A pesquisa moderna de ponta gera enormes quantidades de dados, apresentando aos cientistas o desafio de visualizá-los e analisá-los. Pesquisadores do Instituto Helmholtz para Pesquisa de Infecção Baseada em RNA (HIRI) em Würzburg e da Universidade Técnica de Ciências Aplicadas de Würzburg-Schweinfurt (THWS) desenvolveram uma ferramenta para visualizar grandes conjuntos de dados. A ferramenta sCIRCLE permite que os usuários explorem dados de análise de células únicas de forma interativa e amigável. Seus resultados foram publicados no periódico NAR Genomics and Bioinformatics.
A resistência aos antibióticos está aumentando em todo o mundo e representa um grande desafio para os sistemas de saúde. Entender os processos subjacentes de como e por que algumas bactérias desenvolvem tais defesas é fundamental. Diferenças na expressão genética bacteriana — na qual a informação em um gene é lida — podem fornecer pistas. O sequenciamento de RNA de célula única bacteriana, ou “scRNA-seq”, tornou-se uma ferramenta essencial para analisar essas variações. Essa tecnologia fornece uma imagem detalhada da expressão genética em uma única célula em um ponto específico no tempo. No entanto, o método gera enormes quantidades de dados que são difíceis para os pesquisadores visualizarem e analisarem. Consequentemente, há uma grande necessidade de novas abordagens e ferramentas para exibir e entender essas informações.
Pesquisadores do Instituto Helmholtz para Pesquisa de Infecção Baseada em RNA (HIRI) em Würzburg, um local do Centro Helmholtz para Pesquisa de Infecção (HZI) em Braunschweig em cooperação com a Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU), e designers da Universidade Técnica de Ciências Aplicadas de Würzburg-Schweinfurt (THWS) desenvolveram agora uma ferramenta desse tipo. Seu aplicativo de desktop, chamado sCIRCLE (einglês-Cele EUinterativo Rem tempo real Cvisualização de computador para euoi-dimensional Exploration), permite a visualização 3D interativa de dados scRNA-seq. Ele permite que os usuários visualizem células individuais, enriquecidas com metadados, de diferentes ângulos e em tempo real. Uma variedade de filtros e configurações pode ser usada para explorar quais genes foram expressos em células específicas em pontos específicos no tempo. Essa capacidade permite que os pesquisadores se concentrem em populações de células específicas ou genes de interesse. “sCIRCLE também é uma ferramenta de comunicação valiosa para examinar conjuntos de dados colaborativamente ou apresentar resultados”, diz Lars Barquist. Barquist, um biólogo computacional que iniciou o estudo, lidera um grupo de pesquisa no Instituto Helmholtz de Würzburg. Barquist também é professor na Universidade de Toronto, no Canadá. Além disso, o sCIRCLE já é compatível com dispositivos de realidade virtual, marcando um passo em direção à visualização e interação de dados 3D imersivos.
Uma colaboração interdisciplinar orientada para o futuro
A facilidade de uso do sCIRCLE é notável: “A interface é fácil de usar e projetada intuitivamente. O sCIRCLE é, portanto, particularmente útil para biólogos sem amplo conhecimento de bioinformática”, acrescenta Barquist. Os designers e bioinformatas trabalharam juntos para tornar os dados tão simples e visualmente atraentes quanto possível: “A colaboração entre as disciplinas de bioinformática e design é extremamente importante, pois nossos conjuntos de dados continuam a crescer e precisamos de novas maneiras de torná-los compreensíveis”, diz Barquist.
Para concretizar o projeto, o aluno de mestrado do THWS Maximilian Seeger passou algum tempo no grupo de pesquisa do HIRI. Lá, ele teve a oportunidade de trabalhar diretamente com os cientistas. “Isso me permitiu entender o que eles queriam explorar em seus dados e desenvolver uma interface que tornaria isso possível”, relata Maximilian Seeger. Em testes com dados coletados por pesquisadores do HIRI de diferentes grupos, os cientistas testaram a ferramenta e forneceram feedback. A equipe de pesquisa publicou os resultados no periódico NAR Genômica e Bioinformática.
“O desenvolvimento conjunto do sCIRCLE mostra a importância da cooperação interdisciplinar e interinstitucional. Estou muito satisfeito por termos combinado com sucesso a expertise de duas instituições sediadas em Würzburg neste projeto e ansioso por futuras colaborações”, diz Erich Schöls, professor de mídia interativa na THWS, que supervisionou Max Seeger junto com Lars Barquist. “Espero que este seja apenas o primeiro passo para desenvolver ferramentas intuitivas e interativas para análise de dados”, diz Barquist otimista. “Construiremos sobre esta base para tornar nossas ferramentas ainda mais imersivas e fáceis de usar.” Embora este aplicativo atualmente ofereça apenas integração básica de realidade virtual, a equipe planeja criar espaços virtuais adicionais fáceis de usar para exploração de dados no futuro.
