이종 의생명개체 통합 데이터베이스구축과 개체탐색 시스템 개발

Abstract

생물학적 개체들 간의 관계 정보 통합은 개별 데이터베이스 수준에서는 확인할 수 없었던 거시적 관점의 통찰을 연구자들에게 제공한다는 측면에서 큰 의의를 지닌다. 본 연구에서 개발된 BEE (Biomedical Entity Explorer)는 유전자, miRNA, 약물, 질병, SNP, Pathway의 여섯 가지 의생물개체 유형으로 구성되어 있는 유전자 중심의 개체관계 통합 데이터베이스와 그것을 기반으로 이종개체들 간의 관계를 복합적으로 질의할 수 있는 웹 기반의 질의 시스템이다. 해당 시스템은 온라인상에 공개된 대표적인 의생명개체 데이터베이스인 Ensembl, ChEMBL, Tarbase, Mirbase, MsigDB, Human Genetic Variation Databgase, UMLS, Experimental Factor Ontology, Disease Ontology, Mondo Ontology 등을 기반으로 한 60여개의 소스에서 제공되는 개체정보들과 유전자와의 연관 정보를 수집하여 각 개체들의 관계 정보를 통합하였다. 더 나아가, 각 개체들의 동의어, 설명 및 개별 세부 정보가 포함된 외부 데이터들을 연동하여 통합한 데이터베이스인 HIVE를 구축했다. HIVE를 기반으로 개발된 검색 시스템, BEE(Biomedical Entity Explorer)는 개체의 조회, 그리고 해당 개체와 연관된 이종의 개체들을 여러 조건에 의해 탐색할 수 있는 기능을 제공한다. BEE는 "Vitamin D Receptor와 raloxifene, Estrogen Receptor 1이 동시에 연관을 가지는 질병은 어떤 것들이 있는가? 와 같은, 여러 종류의 개체들의 관계를 관통하는 복합적인 질의문들을 결합, 부정 및 교차 연산을 사용하여 결과를 얻을 수 있다. 상기의 예제와 같은 복합 질의를 생성하고 답을 얻는 과정은 BEE에서 제공되는 직관적인 인터페이스에 의해, 해당 분야에 대해 처음 접하는 사용자들 이 손쉽게 결과를 얻을 수 있도록 구성되었다. BEE는 개체 간의 복잡한 연관성을 탐색하는 연구자들에게 유용할 뿐만 아니라, 의생명개체들을 검색하는 일반 사용자에게도 출발점이 될 수 있을 것이다. BEE는 http://bike-bee.snu.ac.kr에서 접속할 수 있다.

Biomedical Entity Explorer(BEE) is a web server that can search for biomedical entities from a database of six biomedical entity types (Gene, miRNA, Drug, Disease, SNP, Pathway) and their gene associations. The search results can be explored using intersections, unions, and negations. BEE has integrated biomedical entities from 16 databases(Ensemble, PharmGKB, Genetic Home Reference, Tarbase, Mirbase, NCI Thesaurus, DisGeNET, Linked life data, UMLS, GSEA MsigDB, Reactome, KEGG, Gene Ontology, HGVD, SNPedia, dbSNP) based on their gene associations and built a database with their synonyms, descriptions, and links containing individual details. Users can enter the keyword of one or more entities and select the type of entity for which they want to know the relationship for and by using set operations such as union, negation and intersection, they can navigate the search results more clearly. With this method complex queriessuch as What are the genes simultaneously associated with Cell cell adhesion, Cell proliferation, Epithelial to mesenchymal transition and Adult hepatocellular carcinoma can be easily obtained through a simple and intuitive input. We believe that BEE will not only be useful for biologists querying for complex associations between entities, but can also be a good starting point for general users searching for biomedical entities. BEE is accessible at http://bike-bee.snu.ac.kr.