Fonds Zuckerberg: comment «se faire des amis» en technologie optique et biomédecine

Pour accélérer la technologie biomédicale, le créateur de Facebook a décidé de financer Imaging Scientists (scientifiques impliqués dans la science de la collecte, du stockage, de la recherche et du traitement des informations visuelles).



Microscopie confocale des fibroblastes, qui sont importants dans le tissu conjonctif. Les noyaux sont marqués en bleu, les fibres actiniques en rouge et la tubuline en vert. Photo: iStock.com.

L'invention du microscope à la fin du XVIe siècle a permis aux scientifiques d'explorer le monde microscopique pour la première fois, mais il a fallu encore 200 ans aux scientifiques pour évaluer le microscope comme un outil important en médecine clinique . Aujourd'hui, les images de molécules, de cellules et de tissus sont une étape critique dans la recherche biomédicale et la pratique clinique. Cependant, les failles des logiciels de traitement d'images et la diffusion de nouvelles technologies de microscopes ont ralenti les progrès dans ce domaine.

L'an dernier, l'Initiative Chan Zuckerberg (CZI) a organisé trois ateliers de traitement d'images axés sur les outils de calcul pour la microscopie, l'imagerie cellulaire et subcellulaire, et l'imagerie à mésoéchelle et macroscopie, respectivement. Nous avons également visité sept centres de traitement d'images différents aux États-Unis et en Europe. Dans les commentaires que nous avons reçus, nous avons vu la possibilité d'accélérer les progrès dans le domaine du traitement d'image grâce à l'utilisation de l'expertise technologique, qui est devenue la base de notre demande de fourniture de systèmes d'information pour les scientifiques impliqués dans la science de la collecte, du stockage, de la recherche et du traitement des informations visuelles (RFA)

Le nouveau programme des scientifiques en imagerie de CZI vise à accélérer le développement de la biologie et de la médecine en élargissant la collaboration entre les biologistes et les experts en technologie, améliorant ainsi les outils de microscopie. Le programme soutiendra jusqu'à 10 scientifiques de ce programme pour travailler dans des centres de traitement d'images aux États-Unis pendant trois à cinq ans. Ces inventeurs pourraient être des ingénieurs, des physiciens, des mathématiciens, des programmeurs ou des biologistes spécialisés dans la technologie de microscopie optique ou l'analyse de données.

Pourquoi le traitement d'image?

La microscopie - la principale méthode de biologie cellulaire - est au cœur des fondements de la biologie et de la médecine. La microscopie est également la clé de la pathologie, qui détermine les causes et les conséquences des maladies. Avec la microscopie, l'imagerie médicale fournit un moyen essentiel de diagnostiquer une maladie au niveau de l'organisme entier. L'amélioration des méthodes d'imagerie signifie l'amélioration des vastes domaines de la biomédecine, qui est l'idée centrale de la mission de CZI de soutenir la science et la technologie, qui guériront, préviendront ou inhiberont toutes les maladies d'ici la fin de ce siècle.

Au cours de la dernière décennie, des progrès technologiques ont été réalisés qui ont considérablement augmenté la résolution de la microscopie optique . Maintenant, par exemple, on peut observer dans les cellules vivantes le mouvement de molécules individuelles qui ont été marquées avec des marqueurs fluorescents. Mais bon nombre de ces nouveaux microscopes n'ont pas été commercialisés et les logiciels d'analyse de ces nouveaux types de données sont à la traîne des progrès du matériel. Nous pensons que ce problème est dû à une interaction insuffisante entre les biologistes et les ingénieurs; notre programme Imaging Scientists s'engage à résoudre ce problème.



Le chercheur vérifie si les tissus sont colorés avec un anticorps fluorescent (Alexa Fluor 555). Photo: Jobelle Peralta.

Prise en charge de la conception du centre d'images

Les centres de traitement d'images utilisent des microscopes de pointe, des outils d'imagerie d'organes et des logiciels connexes parmi les chercheurs des universités, des centres médicaux ou des instituts de recherche affiliés. Lors de nos visites dans les centres de traitement d'images, nous avons appris des biologistes qu'ils apprécient beaucoup le contact avec les ingénieurs hardware et software, mais cette technique est sous-estimée en biomédecine. Par exemple, les ingénieurs des centres de traitement d'images américains sont souvent financés par des services payants. Cette absence de fonds d'affectation spéciale entrave leur ingéniosité créative, ne permet pas de mettre pleinement à profit leur expérience et limite leur attention aux progrès systémiques qui pourraient améliorer l'ensemble du domaine. Les fonds du prix CZI seront utilisés pour combler cette lacune en payant des coûts salariaux aux scientifiques impliqués dans la science de la collecte, du stockage, de la recherche et du traitement des informations visuelles afin qu'ils puissent interagir de manière plus approfondie et créative avec des personnes impliquées dans la biologie expérimentale dans leurs projets.

Amélioration du matériel et des logiciels de traitement d'image

La microscopie moderne peut générer des images 3D à très grande vitesse ou des vidéos en accéléré pendant longtemps. La communauté biologique essaie de partager de si grands volumes d'images traitées, de les analyser et de les visualiser. L'écosystème existant d'outils open source répond aux besoins les plus urgents des scientifiques, mais ces outils restent difficiles à utiliser, difficiles à interagir avec et n'incluent pas encore les avancées modernes dans le développement et l'automatisation des interfaces utilisateur utilisant l'apprentissage automatique. En outre, de nombreux nouveaux microscopes, en particulier ceux en cours de développement, nécessitent une expertise particulière pour l'assemblage et même pour travailler avec eux. Nous voyons à quel point il est important pour les biologistes et les ingénieurs de se concentrer sur leurs domaines de connaissances, en travaillant ensemble pour résoudre des problèmes qui nécessitent la participation de technologies avancées.

Les scientifiques travaillant avec CZI travailleront directement avec les biologistes pour utiliser et améliorer les derniers matériels et logiciels de traitement d'images. Grâce à des discussions et des interactions régulières, cette équipe d'ingénieurs sur place déterminera les besoins de l'infrastructure logicielle et de données dans le domaine de la microscopie, déterminera quels progiciels sont actuellement les plus utiles, comment ces systèmes peuvent être améliorés et s'il est nécessaire de développer des logiciels complètement nouveaux. Dans le cadre de notre intérêt pour la science ouverte, CZI dispose de ses propres équipes d'ingénierie à plein temps qui développent des logiciels avec des scientifiques de cet environnement, en utilisant des sites de développement ouverts tels que GitHub et en publiant des logiciels développés par notre propre équipe et nos partenaires financés dans les limites autorisées. licences open source



Vue de fluorescence de cellules de peau humaine en culture au microscope. Les noyaux sont marqués en bleu, les fibres actiniques en rouge et la tubuline en vert. Photo: iStock.com.

Partage plus large et plus rapide des nouvelles techniques de traitement d'image

Il ne suffit pas de simplement développer de nouvelles technologies, ces nouvelles technologies doivent être largement et rapidement diffusées. En plus des interactions quotidiennes avec les biologistes, les scientifiques travaillant avec CZI devront dispenser des cours qui diffusent des techniques de microscopie modernes et qui sont ouverts aux scientifiques et aux étudiants du monde entier. Ils devraient également faire partie d'un réseau plus large d'experts en traitement d'image pour identifier les avancées dans ce domaine et ses besoins. Deux fois par an, des séminaires scientifiques et des réunions de CZI dans le domaine du traitement d'image et des domaines biomédicaux connexes fourniront l'occasion de faire des connaissances, d'échanger des expériences et des connaissances et d'utiliser leur expérience mutuelle pour créer des améliorations dans la technologie de traitement d'image.

CZI et logiciel

La conception unique de l'initiative Chan Zuckerberg combine un soutien philanthropique traditionnel avec le développement de logiciels avec l'aide d'une équipe d'ingénieurs logiciels à plein temps. Les équipes servent les trois piliers de l'ICZ: la science, l'éducation et la justice et les opportunités. Le logiciel développé est distribué librement, en règle générale, avec du code open source et est développé en collaboration avec des développeurs et des utilisateurs externes. La collaboration avec les universitaires, les éducateurs et le secteur des services sociaux aide CZI à identifier les domaines dans lesquels ses ingénieurs peuvent maximiser la valeur dans ces divers domaines. Pour en savoir plus sur notre équipe technologique, abonnez-vous au blog technologique CZI .

Avec l'aide de ce programme, Imaging Scientists, CZI prévoit de contribuer aux experts dans le domaine de la microscopie et des logiciels qui font avancer ce domaine, en identifiant ses problèmes actuels et son potentiel futur. Vous pouvez lire le RFA et postuler jusqu'au 3 octobre 2018 à 17h00, heure du Pacifique. Veuillez partager ces perspectives importantes et nous aider à diffuser ces informations! Pour toute assistance administrative, programmatique, technique ou tout autre problème lié à l'appel de demandes, veuillez contacter sciencegrants@chanzuckerberg.com. Pour rester à jour sur les opportunités de financement, abonnez - vous à notre newsletter . Pour en savoir plus sur le travail en science, visitez notre site Web ou suivez-nous sur Twitter .

Ed McCleskey, chercheur

Ed McCleskey est chercheur à l'Initiative Chan Zuckerberg depuis mars 2017, et auparavant, il est boursier depuis 10 ans au Howard Hughes Medical Institute. Il a été professeur et scientifique au Vollum Institute de l'Université de l'Oregon Helt & Science (1993-2007) et à l'Université de Washington Medical School (1986-1993). Ses recherches portent sur les propriétés biophysiques des canaux ioniques sélectifs en calcium et l'ouverture des canaux ioniques qui provoquent divers types de douleur. Il a enseigné la physiologie et la neurologie et a dirigé un cours de neurobiologie au Woods Hall Marine Biological Laboratory.

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La réception des candidatures à l'accélérateur filtek est prolongée jusqu'au 27 septembre.

Thème: «Vieillissement: solutions technologiques à un problème social» - comment utiliser la technologie pour résoudre les problèmes sociaux, économiques et culturels liés au vieillissement de l'humanité.