Цукерберг финансирует: Как «подружить» оптические технологии и биомедицину

https://medium.com/@cziscience/better-tools-increased-collaboration-between-optical-engineers-and-biomedical-researchers-3dd0825826fa
  • Перевод
Чтобы ускорить биомедтех, создатель Fаcebook решил профинансировать Imaging Scientists (ученые, занимающиеся наукой о сборе, хранении, поиске и обработке визуальной информации).

image

Конфокальная микроскопия фибробластов, которые важны в соединительной ткани. Ядра отмечены синим, актинические волокна красным, а тубулины зеленым. Фото: iStock.com.

Изобретение микроскопа в конце XVI века позволило ученым впервые исследовать микроскопический мир, но ученым потребовалось еще 200 лет, чтобы оценить микроскоп как важный инструмент в клинической медицине. Сегодня изображения молекул, клеток и тканей являются критическим шагом в биомедицинских исследованиях и клинической практике. Однако недостатки в программном обеспечении обработки изображений и в распространении новых технологий микроскопа замедлили прогресс в этой области.

Chan Zuckerberg Initiative (CZI) в прошлом году провели три семинара по теме обработки изображений, которые были направлены на вычислительные инструменты для микроскопии, клеточную и субклеточную визуализацию и визуализацию в мезомасштабе и макромасштабе, соответственно. Мы также посетили семь различных центров обработки изображений в США и Европе. В полученных нами отзывах мы увидели возможность ускорения прогресса в области обработки изображений за счет использования технологической экспертизы, которая стала основой нашего запроса на предоставление информационных систем для ученых, занимающихся наукой о сборе, хранении, поиске и обработке визуальной информации (RFA)

Новая программа Imaging Scientists от CZI направлена на ускорение развития биологии и медицины за счет расширения сотрудничества между биологами и экспертами в области технологий, тем самым улучшая инструменты микроскопии. Программа будет поддерживать до 10 ученых, состоящих в этой программе, для работы в центрах обработки изображений в США в течение трех-пяти лет. Этими учеными-изобретателями могли быть инженеры, физики, математики, программисты или биологи, которые специализируются на технологии в области оптической микроскопии или анализа данных.

Почему обработка изображений?


Микроскопия — основной метод клеточной биологии — занимает центральное место в основе биологии и медицины. Микроскопия также является ключом к патологии, которая определяет причины и последствия болезней. Наряду с микроскопией медицинская визуализация обеспечивает критический способ диагностики болезни на уровне всего организма. Улучшение методов визуализации означает улучшение широких областей биомедицины, что является основной идеей миссии CZI по поддержке науки и техники, которая позволит все болезни к концу этого столетия вылечить, предотвратить или сдерживать их развитие.

В прошлом десятилетии был достигнут технический прогресс, которые резко увеличил разрешающую способность оптической микроскопии. Теперь можно, например, наблюдать в живых клетках движение отдельных молекул, которые были помечены флуоресцентными маркерами. Но многие из этих новых микроскопов не были выведены на рынок, и программное обеспечение для анализа этих новых видов данных отстает от достижений в области аппаратного обеспечения. Мы считаем, что эта проблема обусловлена недостаточным взаимодействием между биологами и инженерами; наша программа Imaging Scientists стремится решить эту проблему.

image

Исследователь проверяет, окрашены ли ткани флуоресцентным антителом (Alexa Fluor 555). Фото: Jobelle Peralta.

Поддержка проектирования в центрах обработки изображений


В центрах обработки изображений используются современные микроскопы, инструменты для визуализации органов и связанное с ними программное обеспечение среди исследователей в университетах, медицинских центрах или присоединенных исследовательских учреждениях. Во время наших визитов в центры обработки изображений мы узнали от биологов, что они очень ценят контакт с инженерами аппаратного и программного обеспечения, но эта техника недооценена в биомедицине. Например, инженеры в центрах обработки изображений в США часто финансируются за счет возмездного оказания услуг. Это отсутствие целевого фонда препятствует их творческой изобретательности, не позволяет использовать их опыт в полной мере и ограничивает их внимание по отношению к системному прогрессу, который мог бы улучшить всю область. Средства от премии CZI будут направлены на устранение этого разрыва за счет выплаты затрат на заработную плату ученым, занимающимся наукой о сборе, хранении, поиске и обработке визуальной информации, чтобы они могли более глубоко и творчески взаимодействовать с людьми, занимающимися экспериментальной биологией в своих проектах.

Улучшение аппаратного и программного обеспечения обработки изображений


Современная микроскопия способна генерировать 3D-изображения с очень высокими скоростями или осуществлять таймлапс видео в течение длительного времени. Биологическое сообщество пытается делиться такими большими объемами обработанных изображений, анализировать и визуализировать их. Существующая экосистема инструментов с открытым исходным кодом отвечает наиболее насущным потребностям ученых, но эти инструменты остаются сложными в использовании, трудны для взаимодействия и еще не включают в себя современные достижения в разработке и автоматизации пользовательского интерфейса с помощью машинного обучения. Кроме того, многие новые микроскопы, особенно находящиеся на стадии разработки, требуют специальной экспертизы для сборки и даже для работы с ними. Мы видим насколько важно биологам и инженерам сосредоточиться на своих областях знаний, сотрудничая для решения проблем, требующих участия передовых технологий.

Ученые, работающие с CZI, будут работать непосредственно с биологами, чтобы использовать и совершенствовать новейшие аппаратные средства и программное обеспечение для обработки изображений. Благодаря регулярным обсуждениям и взаимодействиям эта группа инженеров на месте определит потребности программного обеспечения и инфраструктуры данных в области микроскопии, определит какие пакеты программного обеспечения в настоящее время наиболее полезны, как эти системы могут быть улучшены и необходимо ли разработать абсолютно новое программное обеспечение. В рамках нашей заинтересованности в открытой науке у CZI имеются свои штатные инженерные команды, которые разрабатывают программное обеспечение совместно с учеными этой среды, используя открытые сайты разработки, такие как GitHub, и выпуская программное обеспечение, разработанное нашей собственной командой и нашими финансируемыми партнерами в рамках разрешенных лицензий с открытым исходным кодом

image

Флуоресцентный вид клеток кожи человека в культуре под микроскопом. Ядра отмечены синим, актинические волокна красным, а тубулины зеленым. Фото: iStock.com.

Более широкий и быстрый обмен новыми методами обработки изображений


Недостаточно просто разрабатывать новые технологии, эти новые технологии должны быть широко и быстро распределены. В дополнение к ежедневному взаимодействию «один на один» с биологами, ученые, работающие с CZI, должны будут преподавать на курсах, которые распространяют современные методы микроскопии и которые открыты для ученых и студентов по всему миру. Ожидается также, что они станут частью более широкой сети экспертов по обработке изображений для выявления достижений в этой области и ее потребностей. Два раза в год научные семинары и встречи CZI в области обработки изображений и смежных биомедицинских областей будут предоставлять возможность заводить знакомства, обмениваться опытом и знаниями и использовать опыт друг друга для создания улучшений в технологии обработки изображений.

CZI и программное обеспечение


Уникальный дизайн Chan Zuckerberg Initiative сочетает в себе традиционную филантропическую поддержку с разработкой программного обеспечения с помощью штатной команды инженеров-программистов. Команды служат трем столпам CZI: науке, образованию и «справедливость&возможности». Разработанное программное обеспечение свободно распространяется, как правило, с открытым исходным кодом и разрабатывается в сотрудничестве с внешними разработчиками и пользователями. Взаимодействие с учеными, преподавателями и сектором социального обслуживания помогает CZI определять области, где его инженеры могут обеспечить максимальную ценность для этих разнообразных сфер. Чтобы узнать больше о нашей технологической команде, подписывайтесь на технологический блог CZI.

CZI рассчитывает с помощью этой программы Imaging Scientists внести свой вклад в специалистов в области микроскопии и программного обеспечения, которые продвигают эту область вперед, выявляя ее нынешние проблемы и будущий потенциал. Вы можете прочитать RFA и подать заявку до 3 октября 2018 года в 17:00 по тихоокеанскому времени. Пожалуйста, поделитесь этими важными перспективами и помогите нам распространить эту информацию! Для решения административных и программных вопросов, технической помощи или других вопросов связанных с RFA, пожалуйста, свяжитесь с sciencegrants@chanzuckerberg.com. Чтобы оставаться в курсе возможностей финансирования, подпишитесь на нашу рассылку. Чтобы узнать больше о работе в науке, посетите наш веб-сайт или подпишитесь на нас в Twitter.

Эд Макклески, научный сотрудник

Эд Макклески является научным сотрудником в Chan Zuckerberg Initiative с марта 2017 года, а ранее он был научным сотрудником в течение 10 лет в Медицинском институте Ховарда Хьюза. Он был профессором и ученым в Институте Vollum при университете Орегон Хелт & Сайенс(1993-2007) и в медицинской школе Вашингтонского университета (1986-1993). Его исследования посвящены биофизическим свойствам кальций-селективных ионных каналов и открытию ионных каналов, которые вызывают различные виды боли. Он преподавал физиологию и неврологию и руководил курсом нейробиологии в Морской биологической лаборатории в Вудс Холе.



Прием заявок в филтех-акселератор продлен до 27 сентября.

Тема: «Старение: технологические решения социальной проблемы» — как с помощью технологий решать социальные, экономические и культурные проблемы, связанные со старением человечества.

image
Про #philtech
#philtech (технологии + филантропия) — это открытые публично описанные технологии, выравнивающие уровень жизни максимально возможного количества людей за счёт создания прозрачных платформ для взаимодействия и доступа к данным и знаниям. И удовлетворяющие принципам филтеха:

1. Открытые и копируемые, а не конкурентно-проприетарные.
2. Построенные на принципах самоорганизации и горизонтального взаимодействия.
3. Устойчивые и перспективо-ориентированные, а не преследующие локальную выгоду.
4. Построенные на [открытых] данных, а не традициях и убеждениях
5. Ненасильственные и неманипуляционные.
6. Инклюзивные, и не работающие на одну группу людей за счёт других.

Акселератор социальных технологических стартапов PhilTech — программа интенсивного развития проектов ранних стадий, направленных на выравнивание доступа к информации, ресурсам и возможностям. Второй поток: март–июнь 2018.

Чат в Telegram
Сообщество людей, развивающих филтех-проекты или просто заинтересованных в теме технологий для социального сектора.

#philtech news
Телеграм-канал с новостями о проектах в идеологии #philtech и ссылками на полезные материалы.

Подписаться на еженедельную рассылку

Philtech Initiative

197,64

Общественное благо через цифровые технологии

Поделиться публикацией
Комментарии 9
    0
    Чтобы ускорить биомед, создатель Fecebook решил профинансировать Imaging Scientists (ученые, занимающиеся наукой о сборе, хранении, поиске и обработке визуальной информации).

    Опечатка по Фрейду? :)

    P.S. Прошу не понять меня превратно, к Марку Цукербергу я отношусь уважительно.
      0
      Да, забавно вышло, бывает.
      +3
      Статья немного искажает картину
      В прошлом десятилетии был достигнут технический прогресс, которые резко увеличил разрешающую способность оптической микроскопии.
      Да, сверхразрешающая микроскопия (STORM,PALM) — это большой скачок вперёд. Но за Xiawei Zhuang, которая стояла у основ STORM во время работы в Гарварде, но которой премию не дали, всё равно обидно.
      Теперь можно, например, наблюдать в живых клетках движение отдельных молекул, которые были помечены флуоресцентными маркерами.
      Отдельные молекулы флуорофоров можно в реальном увидеть и на обычном широкопольном флуоресцентном микроскопе, сверхразрешающие микроскопы нужны, чтобы увидеть каждую отдельную молекулу флуорофора. Но в реальном времени сверхразрешающая микроскопия по факту не работает: чтобы сделать приемлемый двумерный снимок с помощью STORM, нужно несколько минут (обычно 3).
      Но многие из этих новых микроскопов не были выведены на рынок, и программное обеспечение для анализа этих новых видов данных отстает от достижений в области аппаратного обеспечения. Мы считаем, что эта проблема обусловлена недостаточным взаимодействием между биологами и инженерами;
      Тут ещё смешнее: чем сложнее техника, тем выше у неё порог вхождения. Поэтому когда люди хотят заняться сверхразрешающей микроскопией, они должны разобраться, зачем оно нужно, когда использовать и как оно вообще работает. После этого они берут и делают открытую систему, когда от серийного микроскопа остаётся только станина и своими руками монтируют оптику, часто несерийную. Софт довольно единообразный, часто опенсорсный и неплохой. Т.е. работать можно, нужно только месяц покурить маны.
      Но тут на волне пафоса пришёл Nikon и как обычно всё испортил. Классическая история: хреновая документация на оборудование и ПО, много магических цифр, подбираемых наугад, и довольно слабая результативность. Зато это коробочное пафосное решение. У Zeiss ситуация лучше, но ненамного.

      У всех инструментальщиков сходные проблемы: есть специализированный инструмент и хайп вокруг него. Сначала был хайп, отягченный грантами, вокруг конфокальных микроскопов, потом двухфотонных, теперь сверхразрешающих. Ничего, и это пройдёт. Смысл не в том, чтобы Imaging scientists писали программы, а в том, чтобы они участвовали в планировании эксперимента и анализе его результатов.
        0
        Спасибо за дельные замечания.
        0
        “Justice & Opportunity” в оригинале по-русски это не «правосудие», а «справедливость и возможности». А то какие-то странные столпы в основании научно-филантропической программы.
        +1
        И хоть бы одним предложением упомянули Константина Анохина и что его лаборатория делает.
          +2
          А он тут при чём? Я уважаю его и его лабу, но почему в этой статье его надо было упомянуть?
            0
            Присоединяюсь к вопросу. Расскажите.
            Сам с 2010 года смотрю/посещаю лекции Анохина.

        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

        Самое читаемое