Una aplicación web intuitiva simplifica el análisis de las radiografías complejas
Determinar la forma y la dinámica de las proteínas es fundamental para comprender la vida molecular; sin embargo, las técnicas necesarias para ello han sido tradicionalmente complejas y accesibles solo para los especialistas. La dispersión biológica de rayos X de pequeño ángulo (BioSAXS) es un método versátil que permite a los científicos estudiar cómo las biomoléculas cambian de estructura e interactúan al dirigir rayos X hacia muestras en diversos estados, desde líquidos hasta geles. Sin embargo, el manejo de la sofisticada maquinaria necesaria para estos experimentos suele exigir conocimientos técnicos complejos. Para abordar esta barrera, el proyecto financiado con fondos europeos ARISE(se abrirá en una nueva ventana) —un programa de becas destinado a formar a futuros líderes en infraestructuras de investigación—, ha desempeñado un papel fundamental en el desarrollo del entorno de línea de luz personalizado para BioSAXS (BSxCuBE-Web). Esta nueva interfaz web de código abierto ya está funcionando en la línea de haz BM29, gestionada conjuntamente por el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL), en Alemania —coordinador de ARISE—, y la organización asociada Instalación Europea de Radiación Sincrotrónica (ESRF), en Francia. Simplifica y automatiza el proceso experimental, lo que hace que la biología estructural de vanguardia sea accesible a una comunidad más amplia.
Conciliar la complejidad del «hardware» con la simplicidad para el usuario
El desarrollo de BSxCuBE-Web surgió de la necesidad de aprovechar las capacidades del sincrotrón de cuarta generación mejorado de la ESRF sin abrumar a los usuarios con la complejidad técnica. El sistema sustituye el «software» heredado por una arquitectura moderna y en capas que separa el control del hardware de la interfaz de usuario. Esto significa que los científicos pueden diseñar experimentos, poner muestras en cola para un cribado automatizado de alto rendimiento y supervisar la recopilación de datos en tiempo real a través de un navegador web estándar, independientemente de sus conocimientos de programación. La interfaz refleja visualmente la disposición física de los cambiadores robóticos de muestras, lo que permite a los usuarios configurar de forma intuitiva lotes de muestras. Es fundamental destacar que el sistema incluye sólidos mecanismos de gestión de errores. Si se pierde un haz o falla una muestra, la cola se detiene automáticamente o se salta el problema, lo que garantiza que los experimentos sin supervisión puedan ejecutarse de forma segura durante largos periodos de tiempo. Jean Baptiste Florial, el ingeniero de «software» «full-stack» que dirigió el proyecto, destaca la dificultad de la tarea en una noticia de EMBL(se abrirá en una nueva ventana): «El principal reto consistió en conectar el complejo “hardware” de la línea de haz con una interfaz web sencilla y fiable. Esto implica garantizar que todo permanezca sincronizado en tiempo real, al tiempo que se mantiene la estabilidad del sistema. También tuvimos que lidiar con el rendimiento y la escalabilidad, sobre todo porque gestionamos grandes flujos de datos directamente en el navegador».
Potenciar a la próxima generación de líderes en investigación
El programa de becas de investigación ARISE fue fundamental para probar y perfeccionar el «software», ya que proporcionó un entorno de pruebas en condiciones reales para que los becarios aplicaran sus habilidades interdisciplinarias. Anton Popov y Dihia Moussaoui, dos becarios de ARISE en el EMBL de Grenoble, colaboraron estrechamente con el equipo de ingeniería. El trabajo de Popov sobre dispositivos y herramientas microfluídicas permite a los usuarios realizar diferentes tipos de experimentos de mezcla y estudios resueltos en el tiempo. El desarrollo de Moussaoui del «análisis de huellas» de rayos X, combinado con la espectrometría de masas, tiene el potencial de complementar el BioSAXS y otros métodos de la biología estructural. Al comentar cómo la colaboración entre los becarios de ARISE (Career Accelerator for Research Infrastructure Scientists) y los ingenieros dio forma al proyecto, Florial afirma: «Siempre es bueno colaborar con los científicos para comprender realmente lo que necesitan. Queríamos crear un marco de aplicación general que resultara útil tanto para los científicos como para otros sincrotrones que realizan experimentos BioSAXS. Los comentarios que hemos recibido indican que BSxCuBE-Web es fácil de usar, ¡así que creo que hemos alcanzado nuestro objetivo!». Para más información, consulte: Página web del proyecto ARISE(se abrirá en una nueva ventana)
