни и историю самочувствия пациента. Но методы сбора данных могут существенно отличаться от устного опроса. Если вы с детства носите фитнес-браслет, которым уже сейчас меряют пульс и сахар, то постепенно накапливается огромная база данных. Если, например, видно, что давление 140 на 90 для вас — норма, более того, такие же показатели были, например, и у вашей мамы, то врач учитывает все эти данные, назначая вам лекарства. Это уже персонализированная медицина. Одно дело — выбирать разную дозу препаратов в зависимости от жалоб пациента, а другое — делать это на основе объективных и длительно накапливающихся данных.
Пока мы ходим в поликлинику максимум два раза в год и имеем только какие-то случайные точки измерений. Мало кто представляет, как эти параметры варьируются в течение дня, года, месяца. В будущем эта история станет более математизированной, аналитической и компьютеризированной, а место для таланта врача будет сокращаться.

– Чем занимается компания iBinom?
– Это биоинформатическая компания, которая занимается анализом данных секвенирования нового поколения (секвенирование белков и нуклеиновых кислот (ДНК и РНК).

– Как развиваются биотехнологии и биомедицина, в частности, в России?
– Есть, например, биомедицинский кластер «Сколково», который объединяет около четырехсот компаний и является на сегодня самым большим. Появляются новые медицинские компании. Сегодня биомедицина — доминирующая область в естественных науках. Я уверен, что биотехнологии будут развиваться и дальше. Если агротехнологии начнут ставить на современные рельсы, то секвенирование и анализ данных будут играть очень большую роль. В клинической практике медицина уже использует секвенирование NGS.

– Что такое секвенирование NGS?
– NGS — это секвенирование нового поколения (Next Generation Sequencing). Методы высокопроизводительного секвенирования разрабатываются с 2006 года и позволяют прочитывать полный геном человека за несколько дней. Это стоит 1 500 долларов. Можно прочитать только белок-кодирующую часть генома человека, так называемый экзом, который интересует клиницистов (врач, работающий в клинике, занимающийся не только врачебной практикой, но и научными наблюдениями и исследованиями — прим. сайта). Этот процесс занимает меньше одного дня и стоит 500–600 долларов. Такие технологии прочтения экзома сейчас используются в клинической практике в России.

– Насколько в России развит рынок анализа данных секвенирования?
– В России есть несколько частных компаний, работающих на рынке секвенирования генома в медицинских целях. Это многопрофильный медицинский центр «Геномед», ЗАО «Геноаналитика», Центр генетики и репродуктивной медицины Genetico и медико-генетический центр Genotek. Всего в стране работает несколько десятков секвенаторов в различных научно-исследовательских центрах. Можно сказать, что это перестало быть некой уникальной услугой. Проблемы начинаются, после того как данные получены, и их надо проанализировать. Это можно сравнить с ультразвуковой диагностикой, когда купить аппарат УЗИ и научиться получать картинку — это одно, а делать по ней заключения — это совсем другое.

– Каково будущее секвенирования?
– Капитализация мировых компаний, которые производят секвенаторы, уже составляет миллиарды долларов и ежегодно растет на десятки процентов. Конца этому росту не видно. Запускается проекты популяционного скрининга и медицинского анализа. Я уверен, что во всем мире это будет востребовано и в будущем.

– Какие профессии будут востребованы на рынке в связи с популяризацией биомедицины?
– Будет очень востребован медицинский биоинформатик — тот, кто умеет анализировать медицинские данные в паре с врачом. Пока что их на рынке единицы.

– Как приходят в профессию «медицинский биоинформатик»?
– Есть два пути. В одном случае, биологов учат информатике. В другом случае, информатиков учат биологии, и тогда получаются специалисты, которые пишут программы-инструменты для медицинских бионформатиков. Хотя из своей практики я знаю многих людей с первым техническим образованием (ИТ, механико-математическим или физическим), которые потом становились биоинформатиками.

– В чем должен хорошо разбираться медицинский биоинформатик?
– Он должен знать молекулярную биологию, уметь смотреть на геномные последовательности и работать с командной строкой, скриптами и с текстовыми файлами. Он должен понимать, как из последовательности букв получаются белки в организме, какие проблемы возникают, когда те или иные белки получаются не такими, как запланировано. Это некий частный подвид data-аналитики, ориентированный на то, что данные анализов превращаются в диагнозы для пациентов.

– Где можно получить образование, чтобы стать биоинформатиком?
– Есть несколько наиболее известных вузов: факультет биоинженерии и информатики (он пока маленький и выпускает 20 человек в год); на факультете компьютерных наук ВШЭ есть дополнительная программа «Биоинформатика», которая доступна студентам магистратуры; можно поискать дополнительные межфакультетские курсы, которые обычно идут 50–100 часов. Но я бы все-таки не стал называть это профильным образованием. Например, факультет биоинженерии МГУ мало фокусируется именно на обработке данных секвенирования, и его выпускникам приходится доучиваться самим.

В Москве есть Школа биоинформатики. Хотя они занимаются, на мой взгляд, чем-то больше похожим на переподготовку: обучают по вечерней программе студентов старших курсов и магистрантов.
В Санкт-Петербурге есть Институт биоинформатики: биологи приходят туда доучиваться информатике, а информатики — биологии. Каждый семестр учащиеся сдают проект, который заключается в работе над решением реальной задачи непосредственно с лабораторией или компанией. Процесс курируют Николай Вяххи и Екатерина Чайкина, а финансовую поддержку оказывает петербургская софтверная компания JetBrains, которая делает инструменты для разработчиков. Там есть формальная плата за обучение, но она, скорее, просто помогает отвадить бездельников.

Есть много онлайн-курсов. Например, сайт Stepic. Год назад мы собрали данные о компаниях, лабораториях и учебных заведениях в альманах Сколково.
Вместе с Медико-генетическим научным центром мы собираемся сделать регулярные школы для врачей, которые хотят научиться интерпретировать данные самостоятельно, и для биоинформатиков, которые хотят стать именно медицинскими биоинформатиками. На самом деле между врачом/ молекулярным биологом и биоинформатиком — пропасть, связанная с разными системами образования изначально. Те, кто приходят в биоинформатики из технических дисциплин, имеют навыки работы с публикациями, а вот врачи не всегда хорошо ориентируются в мире науки и технологий.

– А как вы пришли в биоинформатику?
– Я закончил физический факультет МГУ в 2009 году и с тех пор работал в биотехе на разных должностях.

– Сколько получает биоинформатик?
– Люди начинают себя называть биоинформатиками, когда они освоили программу BLAST (Basic Local Alignment Search Tool — семейство компьютерных программ, служащих для поиска гомологов белков или нуклеиновых кислот, для которых известна первичная структура — прим. сайта). Таких людей берут в лабораторию на 30 000 рублей. Но действительно опытные биоинформатики, которые анализируют в год сотни кейсов, могут получать 200 000 рублей и больше.
Кстати, тем, кто будет искать работу именно в биотехнологиях, я бы посоветовал сайт "Бластим", который специализируется на подборе специалистов в биотех.

– Какие еще специальности востребованы в биотехе?
– Нужны лабораторные биоинформатики, которые завязаны на анализе данных различных экспериментов. Вообще, половина вакансий на «Бластим» — это разные направления биоинформатики.
Еще нужны программные инженеры, разрабатывающие новые инструменты для биоинформатики. Это специалисты, которые пришли из информатики, но им интересна биология. В коммерческие компании нужны специалисты, которые делают софт или софт-аналитику.

– А что делает программный инженер?
– Программный инженер пишет специфический код для специфических задач. Он должен понимать, что важно в анализе биоинформатических данных. Это работа с огромным объемом информации: данные для одного анализа занимают от десятка гигабайт до сотен. Биологическое образование такому специалисту не нужно, но он обязан понимать специфику данных. Программирование идет на Python, точнее его специальной версии — Biopython. Также необходимо знать Linux и работать в командной строке.

– Что можно посоветовать школьникам, которых заинтересовала медицинская биоинформатика?
– Для начала надо разобраться в том, насколько интересна сама молекулярная биология. Также необходимо учиться программировать. Можно сходить в лабораторию на экскурсию или съездить в летние школы по биологии и программированию. Например, для тех, кому интересна биология, есть летняя школа «Пилигрим», есть GoTo Camp — это чистое программирование.

Для работы биоинформатиком нужно какое-то фундаментальное образование — математический анализ, алгоритмы, молекулярная биология.
Проблема в том, что у нас нет нормальных программ обучения биологии. Российская школа биологии никогда не была такой же блестящей, как школа физики или математики. В математической школе был А.Н. Колмогоров и вокруг него работала целая плеяда талантливых людей; множество Нобелевских лауреатов по физике — русские или с российскими корнями. В биологии есть яркие величины (Е.В. Кунин и М.С. Гельфанд), но, с моей точки зрения, нет школы, а образовательные программы российских биологических вузов устарели. Например, на первых курсах изучают растения по определителю (атлас-определитель растений — прим сайта). Но умение отличить ясень от клена никак нельзя назвать компетенцией биоинформатика. Для него важнейшую роль играют знания молекулярной биологии, а этому учат только на старших курсах.

– Какие книги вы бы посоветовали почитать и/или какие фильмы посмотреть тем, кто хочет понять, что такое биология и биоинформатика?
– Я бы посоветовал прочитать «Логику случая» Е.В. Кунина и «Рождение сложности» А.В. Маркова. Эти книги по молекулярной биологии достаточно сложные, но если ребенок их осилит, то он точно готов заниматься биологией. Про биоинформатику можно почитать на сайте biomolecula.ru, где обсуждается современная биология. На Хабрахабр есть материалы Института биоинформатики и компании Parseq Lab, где они рассказывают о своей работе.

– А какой есть план Б для биоинформатика, если ему захочется попробовать что-то новое?
– Если человек пришел в биоинформатику из информатики, то всегда можно вернуться в разработку программного обеспечения. Биолог, который поработал в биоинформатике, всегда может уйти в планирование экспериментов и заниматься биоинформатикой ровно настолько, насколько это ему нужно в научной деятельности. Еще один вариант — стать предпринимателем. Я знаю случаи, когда люди из биоинженерии и биоинформатики открывали свои компании. Можно уйти в data-аналитику и заниматься аналитикой больших данных для мобильных операторов или для урбанистов и городских пространств.

Читайте также: