Beschleunigung biomedizinischer Entdeckungen mit Anwendungen in der kraniofazialen Entwicklung

Die Fülle an Hochdurchsatzinstrumenten und die Explosion neuer Ergebnisse in der wissenschaftlichen Literatur, insbesondere in der molekularen Biomedizin, sind sowohl ein Segen als auch ein Fluch für den Laborforscher. Selbst erfahrene und sachkundige Wissenschaftler können von computergestützten Werkzeugen profitieren, die helfen, dieses riesige und sich schnell entwickelnde Terrain zu navigieren. In diesem Papier beschreiben wir einen neuartigen computergestützten Ansatz für diese Herausforderung, ein wissensbasiertes System, das Lese-, Denk- und Berichtsmethoden kombiniert, um die Analyse experimenteller Daten zu erleichtern. Lesemethoden extrahieren Informationen aus externen Ressourcen, entweder durch das Parsen strukturierter Daten oder durch die Verwendung von biomedizinischer Sprachverarbeitung, um Informationen aus unstrukturierten Daten zu extrahieren, und verfolgen die Herkunft des Wissens. Denkmethoden bereichern das Wissen, das aus dem Lesen resultiert, indem sie beispielsweise darauf hinweisen, dass zwei Gene dem gleichen Ontologiebegriff oder Datenbankeintrag zugewiesen sind. Denken wird auch verwendet, um alle Quellen in ein Wissensnetzwerk zu integrieren, das die Integration aller Arten von Beziehungen zwischen einem Genpaar darstellt und einen kombinierten Zuverlässigkeitswert berechnet. Berichtsmethoden kombinieren das Wissensnetzwerk mit einem kongruenten Netzwerk, das aus experimentellen Daten erstellt wurde, und visualisieren das kombinierte Netzwerk in einem Werkzeug, das die wissensbasierte Analyse dieser Daten erleichtert. Eine Implementierung dieses Ansatzes, genannt Hanalyzer, wird an einem groß angelegten Genexpressionsarray-Datensatz demonstriert, der für die kraniofaziale Entwicklung relevant ist. Die Verwendung des Werkzeugs war entscheidend für die Erstellung von Hypothesen über die Rollen von vier Genen, die zuvor nie als an der kraniofazialen Entwicklung beteiligt charakterisiert wurden; jede dieser Hypothesen wurde durch weitere experimentelle Arbeiten validiert.