Magistrant, doktorant SD i bioinformatyka

• Krzysztof Kotlarz przeszedł rekrutację do Szkoły Doktorskiej bez ukończonych studiów magisterskich. Mówi, że się da
• Co może zrobić student na najważniejszej konferencji naukowej w swojej dziedzinie?
• Współczesna biologia "dzieje się" w komputerze – taką wiedzę dostają studenci nie tylko w kole naukowym

Krzysztof Kotlarz pytany, co takiego ciekawego jest w bioinformatyce, mówi entuzjastycznie: – Wszystko! Najciekawsza w niej jest praca z różnymi danymi, które opisują organizmy żywe. I odkrywanie oraz analizowanie takiej ilości danych, szukanie wszystkich zależności, to jest coś, co mnie napędza. Mógłbym to robić bez końca, tym bardziej, że dopiero teraz mamy sprzęt, który pozwala nam na takie obliczenia i analizy.

Bez taryfy ulgowej

Jego przygoda z bioinformatyką zaczęła się na studiach licencjackich – uczestniczył w projekcie, który realizowała prof. Joanna Szyda. I to ona zapytała go, czy chciałby się rekrutować się do Szkoły Doktorskiej Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu.

– Ale nie miałem studiów magisterskich, więc musiałem się dowiedzieć, czy to w ogóle jest możliwe – opowiada Krzysztof Kotlarz i dodaje, że oczywiście w rekrutacji, do której stanął, ważne były nie tylko dokumenty, rozmowa, ale też punkty m.in. za współpracę międzynarodową i publikację naukową. Najważniejsze jednak było to, że nie dostał żadnej taryfy ulgowej.

– Przyjęto mnie do szkoły na etapie studiów magisterskich, więc jak się okazuje, jest to możliwe – uśmiecha się Krzysiek, który aktualnie jest na drugim roku studiów magisterskich na kierunku bioinformatyka, a jego praca doktorska polega na zastosowaniu metod sztucznej inteligencji (ang. Artificial Inteligence) do analizy danych wielkoskalowych w kontekście analizy genetycznej populacji bydła.

Pierwsza część projektu polega na zastosowaniu metod głębokiego uczenia (ang. Deep Learning) do stworzenia klasyfikatora poprawnie i niepoprawnie zidentyfikowanych polimorfizmów na podstawie danych o całych sekwencjach DNA genomu. Druga część analizy dotyczy klasyfikacji krów jako podatnych i opornych na zapalenie wymienia na podstawie genotypów polimorfizmów również uzyskanych z sekwencji całych genomów. Ostatni etap pracy to stworzenie klasyfikatora ras bydła – też na podstawie danych o genomowej sekwencji DNA oraz modelu imputacji pełnego zestawu genotypów SNP dla całego genomu.

Bioinformatyka – dziedzina na topie

– Bioinformatyka to przedmiot interdyscyplinarny. Informatykom niejednokrotnie ciężko jest zrozumieć złożony aspekt biologiczny w analizach bioinformatycznych, a my tę lukę wypełniamy, bo wiedza biologiczna jest kluczowa przy pisaniu programu mającego analizować zebrane dane dotyczące np. polimorfizmów u krów. Analiza to tylko część pracy, a wiedza biologiczna jest niezbędna do zrozumienia tego, co się analizuje i co znaczy wynik, który się uzyskało – tłumaczy Krzysiek i podkreśla, że dodatkowym aspektem, poruszanym w badaniach, które prowadzi we współpracy z Pracownią Biostatystyki Katedry Genetyki Uniwersytetu Przyrodniczego, są obliczenia wysokowydajne oraz równoległe, których owocem prac jest projekt wykorzystujący klasyczne narzędzie biostatystyki – liniowe modele mieszane (ang. Linear mixed models) do obliczenia efektów ciągów reakcji metabolicznych.

– Wyjątkowym aspektem projektu jest połączenie klasycznej statystyki z możliwościami, jakie dają nam wysokowydajne obliczenia przeprowadzane na superkomputerach z wykorzystaniem wielkoskalowych danych biologicznych. Projekt wykorzystuje efekty pojedynczych mutacji, które my przekładamy na jednostki funkcjonalne wyrażane przez szlaki metaboliczne. A jego celem jest  oszacowanie wpływu ścieżek metabolicznych na wzrost u ras bydła mlecznego – wyjaśnia doktorant prof. Szydy, który znalazł się w gronie zaledwie kilku stypendystów z całego świata wyróżnionych zaproszeniem na najważniejszą konferencję dla naukowców zajmujących się doskonaleniem genetycznym zwierząt gospodarskich. World Congress on Genetics Applied to Livestock Production odbywa się co cztery lata, w 2014 konferencja miała miejsce w Vancouver, w 2018 w Auckland, a w tym roku odbędzie się w Rotterdamie.

Pomysły na SKN

– To dla mnie i wielkie wyróżnienie, i kolejna cegiełka w pracy naukowej. Przedstawię tam projekt dotyczący oszacowania wpływu ścieżek metabolicznych na wzrost u ras bydła mlecznego z wykorzystaniem liniowych modeli mieszanych na podstawie efektów pojedynczych mutacji – mówi Krzysiek, który od tego roku akademickiego prowadzi zajęcia ze studentami i jest przewodniczącym Studenckiego Koła Naukowego Bioinformatyków, którego działalność opiera się głównie na analizie danych pochodzących z sekwencjonowania następnej generacji (ang. Next Generation Sequencing; NGS).

– Chcę poprzez SKN popularyzować bioinformatykę, pokazywać, że studia z tej dziedziny są na czasie, bo każde nowoczesne podejście do biologii jest dzisiaj warunkiem postępu w nauce. Nie wszystko da się zbadać na szalce. Nowoczesna biologia jest dzisiaj w komputerze. I cieszy mnie zainteresowanie studentów, bo pytają o projekty. Planuję też spotkania z przedstawicielami firm biotechnologicznych, żeby zainteresować ich nie tylko aspektem naukowym, ale też komercyjnym bioinformatyki – podkreśla Krzysztof Kotlarz, który nie tylko studiuje, ale też pracuje jako bioinformatyk w polskiej firmie biotechnologicznej w dziedzinie rozwoju i komercjalizacji leków, gdzie zajmuje się poszukiwaniem targetów o potencjale terapeutycznym w onkologii.

kbk