La investigación moderna de vanguardia genera grandes cantidades de datos, lo que plantea a los científicos el desafío de visualizarlos y analizarlos. Investigadores del Instituto Helmholtz para la Investigación de Infecciones basadas en ARN (HIRI) de Würzburg y de la Universidad Técnica de Ciencias Aplicadas de Würzburg-Schweinfurt (THWS) han desarrollado una herramienta para visualizar grandes conjuntos de datos. La herramienta sCIRCLE permite a los usuarios explorar datos de análisis unicelulares de una manera interactiva y fácil de usar. Sus resultados se publican en la revista NAR Genomics and Bioinformatics.
La resistencia a los antibióticos está aumentando en todo el mundo y es un desafío importante para los sistemas de salud. Es importante comprender los mecanismos subyacentes a cómo y por qué algunas bacterias desarrollan tales defensas. Las diferencias en la expresión de genes bacterianos (donde se lee la información de un gen) pueden proporcionar pistas. La secuenciación de ARN unicelular bacteriano, o “scRNA-seq”, se ha convertido en una herramienta esencial para analizar estas variaciones. Esta tecnología proporciona una imagen detallada de la expresión genética en una sola célula en un momento dado. Sin embargo, el método produce grandes cantidades de datos que son difíciles de visualizar y analizar para los investigadores. En consecuencia, existe una gran necesidad de nuevos métodos y herramientas para mostrar y comprender estos datos.
Investigadores del Instituto Helmholtz para la Investigación de Infecciones (HIRI) en Würzburg en colaboración con la Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU), una sede del Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones (HZI) en Braunschweig y el diseñador técnico Universidad de Ciencias Aplicadas Würzburg-Schweinfurt (THWS) es uno de ellos. Su aplicación de escritorio, llamada sCIRCLE (ssolo-Cana soyinteractivo Ytiempo real Cvisualización por ordenador para lde baja dimensión miexploración), lo que permite la visualización interactiva en 3D de datos scRNA-seq. Permite a los usuarios ver celdas individuales enriquecidas con metadatos desde diferentes ángulos y en tiempo real. Se puede utilizar una variedad de filtros y configuraciones para explorar qué genes se expresan en células específicas en momentos específicos. Esta capacidad permite a los investigadores centrarse en poblaciones de células específicas o genes de interés. “sCIRCLE es una valiosa herramienta de comunicación para examinar conjuntos de datos de forma colaborativa o presentar resultados”, afirma Lars Berqvist. Berquist, un biólogo computacional que inició la investigación, dirige un equipo de investigación en el Instituto Helmholtz de Würzburg. Barquist también es profesor en la Universidad de Toronto, Canadá. Además, sCIRCLE marca un paso hacia la visualización e interacción inmersiva de datos en 3D, ya compatible con dispositivos de realidad virtual.
Una colaboración interdisciplinaria orientada al futuro
La facilidad de uso de sCIRCLE es notable: “La interfaz es fácil de usar y está diseñada de forma intuitiva. Por eso, sCIRCLE es especialmente útil para biólogos sin amplios conocimientos de bioinformática”, añade Berquist. Los diseñadores y bioinformáticos trabajaron juntos para hacer que los datos fueran lo más simples y visualmente atractivos posible: “La colaboración entre las disciplinas de bioinformática y diseño es crucial porque nuestros conjuntos de datos continúan creciendo y necesitamos nuevas formas de darles sentido”, dice Berquist.
Para implementar el proyecto, Maximilian Seeger, estudiante de maestría de THWS, pasó algún tiempo en el grupo de investigación HIRI. Allí tuvo la oportunidad de trabajar directamente con científicos. “Me hizo comprender lo que querían explorar en sus datos y crear una interfaz que lo hiciera posible”, informa Maximilian Seeger. Mientras realizan pruebas con datos recopilados por diferentes grupos de investigadores de HIRI, los científicos prueban la herramienta y brindan comentarios. El equipo de investigación publicó los resultados en la revista. NAR Genómica y Bioinformática.
“El desarrollo conjunto de sCIRCLE muestra la importancia de la cooperación interdisciplinaria e interinstitucional. Estoy muy contento de que hayamos combinado con éxito la experiencia de dos instituciones con sede en Würzburg en este proyecto y espero con ansias una futura cooperación”, dice Erich Scholes, profesor de medios interactivos en THWS, quien supervisó a Max Seeger con Lars Berquist. “Esperamos que este sea el primer paso hacia el desarrollo de herramientas intuitivas e interactivas para el análisis de datos”, afirma Berquist con optimismo. “Aprovecharemos esta base para hacer que nuestras herramientas sean más inmersivas y fáciles de usar”. Si bien esta aplicación actualmente solo ofrece integración básica de realidad virtual, el equipo planea crear espacios virtuales adicionales fáciles de usar para la exploración de datos en el futuro.