תואר שני בביולוגיה כמותית וחישובית

תואר שני במדעים (Laurea Magistrale) בביולוגיה כמותית וחישובית הוא תואר רב תחומי המשלב רשמית מדעים כמותיים וביולוגיה שימושית, הודות למעורבות של הארגונים הבאים ב University of Trento :

• CIBIO, מרכז לביולוגיה אינטגרטיבית
• המחלקה לפיסיקה
• החוג למתמטיקה
• המחלקה להנדסת מידע ומדעי המחשב

הקורס מתמקד בתחום אסטרטגי שבו הטכנולוגיה והמתודולוגיה מאפשרים לסטודנטים להתמודד עם שאלות מהותיות בממשק שבין מחקר יסודי לתחומים קליניים ופרה-קליניים, באמצעות גישות אנליטיות וכמותיות.

הקורס, שנלמד כולו באנגלית, נועד ללכוד את הצורך הגובר בחוקרים ומומחים המסוגלים להפוך את כמות המידע הביולוגית העצומה ("נתונים גדולים") לידע ולקבל תובנה כמותית לגבי התנהגותן של מערכות ביולוגיות באמצעות מודלים ביו-מתמטיים וביופיזיים.

תחומי היעד העיקריים כוללים פרמקוגנומיקה, ביוטכנולוגיה, מדעי המזון ורפואה מדויקת, המייצגים תחומי מחקר יישומיים בהם הזמינות ההולכת וגדלה של נתונים רב ממדיים דורשת בינתחומיות גבוהה.

סקירה כוללת

הקורס מיועד להכשיר מומחים לביוטכנולוגיה, ביולוגיה חישובית, ביואינפורמטיקה ונתונים ביולוגיים וניתוח ביולוגיה של מערכות, שתהיה להם הזדמנות ללמוד בהקשר רב תחומי, תוך אינטראקציה עם סטודנטים עם חוויות שונות. יינתן דגש חזק להיבטים כמותיים וחישוביים, תוך התמקדות בכלים לניתוח, מודל והבנת מערכות ותופעות ביולוגיות.

פעילויות ההוראה כוללות הרצאות, קורסי מעבדה וסמינרים. עבודת המאסטר במדעים תתבצע במהלך הסמסטר השני בשנה האחרונה.

לסטודנטים תהיה הזדמנות לבצע פרויקטי מחקר בתוך University of Trento הארגונים המעורבים בתואר השני, על ידי אוניברסיטאות איטלקיות או אירופיות אחרות, או בתעשיות הפועלות בתחומי הביוטכנולוגיה, הביואינפורמטיקה והחישוב.

סטודנטים שהתקבלו יעקבו אחר אחד מארבעת המסלולים על סמך הרקע החינוכי שלהם שנרכש בלימודים קודמים. ארבעת המסלולים השונים מציעים לתלמידים הזדמנות לשלב את הרקע שלהם על סמך התואר הראשון וההכנה האישית שלהם. בסמסטר הראשון, השני והשלישי התלמידים ילכו בקורסים שונים תוך התמקדות בנושאים ביוטכנולוגיים או חישוביים או פיזיים. הסמסטר הרביעי מוקדש כולו להכנת התזה, עם מערכת סיבוב בין קבוצות מחקר.

הקורס יכלול ארבעה מסלולים כדלקמן:

מסלול ביוטכנולוגיה

• ביוסטטיסטיקה
• תכנות מדעי
• גנומיקה חישובית
• הנדסת ביוטכנולוגיה

מסלול ביו-חישובי

• מכניקה קוואנטית
• כריית מידע
• גנומיקה חישובית
• ביוכימיה ניסויית וחישובית
• הנדסת ביוטכנולוגיה

מסלול חישובי

• ביולוגיה מולקולרית של התא
• כימיה וביוכימיה
• רשתות ביולוגיות וניתוח נתונים
• מידול מתמטי

מסלול פיזי

• ביולוגיה מולקולרית של התא
• כימיה אורגנית וביולוגית
• אלגוריתמים ומבני נתונים
• הנדסה גנטית ומטבולית
• למידת מכונה
• ביופיסיקה חישובית

מקצועות בחירה

• תִכנוּת
• ביואינפורמטיקה
• רשתות ביולוגיות וניתוח נתונים
• שיטות תיאורטיות לחומר רך
• מעבדה לכריית נתונים ביולוגיים
• מידול מתמטי
• ניהול ותקנות ביוטכנולוגיה
• כימיה קוונטית

לכל המסלולים

• תְקוּפַת הִתמַחוּת
• סמינרי מחקר/מועדון כתב עת
• אנגלית
• תזה סופית

תוכנית מלאה: 120 CFU או ECTS.

שכן 2023/24 עשויים להיות כמה שינויים בתוך המסלולים.

הקורס מכוון לבניית פרופיל מדעי ומקצועי המאפשר הבנת תופעות ביולוגיות מורכבות, מודלים מתמטיים וממוחשבים וכן גישות אנליטיות לתופעות פיזיקליות.

הבוגרים יוכשרו כמומחים בתחום הביולוגיה הכמותית והחישובית עם רלוונטיות מיוחדת לתחום הביו-רפואי.

מיומנויות יירכשו בתחומים הבאים:

תחום ביוטכנולוגיה

במטרה:

• מתן מיומנויות מתקדמות במטבוליזם תאי וכיצד ניתן לתמרן אותו באמצעות גישות גנטיקה והנדסה מטבולית החלות הן על מערכות מיקרוביאליות והן על תאי יונקים;
• מתן מומחיות ביצירה, ניתוח, ייצוג ופרשנות עבור נתונים-omics (בעיקר גנומיקה וטרנסקריפטומיה);
• הקניית מיומנויות לשימוש בציוד ניסיוני מורכב ובתוכנות נלוות.

תחום מדעי המידע

במטרה:

• היכרות עם התלמידים לפתרון בעיות חישוביות;
• מתן הבסיס המעשי של תכנות מדעי;
• מתן הידע הבסיסי של רשתות ביולוגיות והמיומנויות לתמרן אותן עם שילוב נתונים;
• מתן מומחיות וידע למודל ולדמות דינמיקה של מערכות ביולוגיות;
• מתן ידע של אלגוריתמים ספציפיים ליישומי ביואינפורמטיקה וידע לפיתוח ויישום משאבי ביואינפורמטיקה;
• מתן ידע ומיומנויות בלמידת מכונה וידע מעשי ותיאורטי של יישומי כריית נתונים ספציפיים עבור מערכות ביולוגיות.

אזור מתמטי-פיזי

במטרה:

• הצגת מושגים בסיסיים על מסקנות סטטיסטיות המבוססות על סבירות;
• הקניית ידע להקמה ושימוש במודלים סטטיסטיים לניתוח נתונים חד משתנים ורב משתנים, תוך התייחסות מיוחדת לנתונים ביומולקולריים, ולמודלים דטרמיניסטים או סטוכסטיים דינמיים לתיאור תופעות ביולוגיות וביוכימיות;
• הקניית מיומנויות לבניית הדמיות ממוחשבות מספריות ולזיהוי הפוטנציאל והמגבלות בשימוש במודלים;
• מתן מומחיות במשוואות בסיסיות של מכניקת הקוונטים ובמרכיבים העיקריים של פנומנולוגיה של הפיזיקה האטומית והמולקולרית,
• היכרות עם התלמידים עם שיטות הקירוב לתיאור תיאורטי של פיזיקת מערכות רבות של הגוף, מתן מיומנויות להעריך ביקורתית את גבולות המודלים המולקולריים;
• מתן מושגים במכניקה סטטיסטית יסודות ויישומים של מערכות ביומולקולריות, כמו גם טכניקות נומריות לחקר התכונות התרמודינמיות והקינטיות שלהן.

בוגרי ביולוגיה כמותית וחישובית יוכשרו לבנות את הפרופילים המקצועיים הבאים:

• ביוטכנולוגיה
• ביולוגית חישובית
• ביואינפורמטיקה
• מנתח ביולוגית נתונים ומערכות ביולוגיות

הפרופילים מאופיינים במערך של כישורים משותפים, אליהם מתווספת מומחיות ספציפית בתחום הביוטכנולוגיה, טכנולוגיית המידע ו/או מתמטיקה ופיזיקה.

בוגרים, שהוכשרו למקצועות הנ"ל, יוכלו להשתמש בנתונים ביולוגיים הזמינים לציבור ולעבוד בשיתוף פעולה הדוק עם ביולוגים, קלינאים, פרמקולוגים, מהנדסים, אפידמיולוגים במחקר ניסיוני ובהקשר פרה-קליני, במעבדות אנליזה/בתי חולים, על ידי שימוש שפה משותפת.

נקודת המבט המקצועית של הבוגרים היא בהקשר של מרכזי מחקר ציבוריים ופרטיים, חברות תרופות, מזון וביוטכנולוגיה וכן במעבדות חקירות רפואיות מתקדמות.