Божидара Пухалева от СМГ: От матурите до научните проекти на БАН и международните подиуми

Божидара Пухалева е дванадесетокласничка от Софийската математическа гимназия. Тя участва в иновативен научен проект на Българската академия на науките (БАН). Изследването е фокусирано върху белтъци, които определят фертилитета при мъжете. Божидара вече демонстрира изключителни академични резултати. Тя получи две пълни шестици на държавните зрелостни изпити тази година. Нейният интерес към науката я отвежда до Националния отбор по изкуствен интелект. През лятото тя ще представи България на международна олимпиада в Казахстан.

Младата изследователка вижда огромен потенциал в пресечната точка между биологията и технологиите. Нейната работа в БАН е свързана с генната регулация и протамините.

„Казвам се Божидара Пухалева и тази година завършвам СМГ, 12 клас. И се занимавам главно с биоинформатични проекти, вече около една година. Прецених, че всъщност има много голям потенциал в комбинирането на биологията с изкуствения интелект. И могат да се направят много нови открития. И може да бъде много полезно за много хора. И моята идея е да правя нещо, което да има смисъл. И затова прецених, че може би е добър път. Пробвах, харесам и сега натам съм се ориентирала.“

Протамините са специфични белтъци, които заменят хистоните по време на сперматогенезата. Неправилното съотношение на тези белтъци често води до мъжки стерилитет. Божидара отговаря за компютърната методология на изследването. Тя създава сложни алгоритми за машинно обучение.

„Това са белтъци, които се произвеждат от два гена, PRM1 и PRM2. И тяхната роля е в сперматогенезата, като по принцип в клетките Хистоните са белтъци, около които ДНК-то се увива. Да, но през сперматозоидите ДНК-то се увива около протамини, в един много голям процент. И ако има дори малко несъответствие между техните отношения, това води до мъжки стерилитет.“

Проектът има за цел да запълни сериозни празноти в съвременната наука. Чрез компютърен анализ се спестяват значителни средства и време. Божидара използва невронни мрежи за предсказване на активността на гените PRM1 и PRM2. Методологията преминава през три стриктни етапа. Първо се обработват и нормализират данните за генната експресия. След това се правят прогнози за влиянието на гените. Накрая се извършва валидация чрез събсемплинг.

„Нашата методология всъщност включва три етапа. В първия обработваме данните, като нашите данни са генни експресии. Имаме различните клетки, различните гени и техните стойности на експресия, т.е. колко са активни. И всъщност ги филтрираме и ги нормализираме, за да можем после да използваме тази невронна мрежа и да направим предсказания, всъщност кои гени биха повлияли двата конкретни, които ни интересуват. И накрая правим валидация, събсемплинг, което всъщност представлява, че взимаме различни части от нашите данни и правим предположения. Правим това сто пъти и накрая виждаме кои гени са останали тези сто пъти и са се показали като най-консистентни.“

Този процес се повтаря сто пъти за гарантиране на консистентност на резултатите. Научните постижения на Божидара получиха високо държавно признание. Тя спечели първа награда в конкурса „Млади таланти“ на Министерството на образованието и науката. Това постижение ѝ дава право да участва в EUCYS 2026 в Германия.

Нейната разработка „Предсказване на генни регулатори и протамини“ е оценена като една от най-силните иновации. Проектът вече навлиза в етап на експериментални проучвания в лабораториите на БАН. Приложенията на това изследване са многобройни и разнообразни. То може да помогне за преодоляване на репродуктивни проблеми при хората. Същевременно методите са приложими и в животновъдството. Те могат да се ползват за опазване на застрашени животински видове.