Кіріспе
Есептеу биологиясы және оған қатысты салалар бойынша зерттеу ұйымы
Вирджиния Техникасының Биокомплекстік институты (бұрын Вирджиния Биоинформатика институты) биоинформатика, есептеу биологиясы және жүйелер биологиясы саласында маманданған ғылыми-зерттеу институты болды. Институтта 250-ден астам қызметкер, оның ішінде 50-ден астам тұрақты және ғылыми-зерттеу қызметкерлері жұмыс істеді. Институтта жүргізілген зерттеулер математика, компьютерлік ғылым, биология, өсімдік патологиясы, биохимия, жүйелік биология, статистика, экономика, синтетикалық биология және медицина сияқты түрлі салалардағы ынтымақтастықты қамтыды. Институт адам, жануарлар және өсімдіктер ауруларын зерттеуге, сондай-ақ жаңа вакциналар, дәрілер мен диагностикалық нысандарды табуға қолданылатын омикалық және биоинформатикалық құралдар мен деректер базасын әзірледі. Институттың бағдарламаларын түрлі мемлекеттік және жеке агенттіктер қолдады, оның ішінде Ұлттық денсаулық сақтау институты, Ұлттық ғылым қоры, АҚШ қорғаныс министрлігі, АҚШ ауыл шаруашылығы министрлігі және АҚШ энергетика министрлігі. Құрылғаннан бері Биокомплекстік институты 179 миллион доллардан астам сыртқы қаржыландыру алды. Оның ғылыми-зерттеу портфелі гранттар мен келісімшарттар бойынша 68 миллион долларды құрайды. Институттың атқарушы директоры Крис Барретт болды. 2019 жылы институт көптеген қызметкерлер, оның ішінде доктор Барретттің Вирджиния университетінің Биокомплекстік институты мен бастамасын құру үшін тартылуынан кейін Вирджиния Техникалық университетінің Фралин Өмір ғылымдары институтына енді.
Тарих
Институт 2000 жылдың шілдесінде Вирджиния Тех корпоративтік зерттеу орталығында ашылды; ол қысқа мерзімге XI ғимаратта, содан кейін X ғимаратта орналасты, 2002 жылы институтты орналастыруға арналған XV ғимаратқа көшірілді. 2005 жылдың қаңтар айында институт Вирджиния Тех университетінің негізгі кампусындағы "Биоинформатикалық кезең I және II" деп аталған жаңа ғимаратқа көшіп өтті, бірақ бұрынғы CRC-дегі кеңістігін сақтап қалды. 2011 жылы институт Ұлттық астаналық аймақ кеңсесін Вирджиния штатының Арлингтон қаласындағы Вирджиния Тех ғимаратына көшірді. 2016 жылдың қараша айында Вирджиния Тех университетінің негізгі кампусындағы институттың ғимараты бұрынғы Вирджиния Тех президенті Чарльз Стегердің құрметіне Steger Hall деп аталды.
Негізгі ғылыми-зерттеу бөлімдері
Жоғары есептеу және информатика зертханалары "Саясат информатикасына" арналған, оның ішінде Желілік динамика және Модельдеу ғылымы зертханасы бар. Ол өзара әрекеттесуге негізделген модельдеу, симуляция және оған байланысты талдау, тәжірибелік жобалау және ірі биологиялық, ақпараттық, әлеуметтік және технологиялық жүйелерді түсіну үшін қаулыларды қолдау құралдарын зерттеу мен әзірлеуді жүзеге асырады. Оған АҚШ әскерлеріне ықтимал дағдарыс кезінде зардап шеккен халықтар туралы егжей-тегжейлі операциялық ақпарат беруге арналған жүйе әзірлеу жөніндегі "Жалпы ұлттық оқиғаларды басқару жүйесі" жобасы кіреді. Сондай-ақ, "Үлкен, егжей-тегжейлі, бір уақытта дамып келе жатқан желілерде ауру динамикасын модельдеу", жоғары өнімді компьютерлік модельдерді әзірлеуді қолдайтын жоба да қамтылған. Киберінфрақұрылым бөлімі негізінен жұқпалы ауруларды зерттеу үшін әдістер, инфрақұрылым және ресурстарды әзірлейді. "Патологиялық жүйелер ресурстарын біріктіру орталығы – бактериялық аурулар жөніндегі биоинформатикалық ресурстық орталығы" патогендер туралы ақпаратты біріктіруді, жұқпалы ауруларды зерттеуден туындайтын геномдық, протеомдық және басқа да деректерді талдау үшін ресурстар мен құралдарды ұсынуды мақсат етеді. Ол биоқорғау және жаңа инфекциялық ауруларды зерттеу үшін Орта Атлантика аймақтық өтетілген орталық құрамына кіреді, ол биотеррор мен жаңа инфекциялық ауруларға қарсы жылдам қорғанысты қамтамасыз етуге бағытталған зерттеулерге назар аударады. Зерттеуге жататын нақты аурулар мен ауруды тудыратын агенттерге антракс, Батыс Ніл вирусы, шешек және криптоспоридиоз жатады. Бөлім Джорджтаун университетімен және Ұлттық аллергия және жұқпалы аурулар институтының әкімшілік орталығындағы Әлеуметтік және ғылыми жүйелермен бірлесіп жұмыс істейді. Команда әрбір ӨРЖ-да (Өндірістік Ресурстық Жетістік) жасалған деректер мен технологиялық хаттамаларды қамтитын, сондай-ақ қоғамдық таратуға қолжетімді реагенттер мен өнімдердің тізімін қамтитын, жалпыға қолжетімді веб-сайтты жобалауға, дамытуға және сақтауға көмектеседі. Биологиялық жүйелер бөлімі эксперименталды деректерді пайдалана отырып, биохимиялық желілерді зерттеу үшін есептеу әдістерін әзірлейді. Ол COPASI (Күрделі жолдарды модельдеуші) бағдарламасын әзірледі, бұл математикадағы тәжірибесі шектеулі пайдаланушыларға биохимиялық желілердің модельдерін және симуляцияларын жасауға мүмкіндік беретін ашық бастапқы кодты бағдарламалық жасақтама. Сондай-ақ, синтетикалық биология үшін компьютерлік көмекші дизайн ортасы GenoCAD әзірленді. Медициналық информатика және жүйелер бөлімі адам генетикасы және ауруларына, әсіресе қатерлі ісіктер мен неврологиялық ауруларға назар аударады. Ол Carilion клиникасымен, Virginia Tech Carilion медицина мектебімен және ғылыми-зерттеу институтымен, сондай-ақ басқа да университеттермен және мемлекеттік мекемелермен бірлесіп жұмыс істейді.
Негізгі ғылыми-зерттеу зертханалары
ACDIL-дегі Желілік динамика және симуляция ғылыми зертханасы ірі және күрделі жүйелерді түсіну үшін өзара әрекеттесуге негізделген модельдеу, симуляция және оған байланысты талдау, тәжірибелік жобалау және шешімдерді қолдау құралдары бойынша бағдарламаларды жүргізеді. Өте егжей-тегжейлі, жоғары ажыратымдылықтағы, көп масштабты компьютерлік симуляциялар осы жүйелерді формалды және тәжірибелік тұрғыдан зерттеуге мүмкіндік береді. Әлеуметтік және шешімдерді талдау зертханасы қоғамдық денсаулық саясаты, ұлттық және халықаралық қауіпсіздік саясаты, сондай-ақ қоғамдық және әлеуметтік саясат салаларындағы аналитикалық технологияны пайдалану мен дамытуға бағытталған. Нүтрициялық иммунология және молекулалық медицина зертханасы 2002 жылы ішек ішек иммунитетінің негізгі механизмдерін зерттеу және қабыну және иммундық медиацияланған аурулар үшін биомаркерлер мен терапиялық мақсаттарды анықтау мақсатымен құрылды. Орталық ішек-қарынның қабыну ауруларында конъюгацияланған линоль қышқылының қабынуға қарсы әсерін, сондай-ақ абсцизин қышқылының инсулинге сезімталдық және қабынуға қарсы әсерін анықтады. Оның Ішек патогендеріне иммунитетті модельдеу орталығының бағдарламасы адам иммунологиялық жүйесін модельдеу және симуляциялау үшін жоғары өнімді есептеу техникаларын қолданады, иммунологтарға эксперименттік жобалауды қысқартуға, гипотезаларын растауға және маңызды уақыт пен зертханалық шығындарды үнемдеуге көмектеседі. Бұл зертхана Вирджиния университетінің жаһандық денсаулық сақтау орталығымен, гастроэнтерология кафедрасымен және Солтүстік Каролина университетінің Чапел-Хилл және басқа да медициналық мектептерімен ынтымақтастықта жұмыс істейді, сондай-ақ қабыну және иммундық медиацияланған аурулардың қауіпсіз терапиясы бойынша бірнеше адамдарға қатысты клиникалық сынақтар жүргізеді. Жақында ол Carilion клиникасының гастроэнтерология бөлімімен бірлесіп, ішек-қарынның қабыну аурулары бойынша бірлескен трансляциялық зерттеу бағдарламасын іске қосты.
Негізгі құралдар мен қызметтер
Институт Вирджиния Тех университетінің кампусынан кең аумақты алып жатыр, оның ішінде зертханалық кеңістік, икемділік үшін арналған және компьютерлік және зертханалық жабдықтарды орналастыруға мүмкіндік беретін жағдайлар бар. Институт Александрия қаласында, Вирджиния штатында, Вирджиния Тех ұлттық астанасының бөлігі ретінде орналасқан. Институттың инфрақұрылымына жоғары өнімді деректерді өндіру және деректерді талдау мүмкіндіктерін біріктіретін негізгі құралдар кіреді. Негізгі есептеу орталығында үш деректер орталығы бар, олар 250-ден астам серверді қамтиды, жалпы көлемі 10,5 терабайт жедел жад, 2650-ден астам процессорлық ядроға бөлінген. Бұл жүйеде 1 петабайттан астам дискілік кеңістік және 3 петабайттан астам магниттік лента бар, оны 50 петабайтқа дейін кеңейтуге болады. Геномдық зерттеулер зертханасы институттың бас ғимаратында орналасқан. Ол Roche GS FLX, Illumina және Ion Torrent геномдық секвенсерлерінің ең соңғы үлгілерімен жабдықталған. Сондай-ақ, Affymetrix ұлттық тапсырыс бойынша микромассив орталығына ие, ол тапсырыс бойынша микромассивтерді жобалау, үлгіні өңдеу және талдау қызметтерін ұсынады.
Деректерді талдау орталығы "кілт тапсыру" қызметін ұсынады, ол шикі деректерден бастап, қолжазбаға дайын суреттер мен мәтінге дейін, омика және басқа деректерді талдауға мүмкіндік береді. Ол сонымен қатар Nexgen тізбегін құрастыру және түсіндіру; микромассивтерді жобалау, талдау және интерпретациялау; масс-спектрометриялық деректерді талдау; деректерді сапаға бақылау; гипотеза жасау; эксперименттік жобалау; статистикалық деректерді талдау қызметтерін де ұсынады.
Білім беру және аудит
K–12 бағдарламаларына "Балалар техникалық университеті" (ғылым, технология, инженерия және математика салаларына қызығушылықты оятуға бағытталған білім беру ғылыми-зерттеу бағдарламасы), мұғалімдер мен студенттер үшін Климаттық өзгерістер жөніндегі студенттер саммиті және жоғары сынып оқушыларының жазғы тағылымдамасы кіреді. Бакалавриат бағдарламаларына микробиология және жүйелік биология салаларында студенттерге арналған ғылыми-зерттеу тәжірибелері, сондай-ақ шетелдік және жергілікті студенттер үшін жазғы ғылыми-зерттеу институты кіреді. Институт Вирджиния Технологиялық университетінің геномика, биоинформатика және есептеу биологиясы аспирантуралық бағдарламасының орны болып табылады және Вирджиния Технологиялық университетінің түрлі факультеттерінде студенттерді қабылдайды.