Przygotowanie biologów do rewolucji Big Data
W ramach projektu DEVCOM przeszkolono grupę młodych naukowców fascynujących się biologią rozwoju i biologią obliczeniową. Biologia rozwoju to dział zajmujący się procesami rozwoju zachodzącymi od momentu zapłodnienia pojedynczej komórki po powstanie kompletnego organizmu oraz procesami różnicowania się w kierunku komórek wyspecjalizowanych (jak komórki skóry czy oka). „Ilość danych gromadzonych podczas badań w każdej dziedzinie rośnie lawinowo” – wyjaśnia koordynator projektu, dr Gert Jan Veenstra, profesor biologii molekularnej i rozwojowej na holenderskim uniwersytecie Radboud. „Dzięki ogromnej ilości i szerokiemu zakresowi danych możemy śledzić i identyfikować zjawiska, których wykrycie na podstawie kilku pomiarów jest niemożliwe”. Wiek zbiorów Big Data Wykorzystanie technologii Big Data w biologii rozwoju pozwoliło badać zachowania komórek w bardziej holistycznym ujęciu bez konieczności skupiania się na pojedynczych molekułach. Dodatkowo zaawansowane innowacje technologiczne, jak sekwencjonowanie, umożliwiły analizowanie całego genomu wybranych komórek. Jednak zgromadzonych w ten sposób danych nie da się przeanalizować jak zwykłego arkusza kalkulacyjnego. Taka analiza wymaga znajomości skryptów, narzędzi wiersza poleceń i algorytmów uczenia maszynowego. Aby w pełni wykorzystać możliwości zapewniane przez te narzędzia, biolodzy muszą posiadać odpowiednią wiedzę i doświadczenie z zakresu metod obliczeniowych. „Istnienie milionów punktów danych stanowi duży problem dla biologii rozwoju” – mówi Veenstra. „Danych niezbędnych do przeprowadzenia wszystkich analiz, jakie chcemy, jest po prostu zbyt dużo, aby dało się to zrobić na laptopie. Do tego potrzebna jest pełna infrastruktura IT oraz znajomość zagadnień z dziedziny biologii rozwoju”. Umiejętności na przyszłość W tej właśnie kwestii pomocny okazał się projekt DEVCOM. Dzięki finansowaniu ze strony UE opracowano obejmujący osiem instytucji partnerskich z pięciu krajów program szkoleniowy, w którym udział wzięło 12 doktorantów i dwóch doświadczonych badaczy. Każdy zindywidualizowany plan szkoleniowy obejmował spotkania, współpracę networkingową i warsztaty. Uczestnicy programu zdobyli wiedzę techniczną z zakresu anatomii i rozwoju zarodka, profilowania genowego i konserwowania sekwencji, jak również spektrometrii mas, informatyki i modelowania numerycznego. „Naszym celem było zbliżenie do siebie biologii obliczeniowej i rozwojowej” – twierdzi Veenstra. „Te warsztaty były nie tylko interdyscyplinarne, ale i międzysektorowe, co pozwoliło wprowadzić młodych badaczy w świat przedsiębiorczości i biznesu”. Oprócz indywidualnych programów szkoleniowych przed każdym naukowcem postawiono określony cel badawczy. „Z naszej perspektywy najważniejsze były wiedza i doświadczenie, jakie zdobyli kursanci, próbując osiągnąć wyznaczone cele” – dodaje. Mimo że nie było to priorytetem, badaczom udało się dokonać kilku przełomowych odkryć. Przykładowo jeden z nich zidentyfikował ważny mechanizm aktywny podczas różnicowania się komórek, nad którym od wielu lat głowili się światowej sławy eksperci. „Kluczem do rozwiązania tej zagadki było przyjęcie podejścia obliczeniowego” – wyjaśnia Veenstra. „Połączenie umiejętności w zakresie technologii obliczeniowych oraz wiedzy z dziedziny nauk przyrodniczych naprawdę przynosi badaczom wiele korzyści. Dzięki niemu mogą oni lepiej projektować swoje eksperymenty i wychwycić znacznie więcej informacji w prowadzonych analiz. Po prostu teraz mają o wiele większą świadomość tego, co mogą osiągnąć”. Veenstra uważa, że trwający cztery lata i zakończony w sierpniu 2017 roku projekt DEVCOM dowodzi wysokiej wartości zdobytych umiejętności w zakresie interdyscyplinarnej współpracy w ramach sieci. Wyposażenie biologów w możliwości pozwalające im sprawnie pracować ze zbiorami Big Data to cenna inwestycja w przyszłość. Dzięki temu Europa stanie się liderem w badaniach genetycznych i być może uda się opracować nowe terapie regeneracyjne oraz metody produkcji komórek i tkanek do przeszczepów. „Najważniejsze, czego się nauczyłem podczas projektu, to fakt, że zbliżenie do siebie dwóch tak różnych dziedzin wymaga ciężkiej pracy, ale jest warte zachodu” – podsumowuje Veenstra. „Korzyści znacznie przewyższają włożony w to wysiłek”.
