صناديق زوكربيرج: كيفية "تكوين صداقات" التكنولوجيا البصرية والطب الحيوي

لتسريع التكنولوجيا الطبية الحيوية ، قرر منشئ Facebook تمويل علماء التصوير (العلماء المشاركون في علم جمع المعلومات البصرية وتخزينها والبحث فيها ومعالجتها).



الفحص المجهري البؤري للخلايا الليفية ، وهي مهمة في الأنسجة الضامة. يتم تمييز النوى باللون الأزرق ، والألياف الشعاعية باللون الأحمر ، والأنبوب الأخضر. الصورة: iStock.com.

سمح اختراع المجهر في نهاية القرن السادس عشر للعلماء باستكشاف العالم المجهري لأول مرة ، لكن الأمر استغرق العلماء 200 عامًا أخرى لتقييم المجهر كأداة مهمة في الطب السريري . اليوم ، تعد صور الجزيئات والخلايا والأنسجة خطوة حاسمة في البحث الطبي الحيوي والممارسة السريرية. ومع ذلك ، فإن العيوب في برامج معالجة الصور ونشر تقنيات المجهر الجديدة قد أبطأت التقدم في هذا المجال.

عقدت مبادرة تشان زوكربيرج (CZI) ثلاث ورش عمل لمعالجة الصور في العام الماضي ركزت على الأدوات الحسابية للفحص المجهري ، والتصوير الخلوي والخلايا الخلوية ، والتصوير المتوسط ​​الحجم والتصوير المجهري ، على التوالي. قمنا أيضًا بزيارة سبعة مراكز مختلفة لمعالجة الصور في الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا. في التعليقات التي تلقيناها ، رأينا إمكانية تسريع التقدم في مجال معالجة الصور من خلال استخدام الخبرة التكنولوجية ، والتي أصبحت أساس طلبنا لتوفير أنظمة المعلومات للعلماء المشاركين في علم جمع المعلومات البصرية وتخزينها والبحث فيها ومعالجتها (RFA)

يهدف برنامج علماء التصوير الجديد التابع لـ CZI إلى تسريع تطوير علم الأحياء والطب من خلال توسيع التعاون بين علماء الأحياء وخبراء التكنولوجيا ، وبالتالي تحسين أدوات الفحص المجهري. سيدعم البرنامج ما يصل إلى 10 علماء في هذا البرنامج للعمل في مراكز معالجة الصور في الولايات المتحدة لمدة ثلاث إلى خمس سنوات. يمكن أن يكون هؤلاء المخترعون مهندسين أو فيزيائيين أو رياضيين أو مبرمجين أو علماء أحياء متخصصين في تكنولوجيا الميكروسكوب الضوئي أو تحليل البيانات.

لماذا معالجة الصور؟

إن الفحص المجهري - الطريقة الرئيسية لبيولوجيا الخلية - أساسي لأساس علم الأحياء والطب. الفحص المجهري هو أيضًا مفتاح علم الأمراض ، الذي يحدد أسباب وعواقب الأمراض. إلى جانب الفحص المجهري ، يوفر التصوير الطبي طريقة حاسمة لتشخيص المرض على مستوى الكائن الحي بأكمله. إن تحسين طرق التصوير يعني تحسين المجالات الواسعة للطب الحيوي ، وهي الفكرة الأساسية لمهمة CZI لدعم العلوم والتكنولوجيا ، والتي ستعالج أو تمنع أو تمنع جميع الأمراض بحلول نهاية هذا القرن.

في العقد الماضي ، تم إحراز تقدم تكنولوجي زاد بشكل كبير من دقة الفحص المجهري البصري . الآن ، على سبيل المثال ، يمكن للمرء أن يلاحظ في الخلايا الحية حركة الجزيئات الفردية التي تم تمييزها بعلامات الفلورسنت. لكن العديد من هذه المجاهر الجديدة لم يتم تسويقها ، والبرمجيات لتحليل هذه الأنواع الجديدة من البيانات متخلفة عن التقدم في الأجهزة. نعتقد أن هذه المشكلة ترجع إلى عدم كفاية التفاعل بين علماء الأحياء والمهندسين ؛ يلتزم برنامج علماء التصوير لدينا بحل هذه المشكلة.



يتحقق الباحث مما إذا كانت الأنسجة ملطخة بجسم مضاد فلوري (Alexa Fluor 555). الصورة: جوبيل بيرالتا.

دعم تصميم مركز الصور

تستخدم مراكز معالجة الصور المجاهر الحديثة وأدوات تصوير الأعضاء والبرامج ذات الصلة بين الباحثين في الجامعات أو المراكز الطبية أو مؤسسات البحث التابعة. خلال زياراتنا لمراكز معالجة الصور ، علمنا من علماء الأحياء أنهم يقدرون جدًا الاتصال بمهندسي الأجهزة والبرامج ، ولكن هذه التقنية لا تُقدر حق قدرها في الطب الحيوي. على سبيل المثال ، غالبًا ما يتم تمويل المهندسين في مراكز معالجة الصور الأمريكية من خلال الخدمات المدفوعة. هذا الافتقار إلى صندوق استئماني يعيق براعتهم الإبداعية ، ولا يسمح باستخدام خبرتهم بالكامل ، ويحد من انتباههم للتقدم المنهجي الذي يمكن أن يحسن المجال بأكمله. سيتم استخدام الأموال من جائزة CZI لسد هذه الفجوة من خلال دفع تكاليف المرتبات للعلماء المشاركين في علم جمع المعلومات البصرية وتخزينها والبحث فيها ومعالجتها بحيث يمكنهم التفاعل بشكل أكثر عمقًا وإبداعًا مع الأشخاص المشاركين في علم الأحياء التجريبي في مشاريعهم.

تحسين أجهزة وبرامج معالجة الصور

يمكن للميكروسكوب الحديث توليد صور ثلاثية الأبعاد بسرعات عالية جدًا أو فيديو بفاصل زمني لفترة طويلة. يحاول المجتمع البيولوجي مشاركة مثل هذه الأحجام الكبيرة من الصور المعالجة وتحليلها وتصورها. يلبي النظام البيئي الحالي لأدوات المصادر المفتوحة الاحتياجات الأكثر إلحاحًا للعلماء ، ولكن تظل هذه الأدوات صعبة الاستخدام ، وصعبة التفاعل معها ولا تتضمن بعد التطورات الحديثة في تطوير وأتمتة واجهات المستخدم باستخدام التعلم الآلي. بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب العديد من الميكروسكوبات الجديدة ، خاصة تلك قيد التطوير ، خبرة خاصة للتجميع وحتى للعمل معها. نرى مدى أهمية تركيز علماء الأحياء والمهندسين على مجالات معرفتهم ، والعمل معًا على حل المشكلات التي تتطلب مشاركة التقنيات المتقدمة.

سيعمل العلماء الذين يعملون مع CZI مباشرة مع علماء الأحياء لاستخدام وتحسين أحدث الأجهزة والبرامج لمعالجة الصور. من خلال المناقشات والتفاعلات المنتظمة ، سيحدد فريق المهندسين هذا في الموقع احتياجات البنية التحتية للبرامج والبيانات في مجال الفحص المجهري ، وتحديد حزم البرامج الأكثر فائدة حاليًا ، وكيف يمكن تحسين هذه الأنظمة ، وما إذا كان من الضروري تطوير برامج جديدة تمامًا. كجزء من اهتمامنا بالعلوم المفتوحة ، فإن CZI لديها فرق هندسية بدوام كامل تعمل على تطوير البرامج مع العلماء من هذه البيئة ، باستخدام مواقع التطوير المفتوحة مثل GitHub ، وإطلاق البرامج التي طورها فريقنا وشركاؤنا الممولون ضمن المسموح به تراخيص مفتوحة المصدر



عرض مضان لخلايا الجلد البشرية في الثقافة تحت المجهر. يتم تمييز النوى باللون الأزرق ، والألياف الشعاعية باللون الأحمر ، والأنبوب الأخضر. الصورة: iStock.com.

مشاركة أوسع وأسرع لتقنيات معالجة الصور الجديدة

لا يكفي مجرد تطوير تقنيات جديدة ؛ يجب توزيع هذه التقنيات الجديدة على نطاق واسع وبسرعة. بالإضافة إلى التفاعلات اليومية الفردية مع علماء الأحياء ، سيحتاج العلماء الذين يعملون مع CZI إلى تدريس الدورات التي تنشر تقنيات الميكروسكوب الحديثة والمفتوحة للعلماء والطلاب في جميع أنحاء العالم. ومن المتوقع أيضًا أن يصبحوا جزءًا من شبكة أوسع من خبراء معالجة الصور لتحديد التطورات في هذا المجال واحتياجاته. مرتين في السنة ، ستوفر الندوات والاجتماعات العلمية لـ CZI في مجال معالجة الصور والمجالات الطبية الحيوية ذات الصلة فرصة للتعرف على المعارف وتبادل الخبرات والمعرفة واستخدام خبرة بعضهم البعض لخلق تحسينات في تكنولوجيا معالجة الصور.

CZI والبرمجيات

يجمع التصميم الفريد لمبادرة Chan Zuckerberg بين الدعم الخيري التقليدي مع تطوير البرمجيات بمساعدة فريق بدوام كامل من مهندسي البرمجيات. تخدم الفرق الركائز الثلاث لـ CZI: العلوم والتعليم والعدالة والفرص. يتم توزيع البرامج المطورة بحرية ، كقاعدة عامة ، مع شفرة مفتوحة المصدر ويتم تطويرها بالتعاون مع المطورين والمستخدمين الخارجيين. إن الانخراط مع الأكاديميين والمعلمين وقطاع الخدمات الاجتماعية يساعد CZI في تحديد المجالات التي يمكن لمهندسيها زيادة القيمة في هذه المجالات المتنوعة. لمعرفة المزيد عن فريق التكنولوجيا لدينا ، اشترك في مدونة تكنولوجيا CZI .

بمساعدة هذا البرنامج ، Imaging Scientists ، تتوقع CZI المساهمة في الخبراء في مجال الميكروسكوب والبرمجيات الذين يتقدمون في هذا المجال ، وتحديد مشاكله الحالية وإمكاناته المستقبلية. يمكنك قراءة RFA والتقدم حتى 3 أكتوبر 2018 الساعة 17:00 بتوقيت المحيط الهادئ. يرجى مشاركة هذه المنظورات المهمة ومساعدتنا على نشر هذه المعلومات! بالنسبة إلى المشكلات الإدارية أو البرامجية أو التقنية أو غيرها من المشكلات المتعلقة بطلبات RFA ، يرجى الاتصال بـ sciencegrants@chanzuckerberg.com. للبقاء على اطلاع بفرص التمويل ، اشترك في نشرتنا الإخبارية . لمعرفة المزيد عن العمل في العلوم ، قم بزيارة موقعنا على الإنترنت أو تابعنا على تويتر .

إد مكليسكي ، باحث

إد مكليسكى باحث في مبادرة تشان زوكربيرج منذ مارس 2017 ، وكان سابقًا باحثًا لمدة 10 سنوات في معهد هوارد هيوز الطبي. كان أستاذاً وعالماً في معهد فولوم في جامعة أوريغون هيلت آند ساينس (1993-2007) وفي كلية الطب بجامعة واشنطن (1986-1993). يركز بحثه على الخصائص الفيزيائية الحيوية لقنوات الأيونات الانتقائية للكالسيوم وفتح قنوات الأيونات التي تسبب أنواعًا مختلفة من الألم. قام بتدريس علم وظائف الأعضاء وعلم الأعصاب وقاد دورة في علم الأعصاب في مختبر وودز هال البيولوجي البيولوجي.

---

تم تمديد استقبال الطلبات إلى filtek-مسرّع حتى 27 سبتمبر.

الموضوع: "الشيخوخة: حلول تكنولوجية لمشكلة اجتماعية" - كيفية استخدام التكنولوجيا لحل المشاكل الاجتماعية والاقتصادية والثقافية المرتبطة بشيخوخة البشرية.