Bioteque är en resurs av deskriptorer för olika biologiska enheter. Genom att korsa denna kunskapsgraf genom specifika entiteter och relationer utforskade vi mer än 1000 vägar (alias metapater) som kodades till numeriska vektorer och gjordes tillgängliga för samhället. Kredit:IRB Barcelona
Den snabba utvecklingen av de olika disciplinerna inom områdena biologisk och biomedicinsk forskning (som genomik, proteomik och transkriptomik) under de senaste decennierna har lett till exponentiell tillväxt i mängden tillgänglig biologisk data. Till exempel har man på European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI) gått från att hantera en volym på 40 petabyte till att arbeta med 250 petabyte på bara 6 år.
Forskare ledda av Dr Patrick Aloy, ICREA-forskare och chef för laboratoriet för strukturell bioinformatik och nätverksbiologi vid IRB Barcelona, har utvecklat ett beräkningsverktyg för att harmonisera, integrera och förenkla dessa data. Resultatet är en kunskapsgraf som ger information om hur olika biologiska enheter är relaterade till varandra, inklusive mer än 30 miljoner funktionella interaktioner.
Bioteket fungerar genom att integrera olika nivåer av biologisk komplexitet och kan på så sätt rapportera till exempel om två gener som är relaterade, om de interagerar fysiskt, om de är aktiva i samma typ av celler och om de är relaterade till samma sjukdom . Det kan också förutsäga känsligheten eller resistensen hos en celltyp mot ett specifikt läkemedel.
"Denna beräkningsresurs som vi har utvecklat är en av de första som syftar till att förena biologisk information och den är den enda som hanterar sådan mångfald och mängd data. Den ger tillgång, på ett enkelt och harmoniserat sätt, till praktiskt taget all biologisk kunskap för närvarande tillgänglig, och den har en enorm potential att påskynda biomedicinsk forskning," förklarar Aloy.
Illustrerar 4 olika deskriptorer för 4 typer av biologiska enheter. Kredit:IRB Barcelona
Nästan 1 000 deskriptorer för 12 biologiska enheter
Informationen i Bioteket är strukturerad i 12 typer av biologiska enheter, såsom gen, sjukdom, vävnad, cell, etc. För var och en av dessa enheter tar verktyget hänsyn till en serie beskrivningar eller egenskaper, till exempel mutationsmönstret av en gen, profilen för fysiska interaktioner av de resulterande proteinerna, uttrycket av nämnda gen i olika celltyper eller dess förhållande till olika sjukdomar. Bland de 12 biologiska enheterna täcker systemet cirka 1 000 typer av deskriptorer.
"Vi har arbetat med information från 150 olika databaser, så först var vi tvungna att integrera dem, det vill säga sätta alla på samma "språk". Och sedan omvandlade vi den kunskapen till numeriska deskriptorer som kunde tolkas av algoritmer, och det sätt vi beräkningsmässigt skulle kunna utnyttja dessa nätverk och kopplingar", avslutar Adrià Fernández, artikelns första författare och doktorand i samma laboratorium.
Tre grupper lyfts fram där sjukdomar och deras behandlingar är associerade. Kredit:IRB Barcelona
Bioteket kommer att utökas med jämna mellanrum med nya databaser, allt eftersom de offentliggörs. Både verktyget och databaserna och algoritmerna är öppna och är tillgängliga online.
Forskningen publicerades i Nature Communications . + Utforska vidare
