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Schnellere Bilddatenforschung: Forscher:innen des Exzellenzclusters Physics of Life (PoL) an der TU Dresden haben sich gemeinsam mit Wissenschaftler:innen 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 Expert:innen 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:innen weltweit davon profitieren können. Ziel ist es, Endanwender:innen die Verarbeitung umfangreicher biologischer Bilddaten zu ermöglichen.
Die wissenschaftliche Verarbeitung von biologischen Bilddaten gewinnt zunehmend an Bedeutung, da kontinuierlich große Mengen neuer Mikroskopieaufnahmen entstehen, z. B. von Forscher:innen, 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:innen 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-Wissenschaftler:innen in Dresden wird Lösungen für eine verteilte, beschleunigte Bildanalyse entwickeln, die auch für Endnutzer:innen 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 Wissenschaftler:innen 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.
Bildbeschreibung: Biolog:innen, die in der Entwicklungsbiologie arbeiten, untersuchen zum Beispiel sich entwickelnde Käferembryonen (Tribolium castaneum) in dreidimensionalen Zeitrafferdatensätzen (links). Nach der interaktiven Einrichtung eines Bildanalyse-Workflows, z.B. für die Visualisierung der Zellkerndichte (rechts), besteht eine Herausforderung darin, den Workflow auf großen Datensätzen auszuführen.
Über die Chan Zuckerberg Initiative
Die Chan Zuckerberg Initiative wurde 2015 gegründet, um bei der Lösung einiger der größten Herausforderungen der Gesellschaft zu helfen - von der Bekämpfung von Krankheiten über die Verbesserung der Bildung bis hin zur Erfüllung der Bedürfnisse lokaler Gemeinschaften. Das Ziel der Initiative ist es, eine integrativere, gerechtere und gesündere Zukunft für alle zu schaffen. Für weitere Informationen besuchen Sie bitte www.chanzuckerberg.com.
Über PoL – Exzellenzcluster Physics of Life
Das Exzellenzcluster Physik des Lebens (Physics of Life - PoL) der TU Dresden konzentriert sich auf die Gesetze der Physik, die der Organisation des Lebens in Molekülen, Zellen und Geweben zugrunde liegen. Am Cluster erforschen Expertinnen und Experten aus Physik, Biologie und Informatik gemeinsam, wie sich aktive Materie in vorgegebene Strukturen in Zellen und Geweben organisiert und damit Leben entsteht. PoL wird im Rahmen der Exzellenzstrategie durch die DFG gefördert und ist eine Kooperation zwischen Forschungsgruppen der TU Dresden und Forschungseinrichtungen des DRESDEN-concept-Verbundes, wie dem Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG), dem Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme (MPI-PKS), dem Leibniz-Institut für Polymerforschung (IPF) und dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR). www.physics-of-life.tu-dresden.de
Pressekontakt PoL:
Bianka Claus
DFG Exzellenzcluster Physik des Lebens (Physics of Life, PoL), TU Dresden
Öffentlichkeitsarbeit
Tel.: +49 351 463-41247
E-Mail: bianka.claus@tu-dresden.de
Dr. Robert Haase
E-Mail: robert.haase@tu-dresden.de
Website der Forschungsgruppe Bio-image Analysis Group: https://tud.link/4olu
Dr. Robert Haase
Hagen Gebauer (PoL/TUD)
Käferembryonen
Dr. Robert Haase
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Biologie, Informationstechnik, Physik / Astronomie
überregional
Kooperationen, Wissenschaftspolitik
Deutsch
Dr. Robert Haase
Hagen Gebauer (PoL/TUD)
Käferembryonen
Dr. Robert Haase
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