Раскрыт инструмент для визуализации одноячеечных данных

Передовые исследования производят огромные объемы данных, которые заставляют ученых визуализировать и анализировать. Исследователи из Института исследований РНК-зависимых инфекций имени Гельмгольца (HIRI) в Вюрцбурге и Технического университета прикладных наук Вюрцбург-Швайнфурт (THWS) разработали инструмент для визуализации больших наборов данных. Инструмент sCIRCLE позволяет пользователям изучать данные анализа отдельных клеток в интерактивном и удобном для пользователя виде. Их результаты были опубликованы в журнале NAR Genomics and Bioinformatics.

Устойчивость к антибиотикам растет во всем мире и представляет собой серьезную проблему для систем здравоохранения. Понимание основных процессов того, как и почему некоторые бактерии развивают такую ​​защиту, имеет решающее значение. Различия в экспрессии генов бактерий (где считывается информация в гене) могут дать подсказку. Секвенирование бактериальной одноклеточной РНК, или «scRNA-seq», стало важным инструментом для анализа этих различий. Эта технология дает подробную картину экспрессии генов в отдельной клетке в определенный момент времени. Однако этот метод генерирует огромные объемы данных, которые исследователям сложно визуализировать и проанализировать. Соответственно, существует большая потребность в новых подходах и инструментах для отображения и понимания этой информации.

Исследователи из Института исследований РНК-зависимых инфекций имени Гельмгольца (HIRI) в Вюрцбурге, Центра исследований инфекций имени Гельмгольца (HZI) в Брауншвейге в сотрудничестве с Вюрцбургским университетом Юлиуса Максимилиана (JMU), и дизайнеры Технического университета факультет прикладных наук в Вюрцбурге-Швайнфурте (THWS) сейчас разрабатывает такой инструмент. Их настольное приложение под названием sCIRCLE (Single Cell Interactive Real-Time Computational Visualization for Low-Dimension Exploration) обеспечивает интерактивную 3D-визуализацию данных scRNA-seq. Он позволяет пользователям просматривать отдельные ячейки, обогащенные метаданными, под разными углами и в режиме реального времени. Для изучения того, какие гены экспрессируются в конкретных клетках в определенные моменты времени, можно использовать разнообразные фильтры и настройки. Эта способность позволяет исследователям сосредоточиться на конкретных популяциях клеток или интересующих генах. «sCIRCLE также является ценным коммуникационным инструментом для совместного изучения наборов данных или представления результатов», — говорит Ларс Барквист, компьютерный биолог, который инициировал исследование. Барквист, компьютерный биолог, который инициировал исследование, возглавляет исследовательскую группу в Институте Гельмгольца в Вюрцбурге. Барквист также является профессором Университета Торонто в Канаде. Кроме того, sCIRCLE уже совместим с устройствами VR, что представляет собой шаг на пути к 3D-визуализации и взаимодействию данных.

Перспективное междисциплинарное сотрудничество

Простота использования sCIRCLE заслуживает внимания: «Интерфейс sCIRCLE прост в использовании и интуитивно понятен, поэтому он особенно полезен для биологов, не обладающих обширными знаниями в области биоинформатики», — добавляет Барквист. Дизайнеры и биоинформатики работали вместе, чтобы сделать данные максимально простыми и визуально привлекательными: «Сотрудничество между дисциплинами биоинформатики и дизайна имеет решающее значение, поскольку наши наборы данных продолжают расти, и нам нужны новые способы сделать их понятными», — говорит Барквист.

Для реализации этого проекта студент магистратуры THWS Максимилиан Сигер некоторое время провёл в исследовательской группе HIRI. Там у него была возможность напрямую работать с учёными. «Это позволило мне понять, что они хотели изучить в своих данных, и разработать интерфейс, который сделал бы это возможным», — говорит Максимилиан Сигер. В ходе тестирования данных, собранных исследователями HIRI из разных групп, ученые опробовали инструмент и предоставили отзывы. Исследовательская группа опубликовала результаты в журнале NAR Genomics and Bioinformatics.

«Совместная разработка sCIRCLE демонстрирует важность сотрудничества между дисциплинами и учреждениями», — говорит Эрих Шульц, профессор интерактивных медиа в THWS, который курировал Макса Сигера вместе с Ларсом Барквистом. «Я очень рад, что нам удалось объединить опыт. двух вюрцбургских учреждений в этом проекте и надеемся на будущее сотрудничество». «Мы надеемся, что это лишь первый шаг на пути к разработке интуитивно понятных интерактивных инструментов для анализа данных», — оптимистично говорит Барквист. «Мы будем опираться на эту основу, чтобы сделать наши инструменты еще более захватывающими и простыми в использовании». Хотя в настоящее время это приложение предлагает только базовую интеграцию с виртуальной реальностью, в будущем команда планирует создать дополнительные удобные виртуальные пространства для исследования данных.