Un avance en el procesamiento de macrodatos ayuda a rastrear sustancias químicas en mezclas complejas

Un equipo internacional de científicos dirigido por Tomáš Pluskal, del Instituto de Química Orgánica y Bioquímica de la Academia Checa de Ciencias (IOCB Praga), ha presentado una nueva generación de software que permite a los científicos analizar grandes volúmenes de datos procedentes de la espectrometría de masas, una técnica que separa las sustancias químicas por su peso. El proyecto de código abierto MZmine ofrece una nueva ventana al espacio químico que nos rodea y habita. Los últimos avances de MZmine 3 se publican ahora en un artículo de Nature Biotechnology.

Químicos analíticos del mundo, ¡uníos! Esta paráfrasis podría caracterizar los esfuerzos conjuntos de científicos de todo el planeta que, utilizando los métodos de la espectrometría de masas, se esfuerzan por descifrar y analizar la composición química de muestras complejas de diversos orígenes, especialmente en estudios biológicos y clínicos. Cada muestra individual puede contener cientos de miles de compuestos químicos diferentes que los científicos necesitan rastrear, cuantificar e identificar para comprender su impacto en la salud humana o su función ecológica.

Incluso los estudios relativamente pequeños generan gigabytes de datos "en bruto" que hay que procesar e interpretar. El procesamiento, el análisis y la comparación de multitud de datos moleculares constituyen algunos de los pasos más difíciles del análisis bioquímico actual. También es uno de los principales cuellos de botella que limitan la capacidad de los científicos para ampliar sus conocimientos y realizar nuevos y apasionantes descubrimientos.

Desarrollo impulsado por la comunidad

Por este motivo, un grupo de científicos internacionales comenzó en 2005 a desarrollar el software de código abierto MZmine para facilitar el análisis de los datos de espectrometría de masas. La comunidad que desarrolla este software ha sido cofundada por el científico checo Tomáš Pluskal, que ha coordinado el proyecto casi desde sus inicios y actualmente es jefe de grupo en el IOCB de Praga.

"La mayor fortaleza del proyecto MZmine es la comunidad internacional de expertos que se ha formado en torno a él. En las conferencias, las presentaciones sobre MZmine son siempre bien recibidas", dice Tomáš Pluskal sobre el proyecto.

Robin Schmid, de IOCB Praga y UC San Diego (CA, EE.UU.), uno de los primeros autores del artículo, añade: "Es fantástico cuando nos encontramos por primera vez con investigadores de otros países y nos dicen que MZmine y nuestro apoyo han salvado sus tesis doctorales o proyectos. Es el mejor reconocimiento que se puede esperar".

La primera versión de MZmine ha permitido a los científicos automatizar el procesamiento de conjuntos de datos generados por dispositivos analíticos a una escala sin precedentes. La segunda generación de MZmine, publicada en 2010, dio a conocer más ampliamente el proyecto y propició la formación de una comunidad mundial de investigadores que utilizan el software y siguen ampliando sus funciones con módulos y aplicaciones adicionales. La publicación que presentaba la segunda generación de MZmine ha reunido desde entonces más de 2.200 citas en artículos científicos y la propia herramienta se ha utilizado para procesar millones de mediciones diferentes.

Tercera generación

La nueva MZmine 3 aporta varias mejoras importantes. Mientras que la versión anterior permitía a los científicos analizar cientos de muestras en cuestión de días, la nueva generación hace posible procesar miles de muestras por hora. Además de acelerar enormemente el procesamiento de datos, la nueva versión del software también puede utilizarse, por primera vez, para vincular distintos tipos de datos, especialmente los de resolución temporal y los de imagen.

Esto ofrece a los investigadores la posibilidad de analizar e interpretar más fácilmente muestras biológicas complejas. MZmine es una herramienta para investigar las causas y mecanismos de las enfermedades, detectar biomarcadores clínicos útiles para el diagnóstico e identificar sustancias químicas en el medio ambiente. Esto incluye estructuras químicas desconocidas hasta ahora, que podrían resultar valiosas para el descubrimiento y desarrollo de nuevos fármacos para aplicaciones médicas.

La tercera generación de MZmine se anunció en un artículo elaborado, además de por Tomáš Pluskal como autor correspondiente, por los primeros autores Robin Schmid (IOCB Praga y UC San Diego), y Steffen Heuckeroth y Ansgar Korf (ambos de la Universidad de Münster, Alemania), a los que se unieron más de tres docenas de colaboradores de todo el mundo.

"MZmine se ha consolidado como una herramienta de confianza para los investigadores en espectrometría de masas durante la última década. Su marco modular ha fomentado la participación de la comunidad en el desarrollo del código de MZmine, lo que ha dado lugar a importantes avances que se presentan en el recién publicado MZmine 3", afirma Ansgar Korf, de la Universidad de Münster.