Журнал Nature Communications опубликовал исследование российских ученых, в котором приняли участие студенты МИЭМ

Биологи и математики из НИУ ВШЭ, Сколтеха и ИППИ РАН изучили распространение коронавируса в России. Основная часть была закончена в конце июня, однако до октября команда работала с данными по советам рецензентов. Статья опубликована 28 января 2021 г. в журнале Nature Communications. Студенты МИЭМ рассказали о своем вкладе в исследование.

В чем суть исследования

Группа ученых из Высшей школы экономики и Сколтеха совместно со специалистами НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева в Санкт-Петербурге и ИППИ им. А.А. Харкевича РАН провели работу, в ходе которой ответили на вопросы, когда началась пандемия в России и откуда его к нам завезли. Они сравнили мутации 211 геномов коронавируса от пациентов из 25 регионов России, построив на основе этих данных эволюционные деревья вируса. Оказалось, что SARS-CoV-2 завезли к нам из Европы в промежутке между концом февраля и началом марта. А первый случай его внутрироссийской передачи состоялся не раньше 11 марта 2020 года.

Работа студентов МИЭМ в рамках исследования

Вадим Спирин и Никита Швырев, студенты второго курса «Прикладной математики», являются стажерами-исследователями международной лаборатории статистической и вычислительной геномики НИУ ВШЭ. Под руководством Владимира Щура, заведующего лабораторией, студенты присоединились к исследованию в конце апреля прошлого года. На тот момент SARS-CoV-2 только появился, данных о нем практически не имелось, поэтому ребятам было особенно интересно заняться этой работой.

Студенты оценивали различные параметры распространения коронавирусной инфекции в одной из больниц Санкт-Петербурга — НИИ им. Вредена, где более 700 человек находились месяц под карантином, а свыше 400 из них переболели. Для исследования больница предоставила большое количество уникальных данных о заболевших пациентах, включая результаты секвенирования РНК вируса этих пациентов. Работа проходила в несколько этапов: сначала ребята разбирались с необходимым программным обеспечением, изучали научные статьи, в которых описывались похожие задачи, и различные модели распространения вирусов. Затем — применение изученного материала и решение поставленных задач.

Вадим Спирин, стажер-исследователь лаборатории статистической и вычислительной геномики

Мы понимали, что на начальном этапе нам важно не натворить глупостей, поэтому внимательно слушали Владимира Львовича. От нас требовалось быстро находить нужную информацию для продолжения исследования, изучать статьи с похожими исследованиями, чтобы воспользоваться опытом других ученых. Основной набор необходимых для работы навыков мы приобрели уже в процессе исследования. Я научился работать с BEAST2, быстро изучать статьи на предмет требуемой нам информации и вообще работать с большими ее объемами.

Для изучения данных использовался пакет BEAST2, а в частности модель Birth–Death skyline model. BEAST2 — это программа, которая позволяет строить дерево распространения, рассчитывать начало распространения вируса, скорость его мутаций и многое другое на основе нуклеотидных последовательностей вируса. Кроме того, использовались программы, которые позволяют представлять полученные результаты в различных видах, такие как FigTree, для просмотра полученных деревьев, и Tracer, для просмотра посчитанных параметров. С использованием пакета BEAST2 ребятам помог суперкомпьютер ВШЭ: с его помощью они смогли ускорить вычисления.

Никита Швырев, стажер-исследователь лаборатории статистической и вычислительной геномики

Я полностью удовлетворен тем, что мы сделали. Благодаря работе над проектом я познакомился с большим количеством профессионалов, работающих в данной области, и узнал, что такое настоящая проектная деятельность. Самым трудным для меня было не пропускать пары и готовиться к грядущей сессии, потому что над исследованием хотелось работать круглыми сутками.

Хоть темп работы и был крайне высоким для студентов, исследование оказалось увлекательным, а участие в нем помогло определиться с дальнейшими целями и приоритетами. Вадим Спирин признается, что, поступая в вуз, думал – ему нужно только выучить язык программирования «Python». Но, начав заниматься проектами, он понял, что одного этого для качественной работы катастрофически не хватает. «Нужно научиться работать с Cython, git, bash-скриптами, С++/С. И даже этим может не ограничиться, потому что могут потребоваться знания в других отраслях и знания библиотек Python' а, и C++/C, чтобы создавать более эффективные алгоритмы», – говорит студент. Так что на задачи на будущее ребята себе поставили.

Владимир Щур, заведующий лабораторией статистической и вычислительной геномики

Мне нравится работать над научными проектами со студентами. Пока я формулирую для них задачу и пытаюсь доступным языком донести свои мысли, начинаю сам гораздо яснее представлять детали проекта. Кроме того, я очень люблю, когда студенты задают вопросы. Часто они признаются, что боятся показаться глупыми. На самом же деле, задавать вопросы — это их первостепенная обязанность. Человек, который ничего не знает и не понимает, не в состоянии поставить вопрос. К тому же ни один человек не может знать всего. И только тот, кто спрашивает, растет и развивается. Более того, хороший вопрос от студента иногда позволяет и мне самому по-новому взглянуть на проблему и осознать, что я что-то упускал или ошибочно считал очевидным.

Материал подготовлен Валерией Немной, 2 курс, МИЭМ НИУ ВШЭ

29 января, 2021 г.