Um motor de busca semelhante ao do Google para o ARN de células únicas funciona em questão de segundos
O motor de busca «Malva» vai ser desenvolvido comercialmente como uma start-up
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Nikolaus Rajewsky e a sua equipa criaram um motor de busca capaz de analisar, em segundos, dados de milhões de células individuais provenientes de milhares de experiências realizadas em todo o mundo. A ferramenta, descrita na revista «Nature», permite responder a questões sobre a biologia do ARN que antes eram impossíveis de resolver.
Imagine que os médicos tivessem a capacidade de compreender exatamente quais as células que causaram o cancro de um doente, ou se os agentes patogénicos contribuíram para a doença. Poderiam então utilizar essa informação para personalizar um plano de tratamento adequado ao tipo específico de cancro do doente. Mas responder a tais perguntas significaria vasculhar dados de milhares de experiências armazenados em enormes bases de dados em todo o mundo. Além disso, a pesquisa demoraria, no mínimo, vários dias.
Agora, investigadores do Instituto de Biologia de Sistemas Médicos de Berlim do Centro Max Delbrück (MDC-BIMSB) apresentam um motor de busca que simplifica radicalmente essas tarefas: o «Malva». É a primeira plataforma capaz de analisar rapidamente enormes quantidades de dados de células individuais utilizando apenas informação de sequências, explica Daniel León-Periñán, primeiro autor do estudo publicado na revista «Nature». León-Periñán é doutorando no laboratório de Biologia de Sistemas de Elementos Reguladores Genéticos do Dr. Nikolaus Rajewsky, diretor do MDC-BIMSB.
«Tal como o Google fez pela Internet há 30 anos, o Malva permite que cientistas e ferramentas de IA pesquisem entre milhões de células em segundos — sem ter de descarregar ficheiros enormes, sem necessidade de um genoma de referência e sem conhecimentos aprofundados de computação», acrescenta Rajewsky, autor sénior do artigo. «O Malva transforma atlas transcriptómicos estáticos em recursos dinâmicos, o que aprofundará a nossa compreensão da biologia do ARN. Terá também o potencial de ser transformador, ajudando os investigadores a compreender como a saúde se transforma em doença, ou como e quais as células que respondem a tratamentos médicos específicos.»
A necessidade de uma ferramenta para pesquisar dados de ARN
O sequenciamento de ARN de célula única proporciona aos investigadores uma visão notavelmente detalhada do que se passa no interior de células individuais em qualquer momento. Ao longo da última década, investigadores de todo o mundo acumularam terabytes de dados. No entanto, quem pretenda explorar esses dados para saber mais sobre uma sequência de ADN ou ARN de interesse depara-se com múltiplos obstáculos. Seria necessário descarregar e reprocessar petabytes de ficheiros em bruto — algo que nenhum laboratório, por si só, tem capacidade para fazer — e descobrir como padronizar dados provenientes de diferentes fontes.
Além disso, devido à forma como os dados são indexados, a informação sobre isoformas de ARN — múltiplas variantes de ARN codificadas pelo mesmo gene — é extremamente limitada.
Para simplificar a tarefa e alargar o leque de perguntas a que os dados podem responder, León-Periñán e o coautor principal, o Dr. Nikos Karaiskos, também do laboratório de Rajewsky, reprocessaram dados de repositórios públicos e tornaram-nos pesquisáveis por sequência de nucleótidos. Além disso, o Malva indexa dados espaciais, pelo que os investigadores também podem identificarem que localde uma secção de tecido se encontra um determinado ARN.
O Malva foi concebido para se expandir continuamente. Sempre que novos dados de ARN de célula única ficam disponíveis na literatura, são descarregados para um servidor localizado no Centro Max Delbrück, processados e adicionados aos dados existentes.
Ampla aplicação
Existem inúmeros cenários de utilização, afirma Karaiskos. «Podem variar desde os mais simples, como: “Em que tipo de célula é que este gene específico é expresso?”, até aos muito mais complexos.»
Outras plataformas também podem ser utilizadas para responder a perguntas simples, acrescenta Karaiskos. Mas não conseguem, por exemplo, responder a perguntas sobre a biologia do ARN. Isto porque as isoformas de ARN não são indexadas individualmente a um gene de referência, mas sim tratadas como uma única entidade. Isto torna impossível distinguir se uma determinada isoforma de ARN é expressa num tipo específico de célula, afirma ele. «Ter a flexibilidade de pesquisar por sequência de ARN no Malva dá-nos a capacidade de responder a perguntas a partir destes dados que anteriormente não tinham resposta.»
Além disso, como estas plataformas mapeiam os seus dados para um genoma de referência — que é uma compilação de algumas amostras individuais de ADN humano —, quem procurar informações sobre o ARN produzido a partir de variantes genéticas raras ou únicas poderá não encontrar grande coisa. O Malva, por outro lado, permite o acesso a um conjunto de dados de ARN muito mais diversificado.
A plataforma Malva inclui também informações de sequências de várias espécies, incluindo bactérias, vírus e fungos. Assim, os investigadores podem estudar como estes microrganismos afetam as células humanas e causam doenças.
A plataforma está atualmente disponível gratuitamente para os cientistas. Os três investigadores encontram-se nas fases iniciais do lançamento de uma start-up para disponibilizar a Malva comercialmente. Está pendente uma patente sobre a tecnologia.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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