Bioteque è una risorsa di descrittori per diverse entità biologiche. Attraversando questo grafico della conoscenza attraverso entità e relazioni specifiche abbiamo esplorato più di 1000 percorsi (aka metapatici) che sono stati codificati in vettori numerici e resi disponibili per la comunità. Credito:IRB Barcellona
Il rapido sviluppo delle diverse discipline nei campi della ricerca biologica e biomedica (come genomica, proteomica e trascrittomica) negli ultimi decenni ha portato a una crescita esponenziale della quantità di dati biologici disponibili. Ad esempio, presso l'Istituto Europeo di Bioinformatica (EMBL-EBI), sono passati dalla gestione di un volume di 40 petabyte al lavoro con 250 petabyte in soli 6 anni.
Gli scienziati guidati dal dottor Patrick Aloy, ricercatore ICREA e capo del laboratorio di bioinformatica strutturale e biologia di rete presso l'IRB di Barcellona, hanno sviluppato uno strumento computazionale per armonizzare, integrare e semplificare questi dati. Il risultato è un grafico della conoscenza che fornisce informazioni su come le diverse entità biologiche sono correlate tra loro, incluse più di 30 milioni di interazioni funzionali.
La Bioteque funziona integrando diversi livelli di complessità biologica e quindi può riferire, ad esempio, su due geni correlati, se interagiscono fisicamente, se sono attivi nello stesso tipo di cellule e se sono correlati alla stessa malattia . Può anche prevedere la sensibilità o la resistenza di un tipo di cellula a un farmaco specifico.
"Questa risorsa computazionale che abbiamo sviluppato è una delle prime volte a unificare le informazioni biologiche ed è l'unica ad affrontare tale diversità e quantità di dati. Consente di accedere, in modo semplice e armonizzato, a praticamente tutte le conoscenze biologiche attualmente disponibile e ha un enorme potenziale per accelerare la ricerca biomedica", spiega Aloy.
Illustrando 4 diversi descrittori per 4 tipi di entità biologiche. Credito:IRB Barcellona
Quasi 1.000 descrittori per 12 entità biologiche
Le informazioni contenute nella Bioteque sono strutturate in 12 tipi di entità biologiche, come gene, malattia, tessuto, cellula, ecc. Per ciascuna di queste entità, lo strumento considera una serie di descrittori o caratteristiche, ad esempio il pattern delle mutazioni di un gene, il profilo delle interazioni fisiche delle proteine risultanti, l'espressione di detto gene in diversi tipi cellulari, o la sua relazione con diverse malattie. Tra le 12 entità biologiche, il sistema copre circa 1.000 tipi di descrittori.
"Abbiamo lavorato con le informazioni provenienti da 150 diversi database, quindi prima abbiamo dovuto integrarle, ovvero metterle tutte nello stesso 'linguaggio'. E poi abbiamo convertito quella conoscenza in descrittori numerici che potevano essere interpretati da algoritmi, e che modo in cui potremmo sfruttare computazionalmente queste reti e connessioni", conclude Adrià Fernández, primo autore dell'articolo e dottoranda nello stesso laboratorio.
Vengono evidenziati tre gruppi in cui sono associate le malattie e le loro cure. Credito:IRB Barcellona
La Bioteque verrà periodicamente ampliata con nuovi database, man mano che vengono resi pubblici. Sia lo strumento che i database e gli algoritmi sono ad accesso aperto e sono disponibili online.
La ricerca è stata pubblicata su Nature Communications . + Esplora ulteriormente
