Компьютерное молекулярное конструирование

Приглашаются студенты,  освоившие как минимум 2 курса бакалавриата или специалитета, а также студенты магистратуры (вне зависимости от курса) или аспиранты 1-го года обучения, обучающиеся по направлениям подготовки:
- 01.00.00 (математика и механика),
- 02.00.00 (компьютерные и информационные науки),
- 03.00.00 (физика и астрономия),
- 09.00.00 (информатика и вычислительная техника),
- 04.00.00 (химия),
- 33.00.00 (фармация),
- 06.05.01 (биоинженерия и биоинформатика),
а также обучающиеся по другим направлениям подготовки, при условии наличия у кандидатов достаточного уровня знаний и компетенций в области фундаментальной и прикладной математики, компьютерных наук и программной инженерии.

Для освоения содержания дополнительной образовательной программы слушатели должны владеть следующими обязательными знаниями и компетенциями (дополнительно указаны также желательные знания и компетенции):
1. Знания в области химии: биологическая, органическая или медицинская химия;
2. Основы структурной биоинформатики, строение белков и малых органических молекул;
3. Основы программирования (языки C++ или Python, основы Unix, алгоритмы и структуры данных);
4. Желательно наличие знаний высшей математики (матанализ/линейная алгебра/теория вероятностей/основы матстатистики);
5. Знание английского языка, достаточное для чтения учебной литературы и документации.  Несмотря на то, что настоящая программа преподается на русском языке, большинство рекомендуемой учебной литературы, составляющей неотъемлемую часть программы, представлено на английском языке.

Форма организации отбора обучающихся:
Индивидуальный отбор.
Оценивание резюме.

Резюме должно содержать следующую информацию: 
- ФИО, дата рождения, место учебы (вуз, факультет, курс);
- направление подготовки, тематика дипломной или научно-квалификационной работы;
- опыт участия в исследовательских проектах (гранты, проекты, договорные работы, экспедиции и проч.);
- перечень научных публикаций;
- перечень научных конференций и школ, интенсивов или тренингов, в которых студент принимал участие;
- награды и поощрения;
- научные интересы;
- уровень владения английским языком.
- академические оценки кандидатов по предметам, соответствующим знаниям и компетенциям: 
- 01.00.00 (математика и механика),
- 02.00.00 (компьютерные и информационные науки),
- 03.00.00 (физика и астрономия),
- 09.00.00 (информатика и вычислительная техника),
- 04.00.00 (химия),
- 33.00.00 (фармация),
- 06.05.01 (биоинженерия и биоинформатика),
во взаимосвязи с рейтинговыми позициями учреждений высшего образования, в которых эти оценки были получены.

Также мы просим участников отбора предоставить нам следующие документы:

Справка с места обучения или диплом, если вы уже окончили обучение;

Сертификаты пройденных курсов/программ (при наличии);

Научные публикации, относящиеся к тематике образовательного модуля (при наличии).

Общее число обучающихся по программе – до 20 чел.

Компьютерное молекулярное конструирование – это междисциплинарная область науки, находящаяся на стыке химии, физики, математики и программирования, анализа больших данных, биологии и фармакологии, а если взять чуть шире – и материаловедения. Специалисты по компьютерному молекулярному дизайну работают в высокотехнологичных областях, связанных с вычислительной фармакологией, компьютерной разработкой лекарств, конструированием молекулярных структур с заданными свойствами, а также обработкой, и хранением и визуализацией больших массивов данных  промежуточной информации для этих целей. С развитием науки и технологий скорость накопления данных в химии и биологии стремительно растет. Чтобы справиться с объемами информации, приходится применять математические методы, в том числе из области машинного и глубокого обучения и сложные алгоритмы, реализованные в программных пакетах. Так, современная разработка новых лекарственных препаратов на ранних этапах – это почти всегда компьютерное конструирование и прогнозирование в том или ином виде. Если шестьдесят-семьдесят лет назад химики делали это на основе собственного опыта, то сегодня мы можем и должны автоматизировать хотя бы часть этого  процесса. Объединение компетенций в области естественных наук и информационных технологий пригодится для решения задач широкого профиля – навыки выпускников будут также востребованы и в других сферах, например, в областях персонифицированной медицины или материаловедения.

Есть несколько базовых блоков, на которых стоит компьютерное молекулярное конструирование. Это квантовая химия, методы молекулярной динамики и их применение, молекулярный докинг, ligand-based drug design и QSAR, хемоинформатика и работа с химическими данными, структурная биоинформатика. Чтобы ориентироваться в этих разделах, прежде всего требуются знания органической химии, физики, отчасти – молекулярной биологии, теории вероятности и computer science.

Настоящая программа направлена на формирование у обучающихся базового набора компетенций, необходимых для осуществления профессиональной деятельности в области компьютерного молекулярного конструирования, в том числе: компьютерная разработка лекарств, методы обработки больших массивов химических данных, применение алгоритмов машинного обучения в генерации и анализе химических структур, прогнозирование химико-физических и биологических свойств молекул. В программе представлены как классические, так и современные задачи, модели и методы компьютерного молекулярного конструирования.

Соответствующие компетенции включают широкие области хемоинформатики, квантовой химии, основы органической химии, методы QSAR и ligand-based drug design, structure-based drug design,  методы работы со структурами белков как основных лекарственных мишеней.

Выпускники данной программы будут иметь квалификационный потенциал для работы в R&D структурах фармацевтических компаний, предприятий нефтегазового комплекса, IT-компаниях, занимающихся разработкой решений для химии и фармакологии, в НИИ и университетах, где ведутся исследования новых химических структур и разработки биологически активных молекул, а также в иных профессиональных областях, связанных с компьютерным молекулярным моделированием и применением IT в химии и фармразработке.

Цель:
- познакомить обучающихся с предметом, задачами и методами современного компьютерного молекулярного конструирования как междисциплинарной научной области, находящейся на стыке химии, физики, математики и программирования, анализа больших данных, биологии и фармакологии.

Задачи:
-  ознакомить учащихся с основами применения computer science для решения задач биологии и химии;
- ознакомить учащихся с основами биологической, медицинской и математической химии;
- ознакомить учащихся с основами компьютерного молекулярного конструирования;
- ознакомить учащихся с основными математическими подходами к предсказанию физических, химических и биологических свойств веществ;
- ознакомить учащихся с основами органической химии, научить решать задачи, связанные с получением, хранением и предсказанием структуры органических веществ, обладающих заданными физико-химическими характеристиками; 
- ознакомить учащихся с основными структурами белков и их моделированием.

В результате изучения курса обучающиеся будут знать:
- теоретические основы органической, биологической, медицинской и математической химии; законы строения и химических свойств органических веществ разных классов, их взаимосвязи;
- основные методы предсказания физических, химических и биологических свойств органических молекул;
- основные методы и современные подходы к компьютерному молекулярному конструированию, включая компьютерную разработку лекарств;
- методы и подходы к хранению и анализу информации о химических структурах; 
- методы и подходы к квантово-химическим расчётам и их место в молекулярном моделировании;
- методы и подходы в хемоинформатике;
- методы ligand-based и structure-based в современной разработке лекарств;
- современные математические модели, включая модели машинного обучения, применяемые при разработке лекарств in silico.

Всем, кто прошел конкурсный отбор и был приглашен на программу, необходимо получить и отправить на почту oumr.university@talantiuspeh.ru скан-копии:

1) справки о санитарно-эпидемиологическом окружении, полученной не ранее чем за 3 дня до выезда в Университет;

2) справки с отрицательным результатом тестирования методом ПЦР на новую коронавирусную инфекцию COVID-19, полученной не ранее чем за 3 дня до выезда в Университет.

По приезде в Университет участникам образовательного модуля следует предоставить оригиналы указанных документов (справки и результата теста) во время регистрации участников.

Научно-технологический университет «Сириус» обеспечивает проживание, проезд / перелет по территории РФ и питание для участников программы.

Плата за обучение на программе не взимается.

К участию в программе допускаются только граждане РФ.

Образовательные организации :

Казанский Федеральный Университет

Санкт-Петербургский государственный университет, https://spbu.ru/

Научные организации:

Институт проблем химической физики РАН, г. Черноголовка,

Уфимский институт химии УФИЦ РАН г. Уфа

Технологические партнеры:

Научно-технологический парк биомедицины первого Московского государственного медицинского университета имени И. М. Сеченова