扎克伯格基金：如何“交朋友”光学技术和生物医学

为了加快生物医学技术的发展，Facebook的创建者决定资助成像科学家（参与收集，存储，搜索和处理视觉信息的科学的科学家）。



成纤维细胞的共聚焦显微镜检查，在结缔组织中很重要。 细胞核标记为蓝色，光化纤维标记为红色，微管蛋白标记为绿色。 图片：iStock.com。

显微镜的发明始于16世纪末，使科学家们首次探索了显微镜世界，但是又花了200年的时间，科学家们才将显微镜作为临床医学的重要工具进行了评估。 如今，分子，细胞和组织的图像已成为生物医学研究和临床实践中的关键步骤。 但是，图像处理软件的缺陷和新显微镜技术的普及减缓了该领域的进展。

Chan Zuckerberg Initiative（CZI）去年举办了三个图像处理研讨会 ，重点讨论了分别用于显微镜，细胞和亚细胞成像以及中尺度和宏观成像的计算工具。 我们还参观了美国和欧洲的七个不同的图像处理中心。 在收到的反馈意见中，我们看到了通过使用技术专长来加快图像处理领域的进展的可能性，这成为了我们要求为参与收集，存储，搜索和处理视觉信息科学（RFA）的科学家提供信息系统的基础

CZI的新成像科学家计划旨在通过扩大生物学家与技术专家之间的合作来加速生物学和医学的发展，从而改进显微镜工具。 该计划将支持多达10位该计划的科学家在美国的图像处理中心工作三到五年。 这些发明者可以是专门从事光学显微镜技术或数据分析的工程师，物理学家，数学家，程序员或生物学家。

为什么要进行图像处理？

显微镜检查-细胞生物学的主要方法-对生物学和医学基础至关重要。 显微镜检查也是病理学的关键，病理学决定了疾病的原因和后果。 与显微镜一起，医学成像提供了一种在整个生物体水平上诊断疾病的关键方法。 改善成像方法意味着改善生物医学的广泛领域，这是CZI支持科学技术的使命的核心思想，该技术将在本世纪末治愈，预防或抑制所有疾病。

在过去的十年中，已经取得了技术进步， 极大地提高了光学显微镜的分辨率 。 现在，例如，人们可以观察活细胞中已被荧光标记物标记的单个分子的运动。 但是，许多这类新型显微镜尚未上市，用于分析这些新型数据的软件落后于硬件的发展。 我们认为，此问题是由于生物学家与工程师之间的互动不足所致； 我们的影像科学家计划致力于解决这一问题。



研究人员检查组织是否被荧光抗体（Alexa Fluor 555）染色。 图片：Jobelle Peralta。

图像中心设计支持

图像处理中心在大学，医学中心或附属研究机构的研究人员中使用最先进的显微镜，器官成像工具和相关软件。 在访问图像处理中心的过程中，我们从生物学家那里得知，他们非常感谢与硬件和软件工程师的联系，但是这种技术在生物医学中被低估了。 例如，美国图像处理中心的工程师通常由付费服务提供资金。 信托基金的缺乏阻碍了他们的创造力，无法充分利用他们的经验，并限制了他们对可以改善整个领域的系统进步的关注。 CZI奖的资金将用于弥补这一差距，方法是向参与收集，存储，搜索和处理视觉信息的科学的科学家支付薪水费用，以便他们可以与参与项目中实验生物学的人们进行更深入和创造性的互动。

改善图像处理硬件和软件

现代显微镜可以以很高的速度生成3D图像，或者长时间生成延时视频。 生物界正在尝试共享如此大量的处理图像，对其进行分析和可视化。 现有的开源工具生态系统可以满足科学家的最紧迫需求，但是这些工具仍然难以使用，难以与之交互，并且还不包括使用机器学习进行用户界面开发和自动化方面的现代进步。 此外，许多新显微镜，尤其是正在开发中的显微镜，在组装甚至与它们合作时都需要特殊的专业知识。 我们看到生物学家和工程师专注于他们的知识领域，共同解决需要先进技术参与的问题，这是多么重要。

与CZI合作的科学家将直接与生物学家合作，以使用和改进用于图像处理的最新硬件和软件。 通过定期的讨论和互动，这个现场工程师团队将确定显微镜领域对软件和数据基础架构的需求，确定当前最有用的软件包，如何改进这些系统以及是否有必要开发全新的软件。 作为我们对开放科学兴趣的一部分，CZI拥有自己的专职工程团队，他们与来自该环境的科学家一起开发软件，使用GitHub等开放开发网站，并在允许的范围内发布由我们自己的团队和受资助的合作伙伴开发的软件开源许可证



在显微镜下培养中人皮肤细胞的荧光图。 细胞核标记为蓝色，光化纤维标记为红色，微管蛋白标记为绿色。 图片：iStock.com。

更广泛，更快地共享新的图像处理技术

仅开发新技术是不够的；这些新技术必须广泛而快速地分发。 除了与生物学家的日常一对一互动外，与CZI合作的科学家还需要教授传播现代显微技术的课程，并且向全世界的科学家和学生开放。 他们还将有望成为更广泛的图像处理专家网络的一部分，以查明该领域的进步及其需求。 每年两次，CZI在图像处理和相关生物医学领域的科学研讨会和会议将提供一个相识，交流经验和知识，以及彼此借鉴经验来改进图像处理技术的机会。

CZI和软件

Chan Zuckerberg Initiative的独特设计在一个全职的软件工程师团队的帮助下将传统的慈善支持与软件开发相结合。 团队为CZI的三大支柱服务：科学，教育以及正义与机会。 通常，已开发的软件与开源代码一起免费分发，并且是与外部开发人员和用户合作开发的。 与学者，教育工作者和社会服务部门合作，可帮助CZI确定其工程师可以在这些不同领域中发挥最大价值的领域。 要了解有关我们技术团队的更多信息，请订阅CZI技术博客 。

借助成像科学家计划，CZI希望为显微镜和软件领域的专家做出贡献，帮助他们推动该领域的发展，确定其当前的问题和未来的潜力。 您可以阅读RFA并在太平洋时间2018年10月3日之前申请。 请分享这些重要观点，并帮助我们传播此信息！ 有关管理，程序，技术帮助或其他与RFA相关的问题，请联系sciencegrants@chanzuckerberg.com。 要了解最新的融资机会，请订阅我们的新闻通讯 。 要了解有关科学工作的更多信息， 请访问我们的网站或在Twitter上关注我们 。

Ed McCleskey，研究员

自2017年3月以来，埃德·麦克莱斯基（Ed McCleskey）一直担任昌·扎克伯格计划（Chan Zuckerberg Initiative）的研究员，此前，他在霍华德·休斯医学院（Howard Hughes Medical Institute）担任研究员已有10年。 他曾在俄勒冈大学和科学大学的Vollum研究所（1993-2007年）和华盛顿大学医学院（1986-1993年）担任教授和科学家。 他的研究专注于钙选择性离子通道的生物物理特性以及导致各种类型疼痛的离子通道的开放。 他教授生理学和神经病学，并在Woods Hall海洋生物实验室主持了神经生物学课程。

---

接收到filtek加速器的申请的时间延长至9月27日。

主题： “老龄化：解决社会问题的技术方案”-如何使用技术解决与人类老龄化有关的社会，经济和文化问题。