Молодые ученые: биоинформатик Антон Теслюк

Антон Теслюк рассказывает о том, как применять математические методы в генетических исследованиях и объясняет, почему бюрократия губительна для науки.

Где учился: факультет общей и прикладной физики МФТИ (2004 год), стажировка в Институте теоретической физики им. Ландау

Что изучает: создание суперкомпьютерных комплексов и их применение для решения сложных научных задач.

Особые приметы: катается на горных лыжах и сноуборде, читает Довлатова, слушает классическую музыку.

С четвертого курса я пошел на стажировку и занимался применением методов статистической физики к интернету. В качестве дипломной работы применял методы теории графов для исследования закономерностей в графе веб-документов.

После института стал работать в Курчатовском институте, исследовал высокопроизводительные вычислительные комплексы, грид-системы, параллельные кластеры. Занимаюсь созданием суперкомпьютерных комплексов и их применений для решения сложных научных задач, требующих больших вычислительных мощностей.

В Курчатовском суперкомпьютерном центре я стал лучше понимать, как можно с помощью больших компьютеров решать сложные задачи с огромными массивами данных, требующие «тяжелого» анализа, недоступного на персональных компьютерах или даже отдельных серверах. Работа эта жутко интересная, но было одно «но». Хотелось не только помогать считать другим, но и работать над своими собственными научными задачами, писать формулы, придумывать алгоритмы и математические модели, применять свои знания физики и математики.

Примерно два года назад я почти случайно познакомился с командой исследователей из лаборатории «Геноаналитика», и у нас оказались общие научные интересы. Для анализа большого количества генетических данных по проекту i-gene был полезен мой опыт в высокопроизводительных вычислениях, а у меня появилась возможность заниматься интересной математической задачей по кластеризации генетических данных.

Здесь есть два основных направления работы. Первое — выполнение заказов других научных лабораторий: генотипирование или анализ уровня экспрессии генов. Что такое экспрессия? Есть ген, участок молекулы ДНК, он может или молчать, или работать, то есть на его матрице будет синтезироваться РНК и белок. Когда белок образуется, ген экспрессируется. ДНК во всех клетках организма одинаковая, а сами клетки — разные. Это значит, что экспрессируются разные белки. Поступают, например, заказы из онкологического центра: сравнить уровень экспрессии гена в норме и при опухоли.

А второе направление – это проект «Мой ген»: «Мой ген — здоровье» и «Мой ген — этно» — его мы сами придумали. ДНК состоит из четырех нуклеотидов, они обозначаются буквами – A, T, G, C. В некоторых генах могут происходить ошибки, например, А заменяется на С или G на T. Такие замены называют однонуклеотидными полиморфизмами, или, в сокращенном виде, SNP (Single Nucleotide Polymorphism), мы называем их «снипы».

Базы данных снипов — это очень удобный инструмент генетического анализа. Многие снипы связаны с риском определенных заболеваний. Еще в однонуклеотидных полиморфизмах содержится информация о происхождении человека. Такие «исторические» снипы позволяют разделить всех людей на несколько гаплогрупп, в зависимости от их происхождения.

Мы делаем проект «мой этнический состав», можно проанализировать свой геном и сравнить себя с другими народностями. Все популяции, с которыми мы работаем, условно разделяют на 6: азиаты, народы Кавказа, славянские народы, народы бассейна реки Лены и другие — для каждого отобраны характерные маркеры. Были проведены масштабные исследования с выборкой в несколько тысяч образцов. Мы проанализировали якутов, русских-староверов, которые довольно изолированно живут, народы Поволжья, украинцев, белорусов и чехов; китайцы есть, японцы, киргизы, казахи. Индейцев Северной Америки пока нет, но мы постепенно расширяем базу данных.

После проведения такого анализа человек получает информацию о том, как он соотносится с этими метапопуляциями: на сколько процентов он схож с русскими, на сколько — с евреями-ашкенази, на сколько — с киргизами. По-моему, это очень интересно.

У нас есть еще один биоинформатический анализ, относящийся к этнике, — метод анализа компонентов. Это довольно известный статистический подход, не мы его придумали, но мы его впервые применили применительно к нашим этническим исследованиям. Получается такая карта, на которой располагаются люди разных национальностей. Мы ее назвали этногенетическая карта, она чем-то похожа на географическую. Есть совершенно четкий кластер русских, но он очень близок, практически перекрывается с украинцами, белорусами и поляками — можно говорить, что это практически одна народность. И можно найти на этой карте себя.

Еще в лаборатории делают анализ по определению предрасположенности к разным болезням. Среди них многие виды онкологии, сахарный диабет, болезни сердца, психиатрические болезни (шизофрения, биполярное расстройство, депрессия). Эти болезни полигенные, или мультифакториальные, то есть на них влияет и генетика, и факторы внешней среды. Где-то генетика 30 процентов, а среда 70, где-то наоборот — для разных болезней по-разному. Мы не можем ставить диагнозы по генетике — только оценить риски, сказать, что по такой-то болезни риск в 2 или в 3 раза больше в сравнении со всей популяцией. Это нужно, чтобы больше узнать о себе и каким-то образом скорректировать свой образ жизни.

Я изучал математику, и это очень востребовано в моей работе, равно как и опыт в ИТ. Помимо собственно знаний, я очень благодарен вузу за способность быстро погружаться в новые предметные области,  с которыми раньше почти не сталкивался, — генетику, в моем случае.

Основные проблемы науки в России — неповоротливость больших научных институтов и организаций. Часто время и силы, которые нужно потратить, чтобы организовать решение какой-нибудь задачи, делает саму задачу бессмысленной. Особенно это критично в таких направлениях как ИТ или генетика, где развитие технологии идет семимильными шагами, и прибор или сервер, актуальный сегодня, через два-три года может быть никому не нужен, потому что появятся новые, которые умеют делать в 100 раз больше.

Я не уезжаю работать за рубеж, потому что мне удается успешно самореализовываться и в России. У меня есть интересные задачи и возможность ими заниматься. Как специалист в своей области я востребован и получаю неплохую зарплату. Еще у меня есть семья, родители, друзья, которых совсем не хочется оставлять тут. Я люблю виндсерфинг, горные лыжи и сноуборд. Из-за этих увлечений люблю путешествовать, особенно в места, где есть горы со снегом или море с хорошим сильным ветром. Этой заграницы мне хватает.