Dar sentido a la jungla de datos
Un equipo de investigación desarrolla una herramienta para visualizar datos unicelulares
La investigación puntera moderna genera enormes cantidades de datos, lo que plantea a los científicos el reto de visualizarlos y analizarlos. Investigadores del Instituto Helmholtz de Investigación de Infecciones Basadas en el 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 forma interactiva y sencilla. Sus resultados se han publicado en la revista NAR Genomics and Bioinformatics.
La resistencia a los antibióticos está aumentando en todo el mundo y plantea un gran reto a los sistemas sanitarios. Es fundamental comprender los procesos subyacentes de cómo y por qué algunas bacterias desarrollan tales defensas. Las diferencias en la expresión génica bacteriana -la forma en que se lee la información de un gen- podrían aportar pistas. La secuenciación del 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 génica en una sola célula en un momento determinado. Sin embargo, el método genera enormes cantidades de datos que resultan difíciles de visualizar y analizar para los investigadores. En consecuencia, existe una gran necesidad de nuevos enfoques y herramientas para visualizar y comprender esta información.
Investigadores del Instituto Helmholtz para la Investigación de Infecciones por ARN (HIRI) de Würzburg, una sede del Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones (HZI) de Braunschweig en cooperación con la Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU), y diseñadores de la Universidad Técnica de Ciencias Aplicadas Würzburg-Schweinfurt (THWS) han desarrollado ahora una herramienta de este tipo. Su aplicación de escritorio, denominada sCIRCLE(Single-Cell Interactive Real-time Computervisualization for Low-dimensional Exploration), permite la visualización interactiva en 3D de datos de scRNA-seq. Permite a los usuarios ver células individuales, enriquecidas con metadatos, desde diferentes ángulos y en tiempo real.
Se puede utilizar una variedad de filtros y ajustes para explorar qué genes se han expresado en células concretas en momentos específicos. Esta capacidad permite a los investigadores centrarse en poblaciones celulares o genes de interés específicos. "sCIRCLE es también una valiosa herramienta de comunicación para examinar en colaboración conjuntos de datos o presentar resultados", afirma Lars Barquist. Barquist, biólogo computacional que inició el estudio, dirige un grupo de investigación en el Instituto Helmholtz de Würzburg. Barquist también es profesor en la Universidad de Toronto (Canadá). Además, sCIRCLE ya es compatible con dispositivos de realidad virtual, lo que supone un paso adelante hacia la visualización e interacción inmersiva de datos en 3D.
Una colaboración interdisciplinar orientada al futuro
La facilidad de uso de sCIRCLE es notable: "La interfaz es fácil de usar y está diseñada de forma intuitiva. sCIRCLE es, por tanto, especialmente útil para biólogos sin grandes conocimientos de bioinformática", añade Barquist. Los diseñadores y los bioinformáticos trabajaron juntos para que los datos fueran lo más sencillos y visualmente atractivos posible: "La colaboración entre las disciplinas de la bioinformática y el diseño es sumamente importante, ya que nuestros conjuntos de datos siguen creciendo y necesitamos nuevas formas de hacerlos comprensibles", afirma Barquist.
Para realizar el proyecto, el estudiante de máster del THWS Maximilian Seeger pasó algún tiempo en el grupo de investigación HIRI. Allí tuvo la oportunidad de trabajar directamente con los científicos. "Esto me permitió comprender lo que querían explorar en sus datos y desarrollar una interfaz que lo hiciera posible", informa Maximilian Seeger. En pruebas con datos recogidos por investigadores del HIRI de distintos grupos, los científicos probaron la herramienta y aportaron sus comentarios. El equipo de investigación ha publicado los resultados en la revista NAR Genomics and Bioinformatics.
"El desarrollo conjunto de sCIRCLE demuestra la importancia de la cooperación interdisciplinar e interinstitucional. Estoy muy satisfecho de haber combinado con éxito la experiencia de dos instituciones con sede en Würzburg en este proyecto y espero con interés futuras colaboraciones", dice Erich Schöls, profesor de medios interactivos en THWS, que supervisó a Max Seeger junto con Lars Barquist.
"Esperamos que éste sea sólo el primer paso hacia el desarrollo de herramientas intuitivas e interactivas para el análisis de datos", afirma Barquist con optimismo. "Partiremos de esta base para hacer que nuestras herramientas sean aún más inmersivas y fáciles de usar". Aunque actualmente esta aplicación sólo ofrece una integración básica con la realidad virtual, el equipo tiene previsto crear en el futuro otros espacios virtuales fáciles de usar para la exploración de datos.
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