Durante las últimas dos décadas, la investigación en morfología, el estudio de las formas y estructuras de los organismos biológicos, se ha disparado debido a los avances en las tecnologías de imágenes. Los investigadores han generado cantidades masivas de datos visuales, como mediante el uso de tomografías computarizadas para obtener imágenes del cerebro, microscopía electrónica criogénica para visualizar virus y proteínas con una resolución casi atómica, y microscopía de hoja de luz para obtener imágenes de los órganos internos, embriones, y varios organismos.

En un nuevo periódico un equipo de investigadores de las universidades de Montpellier, Lyon, y Toulouse I y III en Francia han colaborado para crear MorphoNet.org, un código abierto, disponible públicamente, interactivo, navegador web morfodinámico genérico para ayudar a los investigadores, maestros y estudiantes para compartir, analizar, y visualizar la abundancia de nuevos datos morfológicos.

Parte de la motivación para desarrollar MorphoNet surgió durante el propio trabajo de los investigadores. Emmanuel Faure y su equipo en la Universidad de Montpellier, CNRS, ha estado estudiando las ascidias y cómo se desarrollan sus embriones durante la embriogénesis. Para comprender mejor el vínculo entre el fenotipo y el genotipo de los organismos, los investigadores querían conectar la evolución de su forma con la dinámica de sus patrones de expresión genética. Usando microscopía de hoja de luz, los investigadores construyeron varios conjuntos de datos 4-D (3-D + t) de embriones en desarrollo, y ahora pueden usar MorphoNet para explorar más a fondo la retroalimentación de gen a forma utilizando un enlace a la base de datos genética de ascidias.

MorphoNet tiene el potencial de un uso mucho más generalizado, y tiene varias ventajas sobre las plataformas de visualización morfológica actuales. Por ejemplo, las plataformas existentes se centran principalmente en áreas de nicho, y actualmente no existe ninguna herramienta que combine datos morfológicos de todos los diversos subcampos de la biología en un solo lugar. También, la mayoría de las plataformas actuales tienen la forma de software para descargarse a una computadora, en lugar de un navegador web, haciéndolos difíciles de mantener para los usuarios. Aunque existen algunas bases de datos morfológicas basadas en la web, la mayoría no permite que los usuarios carguen nuevos datos, y sus capacidades interactivas son limitadas. Los investigadores desarrollaron MorphoNet para llenar estos vacíos.

Los investigadores comparan esta era en los datos morfológicos con la revolución de los datos genómicos de la década de 1990 y principios de la de 2000. En ese tiempo, se estaban llevando a cabo el Proyecto Genoma Humano y otros proyectos de secuenciación del genoma, y los investigadores de repente tuvieron acceso a una gran cantidad de nuevos datos sobre el ADN, cromosomas, nucleótidos, y muchos otros tipos de material genético. Para ayudar a facilitar el uso de todos estos datos, se desarrollaron navegadores computacionales, como el navegador WashU Epigenome y el navegador UCSC Genome. MorphoNet pretende ser análogo a estos navegadores genómicos para datos morfológicos.

MorphoNet se ejecuta en navegadores de Internet estándar y ofrece dos tipos de acceso:los usuarios no registrados pueden acceder a conjuntos de datos públicos y solo tienen derechos de visualización, Considerando que los usuarios registrados tienen derechos adicionales, como la capacidad de cargar y descargar datos. Como los datos morfológicos tienen muchos formatos diferentes, los investigadores crearon un formato genérico para que los datos cargados se dupliquen en este formato estándar, mientras que la copia original también permanece en el servidor. El formato estándar permite la estructura de redes interdisciplinarias, en el que los usuarios pueden integrar datos de múltiples conjuntos de datos y explorar los resultados.

Algunas de las características de MorphoNet incluyen la capacidad de agrupar objetos de diferentes conjuntos de datos para construir estructuras de orden superior, como órganos; agrupar objetos por su ascendencia temporal, como para rastrear linajes celulares; ocultar objetos o hacerlos parcialmente transparentes, permitir a los usuarios "ver a través" de la anatomía de un cuerpo humano u otro organismo; proyectar nuevos datos cuantitativos y cualitativos en imágenes como etiquetas o mapas de calor; superponer patrones de expresión génica en imágenes, uniendo así la información genética y morfológica; y calcular ciertas propiedades estadísticas de los aspectos cuantitativos de los datos morfológicos.

Uno de los mayores desafíos en la creación de un navegador morfológico fue comprimir la enorme cantidad de datos para permitir su visualización e interacción. Para hacer esto, las imágenes se comprimen en mallas superficiales, que se procesan utilizando el motor de juegos Unity3D que se ejecuta en navegadores de Internet estándar. También, mientras que los cálculos simples se pueden realizar directamente en el servidor, Se pueden realizar cálculos más complejos externamente cargando cualquier cálculo basado en Python o realizado por ImageJ al servidor MorphoNet.

En el futuro, los investigadores planean seguir utilizando MorphoNet para su propia investigación en biología del desarrollo, así como ampliar sus funciones y explorar las posibles aplicaciones industriales.

"Se dará prioridad a la resolución de nuevos errores, agregar nuevos conjuntos de datos, y desarrollar funciones de usuario comunes, "Faure dijo Phys.org . "Como parte de nuestra visión a largo plazo, nos gustaría integrar mejor toda la información del conjunto de datos de expresión génica con sus correspondientes formas celulares. Un eje más técnico que estamos explorando actualmente (con el equipo híbrido de INRIA) es integrar MorphoNet en un entorno de realidad virtual, para explorar nuestros conjuntos de datos 4-D utilizando una visión totalmente 3-D en lugar de una simple pantalla 2-D.

"Del lado de las posibles aplicaciones industriales de MorphoNet, creemos que las industrias podrían estar interesadas en el uso de MorphoNet para sus propios temas (arquitectura, aeronáutica, etc.). Actualmente estamos trabajando con la plataforma aceleradora de transferencia de tecnología Axlr para unir nuestro trabajo a la industria. En esta dirección, también pedimos el apoyo de nuestra región local Occitanie ".

Por ahora, Cualquier persona interesada en probar MorphoNet debe comunicarse con Faure (la dirección de correo electrónico se puede encontrar aquí).

"Entonces puedo abrirles una cuenta y podrán comenzar a cargar sus propios datos y disfrutar del uso de MorphoNet en su proyecto, ", dijo." En cualquier caso, Este es el primer lanzamiento oficial de MorphoNet, por lo que hay algunas cosas aquí y allá por desarrollar y pulir por completo. Estaría muy feliz de ayudar a cualquier investigador interesado en nuestra herramienta ".

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