GenomIQ

Plataforma Bioinformática con IA

Mar 2025 - Mayo 2025

Plataforma bioinformática integral que combina herramientas avanzadas de análisis genómico con asistencia de IA. Incluye búsquedas BLAST, alineamiento múltiple de secuencias con WebAssembly, visualización de estructuras proteicas, anotación funcional y chat de IA en tiempo real con respuestas en streaming. Incluye autenticación OAuth, conexiones WebSocket e integración con las principales bases de datos biológicas (NCBI, UniProt, Pfam).

Stack

El Problema

Las herramientas bioinformáticas actuales como NCBI BLAST o Clustal Omega tienen interfaces obsoletas de los años 2000, requieren conocimientos técnicos avanzados para interpretar resultados y carecen de cualquier tipo de asistencia inteligente. Esto crea una barrera de entrada significativa para estudiantes y researchers que no son expertos en bioinformática, limitando el acceso al análisis genómico moderno.

La Solución

Diseñamos una plataforma todo-en-uno que integra BLAST search, alineamiento múltiple de secuencias (MSA), anotación funcional y visualización 3D de estructuras moleculares. La clave diferenciadora es la ejecución de algoritmos MSA (MAFFT, MUSCLE, Kalign) directamente en el navegador mediante WebAssembly, eliminando latencia de red y reduciendo la carga del servidor más de un 60%. Además, un chatbot con IA especializada explica resultados y sugiere análisis, haciendo accesible la bioinformática a usuarios no expertos.

Arquitectura

Varillas

Frontend

El frontend está construido con Next.js, React y TypeScript, proporcionando una interfaz moderna y responsive donde los usuarios pueden realizar búsquedas BLAST, ejecutar alineamientos múltiples con WebAssembly, visualizar estructuras 3D con NGL.js y explorar árboles filogenéticos interactivos. El estado global se gestiona con Zustand, el data fetching con SWR y React Query, y los estilos con TailwindCSS. Soporta internacionalización completa (español/inglés) con i18next.

Varillas

Backend y Servicios Externos

El backend desarrollado con FastAPI y Python actúa como API central del sistema. Gestiona autenticación mediante JWT y OAuth2 (Google), un sistema de cuotas para controlar el uso del chatbot de IA, y la integración con NCBI API para búsquedas BLAST. Utiliza WebSockets para comunicación en tiempo real del estado de los jobs, SQLAlchemy 2.0 con PostgreSQL para persistencia, y Redis para caché y colas de procesamiento. GenomIQ se integra con múltiples APIs externas: NCBI API, OpenRouter (GPT-4, Claude), Hugging Face, y DeepInfra y Cohere con fallback automático.

WebAssembly

Los algoritmos de Multiple Sequence Alignment se ejecutan directamente en el navegador mediante módulos WebAssembly (MAFFT, MUSCLE, Kalign), permitiendo procesar secuencias de hasta 10,000 aminoácidos localmente con cero latencia de red y sin sobrecargar el servidor. Los módulos se cargan bajo demanda y el cómputo se realiza completamente en el cliente.

Integración de Inteligencia Artificial

Un asistente inteligente está integrado directamente en el flujo de análisis. Puede interpretar resultados complejos y sugerir las herramientas adecuadas en base a lo que quiere el usuario.

Despliegue y CI/CD

Docker + Docker Compose en VPS. Pipeline de GitLab: construye frontend (multi-stage) y backend (Poetry), ejecuta tests (pytest + ESLint), sube imágenes al GitLab Registry y despliega mediante un script .sh (pull + restart). HTTPS automático con Certbot, health checks en todos los servicios y backups diarios de PostgreSQL.

Capturas de pantalla

Página Principal

Plataforma bioinformática integral con búsquedas BLAST, alineamiento de secuencias y asistencia de IA.

Iniciar Sesión

Página segura de inicio de sesión para acceder a espacios de trabajo bioinformáticos y análisis guardados.

Registro

Interfaz de creación de cuenta para comenzar a gestionar alineamientos de secuencias y anotaciones funcionales.

Panel de Usuario

Panel de usuario que muestra análisis recientes, resultados guardados y herramientas de acceso rápido.

Herramientas Bioinformáticas

Conjunto de herramientas disponibles para el análisis de secuencias genómicas y proteómicas.

Búsqueda BLAST

Interfaz para encontrar regiones de similitud entre secuencias biológicas utilizando las APIs de NCBI.

Alineamiento Múltiple de Secuencias

Visualización interactiva y análisis de alineamiento múltiple mediante integración con WebAssembly.

Anotación de Secuencias

Visualización detallada de características de secuencias y regiones funcionales usando datos de UniProt.

Traducción de Secuencias

Herramienta para traducir secuencias de nucleótidos a proteínas y analizar marcos de lectura.

Visualización de Proteínas en 3D

Visor interactivo en Three.js para analizar estructuras proteicas y configuraciones moleculares.

Asistente de IA

Chat de IA en tiempo real integrado en las herramientas para guiar análisis e interpretar resultados.

Interfaz de Chat

Vista dedicada de chat con IA para soporte bioinformático continuo y consultas.

Accesibilidad y Localización

Soporte completo para visualización en modo claro/oscuro y cambio de idioma (Inglés/Español).