ביולוגיה חישובית ומבנית / חוקרים מובילים בפקולטה
ביולוגיה חישובית בפקולטה למדעי החיים באוניברסיטת בר-אילן היא החזית שבה מדע הנתונים פוגש את עומק הביולוגיה המולקולרית ומגדיר מחדש את גבולות הרפואה. אנו מתייחסים למערכות חיות כאל רשתות דינמיות שיש לפענח. מתוך שילוב בין כוח חישובי, ביולוגיה סינתטית וביוכימיה מתקדמת, אנחנו בוחנים את החיים בשלושה ממדים שלובים:
המידע: פיתוח אלגוריתמים לניתוח שינויים ברצף הגנטי וזיהוי מנגנוני מחלה נסתרים.
המערכת האקולוגית: מיפוי יחסי הגומלין בין הוויראום המעי, חילוף החומרים והתזונה, והשפעתם הישירה על בריאות וחולי.
המבנה: שימוש ברשתות נוירונים עמוקות ובשיטות דימות מתקדמות כדי למדל את הגיאומטריה הפיזית של המכונות המולקולריות בתא.
המטרה שלנו היא לא רק לנתח נתונים, אלא לבנות את המודלים שיכולים לחזות תהליכים ביולוגיים ולתרגם דאטה מורכב לטיפול קליני מותאם אישית מציל חיים.
- פרופ' אונגר רון
ביולוגיה חישובית וביואינפורמטיקה
כיצד יכול עולם החישוב לחשוף את ההיגיון הנסתר של החיים? באמצעות מידול של מערכות ביולוגיות ומבנים מולקולריים, תוך שימוש באלגוריתמים, זיהוי תבניות וחשיבה מבוססת נתונים.
מוקד המחקר: המעבדה חוקרת שאלות יסוד בביולוגיה חישובית, כולל מבנה וקיפול חלבונים, תפקוד RNA לא-מקודד, וחוסן (robustness) של מערכות ביולוגיות. אנו רותמים כלי בינה מלאכותי להפקת תובנות קליניות מתוך מנתונים רפואיים בקנה מידה גדול. המחקר מהווה גשר בין תיאוריה ליישום, תוך שימוש במודלים חישוביים לניתוח מורכבות ביולוגית ונתונים ביולוגיים ורפואיים בהיקף רחב.
תובנה מרכזית: גישות חישוביות הן מרכיב מפתח להבנה ולחיזוי של המבנה, התפקוד והמורכבות במערכות ביולוגיות ורפואיות.
שיטות מחקר: ביואינפורמטיקה · מידול חישובי · למידת מכונה (machine learning) · אלגוריתמים גנטיים · ביולוגיה מערכתית · ניתוח מבנה חלבונים · ניתוח רצפים · כריית נתונים.
תחביבים: קריאה, איסוף שעונים, בנייה והטסה של טילים
- פרופ' אופטובסקי ירדן
- ביולוגיה מבנית - קריסטלוגרפיה של מאקרומולקולות
- תכנון ויצירת תרופות חדשות
- הכוונת אקסונים - מערכת האיתות Slit-Robo
- בסיס מולקולרי להתפתחות המוח האנושי
- פרופ' אורנשטיין ירון
ביולוגיה חישובית וביואינפורמטיקה
מה אלגוריתמים יכולים לחשוף על ביולוגיה? אפילו מודלים חישוביים מופשטים יכולים לגלות כיצד DNA ו-RNA מקודדים בקרת גנים, כיצד חלבונים מזהים את מטרותיהם, וכיצד וריאנטים גנטיים מעצבים מחדש את החוקים המולקולריים של החיים.
תחום המחקר: המעבדה מתמקדת בביולוגיה חישובית ובביואינפורמטיקה, כולל למידה עמוקה ופיתוח אלגוריתמים למידול אינטראקציות בין חלבון ל-DNA ול-RNA, חיזוי מבני DNA ו-RNA, וניתוח נתוני ריצוף רבי-תפוקה . המחקר כולל גם פיתוח אלגוריתמים להסקת השפעות של וריאנטים גנטיים, פירוש מודלים של רשתות נוירונים עמוקות בגנומיקה, ובניית ספריות רצפים אופטימליות, תוך גישור בין ניתוח נתונים בקנה מידה גדול לבין תובנות ביולוגיות.
תובנה מרכזית: שיטות חישוביות ולמידת מכונה הן כלי מפתח להבנת בקרת גנים והחוקים המולקולריים של החיים.
שיטות: ביואינפורמטיקה · למידת מכונה · למידה עמוקה · מודלים חיזויים · חיזוי רצף ומבנה · אלגוריתמים ומבני נתונים · ניתוח נתונים רחבי היקף · מודלים של אינטראקציות DNA/RNA · חיזוי השפעת וריאנטים
תחביבים: ריצה, רכיבה על אופניים, שחייה, טריאתלון, כדורסל
- פרופ' לבנון ארז
- גנומיקה חישובית
- עריכת רנ"א ע"י האנזים ADAR
- עריכת דנ"א ע"י האנזים APOBEC
- מורכבות הטרנסקריפטום
- אלמנטים ניידים בגנום
הקשר של עריכת רנ"א למחלות
- פרופ' עפרוני סול
- רפרטואר תאי הטי
- ריצוף רנא ברמת התא הבודד
- רשתות בגנומיקה של סרטן
- חיזוי תגובה לתרופות באמצעות גנומיקה של סרטן
- ד"ר פינטו ישי
וירולוגיה של המיקרוביום וביולוגיה חישובית
לא רק חיידקים: מי הם הווירוסים החיים בתוכנו? הווירום האנושי עדיין לא מוכר ברובו.
תחום המחקר: המעבדה חוקרת בקטריופאג’ים, וירוסים שמדביקים חיידקים ויכולים לעצב מחדש את הרכב המיקרוביום ולהשפיע על בריאות האדם. אנו בוחנים כיצד פאגים משפיעים על קהילות חיידקים, על תהליכי דלקת ועל תגובות לטיפולים תרופתיים. בשילוב של ריצוף גנומי, גישות חישוביות ונתונים קליניים אנו ממים עולם ויראלי נסתר בעל חשיבות רפואית.
תובנה מרכזית: הווירוסים שבגופנו עלולים להשפיע על מחלה, תגובה לטיפול ויציבות המיקרוביום. הבנתם פותחת כיוונים חדשים לרפואה מותאמת אישית.
שיטות: מטגנומיקה · ריצוף גנומי · מודלי שפה · למידת מכונה · ביולוגיה סינתטית · ניתוח נתונים קליניים · ביולוגיה חישובית
תחביבים: טיולים, משחקי קופסה
- ד"ר קניסבכר בנימין
ביולוגיה חישובית, גנומיקה של סרטן ורפואה מותאמת אישית
איך מחשב יכול להשתמש בביג־דאטה כדי לעזור לרופא לבחור טיפול מדויק ביותר לחולה סרטן? על ידי תרגום גנומים להחלטות.
תחום המחקר: לכל חולה סרטן יש סיפור גנטי ייחודי. האתגר הוא להפוך מאגרי נתונים עצומים לבחירה קלינית אחת שניתן לפעול על פיה. המעבדה משלבת נתוני ריצוף רב־אומיים (DNA, RNA ואפיגנטיקה), מידע קליני ומידול חישובי (בינה מלאכותית, למידת מכונה וסטטיסטיקה) כדי לזהות דפוסים המסבירים מה משתבש בכל מטופל ואיך זה פותח הזדמנויות לטיפולים ולרפואה מותאמת אישית.
תובנה מרכזית: עתיד האונקולוגיה טמון בשילוב בין נתונים קליניים למולקולריים ליצירת רפואה מותאמת אישית.
שיטות: גנומיקה חישובית · למידת מכונה · ניתוח נתוני עתק · ריצוף ברמת תא בודד · שילוב נתונים קליניים
תחביבים: טיולים, ריצה ולספר “בדיחות אבא” לילדים
- ד"ר רויכמן עשהאל
תזונה, מיקרוביום, ומטבוליטים בסרטן ובבריאות
כיצד מה שאנו אוכלים משפיע על סרטן? לא רק קלוריות – אלא כימיה ומיקרובים.
תחום המחקר: המעבדה חוקרת כיצד התזונה מקיימת אינטראקציה עם חיידקי המעי ליצירת מטבוליטים המשפיעים על הפיזיולוגיה ועל מחלות. אנו מזהים מולקולות ביואקטיביות שמקורן במזון, עוקבים אחר האופן שבו מיקרובים משנים אותן, ובוחנים את השפעתן על תפקוד הכבד, חילוף החומרים הכללי והתפתחות סרטן. דגש מיוחד ניתן להבנת הכימיה הנסתרת של התזונה, שעשויה להסביר מדוע תזונה משפיעה על הבריאות ועל תגובה לטיפולים.
תובנה מרכזית: לתזונה ולמיקרוביום תפקיד מרכזי ברפואה מותאמת אישית; פענוח פעילותם של מטבוליטים ביואקטיביים עשוי לעצב מחדש מניעה, אבחון וטיפול במחלות.
שיטות: מטבולומיקה ברזולוציה גבוהה · הפרדות · HPLCמולטי-אומיקס · מודלים תאיים ועכבריים · מיקרוביולוגיה של המעי · כלים חישוביים
תחביבים: טיולים, מוזיקה, קריאה, זמן עם משפחה וחברים
