Nas últimas duas décadas, a pesquisa em morfologia - o estudo das formas e estruturas dos organismos biológicos - explodiu devido aos avanços nas tecnologias de imagem. Os pesquisadores geraram grandes quantidades de dados visuais, como o uso de tomografias computadorizadas para obter imagens do cérebro, microscopia eletrônica criogênica para visualizar vírus e proteínas em resolução quase atômica, e microscopia de folha de luz para órgãos internos de imagem, embriões, e vários organismos.

Em um novo jornal, uma equipe de pesquisadores das universidades de Montpellier, Lyon, e Toulouse I e III na França colaboraram para criar MorphoNet.org, um código-fonte aberto, disponível publicamente, interativo, navegador da web morfodinâmico genérico para ajudar os pesquisadores, professores, e alunos para compartilhar, analisar, e visualizar a abundância de novos dados morfológicos.

Parte da motivação para o desenvolvimento do MorphoNet surgiu durante o trabalho dos próprios pesquisadores. Emmanuel Faure e sua equipe da Universidade de Montpellier, CNRS, tem estudado ascídias (ascídias) e como seus embriões se desenvolvem durante a embriogênese. A fim de compreender melhor a ligação entre o fenótipo e o genótipo dos organismos, os pesquisadores queriam conectar a evolução de sua forma à dinâmica de seus padrões de expressão gênica. Usando microscopia de folha de luz, os pesquisadores construíram vários conjuntos de dados 4-D (3-D + t) de embriões em desenvolvimento, e agora eles podem usar o MorphoNet para explorar ainda mais o feedback gene-to-shape usando um link para o banco de dados genético de ascídias.

MorphoNet tem potencial para uso muito mais difundido, e tem várias vantagens sobre as plataformas de visualização morfológicas atuais. Por exemplo, as plataformas existentes se concentram principalmente em áreas de nicho, e atualmente não há nenhuma ferramenta que combine dados morfológicos de todos os diversos subcampos da biologia em um único local. Também, a maioria das plataformas atuais está na forma de software para ser baixado para um computador, em vez de um navegador baseado na web, tornando-os difíceis de serem mantidos pelos usuários. Embora existam alguns bancos de dados morfológicos baseados na web, a maioria não permite que os usuários carreguem novos dados, e seus recursos interativos são limitados. Os pesquisadores desenvolveram o MorphoNet para preencher essas lacunas.

Os pesquisadores comparam essa era em dados morfológicos com a revolução dos dados genômicos dos anos 1990 e início dos anos 2000. Naquela hora, o Projeto Genoma Humano e outros projetos de sequenciamento do genoma estavam ocorrendo, e os pesquisadores de repente tiveram acesso a uma abundância de novos dados sobre DNA, cromossomos, nucleotídeos, e muitos outros tipos de material genético. Para ajudar a facilitar o uso de todos esses dados, navegadores computacionais foram desenvolvidos, como o WashU Epigenome Browser e o UCSC Genome Browser. MorphoNet pretende ser análogo a esses navegadores genômicos para dados morfológicos.

O MorphoNet é executado em navegadores de Internet padrão e oferece dois tipos de acesso:usuários não registrados podem acessar conjuntos de dados públicos e ter apenas direitos de visualização, enquanto os usuários registrados têm direitos adicionais, como a capacidade de fazer upload e download de dados. Como os dados morfológicos têm muitos formatos diferentes, os pesquisadores criaram um formato genérico para que todos os dados carregados sejam duplicados neste formato padrão, enquanto a cópia original também permanece no servidor. O formato padrão permite a estrutura de rede interdisciplinar, em que os usuários podem integrar dados de vários conjuntos de dados e explorar os resultados.

Alguns dos recursos do MorphoNet incluem a capacidade de agrupar objetos de diferentes conjuntos de dados para construir estruturas de ordem superior, como órgãos; agrupar objetos por sua ancestralidade temporal, como para rastreamento de linhagens celulares; ocultar objetos ou torná-los parcialmente transparentes, permitindo que os usuários "vejam" a anatomia de um corpo humano ou outro organismo; projetar novos dados quantitativos e qualitativos em imagens como rótulos ou mapas de calor; sobrepor padrões de expressão gênica em imagens, unindo assim as informações genéticas e morfológicas; e calcular certas propriedades estatísticas dos aspectos quantitativos dos dados morfológicos.

Um dos maiores desafios na criação de um navegador morfológico foi compactar a enorme quantidade de dados para permitir sua visualização e interação. Para fazer isso, as imagens são compactadas em malhas de superfície, que são renderizados usando o mecanismo de jogo Unity3D que é executado em navegadores de Internet padrão. Também, enquanto cálculos simples podem ser realizados diretamente no servidor, cálculos mais complexos podem ser executados externamente, enviando quaisquer cálculos baseados em Python ou executados por ImageJ para o servidor MorphoNet.

No futuro, os pesquisadores planejam usar ainda mais o MorphoNet para suas próprias pesquisas em biologia do desenvolvimento, bem como expandir seus recursos e explorar as potenciais aplicações industriais.

"Será dada prioridade à resolução de novos bugs, adicionar novos conjuntos de dados, e desenvolver recursos de usuário comuns, "Faure disse Phys.org . "Como parte de nossa visão de longo prazo, gostaríamos de integrar melhor todas as informações do conjunto de dados de expressão gênica com suas formas celulares correspondentes. Um eixo mais técnico que estamos explorando atualmente (com a Equipe Híbrida do INRIA) é incorporar MorphoNet em um ambiente de realidade virtual, para explorar nossos conjuntos de dados 4-D usando uma visão totalmente 3-D em vez de uma tela 2-D simples.

"Do lado das potenciais aplicações industriais da MorphoNet, pensamos que as indústrias poderiam estar interessadas no uso de MorphoNet para seus próprios tópicos (arquitetura, aeronáutica, etc.). Atualmente, estamos trabalhando com a plataforma do acelerador de transferência de tecnologia Axlr para fazer a ponte entre nosso trabalho e a indústria. Nessa direção, também pedimos apoio da nossa Região Occitânica local. "

Por enquanto, qualquer pessoa interessada em experimentar o MorphoNet deve entrar em contato com Faure (o endereço de e-mail pode ser encontrado aqui).

"Posso então abrir uma conta para eles e eles poderão começar a enviar seus próprios dados e aproveitar o uso do MorphoNet em seu projeto, "disse ele." Em qualquer caso, este é o primeiro lançamento oficial do MorphoNet, então há algumas coisas aqui e ali que ainda precisam ser totalmente desenvolvidas e aprimoradas. Eu ficaria muito feliz em ajudar qualquer pesquisador interessado em nossa ferramenta. "

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