当今前沿研究产生大量数据，使科学家在可视化和分析这些信息时面临挑战。位于维尔茨堡的亥姆霍兹RNA基础感染研究所(HIRI)与维尔茨堡-施瓦因富特应用科技大学(THWS)合作，创建了一种旨在可视化大型数据集的工具。sCIRCLE工具为用户提供了一种用户友好且互动的方式来探索单细胞分析的数据。他们的研究结果已发表在《NAR基因组学与生物信息学》杂志上。
抗生素耐药性在全球范围内不断增加，给医疗系统带来了重大挑战。为了解决这一问题，了解某些细菌如何以及为何发展出耐药性至关重要。细菌基因表达的变化——即从基因中读取信息的过程——可能蕴含重要的见解。单细胞RNA测序，或称“scRNA-seq”，已成为检查这些差异的关键工具。这种技术为个体细胞在特定时刻的基因表达提供了全面的视图。然而，生成的大量数据使研究人员难以有效地可视化和分析，表明迫切需要创新工具和方法来更好地展示和理解这些信息。
亥姆霍兹RNA基础感染研究所(HIRI)的团队，作为布伦瑞克亥姆霍兹感染研究中心(HZI)的一部分，与维尔茨堡-施瓦因富特应用科技大学(THWS)的设计师一起工作，创建了一种新工具。他们的桌面应用程序，命名为sCIRCLE（single-Cell Interactive Real-time Computer visualization for Low-dimensional Exploration），允许用户以3D方式交互式可视化scRNA-seq数据。用户可以从不同的视角和实时查看富含元数据的单细胞。不同的过滤器和设置可以让研究人员关注在特定时间内在个体细胞中表达的特定基因，增强他们研究特定细胞类型或基因的能力。“sCIRCLE还充当了一个有效的沟通工具，供团队协同分析数据集或展示结果，”负责该工具开发的计算生物学家拉尔斯·巴夸特（Lars Barquist）解释道，他同时也是加拿大多伦多大学的教授。此外，sCIRCLE已经与虚拟现实设备兼容，表明在更沉浸的3D数据可视化体验方面取得了进展。
一种创新的协作方法
sCIRCLE的易用性非常显著：“界面简单明了，设计直观。这使得sCIRCLE特别适合那些可能没有强大生物信息学背景的生物学家，”巴夸特补充道。设计师和生物信息学家之间的合作旨在以简单而美观的方式呈现数据：“生物信息学和设计之间的合作至关重要，因为我们的数据集不断扩大，我们需要新的方法来使其易于理解，”巴夸特指出。
为了使该项目得以实现，THWS的硕士生马克西米利安·西格（Maximilian Seeger）有机会与HIRI的研究人员紧密合作。他解释道：“这段经历帮助我理解了研究人员希望通过数据实现的目标，使我能开发出能够促进这种探索的界面。”研究团队与HIRI科学家的数据进行了试运行，收集对工具的见解和反馈。这些成果已发表在《NAR基因组学与生物信息学》杂志上。
“sCIRCLE的协作开发凸显了跨学科和跨机构合作的重要性。我很高兴我们成功地结合了位于维尔茨堡的两家运行机构的专业知识进行这个项目，我期待未来的合作，”THWS互动媒体教授埃里希·肖尔斯（Erich Schöls）说道，他与拉尔斯·巴夸特一起监督了西格。“这只是朝着打造直观、互动数据分析工具的初步步骤，”巴夸特充满乐观地说。“我们计划在这个基础上进行构建，以增强我们的工具，使其更加吸引人和用户友好。”目前，虽然应用程序已具有基本的虚拟现实集成，但团队渴望在未来开发额外的、易于导航的虚拟环境，以探索数据。
