¿Qué es la bioinformática?
- La bioinformática es fundamental para gran parte de la investigación biológica e involucra a biólogos que aprenden programación, o programadores de computadoras, matemáticos o administradores de bases de datos que aprenden los fundamentos de la biología.
- La ciencia moderna no se trata simplemente de publicar un conjunto de resultados y esperar que otros investigadores lo lean. Se trata de vincular todo lo que está ahí fuera, para proporcionar nuevas ideas que solo podemos detectar si podemos ver el panorama general. La bioinformática nos permite reunir los datos de muchos experimentos en un solo lugar, para que podamos hacer esas grandes preguntas y encontrar las respuestas.
- La bioinformática nos permite manejar las enormes cantidades de datos involucrados y darles sentido.
- La bioinformática implica el procesamiento, almacenamiento y análisis de datos biológicos. Esto podría incluir:
- Creación de bases de datos para almacenar datos experimentales
- Predecir la forma en que las proteínas se pliegan
- Modelar cómo todas las reacciones químicas en una célula interactúan entre sí
- La bioinformática es un campo amplio y necesita una amplia gama de personas con diversos conjuntos de habilidades. Programadores para escribir los programas informáticos para analizar todos estos datos, administradores de bases de datos para organizar el almacenamiento de todo, científicos biológicos y estadísticos para analizar los datos, y diseñadores web para producir sitios y aplicaciones que los científicos pueden usar para buscar todos estos datos.
¿Qué tipo de datos biológicos se pueden utilizar en bioinformática?
- Transcriptómica: el estudio del transcriptoma, el conjunto completo de transcripciones de ARN en una célula.
- Los genes no están constantemente activos. Pueden ser activados y apagados por proteínas y mensajeros químicos. Un gen que está activado, o Expresado, se utilizará para producir ARN, que luego se utiliza como instrucciones de ensamblaje para una proteína.
- Por ejemplo, su cuerpo produce hemoglobina para transportar oxígeno en los glóbulos rojos, pero no es necesaria en los glóbulos blancos. Por lo tanto, encontraríamos ARN relacionado con la producción de hemoglobina en los tejidos que producen glóbulos rojos, pero no en los tejidos donde se producen los glóbulos blancos.
- Los científicos pueden usar la secuenciación de ARN para comparar la expresión génica en diferentes tipos de células, por ejemplo, entre células sanas y enfermas.
- Proteómica: el estudio del conjunto completo de proteínas en una célula o sistema.
- Los genes proporcionan la información que nuestras células utilizan para producir proteínas, que son la maquinaria de la célula.
- Los científicos pueden analizar una muestra de tejido y ver qué proteínas se pueden encontrar en ella.
- Fenómica: el estudio de fenotipos a escala de todo el genoma.
- Un fenotipo es la forma en que los científicos describen algo que se puede medir sobre una persona. Un fenotipo podría ser «riesgo de diabetes» o «color de ojos».
- La bioinformática nos permite buscar posibles vínculos entre nuestro ADN y un fenotipo.
- Quimioinformática: el análisis computacional de datos químicos y bioquímicos.
- La investigación de drogas genera muchos datos experimentales.
- Las grandes bases de datos de información sobre medicamentos pueden ayudar a los científicos a desarrollar nuevos medicamentos, al proporcionar ejemplos de sustancias químicas que se dirigen a una determinada proteína.
¿Cómo podemos usar la bioinformática para responder preguntas en genómica?
Es posible comenzar con cualquiera de los tipos de datos bioinformáticos que se muestran arriba, dependiendo de la pregunta que un laboratorio quiera responder. Hay dos enfoques principales:
- A partir del genoma:
- Herramientas como HumanMine y OpenTargets permiten a los científicos partir de un gen y ver para qué proteínas es el modelo.
- A partir de ahí, observan dónde se encuentran las proteínas en el cuerpo y qué enfermedades están relacionadas con ellas.
- A partir de la población:
- Los investigadores de salud comienzan con un estudio a gran escala de voluntarios que aceptan compartir sus mediciones de fenotipo y una muestra genética.
- Estos datos de población permiten a los investigadores ver si un fenotipo está relacionado con una enfermedad o localizar un gen que podría estar influyendo en el fenotipo.
- Los voluntarios en grandes estudios como UK Biobank significan que hay datos bioinformáticos listos para usar disponibles para los investigadores que solicitan permiso para usarlos.
Proyectos como el Biobanco del Reino Unido reúnen muchos tipos de datos de salud de pacientes, listos para ser utilizados por bioinformáticos para estudiar los resultados de salud de los pacientes.
Crédito de la imagen: UK Biobank
Artículo escrito por James Blackshaw, Ingeniero de Datos Científicos en EMBL-EBI