Artículos sobre biocuración en PubMed por año desde la primera mención en 2006 hasta finales de 2022.
Un biocurador es un científico profesional que cura , recopila, anota y valida información que se difunde mediante bases de datos biológicas y de organismos modelo . [3] [4] Es una profesión nueva, con las primeras menciones en la literatura científica que datan de 2006 en el contexto del trabajo en bases de datos como la Base de Datos de Epítopos Inmunes y el Recurso de Análisis . [5] [6] Los biocuradores generalmente tienen un nivel de doctorado con una combinación de experiencias en laboratorio húmedo y representaciones computacionales del conocimiento (por ejemplo, a través de ontologías ). [7]
El papel de un biocurador abarca el control de calidad de los datos primarios de investigación biológica destinados a su publicación, la extracción y organización de datos de la literatura científica original y la descripción de los datos con protocolos de anotación y vocabularios estándar que permiten consultas potentes e interoperabilidad de bases de datos biológicas . Los biocuradores se comunican con los investigadores para garantizar la precisión de la información seleccionada y fomentar el intercambio de datos con los laboratorios de investigación. [6]
Los biocuradores están presentes en diversos entornos de investigación, pero no siempre se identifican como tales. Proyectos como ELIXIR (la Infraestructura Europea de Ciencias de la Vida para la Información Biológica) y GOBLET (Organización Mundial para el Aprendizaje, la Educación y la Formación en Bioinformática) [8] promueven la formación y apoyan la biocuración como una carrera profesional. [9] [10]
En 2011, la biocuración ya estaba reconocida como una profesión, pero no existían cursos de grado formales para preparar a los curadores para datos biológicos de manera específica. [11] Con el crecimiento del campo, la Universidad de Cambridge y el EMBL-EBI comenzaron a ofrecer conjuntamente un Certificado de Postgrado en Biocuración, [12] considerado como un paso hacia el reconocimiento de la biocuración como una disciplina en sí misma. [13] Se percibe un aumento en la demanda de biocuración y una necesidad de capacitación adicional en biocuración por parte de los programas de posgrado . [14]
Las organizaciones que emplean biocuradores, como Clinical Genome Resource (ClinGen), a menudo proporcionan materiales especializados y capacitación para la biocuración. [15]
Bases de conocimiento biológico
El papel de los biocuradores es más conocido en el campo de las bases de conocimiento biológicas . Dichas bases de datos, como UniProt [16] y PDB [17], dependen de biocuradores profesionales para organizar la información. Entre otras cosas, los biocuradores trabajan para mejorar la calidad de los datos, por ejemplo, fusionando entradas duplicadas. [18]
Una parte importante de esas bases de conocimiento son las bases de datos de organismos modelo , que dependen de biocuradores para conservar información sobre organismos de tipos particulares. Algunos ejemplos notables de bases de datos de organismos modelo son FlyBase , [19] PomBase , [20] y ZFIN , [21] dedicadas a conservar información sobre Drosophila , Schizosaccharomyces pombe y pez cebra respectivamente.
Curación y anotación
La biocuración es la integración de información biológica en bases de datos en línea de una manera semánticamente estandarizada, utilizando identificadores únicos y rastreables apropiados y proporcionando los metadatos necesarios, incluida la fuente y la procedencia.
Ontologías, vocabularios controlados y nombres estándar
El Sistema Unificado de Lenguaje Médico es uno de esos sistemas que integra y distribuye millones de términos utilizados en el ámbito de las ciencias de la vida. [23]
Los biocuradores hacen cumplir el uso consistente de las pautas de nomenclatura genética y participan en los comités de nomenclatura genética de varios organismos modelo , a menudo en colaboración con el Comité de Nomenclatura Genética de HUGO (HGNC). También hacen cumplir otras pautas de nomenclatura como las proporcionadas por el Comité de Nomenclatura de la Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular (IUBMB), un ejemplo de las cuales es el número EC de la Comisión de Enzimas .
En la anotación genómica , por ejemplo, los identificadores definidos por los ontólogos y los consorcios se utilizan para describir partes del genoma. Por ejemplo, la ontología genética (OG) selecciona términos para procesos biológicos, que se utilizan para describir lo que sabemos sobre genes específicos .
Anotaciones de un texto biomédico en la plataforma SciLite de Europe PMC
Anotación de texto
En 2021, la comunicación en el campo de las ciencias de la vida todavía se realiza principalmente a través de lenguajes naturales libres, como el inglés o el alemán , que tienen un grado de ambigüedad y dificultan la conexión de conocimientos. Por eso, además de anotar secuencias biológicas, los biocuradores también anotan textos, vinculando palabras a identificadores únicos. Esto ayuda a desambiguar, aclarar el significado pretendido y hacer que los textos sean procesables por computadoras. Una aplicación de la anotación de texto es especificar el gen exacto al que se refiere un científico. [25]
Las anotaciones de texto disponibles públicamente permiten a los biólogos sacar más partido a los textos biomédicos. El PMC de Europa tiene una interfaz de programación de aplicaciones que centraliza las anotaciones de texto de una variedad de fuentes y las pone a disposición en una interfaz gráfica de usuario llamada SciLite. [26] PubTator Central también proporciona anotaciones, pero se basa completamente en la minería de textos computarizada y no proporciona una interfaz de usuario. [27] También hay programas que permiten a los usuarios anotar manualmente los textos biomédicos que les interesan, como el sistema ezTag. [28]
Curación de variantes
Un tipo de biocuración dentro del campo de la genética médica , la curación de variantes es un proceso para la evaluación de cambios genéticos según la probabilidad de que puedan causar enfermedades. [29] Este es un proceso basado en evidencia que utiliza datos de una multitud de fuentes. Estas fuentes pueden incluir datos de población, datos computacionales, datos funcionales, datos de segregación , datos de novo , datos alélicos , entre otros. [30] Es un proceso colaborativo que se puede automatizar, sin embargo, la curación manual se considera el estándar de oro. [31]
No existe un único proceso estandarizado de curación de variantes; diferentes investigadores y organizaciones utilizan diferentes procesos de curación de variantes. [29] Sin embargo, el Colegio Americano de Genética Médica y la Asociación de Patología Molecular han desarrollado conjuntamente un conjunto de estándares y pautas aceptados internacionalmente [32] para la interpretación de variantes genéticas . [30] Estas se conocen como pautas ACMG/AMP. Estas pautas proporcionan un marco para clasificar las variantes genéticas como "patógenas", "probablemente patógenas", "significado incierto", "probablemente benignas" o "benignas", en orden desde la más probable de causar enfermedad hasta la menos probable de causar enfermedad. Las pautas también enumeran varios niveles de evidencia que van desde muy fuerte, fuerte, moderado o de apoyo. [33] La combinación de tipos de evidencia encontrados y los niveles en los que existen esas piezas de evidencia permiten clasificar cada variante a lo largo de la escala de "patógena" a "benigna". [32]
Sociedad Internacional de Biocuración (ISB)
La Sociedad Internacional de Biocuración (ISB) es una organización sin fines de lucro que "promueve el campo de la biocuración y ofrece un foro para el intercambio de información a través de reuniones y talleres". Surgió a partir de las Conferencias Internacionales de Biocuración y se fundó a principios de 2009. [4]
La ISB ofrece el Premio a la Carrera de Biocuración a los biocuradores de la comunidad: el Premio a la Carrera de Biocurador (que se otorga anualmente) y el Premio ISB a las Contribuciones Excepcionales a la Biocuración (que se otorga semestralmente).
La revista oficial de la ISB, Database , es un medio especializado en artículos sobre bases de datos y biocuración. [34]
Curación comunitaria
Tradicionalmente, la biocuración ha sido realizada por expertos dedicados, que integran los datos en bases de datos. La curación comunitaria ha surgido como un enfoque prometedor para mejorar la difusión del conocimiento a partir de los datos publicados y proporcionar una forma rentable de mejorar la escalabilidad de la biocuración. En algunos casos, la ayuda de la comunidad se aprovecha en jamborees que introducen a expertos en el dominio a las tareas de curación, que se llevan a cabo durante el evento, [35] mientras que otros dependen de contribuciones asincrónicas de expertos y no expertos. [36]
Varias bases de datos biológicas incluyen contribuciones de los autores en su estrategia de curación funcional hasta cierto punto, que puede ir desde asociar identificadores genéticos con publicaciones o texto libre, hasta una anotación más estructurada y detallada de secuencias y datos funcionales, lo que da como resultado una curación con los mismos estándares que los biocuradores profesionales. La mayor parte de la curación comunitaria en las bases de datos de organismos modelo implica la anotación por parte de los autores originales de investigaciones publicadas (anotación de primer paso) para obtener de manera eficaz identificadores precisos para los objetos que se curarán o identificar tipos de datos para una curación detallada. Por ejemplo:
WormBase solicita con éxito anotaciones de primer paso de los usuarios y ha integrado la curación de autores con el proceso de micropublicación. [38] WormBase también integra minería de texto a su plataforma, brindando sugerencias a los curadores de la comunidad. [37]
FlyBase envía solicitudes por correo electrónico a los autores de nuevas publicaciones, [39] invitándolos a enumerar los genes y los tipos de datos descritos a través de una herramienta en línea y también ha movilizado a la comunidad para escribir párrafos de resumen de genes. [40]
Otras bases de datos, como PomBase , dependen de que los autores de las publicaciones envíen anotaciones altamente detalladas basadas en ontología para sus publicaciones y metadatos asociados con conjuntos de datos de todo el genoma utilizando vocabularios controlados. Se desarrolló una herramienta basada en la web Canto [41] para facilitar las presentaciones de la comunidad. Dado que Canto está disponible de forma gratuita, es genérico y altamente configurable, otros proyectos lo han adoptado [42]. La curación está sujeta a revisión por parte de curadores profesionales, lo que da como resultado una curación en profundidad de alta calidad de todos los tipos de datos moleculares [43] .
La base de conocimiento UniProt, ampliamente utilizada , también tiene un mecanismo de curación comunitaria que permite a los investigadores agregar información sobre las proteínas. [44]
Recursos de estilo wiki
Las biowikis dependen de sus comunidades para proporcionar contenido y hay una serie de recursos de estilo wiki disponibles para la biocuración. [45] [46] AuthorReward , [47] por ejemplo, es una extensión de MediaWiki que cuantifica las contribuciones de los investigadores a las wikis de biología. RiceWiki fue un ejemplo de una base de datos basada en wiki para la curación comunitaria de genes de arroz equipada con AuthorReward . [48] [49] CAZypedia es otra wiki de este tipo para la biocuración comunitaria de información sobre enzimas activas en carbohidratos (CAZys). [50]
WikiProteins /WikiProfessional fue un proyecto para organizar semánticamente datos biológicos liderado por Barend Mons . [51] [52] El proyecto de 2007 contó con contribuciones directas de Jimmy Wales , cofundador de Wikipedia, y tomó a Wikidata como inspiración. [51] Un proyecto actualmente activo que se ejecuta en una adaptación del software mediawiki es WikiPathways , que obtiene información de fuentes colectivas sobre vías biológicas . [53]
Wikipedia
Existe cierta superposición entre el trabajo de los biocuradores y Wikipedia , y los límites entre las bases de datos científicas y Wikipedia se están volviendo cada vez más difusos. [54] [46] [55] Bases de datos como Rfam [56] [57] y Protein Data Bank [58], por ejemplo, hacen un uso intensivo de Wikipedia y sus editores para curar información. [59] [60] Sin embargo, la mayoría de las bases de datos ofrecen datos altamente estructurados que se pueden buscar en combinaciones complejas, lo que generalmente no es posible en Wikipedia, aunque Wikidata tiene como objetivo resolver este problema hasta cierto punto.
El proyecto Gene Wiki utilizó Wikipedia para la curación colaborativa de miles de genes y productos genéticos, como la titina y la insulina . [61] Varios proyectos también emplean Wikipedia como plataforma para la curación de información médica. [36]
La base de conocimiento Wikimedia Wikidata es cada vez más utilizada por la comunidad de biocuración como un repositorio integrador en las ciencias de la vida. [63] Algunos consideran que Wikidata es una alternativa con mejores perspectivas de mantenimiento e interoperabilidad que las bases de conocimiento biológico independientes más pequeñas. [64] [65]
Wikidata se ha utilizado para conservar información sobre el SARS-CoV-2 y la pandemia de COVID-19 [66] [67] y por el proyecto Gene Wiki para conservar información sobre genes . [68] Los datos de biocuración en Wikidata se reutilizan en recursos externos a través de consultas SPARQL . [69] Algunos proyectos utilizan la curación a través de Wikidata como una vía para mejorar la información sobre ciencias de la vida en Wikipedia. [70]
Recursos gamificados
Una forma de involucrar a la multitud en la biocuración es a través de plataformas gamificadas que utilizan principios de diseño de juegos para impulsar la participación. Algunos ejemplos son:
Mark2Cure, una plataforma gamificada para la curación comunitaria de resúmenes biomédicos [71] [72] [73]
Cochrane Crowd, [74] una plataforma de Cochrane para la curación de ensayos clínicos y para categorizar y resumir la literatura biomédica. [75]
CIViC, un portal para la anotación de variantes genómicas relacionadas con el cáncer [76] que rastrea puntuaciones y mantiene tablas de clasificación. [77]
APICURON, una base de datos para acreditar y reconocer el trabajo de los biocuradores, que recopila y agrega eventos de biocuración de recursos de terceros y genera logros y tablas de clasificación. [78]
Minería de texto computacional para la curación
Ejemplo de extracción de un enunciado biomédico a partir de un lenguaje no estructurado [79]
Las tecnologías de procesamiento de lenguaje natural y minería de texto pueden ayudar a los biocuradores a extraer información para la curación manual. [80] La minería de texto puede escalar los esfuerzos de curación, apoyando la identificación de nombres de genes, por ejemplo, así como para inferir parcialmente ontologías . [81] [82] La conversión de afirmaciones no estructuradas a información estructurada hace uso de técnicas como el reconocimiento de entidades nombradas y el análisis de dependencias. [83] La minería de texto de conceptos biomédicos enfrenta desafíos relacionados con las variaciones en los informes, y la comunidad está trabajando para aumentar la legibilidad de los artículos por máquina. [84]
Durante la pandemia de COVID-19 , la minería de textos biomédicos se utilizó ampliamente para hacer frente a la gran cantidad de investigaciones científicas publicadas sobre el tema (más de 50.000 artículos). [85]
Entre los desafíos para la minería de textos aplicada a la biocuración está la dificultad de acceder a los textos completos de los artículos biomédicos debido al muro de pago, lo que vincula los desafíos de la biocuración con los del movimiento de acceso abierto . [87]
Un enfoque complementario a la biocuración mediante minería de texto implica aplicar el reconocimiento óptico de caracteres a las figuras biomédicas, junto con algoritmos de anotación automática. Esto se ha utilizado para extraer información genética de las figuras de vías , por ejemplo. [88]
Las sugerencias para mejorar el texto escrito y facilitar las anotaciones van desde el uso de lenguajes naturales controlados [89] hasta proporcionar una asociación clara de conceptos (como genes y proteínas ) con las especies particulares de interés. [89]
Si bien aún existen desafíos, la minería de texto ya es una parte integral del flujo de trabajo de biocuración en varias bases de conocimiento biológico . [90]
Desafíos biocreativos
El desafío BioCreAtivE (Critical Assessment of Information Extraction systems in Biology) es un esfuerzo de toda la comunidad para desarrollar y evaluar sistemas de minería de texto y extracción de información para las ciencias de la vida. El desafío se lanzó por primera vez en 2004 y desde entonces se ha convertido en un evento importante en las comunidades de biocuración y bioinformática. [91] El objetivo principal del desafío es fomentar el desarrollo de herramientas computacionales avanzadas que puedan extraer información de manera efectiva de la gran cantidad de datos biológicos disponibles.
Proceso típico para la curación biológica [91]
El BioCreative Challenge está organizado en varias subtareas que cubren varios aspectos de la minería de texto y la extracción de información en las ciencias de la vida. Estas subtareas incluyen la normalización de genes, la extracción de relaciones, el reconocimiento de entidades y la clasificación de documentos. A los participantes del desafío se les proporciona un conjunto de datos anotados para desarrollar y probar sus sistemas, y su desempeño se evalúa en función de varias métricas, como la precisión, la recuperación y la puntuación F. [91]
El BioCreative Challenge ha llevado al desarrollo de muchos sistemas innovadores de minería de texto y extracción de información que han mejorado enormemente la eficiencia y precisión de los esfuerzos de biocuración. Estos sistemas se han integrado en muchos procesos de biocuración y han ayudado a acelerar el proceso de curación y mejorar la calidad de los datos curados.
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