Visualizzare la biologia

APPROFONDIMENTO – Sequenze di genomi e di RNA, immagini di strutture molecolari, interazioni tra componenti cellulari, database di proteine: nel settore della biologia i dati continuano a moltiplicarsi. Come avviene anche in altri settori, uno strumento utilizzato per cercare di fare ordine tra i numeri è la data visualization. “Una visualizzazione intelligente può modificare il modo in cui i biologi comprendono i propri dati”, afferma un articolo uscito su Nature, dal titolo “Visualization transforming biology”.

Dagli allineamenti tra sequenze alla systems biology, dalle strutture molecolari agli alberi filogenetici, in tutti gli ambiti della biologia, la visualizzazione aiuta il lavoro dei ricercatori, oltre a permettere di comunicare concetti e ipotesi ai non esperti o a ricercatori che lavorano in altri ambiti. Esistono quindi figure professionali che sviluppano metodologie per facilitare l’analisi visuale di dataset, attraverso software e applicazioni web interattive.

Intorno a questo ambito di studio sono nate comunità e si tengono conferenze. Da più di 7 anni viene organizzata, ad esempio, la conferenza VIZBI, e proprio pochi giorni fa a Orlando, in Florida, si è svolto BioVis, il sesto simposio sulla Biological Data Visualization, occasione di incontro per esperti di visualizzazioni, biologi e bioinformatici.

A partire dal 2010, la sezione Point of View di Nature Methods è stata dedicata alle visualizzazioni per biologi, con articoli scritti da esperti come Alberto Cairo. A febbraio 2015 i materiali sono stati raccolti in un ebook dal titolo Nature Collections: Visual Strategies for Biological Data. Molte risorse utili per la visualizzazione di dati biologici sono organizzate e disponibili sul sito del progetto BiVi.

BioJs, ad esempio, è una libreria JavaScript open che fornisce dei componenti utili per sviluppare strumenti di visualizzazione di dati  biologici. Il payoff di BioJs.net recita Data visualisation has never been more easy nor beautiful, e l’obiettivo ambizioso di questa comunità è quello di rendere possibile la visualizzazione di qualunque dataset utilizzato in biologia. Questa estate BioJs parteciperà, come organizzatore, alla Google Summer of Code (GSoC), il tirocinio di tre mesi sulla programmazione dedicato agli studenti universitari. Con l’aiuto dei programmatori di BioJs, i ragazzi dovranno elaborare, ad esempio, una rappresentazione grafica dell’associazione tra malattia e target (proteina, complesso proteico o molecola di RNA).

Tra gli strumenti presentati nel corso di BioVis2016, c’è Taxonomer.iobio, un software in grado di riconoscere se un paziente ha una malattia infettiva, a partire dal campione di DNA e senza bisogno di fare dei test specifici per un ceppo di virus o di un altro. Taxonomer – che costituisce il vero e proprio programma in grado di svolgere l’elaborazione dei dati – sfrutta IoBio, una piattaforma web che permette una analisi interattiva e in tempo reale e una visualizzazione immediata dei dati. Come spiega in una intervista Gabor Marth, co-direttore dello USTAR Center for Genetic Discovery, e sviluppatore di IoBio, utilizzare uno strumento come questo ha delle conseguenze molto pratiche. Se, per esempio, un paziente è affetto da Ebola, praticamente il 100% della sua carica virale sarà costituita da questo virus. Questo dato sarà immediatamente visibile nei risultati effettuati tramite la piattaforma web e la causa della malattia sarà subito chiara sia ai medici sia al paziente stesso.

Vediamo qualche altro esempio di strumenti, selezionati tra quelli disponibili sul sito di BiVi.

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