Cheminformatyka - laboratorium

biologia
biotechnologia
chemia
fizyka
informatyka
matematyka

fakultatywne

Laboratorium jest przeznaczone dla studentów I i II stopnia. Wymagana jest podstawowa wiedza z chemii ogólnej, fizycznej, organicznej i biochemii z zakresu I i II roku studiów

w sali

Celem laboratorium jest zapoznanie studentów z repozytoriami danych o znaczeniu farmakologicznym, ich analizą i wykorzystaniem w projektowaniu leków. Wykorzystując podstawowe techniki eksploracji danych student zapozna się z procesem projektowania leku w oparciu o deskryptory molekularne.

W trakcie pracy nad indywidualnym projektem student zapozna się z dostępnymi repozytoriami danych o znaczeniu farmakologicznym. Przeprowadzając analizę danych otrzymanych m.in. z testów biologicznych wykona kolejne etapy w projektowaniu nowego leku opartym na właściwościach ligandów: pozyskanie danych, ich analiza, redukcja, konwersja do deskryptorów oraz zastosowanie w skriningu wirtualnym. Wykonując eksperyment in silico student utrwala swoją wiedzę o znaczeniu i sposobie generowania deskryptorów molekularnych i ich roli w technikach automatycznego przetwarzania informacji na potrzeby projektowania substancji lekopodobnych.

Indywidualny projekt do wykonania w trakcie semestru będzie obejmował m.in.:

- przygotowanie zbioru danych zawierającego substancje aktywne farmakologicznie i konwersja do deskryptorów molekularnych

- zastosowanie wybranego algorytmu uczenia maszynowego do tego zbioru danych

- wybór związków o największej aktywności i porównanie wyników z danymi eksperymentalnymi

Przewidywany nakład pracy studenta w semestrze - 30 h, w tym:

- 15 h - udział w zajęciach

- 7.5 h - konsultacje

- 7.5 h - przygotowanie raportu z samodzielnie wykonanego projektu

1. M. Szeliga, Data Science i uczenie maszynowe, PWN 2017

2. T. Morzy, Eksploracja danych. Metody i algorytmy, PWN 2020

3. A. Bąk, J. Polański, Podstawy chemoinformatyki leków, Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego, Katowice 2018.

4. P. Graham, Chemia medyczna, PWN, Warszawa 2019.

5. Dodatkowa literatura podana w trakcie zajęć.

Po zakończeniu procesu kształcenia student będzie potrafił:

- wymienić typy danych gromadzonych w repozytoriach biologicznych

- opisać testy biologiczne stosowane w projektowaniu leków

- wygenerować deskryptory molekularne dla dowolnej substancji lekopodobnej

- omówić zastosowanie uczenia maszynowego w projektowaniu leków opartym na właściwościach ligandów

- dokonać krytycznej analizy otrzymanych wyników w kontekście wyników eksperymentalnych oraz zaproponować sposób ulepszenia zastosowanej procedury

WIEDZA: Student po ukończeniu kursu zna i rozumie:

K_W01, K_W02, K_W05, K_W06, K_W07, K_W08, K_W09

- miejsce chemii w naukach ścisłych i przyrodniczych oraz jej znaczenie dla rozwoju ludzkości

- podstawy biochemii i rozumie znaczenie zjawisk chemicznych w procesach zachodzących w przyrodzie ożywionej

- pogłębioną wiedzę z zakresu wybranej specjalizacji chemicznej, umożliwiającą stosowanie metod i pojęć właściwych dla tej specjalizacji oraz umożliwiającą samodzielną pracę badawczą

- pogłębione pojęcia w zakresie zaawansowanej matematyki niezbędne do ilościowego

opisu zjawisk i procesów chemicznych właściwych dla danej specjalizacji chemicznej

- matematyczny opis podstawowych zjawisk i procesów chemicznych, które potrafi samodzielnie wyjaśnić

- zaawansowane techniki w metodach obliczeniowych właściwe dla danej specjalizacji chemicznej

- co najmniej jeden pakiet oprogramowania służący do obliczeń symbolicznych i jeden

pakiet do statystycznej obróbki danych

UMIEJĘTNOŚCI: Po ukończeniu kursu student potrafi:

K_U05, K_U06, K_U07, K_U08, K_U13, K_U19

- samodzielnie planować i prowadzić badania teoretyczne w ramach swojej specjalizacji chemicznej

- w sposób krytyczny ocenić wyniki przeprowadzonych samodzielnie obliczeń w ramach

swojej specjalności chemicznej

- w sposób krytyczny ocenić wyniki przeprowadzonych samodzielnie doświadczeń w

ramach swojej specjalności chemicznej, a także przedyskutować błędy pomiarowe

- wyszukiwać niezbędne informacje w literaturze fachowej, bazach danych i innych źródłach informacji oraz kompetentnie oceniać wiarygodność uzyskanych informacji

- samodzielnie zdobywać wiedzę i rozwijać umiejętności zawodowe, korzystając z różnych źródeł (pisemnych i elektronicznych), w tym obcojęzycznych

- samodzielnie uczyć się i określać kierunki dalszego kształcenia

KOMPETENCJE SPOŁECZNE: Po ukończeniu kursu student jest gotowy do:

K_K01, K_K04

- kontynuacji samokształcenia i samodzielnego poszukiwania informacji w literaturze, w tym obcojęzycznej

- systematycznego zapoznawania się z literaturą naukową i popularnonaukową w celu

pogłębiania i poszerzania wiedzy ze świadomością zagrożeń przy pozyskiwaniu

informacji z niezweryfikowanych źródeł, w tym z internetu

Zaliczenie na podstawie indywidualnego projektu wykonywanego na zajęciach. Wymagana obecność na zajęciach, możliwe dwie nieusprawiedliwione nieobecności.

nie dotyczy