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Bessere biologische Bilddaten

06.10.2021 - Forschungsteam zur Physik des Lebens erhält Fördermittel der Chan Zuckerberg Initiative.

Forscher des Exzellenzclusters Physics of Life (PoL) an der TU Dresden haben sich gemeinsam mit Wissenschaftlern des Institut Pasteur in Paris und des Francis Crick Institute in London zum Ziel gesetzt, die Analyse komplexer Mikroskopie­daten in der Biomedizin zu beschleunigen. Die Chan Zuckerberg Initiative (CZI) hat den Experten für Biobildanalyse aus dem DFG-Exzellenz­cluster Physik des Lebens an der TU Dresden, dem Institut Pasteur in Paris und dem Francis Crick Institute in London einen Grant für „Essential Open Source Software for Science“ bewilligt, um die GPU-beschleunigte Bildanalyse voranzutreiben. Das Forschungs­team plant, Know-how über diese aufstrebende Technologie zu entwickeln und zu verbreiten, damit Wissenschaftler weltweit davon profitieren können. Ziel ist es, Endanwendern die Verarbeitung umfangreicher biologischer Bilddaten zu ermöglichen.

 

Die wissenschaftliche Verarbeitung von biologischen Bilddaten gewinnt zunehmend an Bedeutung, da kontinuierlich große Mengen neuer Mikroskopie­aufnahmen entstehen, etwa von Forschern, die die Physik des Lebens verstehen wollen. „Sowohl die Fachleute selbst als auch die rechnerische Infrastruktur sind mit der riesigen Menge an Bilddaten, die in der biologischen und biophysikalischen Forschung analysiert werden müssen, überfordert. Eine intelligente Verteilung von Wissen und Arbeit ist der Schlüssel“, erklärt Robert Haase, Projekt- und Gruppenleiter am DFG-Exzellenz­cluster Physics of Life (PoL) der TU Dresden.

„Moderne Techniken der Volumen­elektronen­mikroskopie liefern großartige Bilder, stellen aber auch eine große Herausforderung dar, wenn es darum geht, aus den riesigen Mengen von Pixeln, die die Struktur des Lebens zeigen, eine Bedeutung zu extrahieren“, fügt Martin Jones, Projektpartner und stellvertretender Leiter der Abteilung Mikroskopie-Prototyping am Francis Crick Institute in London, hinzu. „Es ist wichtig, Spitzentechnologien in die moderne Wissenschaft zu integrieren. Es gibt bereits Lösungen für die Analyse großer Datenmengen. Es liegt an uns, sie in einer zuverlässigen und robusten Open-Source-Lösung für Forscher zugänglich zu machen“, erläutert Stéphane Rigaud, Projektpartner und Forschungs­ingenieur am Institut Pasteur in Paris.

„Es gibt keine größere Herausforderung oder Chance in der Bild­daten­wissenschaft als die Beschleunigung und Automatisierung der Bio­bildanalyse. Fortschritte in diesem Bereich werden die Wissenschaft von einem qualitativen in ein quantitatives Gebiet überführen und damit Erkenntnisse in der biomedizinischen und klinischen Forschung unterstützen“, sagt Lucy Collinson, Projektpartnerin und Leiterin der Elektronen­mikroskopie (EM) am Francis Crick Institute in London.

Das international besetzte Team aus dem Institut Pasteur in Paris, dem Francis Crick Institute in London und PoL in Dresden wird Lösungen für eine verteilte, beschleunigte Bildanalyse entwickeln, die auch für Endnutzer ohne Programmier­kenntnisse zugänglich sind. „Mit diesem Projekt bündeln wir technische und gemeinschaftliche Bestrebungen, um die bestmöglichen Methoden denjenigen zur Verfügung zu stellen, die sie am meisten brauchen, nämlich den Wissenschaftlern in den Laboren. Wir freuen uns sehr darauf, die Vorteile für die EM-Gemeinschaft und darüber hinaus zu sehen“, kommentiert Martin Jones.

„Getreu der Tradition des Netzwerks Europäischer Biodatenwissenschaftler (NEUBIAS – Network of European Bio-Image Analysts) werden wir das Wissen über beschleunigte Bildverarbeitung auf europäischer Ebene verbreiten. Wir freuen uns sehr, dass die CZI unsere Bemühungen zur Vernetzung und Bündelung der Kräfte zu diesem spannenden Thema fördert“, ergänzt Robert Haase. In den kommenden zwei Jahren werden die drei Partner eng zusammenarbeiten. Um die Interaktion mit der Life-Sciences-Community zu fördern, sind Symposien, Workshops und Hackathons im Stil von NEUBIAS geplant. Diese werden vom Exzellenzcluster Physics of Life an der TU Dresden, dem Institut Pasteur in Paris und dem Francis Crick Institute in London veranstaltet, um Wissen, Ideen und Erfahrungen auszutauschen. Die Software wird als Open Source zur Verfügung stehen und die Lehrmaterialien werden der Community frei zugänglich zur Verfügung gestellt. Weitere Informationen über das Projekt sind auf der Website der Chan Zuckerberg Initiative zu finden.

TU Dresden / DE

 

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