Видео презентации: https://youtu.be/7EMN0ED1LWw "Научный хакатон" (англ. hackathon, от hack (см. хакер) и marathon — марафон) — формат, в котором разработчики и специалисты из разных областей вместе работают над решением какой-либо задачи, в результате чего создается концепт или прототип продукта. Формат Хакатона: http://bit.ly/2lLgjmp Научные Задачи: http://bit.ly/2mBfLgC Презентация задач: #1 https://youtu.be/7EMN0ED1LWw #2 https://youtu.be/cH8BoWRs5lM #3 https://youtu.be/i1cPCJiuPYw Регистрация: http://bit.ly/2mkd4AM Сайт: http://sciencehit.by/hackathon Группа в fb: https://www.facebook.com/groups/scihackathon/ Научные митапы: каждый четверг на площадке ПВТ, Купревича 1/5, обсуждаем задачи, презентуем команды Группа в vk: https://vk.com/event141357156

1. Синтез искусственных генов
Институт биоорганической химии НАН Беларуси
Алексей Янцевич, научный сотрудник
Ярослав Диченко, научный сотрудник

2. ЭПИГРАФ
DNA is like a computer program
but far, far more advanced than
any software ever created.
- Bill Gates -

3. Что такое ген
Ген – автономный модуль наследственной информации.
Информация
ДНК (4 типа звеньев):
A, T, G, C
Реализация
Белок (20 типов звеньев):
G, L, Y, S, E, Q, D, N, F, A,
K, R, H, C, V, P, W, I, M, T
Вырожденность генетического кода:
UAA=UUG=CUU=CUC=CUA=CUG=L

4. Что такое искусственный
(синтетический) ген
Синтетическая биология –
проектирование и создание
биологических систем с
заданными свойствами и
функциями, которые не имеют
аналогов в природе.
Синтетический ген –
фрагмент ДНК, полученный с
использованием комплекса
химических, физических и
энзиматических методов.

5. Кому нужны гены

6. Зачем гены могут понадобиться
обычному человеку?
Стив, но зачем обычному
человеку может
понадобиться компьютер???
2017 г.
1976 г.

7. А пока:

8. Возможно,
через 20 лет на Марсе…

9. Сколько стоит ген

10. Мировой рынок
 Оборудование для комбинаторной химии:
• 5.0 млн. $ (2012 г.)
Олигонуклеотиды:
• 500 млн. $ (2006 г.)
• 776 млн. $ (2010 г.)
Продукты синтетической биологии:
0.6 млрд. $ (2006 г.)
1.1 млрд. $ (2010 г.)
1.6 млрд. $ (2011 г.)
2.4 млрд. $ (2013 г.)
10.8 млрд. $ (2016 г.)

11. Структура рынка
синтетической биологии

12. Как получают гены
(ДНК-принтинг)
Синтез коротких
фрагментов ДНК
Планирование Оптимизация гена
Сборка генаКлонирование гена Очистка ДНК
5' 3'
5'
3'
3'
5'
5'3'
Олигонуклеотиды
Ген
Разбиение гена на олигонуклеотиды

13. Как хотелось бы…
Episode1
“IHaveAnIdea.”
Episode2
(final)
“IHaveTheGene.”

14. Что если так и получится…
………2021

15. А дальше…
Lab-On-Chip - автосинтезаторы генов

16. И, наконец:
………2025

17. Проблемы
 Оборудование и ПО для синтеза ДНК за 30 лет
подвергалось лишь небольшим изменениям, что
является причиной удержания цен на синтетические
гены.
 ПО для управления оборудованием:
• Десктопные приложения;
• Привязаны к архитектуре компьютера;
• Часто работает нестабильно.
 Автосинтезатора генов на мировом рынке нет.

18. Цель
 Создать прототип автоматизированной системы
синтеза искусственных генов, управляемый
распределенным web-приложением.
 Что нужно делать:
• Оптимизировать ген (подобрать правильные кодоны)
• Разбить ген на перекрывающиеся фрагменты для синтеза
• Рассчитать эффективную программу синтеза
• Синтезировать олигонуклеотиды
• Очистить олигонуклеотиды
• Сшить олигонуклеотиды
• Вставить в вектор для клонирования
• Клонировать

19. Как реализовать
Аппаратный
интерфейс01
Облачный сервис
1. Разбиение гена на фрагменты
2. Оптимизация программы синтеза
3. Вспомогательные расчеты
4. Запуск процессов
5. Мониторинг состояния
Глубокая настройка и
конфигурирование
Аппаратный
интерфейс02
Emdedded-Компьютер
1. Управление
2. Web-Сервер
3. WIFI hot-spot
REST API
Оборудование для синтеза
олигонуклеотидов
(CDS ABI 380)
Дополнительное оборудование -
синтез генов
(клапаны, датчики, насосы,
терморегуляторы и пр.

20. Структура ПО
Программный модуль Функция
Редактор и дизайнер
генов
Создание и оптимизация нуклеотидных
последовательностей, связь с БД генов.
Редактор функций Функция – состояние прибора при выполнении
синтетического цикла.
Редактор синтетических
циклов
Цикл – последовательность функций, активируемых в
течение определенного времени.
Редактор метода
синтеза
Метод синтеза – последовательность состояний узлов
оборудования.
Диагностика Проверка основных узлов оборудования на
работоспособность, проверка связи.
Прямой контроль Управление отдельными узлами оборудования:
включить-выключить, установить состояние.
Системный монитор Мониторинг процессов и состояний, получение данных
с датчиков.

21. Что имеется
Интерес
Синтезатор олигонуклеотидов
Ненужные вещи
Raspberry PiЦель
1 месяц
Радиодетали
Небольшая команда

22. Кто нужен / Что нужно
UX/UI-дизайнер JS-программисты
Все, кто готов серьезно включиться в работу.

23. The END
Вопросы
и
Cпасибо за внимание!
Алексей Янцевич, al.yantsevich@gmail.com
Ярослав Диченко, yaroslavd@tut.by