Financiación de Zuckerberg: construyendo herramientas para la ciencia juntos

El surgimiento de la computación colaborativa para el atlas de células humanas

Kim Ankh La Cao, especialista en informática, trabaja con la científica de CZ Biohub, Angela Pisco.

Las células son las unidades fundamentales de la vida, pero todavía tenemos mucho que aprender sobre su función y organización básicas. Hay miles de tipos de células y billones de células individuales que trabajan en sistemas complejos para proporcionar una variedad de funciones en nuestro cuerpo, desde el sistema inmunitario hasta el cerebro. Las nuevas tecnologías experimentales para caracterizar células individuales, combinadas con los enfoques computacionales correctos, pueden ayudarnos a dar sentido a esta complejidad y comenzar a organizarla.

Human Cell Atlas (HCA) es una ambiciosa colaboración global para crear un mapa de referencia abierto de todas las células en el cuerpo humano al describir exhaustivamente los tipos de células, los números de células y las ubicaciones espaciales. Una vez completado, se convertirá en un recurso fundamental para los científicos, permitiéndoles comprender mejor cómo funcionan las células sanas y qué les sucede cuando ataca una enfermedad. Pero el ensamblaje, integración, análisis y uso compartido de este recurso requiere una nueva infraestructura de datos basada en la nube y nuevos métodos analíticos para procesar e interpretar conjuntos de datos diferentes grandes y complejos.

CZI apoya Human Cell Atlas a través de subvenciones, una infraestructura de datos, desarrollo colaborativo de software de código abierto y soporte para investigación colaborativa. Como parte de este esfuerzo, CZI Science organizó recientemente una conferencia de cuatro días de más de 200 científicos, biólogos computacionales e ingenieros de software para lanzar la creación de herramientas informáticas colaborativas para Human Cell Atlas , una serie de 85 subvenciones para que los investigadores trabajen en colaboración para resolver problemas computacionales para HCA

Planificación de conferencias para colaboración

En CZI, creemos que los equipos multidisciplinarios que trabajan juntos aceleran la ciencia, especialmente en la intersección de la biología, la informática y el desarrollo de software. Pero, ¿cómo podemos usar nuestras conferencias científicas para ayudar a establecer una colaboración? Esta reunión brindó la oportunidad de probar algunas ideas.

Antes de la conferencia, agrupamos proyectos en 12 áreas de investigación gratuitas organizadas en torno a tipos de datos, métodos analíticos y ecosistemas de software. Llamamos a estos grupos así: estado celular, tipo celular, imágenes, multómica, trayectorias, control de diversidad, variaciones de abundancia, espacios potenciales, compresión, escala, puertos y bioconductor . Algunos de estos grupos se usaron realmente juntos; otros se conocieron por primera vez.

Le pedimos a cada grupo que presentara su trabajo en conjunto para que tuviéramos 12 presentaciones grupales, en lugar de 85 proyectos separados, y tuvimos teleconferencias animadas para preparar los discursos antes de la reunión. Esta organización relajada y las teleconferencias previas a la reunión ayudaron a calmar la situación cuando llegó la gente. También desarrollamos un sitio web de la reunión con enlaces a repositorios, diapositivas, documentos y otros proyectos que se combinaron en un centro en línea durante la reunión.

El primer día, 12 grupos presentaron sus proyectos. Después de estas 12 presentaciones, los grupos pasaron los siguientes dos días y medio trabajando juntos para "dividir" mejor el trabajo que podrían hacer en el transcurso de un año (duración del proyecto), haciendo hincapié en la conexión de hilos como métricas comunes y control conjuntos de datos para determinar el éxito relativo de varios algoritmos, estándares de datos y estándares de metadatos, o integración con diversas herramientas de programación del ecosistema. Para agregar algo de estructura, también presentamos cuatro sesiones de capacitación paralelas que ayudarán a enseñar e informar una variedad de temas: herramientas para la visualización moderna de datos web, una plataforma para coordinar los datos del Human Cell Atlas , usar y mejorar bioRxiv para la biología computacional y la programación colaborativa con github

Dedicamos mucho tiempo a la reunión para que los grupos pudieran trabajar desde el tiempo asignado para la coprogramación, terminando con una sesión de lluvia de ideas masiva, diluida con presentaciones de los invitados sobre los principales costos experimentales y computacionales actuales asociados con HCA, incluida la información de fondo inspiradora de Dana Peer, HCA Computing Community Leader.


La reunión terminó con presentaciones de los oyentes sobre lo que hicieron y cómo continuar trabajando juntos. Dejamos mucho tiempo no planificado, tanto para el trabajo como para la interacción social, para facilitar la discusión abierta y la construcción de relaciones. Elegir un lugar que proporcionaría a los participantes espacio para reuniones y alojamiento ayudó a crear una comunidad. Los conjuntos de datos de referencia seleccionados de Github pueden durar un año, pero el karaoke y el karaoke junto al mar son una conexión que puede durar toda una carrera científica.


Continuación de la discusión con una hoguera en el océano.

Gracias @cziscience por una reunión increíble. ¡Fue la reunión más productiva, colectiva e inspiradora a la que he asistido a lo largo de mi carrera!
- Duygu @ duyguucar

Que aprendimos

Tres aspectos de la reunión fueron particularmente inspiradores. Primero, los grupos estaban realmente felices de colaborar para proporcionar tiempo, espacio y herramientas. En segundo lugar, los estudiantes y el personal académico, junto con PI, energizaron la reunión y probablemente ayudaron a asegurarse de que el trabajo realmente se hiciera. En tercer lugar, la presentación de varios biólogos informáticos e ingenieros de software CZI ayudó a facilitar la colaboración en la reunión: nuestro equipo aprendió mucho de los beneficiarios sobre los problemas en el terreno y también ayudó a crear capacidades informáticas y colaboración entre industrias.

Todos participaron en esta nueva estructura de reunión a su manera: en los mejores casos, los grupos explicaron la visión y el alcance de sus proyectos, a veces supervisando o definiendo literalmente conjuntos de datos de control o escribiendo un prototipo de código. También nos impresionaron los grupos que encontraron oportunidades concretas para colaborar con CZI de código abierto: Josh Moore de OMERO ahora está trabajando con el equipo de Starfish en formatos de datos transcriptómicos basados ​​en imágenes, y Ryan Williams y Cotton Seed del grupo de escalado desarrollar enfoques más escalables para almacenar y calcular matrices en la Plataforma de coordinación de datos.

También estuvimos encantados de que los desarrolladores de los tres paquetes de software clave para el análisis de un solo núcleo: Scanpy , Seurat y Scater , hayan progresado en la mejora de la interoperabilidad de sus herramientas y formatos de datos. Simplemente estando en la misma habitación y teniendo el tiempo y el apoyo necesarios, puede estimular el progreso.

@DrAnneCarpenter
Chan Zuckerberg Science hace cosas increíbles para la ciencia.
Pero trabajar con ellos también fue culturalmente sorprendente. Esto llevó a discusiones científicas con otras mujeres expertas en el campo de la computación de mi edad (¡la primera para mí!). Esto contribuyó a la creación de relaciones con diferentes áreas, proyectos de programas, disciplinas. Bravo!
- Anne Carpenter

Fue realmente agradable ver a una comunidad de expertos en informática de HCA reunirse en esta reunión. Como uno de los participantes le dijo a uno de nosotros, se sintió como "combustible de madera de la ciencia computacional", y no podíamos estar en desacuerdo. Nos complace que CZI Science haya podido ayudar a generar interacciones tan emocionantes, y esperamos utilizar esta reunión como modelo a medida que continuamos lanzando más y más proyectos.

Para obtener más información sobre cómo trabajar en ciencias, visite nuestro sitio web o síganos en Twitter . Para obtener más información sobre nuestro equipo de tecnología, suscríbase al blog de tecnología CZI . Para mantenerse actualizado sobre las oportunidades de financiación, suscríbase a nuestro boletín . Y siempre puede contactarnos en science@chanzuckerberg.com.

Jeremy Freeman, Director, Especialista en Biología Computacional

Jeremy es un científico que trabaja en la intersección de la biología y la tecnología. Quiere comprender cómo funcionan los sistemas biológicos y utilizar esta comprensión en interés tanto de la salud humana como del diseño de sistemas inteligentes. Estudió visión por computadora en una escuela de posgrado en la Universidad de Nueva York, dirigió el laboratorio de investigación en neurociencia del Janelia Research Campus HHMI y actualmente se encuentra en la Iniciativa Chan Zuckerberg, liderando nuestro trabajo en áreas donde se cruzan la informática y la biología. Es aficionado al código abierto y la ciencia abierta, y también reúne a científicos e ingenieros en varias áreas.

Arne Bakker, Gerente de Investigación y Comentarios

Arne Bakker es el líder de las reuniones científicas en la Iniciativa Chan Zuckerberg. Tiene un doctorado en inmunología tumoral del Instituto de Cáncer de los Países Bajos, así como su investigación en la Universidad de California en Berkeley. Más recientemente, Arne fue decano asistente de capacitación laboral para maestros y científicos novatos con el título de Doctor en Ciencias en la Universidad de Stanford. A lo largo de su carrera, Arne atrajo activamente a los científicos: fue director del Discovery Festival en Amsterdam, coorganizó Beyond Academia en la Universidad de California en Berkeley y PhD Pathways en Stanford, y se ofreció como voluntario para el Bay Area Science Festival. En CZI, Arne combina las lecciones que ha aprendido de esta carrera multifacética para liderar nuestros esfuerzos para reunir a los científicos a través de reuniones, seminarios y otras reuniones para crear y apoyar comunidades científicas colaborativas.

Traducción: Diana Sheremyova

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