Ecovoiu Al. AlexandruGenome ARTIST este rezultatul unei colaborări interdisciplinare între cercetătorii Departamentului de Genetică ai Univ. din Bucureşti şi experţi IT ai Universităţii Politehnica din Bucureşti. Printre autorii software-ului se află Lect. Dr. Alexandru Al. Ecovoiu.

 

 

 

Dl. Alexandru Al. Ecovoiu, de la Facultatea de Biologie a Universităţii din Bucureşti, a oferit mai multe informaţii pe această temă Biroului de Relaţii Publice al Universităţii Bucureşti.

1. Software-ul Genome ARTIST este un program de bioinformatică care oferă posibilitatea de detectare a mutaţiilor inserţionale în diferite genomuri ale unor specii considerate organisme model pentru genetică. Cum a luat naştere acest program şi cum aţi început colaborarea cu specialiştii în programare ai Universităţii Politehnica din Bucureşti?

Lect. Dr. Ecovoiu: Colaborarea noastră cu Iulian Constantin Ghionoiu şi Andrei Mihai Ciuca, doi tineri programatori talentaţi, entuziaşti şi de mare perspectivă, a început ca urmare a… unei întâmplări fericite. Pur şi simplu, într-o seară de iarnă degustam câte un pahar de vin împreuna cu un vechi prieten când, la masa vecină am remarcat un grup de tineri vorbind ceva despre informatică şi codul genetic. A fost o surpriză foarte plăcută! Privindu-i mai atent, i-am „suspectat” din start că trebuie să fie studenţi la Politehnică, ceva Automatică. Mi-a plăcut entuziasmul lor, uşor inocent în sensul cel mai frumos al cuvântului, astfel încât i-am abordat direct, m-am prezentat şi le-am expus scurt şi informal punctul meu de vedere despre bioinformatică. În timp ce mă priveau un pic nedumeriţi, i-am invitat să colaborăm, să încercăm să dezvoltăm un limbaj comun între programatori şi geneticieni, cel mai bun mijloc fiind chiar încercarea de a construi un software de analiză a secvenţelor de ADN. I-am lăsat lui Iulian o carte de vizită, m-am întors la masa mea şi restul este… Genome ARTIST (ARtificial Transposon Insertion Site Tracker). Efectiv am avut norocul să fim în locul potrivit, la momentul potrivit. Mă bucur că intuiţia mea în ceea ce priveşte calitatea umană şi profesională a acestor tineri s-a dovedit a fi acoperită din plin de realitate. Alături de ei şi de colegul meu, dr. Attila Cristian Raţiu, care este un genetician cu o cultură ştiinţifică care transcende lejer biologia, alcătuim nucleul de patru entuziaşti care stă în spatele acestui software.

2. Pentru început, care este obiectul bioinformaticii? Cu ce se ocupă aceasta?

Lect. Dr. Ecovoiu: Bioinformatica este un domeniu de graniţă între IT şi biologie. În principiu, utilizează puterea de calcul a computerului pentru managementul, analiza şi interpretarea datelor biologice, în special a celor legate de acizi nucleici şi proteine. În activitatea noastră de cercetare, interesul este focalizat pe analiza comparativă a genelor din diferite genomuri, respectiv a secvenţelor de nucleotide din care sunt formate genele. Studiile de acest tip relevă atât funcţiile potenţiale ale genelor, cât şi gradul de înrudire al acestora între diferite specii. Mai concret, când analizezi comparativ aranjamentul nucleotidelor care alcătuiesc genele, observi încă o dată că Darwin are perfectă dreptate. Cu cât genele comparate provin de la specii care, chiar şi pentru un profan, sunt evident strâns înrudite (de exemplu lupul şi câinele), cu atât majoritatea genelor acestora au un grad de omologie, de similitudine, mai mare, ceea ce argumentează originea lor comună.


 


Ediţie a emisiunii "Ştiinţă şi spiritualitate", difuzată de TVRM.
Invitat: dr. Alexandru Ecovoiu.


3.  Ne puteţi explica mai de îndelete în ce constă acest program şi care sunt meritele sale?


Lect. Dr. Ecovoiu: Genome ARTIST a fost dezvoltat în forma iniţială în anul 2010, consecinţă a unei necesităţi tehnice. În laboratorul pe care îl conduc în cadrul Departamentului de Genetică al Facultăţii de Biologie erau derulate experimente de mutageneză pe specia ţintă Drosophila melanogaster. În mod concret, „bombardăm” genomul acestei specii cu transpozoni, care pot fi priviţi în mod simplist ca gene mobile, capabile să sară efectiv dintr-un loc în altul în ADN-ul genomului. Transpozonii se inserează în diferite gene, ceea ce este sinonim cu o mutaţie, întrucât funcţiile naturale ale genelor afectate sunt modificate. Astfel de experimente presupun două mari etape: obţinerea liniilor de D. melanogaster care conţin noi inserţii de transpozoni, care este realizată prin mijloace tehnice specifice geneticii şi, respectiv, analiza la nivel de ADN a acestor specii, pentru a vedea cu precizie absolută care sunt genele afectate de transpozoni. Acest ultim deziderat include analiza ADN-ului mutanţilor cu software de bioinformatică. Pe parcursul muncii noastre de analiză, am constatat că trebuie să utilizăm software similare dezvoltate de către specialişti din străinătate, însă dedicate unor scopuri mai generaliste. De aceea, trebuia să intervenim cu o analiză suplimentară, efectuată cu… creionul, adică să facem şi o adnotare manuală a secvenţelor noastre. Acest aspect nu este foarte comod şi predispune la erori umane inerente. Pe scurt, nu cunoşteam niciun software capabil să identifice din prima, complet şi precis, graniţa discretă dintre secvenţa transpozonului şi secvenţa genei în care s-a inserat acesta. În consecinţă, am lansat ideea construirii unui astfel de program de bioinformatică, care să ofere rezultate foarte precise într-o interfaţă grafică intuitivă.

4.  Ne puteţi expune printr-un exemplu elocvent care sunt beneficiile şi noutatea aduse de acest program?

Lect. Dr. Ecovoiu: Beneficiile constau în uşurinţa relativă cu care poate fi folosit acest program de către cercetător, precum şi de faptul că este un software gratuit (disponibil la adresa www.genomeartist.ro), capabil să funcţioneze offline. Genome ARTIST a fost dezvoltat pentru platforma de operare Linux care este, de asemenea, gratuită (open source). Cu alte cuvinte, oferim precizie maximă pentru interpretarea rezultatelor cu costuri zero pentru utilizatori. Principalul beneficiu adus este însă acela că, prin însăşi munca pe care am depus-o împreună pentru a dezvolta acest software, am creat bazele acelui limbaj comun indispensabil pentru colaborarea dintre programatori şi geneticieni autohtoni. Genome ARTIST este dovada faptului că putem concepe aplicaţii de bioinformatică în România (evident, nu suntem primii sau singurii) utilizând resurse materiale reduse. Avem deja idei pentru conceperea altor programe utile pentru biologi. Îndrăznesc să afirm că o nouă şcoală de bioinformatică, cu concepte şi planuri originale, tocmai s-a născut pe orbita Universităţii din Bucureşti odată cu Genome ARTIST. Partenerii noştri programatori, Iulian şi Andrei, îşi desfăşoară activitatea profesională în mediul privat, dar visez că şi ei vor fi cooptaţi în cadrul Universităţii din Bucureşti, poate ca urmare a unui grant, întrucât aportul lor tehnico-ştiinţific este realmente fundamental.

Noutatea constă în faptul că, după ştiinţa noastră, algoritmul de lucru pe care se bazează Genome ARTIST este singurul conceput în mod special pentru identificarea joncţiunii dintre capătul unui transpozon şi secvenţa genomică în care s-a inserat, ceea ce îi conferă capacitatea de a interpreta corect şi secvenţe imperfecte din motive tehnice. Există şi alte software care pot interpreta date de mutageneză cu transpozoni, însă nu cunoaştem niciunul care să se bazeze pe propriul algoritm, construit specific în acest scop. În consecinţă, am identificat unele situaţii practice în care aceste programe nu văd corect ceea ce Genome ARTIST detectează fără probleme.

5. Credeţi că dobândirea licenţei open source va atrage implicarea unor potenţiali colaboratori care să permită dezvoltarea acestui program?

Lect. Dr. Ecovoiu: Evident, sperăm ca licenţierea de tip open source va atrage, mai devreme sau mai târziu, colaboratori interesaţi în dezvoltarea acestui software, întrucât pe portalul bioinformatics.org, unde am depozitat codul sursă, navighează în primul rând bioinformaticieni. Pe de altă parte, ar fi bine să nu uităm că mulţi dintre noi folosim în activitatea de cercetare software open source şi efectiv avem impresia că ni se cuvine aşa ceva. E bine să oferim şi noi ceva comunităţii ştiinţifice, întrucât pe baza eforturilor altora se dezvolta şi construcţiile noastre.

6.  Ce credeţi că se mai poate face pentru îmbunătăţirea acestui program şi de ce ar fi nevoie pentru aceasta?

Lect. Dr. Ecovoiu: Sigur că da, orice program are bug-uri inerente, care trebuie detectate şi remediate. Ne propunem, pe termen mediu şi scurt, să optimizăm această aplicaţie în sensul creşterii vitezei sale de lucru. În plus, dorim să dezvoltăm şi o variantă care să fie compatibilă cu sistemul de operare Windows, întrucât forma actuală rulează doar pe OS-ul Linux, variantele Ubuntu, Linux Mint şi BioLinux. Pentru atingerea acestor obiective avem nevoie de bani (nu foarte mulţi) pentru câteva echipamente IT şi pentru salarii la limita decenţei, dar nu în ultimul rând de linişte şi sănătate. Probabil vom aplica la o competiţie de granturi în vederea obţinerii resurselor materiale necesare însă, chiar şi fără un proiect finanţat de către buget, evoluţia lui GA va continua, însă într-un ritm mai lent. Oricum, pasiunea este principalul combustibil în cazul proiectului Genome ARTIST, iar munca din spatele acestui proiect a fost realizată preponderent în timpul liber al fiecăruia dintre cei patru co-autori.

7.  Vă mulţumesc pentru explicaţiile aduse!

Lect. Dr. Ecovoiu: Cu multă placere!

Interviu realizat de Denise Mihalache, stagiar la Biroul de Relaţii Publice.

Articolul este preluat, cu acordul editorului, de pe site-ul topub.unibuc.ro.