EpiBuilder 2.0: plataforma Web Dockerizada para Predição e Análise In Silico de Epítopos Lineares de Células B

Abstract

Introdução: Bioinformática é uma área interdisciplinar que desenvolve e aplica métodos computacionais para a coleta, processamento, análise e interpretação de grandes volumes de dados biológicos, especialmente dados ômicos, gerando conhecimento em saúde, veterinária, indústria alimentícia e agricultura. Na proteômica, ferramentas de software apoiadas por Inteligência Artificial têm sido empregadas na predição de epítopos para o estudo de doenças imunológicas e desenvolvimento de novas terapias. No entanto, essas ferramentas apresentam limitações em conformidade com normas de qualidade, como ISO 25010:2023 e ISO 25019:2023. O EpiBuilder 1.0 foi criado para mitigar essas lacunas. Objetivo: Atualizar o EpiBuilder como um software modular, automatizado e escalável, alinhado às demandas dos Laboratórios de Bioinformática e Protozoologia do MIP/CCB/UFSC e parceiros, com foco em usabilidade. Metodologia: A nova versão adota arquitetura cliente-servidor com front-end em Angular, back-end em Java com Spring Boot, banco de dados MariaDB e workflow com Nextflow. As ferramentas BepiPred 3.0 e BLAST foram integradas. O ambiente foi encapsulado em contêineres Docker, com suporte a execução com e sem GPU. Um pipeline de Continuous Integration/Continuous Delivery (CI/CD) foi implementado com GitHub Actions para automação da entrega contínua. Resultados: A plataforma permite envio de arquivos FASTA ou CSV, apresentando resultados em interface web com visualização, navegação, filtros e exportação. A validação com o proteoma da Borrelia burgdorferi demonstrou recuperação de epítopos presentes no IEDB, validando a acurácia do software. O desempenho foi avaliado por benchmark, definindo tempos de execução e configuração de hardware recomendada. Conclusão: O EpiBuilder 2.0 é uma plataforma gratuita e de código aberto para análise in silico de epítopos lineares de células B, com foco em usabilidade e conformidade com normas ISO/IEC para qualidade de software. A plataforma está disponível em: https://bioinformatics-ufsc.github.io/epibuilder.

Abstract: Introduction: Bioinformatics is an interdisciplinary field that develops and applies computational methods for collecting, processing, analyzing, and interpreting large volumes of biological data, particularly omics data, generating knowledge in health, veterinary science, the food industry, and agriculture. In proteomics, AI-powered software tools have been used for epitope prediction to support the study of immunerelated diseases and the development of new therapies. However, these tools often fail to comply with quality standards such as ISO 25010:2023 and ISO 25019:2023. EpiBuilder 1.0 was created to address these gaps. Objective: To update EpiBuilder as a modular, automated, and scalable software, aligned with the demands of the Bioinformatics and Protozoology Laboratories at MIP/CCB/UFSC and partners, with a focus on usability. Methodology: The new version adopts a client-server architecture, with a front-end in Angular, back-end in Java using Spring Boot, MariaDB database, and workflow implemented in Nextflow. The tools BepiPred 3.0 and BLAST were integrated. The environment was containerized using Docker, with support for execution with and without GPU. A CI/CD pipeline was implemented using GitHub Actions to automate continuous delivery. Results: The platform supports FASTA or CSV file submission and displays results through a web interface that includes visualization, navigation, filters, and export options. Validation using the Borrelia burgdorferi proteome showed recovery of epitopes present in IEDB, confirming the system?s accuracy. Performance was assessed through benchmarking, establishing execution times and recommended hardware configuration. Conclusion: EpiBuilder 2.0 is a free and open source platform for in silico analysis of linear B-cell epitopes, with a focus on usability and compliance with ISO/IEC software quality standards. The platform is available at: https://bioinformatics-ufsc.github.io/epibuilder.