Modelo conceptual bioinformático aplicado al análisis genómico de las enfermedades cardiovasculares

Fundamento

El análisis genómico actualmente necesita de la concurrencia de disciplinas muy alejadas del campo de la biología molecular, entre ellas la ciencia de la computación, base de la bioinformática. Las herramientas bioinformáticas trabajan fundamentalmente con modelos abstractos de la información genómica. Este trabajo tiene por objetivo la obtención de un modelo conceptual de la información genómica cuya finalidad es la construcción de sistemas de software bioinformáticos para el análisis de las enfermedades cardiovasculares.

Métodos

Se han aplicado 2 enfoques complementarios en ingeniería del software: el paradigma de la orientación a objetos, aplicando el método unificado de desarrollo de software y el lenguaje de modelado unified modelling language (UML; http://www.uml.org,http://www.omg.org), así como los sistemas multiagente, según la inteligencia artificial distribuida.

Resultados

Considerando que tanto el gen como el genotipo o el fenotipo, entre otros, son entidades objetuales a modelar, se ha construido un modelo orientado a objetos para la gestión de la información genómica y cardiovascular. En este modelo se consideran tanto los elementos de información y las relaciones entre ellos (la visión estructural), como su comportamiento en el sistema en funcionamiento (la visión dinámica). Para modelar la interacción entre los distintos factores (gen-gen y gen-ambiente) se ha considerado un modelo multiagente, donde cada factor está representado por un agente elemental. También se ha construido un pequeño prototipo correspondiente al subsistema de gestión de la información.

Conclusiones

Se ha obtenido un modelo conceptual para la construcción de herramientas bioinformáticas que apoyan al análisis genómico en las enfermedades cardiovasculares. El modelo presenta 2 vertientes: el enfoque orientado a objetos con UML para la arquitectura básica del sistema y el enfoque orientado a agentes para tratar las interacciones entre los factores genéticos y ambientales. El modelo es parte de un proyecto de mayor envergadura que pretende construir un sistema funcional completo denominado A-Genes.

Background

Genomic analysis requires the partnership of disciplines far removed from the field of molecular biology, one of which is computer science, the basis of Bioinformatics. Bioinformatic tools work mainly with abstract models of genomic data. This work aimed to obtain a conceptual model of genomic data for building bioinformatic software systems for cardiovascular diseases.

Methods

Two complementary approaches in software engineering were applied: the objectoriented paradigm, using the unified method for software development and the unified modelling language (UML) (http://www.uml.org, http://www.omg.org); and multi-agent systemsfollowing distributed artificial intelligence.

Results

Considering that gene, genotype, phenotype, etc. are object entities for modelling, an object-oriented model was constructed for genomic and cardiovascular data management. This model includes information elements and their interrelationships (the structural view) and their behaviour in the running system (the dynamic view). In order to assess interactions between different factors (gene-gene and geneenvironment), a multi-agent model was considered in which each factor was represented by an elemental agent. In addition a small prototype corresponding to the data management subsystem was built.

Conclusions

A conceptual model for bioinformatic tools supporting genomic analysis in cardiovascular diseases was obtained. The model shows two aspects: the object-oriented approach with UML for the basic system architecture and the agent-oriented approach for dealing with interactions between genetic and environmental factors. The model is part of a very large project for constructing a whole functional system named AGenes.