Zuckerberg Funding: Construindo Ferramentas para a Ciência Juntos

O surgimento da computação colaborativa para o atlas celular humano

Kim Ankh La Cao, especialista em estatística de computação, trabalhando com a cientista da CZ Biohub, Angela Pisco.

As células são as unidades fundamentais da vida, mas ainda temos muito a aprender sobre sua função e organização básicas. Existem milhares de tipos de células e trilhões de células individuais trabalhando em sistemas complexos, a fim de fornecer uma variedade de funções em nosso corpo, do sistema imunológico ao cérebro. Novas tecnologias experimentais para caracterizar células individuais - combinadas com as abordagens computacionais corretas - podem nos ajudar a entender essa complexidade e começar a organizá-la.

O Human Cell Atlas (HCA) é uma colaboração global ambiciosa para criar um mapa de referência aberto de todas as células do corpo humano, descrevendo de forma abrangente os tipos de células, números de células e localizações espaciais. Uma vez concluído, ele se tornará um recurso fundamental para os cientistas, permitindo que eles entendam melhor como as células saudáveis ​​funcionam e o que acontece quando uma doença ocorre. Mas a montagem, integração, análise e compartilhamento desse recurso requer uma nova infraestrutura de dados baseada na nuvem e novos métodos analíticos para processar e interpretar grandes e complexos conjuntos de dados diferentes.

A CZI suporta o Human Cell Atlas por meio de doações, uma infraestrutura de dados, desenvolvimento colaborativo de software de código aberto e suporte para pesquisa colaborativa. Como parte desse esforço, a CZI Science organizou recentemente uma conferência de quatro dias com mais de 200 cientistas, biólogos computacionais e engenheiros de software para lançar a criação de ferramentas de computação colaborativa para o Human Cell Atlas , uma série de 85 subsídios para que os pesquisadores trabalhem em colaboração para resolver problemas computacionais. HCA

Planejamento de conferência para colaboração

Na CZI, acreditamos que as equipes multidisciplinares que trabalham juntas aceleram a ciência, especialmente no cruzamento da biologia, da computação e do desenvolvimento de software. Mas como podemos usar nossas conferências científicas para ajudar a estabelecer colaboração? Esta reunião ofereceu uma oportunidade para experimentar algumas idéias.

Antes da conferência, agrupamos projetos em 12 áreas de pesquisa gratuitas organizadas em torno de tipos de dados, métodos analíticos e ecossistemas de software. Chamamos esses grupos assim: estado da célula, tipo de célula, imagens, multimômica, trajetórias, controle de diversidade, variações de abundância, espaços potenciais, compressão, escala, portas e biocondutor . Alguns desses grupos foram realmente usados ​​juntos - outros se conheceram pela primeira vez.

Pedimos a cada grupo que apresentasse seu trabalho como um todo, para que tivéssemos 12 apresentações em grupo, em vez de 85 projetos separados, e tivéssemos teleconferências animadas para preparar os discursos antes da reunião. Essa organização descontraída e as teleconferências anteriores à reunião ajudaram a amenizar a situação quando as pessoas chegaram. Também desenvolvemos um site da reunião com links para repositórios, slides, documentos e outros projetos que foram combinados em um centro on-line durante a reunião.

No primeiro dia, 12 grupos apresentaram seus projetos. Após essas 12 apresentações, os grupos passaram os próximos dois dias e meio trabalhando juntos para melhor "dividir" o trabalho que eles poderiam fazer ao longo de um ano (duração do projeto), enfatizando a vinculação de tópicos como métricas e controle comuns conjuntos de dados para determinar o sucesso relativo de vários algoritmos, padrões de dados e padrões de metadados ou integração com várias ferramentas de programação de ecossistemas. Para adicionar alguma estrutura, também introduzimos quatro sessões de treinamento paralelas que ajudarão a ensinar e informar uma variedade de tópicos: ferramentas para visualização de dados da web moderna, uma plataforma para coordenar dados do Atlas de Células Humanas , usando e melhorando o bioRxiv para biologia computacional e programação colaborativa com o github .

Reservamos muito tempo na reunião para que os grupos pudessem trabalhar a partir do tempo alocado para a co-programação, terminando com uma sessão de brainstorming massiva, diluída com apresentações daqueles convidados sobre os principais custos experimentais e computacionais atuais associados ao HCA - incluindo as informações inspiradoras de Dana Peer, Líder da comunidade de computação da HCA.


A reunião terminou com apresentações dos ouvintes sobre o que eles fizeram e como continuar trabalhando juntos. Deixamos muito tempo não planejado, tanto para o trabalho quanto para a interação social, para facilitar a discussão aberta e a construção de relacionamentos. A escolha de um local que proporcionasse aos participantes espaço para reuniões e acomodação ajudou a criar uma comunidade. Os conjuntos de dados de referência com curadoria do Github podem durar um ano, mas o litoral e o karaokê na praia são uma conexão que pode durar ao longo de uma carreira científica.


Discussão contínua com uma fogueira no oceano.

Obrigado @cziscience por uma reunião incrível. Foi a reunião mais produtiva, coletiva e inspiradora em que participei ao longo da minha carreira!
- Duygu @ duyguucar

O que aprendemos

Três aspectos da reunião foram particularmente inspiradores. Primeiro, os grupos ficaram realmente felizes em colaborar no fornecimento de tempo, espaço e ferramentas. Em segundo lugar, os alunos e a equipe acadêmica, juntamente com a PI, energizaram a reunião e provavelmente ajudaram a garantir que o trabalho fosse realmente realizado! Em terceiro lugar, a introdução de vários biólogos e engenheiros de software da CZI ajudou a facilitar a colaboração na reunião - nossa equipe aprendeu muito com os donatários sobre os problemas no terreno e também ajudou a criar recursos e colaboração entre setores da computação.

Todos estavam envolvidos nessa nova estrutura de reunião à sua maneira: nos melhores casos, os grupos explicaram a visão e o escopo de seus projetos, às vezes literalmente supervisionando ou definindo conjuntos de dados de controle ou escrevendo um protótipo de código. Também ficamos impressionados com os grupos que encontraram oportunidades concretas de colaborar com o CZI de código aberto: Josh Moore, da OMERO, agora está trabalhando com a equipe Starfish em formatos de dados transcriptômicos baseados em imagem, e Ryan Williams e Cotton Seed, do grupo de dimensionamento desenvolver abordagens mais escaláveis ​​para armazenamento e computação de matrizes na plataforma de coordenação de dados.

Também ficamos encantados com o fato de os desenvolvedores dos três principais pacotes de software para análise de núcleo único - Scanpy , Seurat e Scater - terem progredido na melhoria da interoperabilidade de suas ferramentas e formatos de dados. Apenas estando na mesma sala e tendo tempo e apoio, você pode estimular o progresso.

@DrAnneCarpenter
Chan Zuckerberg A ciência faz coisas incríveis para a ciência.
Mas trabalhar com eles também foi culturalmente incrível. Isso levou a discussões científicas com outras mulheres especialistas no campo da computação da minha idade (a primeira para mim!). Isso contribuiu para a criação de relações com diferentes áreas, projetos de programas, disciplinas. Bravo!
- Anne Carpenter

Foi muito bom ver uma comunidade de especialistas em computação da HCA se reunindo nesta reunião. Como um dos participantes contou a um de nós, ele se sentia como "combustível da ciência da computação", e não poderíamos discordar. Estamos satisfeitos que a CZI Science tenha ajudado a dar origem a interações tão empolgantes e esperamos usar esta reunião como modelo, pois continuamos a lançar mais e mais projetos.

Para saber mais sobre o trabalho científico, visite nosso site ou siga-nos no Twitter . Para saber mais sobre nossa equipe de tecnologia, assine o blog de tecnologia CZI . Para se manter atualizado sobre as oportunidades de financiamento, assine nossa newsletter . E você sempre pode entrar em contato conosco em science@chanzuckerberg.com.

Jeremy Freeman, Diretor, Especialista em Biologia Computacional

Jeremy é um cientista que trabalha na interseção de biologia e tecnologia. Ele quer entender como os sistemas biológicos funcionam e usar esse entendimento nos interesses da saúde humana e no design de sistemas inteligentes. Ele estudou visão computacional em uma escola de pós-graduação da Universidade de Nova York, chefiou o laboratório de pesquisa em neurociência no Janelia Research Campus HHMI e atualmente está na Chan Zuckerberg Initiative, liderando nosso trabalho nas áreas em que a computação e a biologia se cruzam. Ele gosta de código aberto e ciência aberta, e também reúne cientistas e engenheiros em várias áreas.

Arne Bakker, gerente de pesquisa e feedback

Arne Bakker é o líder das reuniões científicas da Iniciativa Chan Zuckerberg. Ele tem doutorado em imunologia de tumores pelo Instituto Holandês do Câncer, bem como sua pesquisa na Universidade da Califórnia em Berkeley. Mais recentemente, Arne foi reitor assistente de treinamento de mestres e cientistas novatos com o título de Doutor em Ciências na Universidade de Stanford. Ao longo de sua carreira, Arne atraiu ativamente cientistas: ele foi o diretor do Discovery Festival em Amsterdã, co-organizou o Beyond Academia da Universidade da Califórnia em Berkeley e o PhD Pathways em Stanford e se voluntariou para o Bay Area Science Festival. Na CZI, Arne combina as lições que aprendeu com essa carreira multifacetada para liderar nossos esforços para reunir cientistas através de reuniões, seminários e outras reuniões para criar e apoiar comunidades científicas colaborativas.

Tradução: Diana Sheremyova

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