تیم Katy Börner از دانشکده انفورماتیک، محاسبات و زیرساخت سایبری مهندسی برای مرکز علوم شبکه Luddy سهم قابل توجهی در ساخت اطلس مرجع انسانی داشته است و شش مقاله تحقیقاتی را در یک بسته HuBMAP که به تازگی منتشر شده در طبیعت.
بورنر، استاد برجسته مهندسی و علوم اطلاعات، ویکتور اچ. ینگوه، و مدیر CNS، یکی از دو مؤلفه نقشه برداری را در برنامه اطلس زیست مولکولی انسانی با بودجه NIH هدایت می کند. تیم او شامل کارشناسانی از دانشگاه ایندیانا، دانشگاه استنفورد، موسسه فناوری کالیفرنیا، دانشکده پزشکی هاروارد و موسسه بیوانفورماتیک اروپایی EMBL در بریتانیا است.
چشم انداز، “پیشرفت ها و چشم اندازهای برنامه اطلس زیست مولکولی انسان (HuBMAP)،” یک نمای کلی از دستاوردهای اخیر و نقشه های دقیق در وضوح تک سلولی ارائه می دهد.
الن کواردوکوس، دانشمند پژوهشی در IU، و آندریا رادکه، دانشمند ارشد در NIH، هر دو عضو تیم MC-IU، تلاشی را رهبری می‌کنند که منجر به «پانل‌های آنتی‌بادی نقشه‌برداری اندام (OMAPs): منبع جامعه برای تصویربرداری استاندارد بافت چندگانه» شد.
پانل های آنتی بادی نقشه برداری اندام (OMAPs) و گزارش های اعتبارسنجی آنتی بادی (AVRs) منعکس کننده کار سخت و فداکاری تیمی از متخصصان حوزه در دانشگاه، صنعت و دولت است. ما با هم برای غلبه بر هزینه، زمان و تخصص مورد نیاز برای نقشه برداری از بافت های انسانی با استفاده از تصویربرداری مبتنی بر آنتی بادی چندگانه کار کرده ایم. علاوه بر ارائه داده‌ها در مورد صدها آنتی‌بادی تایید شده توسط جامعه برای روش‌های تصویربرداری متنوع مانند CODEX، IBEX، و Cell DIVE، OMAPs با داده‌های موجود در اطلس مرجع انسانی همسو می‌شوند و شواهدی برای انواع سلول‌ها در ساختارهای آناتومیکی خاص ارائه می‌دهند. ما هیجان زده هستیم که این منابع را با جامعه رو به رشد زیست شناسی فضایی به اشتراک بگذاریم و مشتاقانه منتظر تسریع کشف با هم هستیم.”
آندریا رادکه، دانشمند ارشد در NIH
یینگنان جو، کاندیدای دکترای مدرسه لودی، و بورنر با تیم تحقیقاتی جنرال الکتریک در زمینه “بازسازی سه بعدی پوست و نقشه برداری فضایی از تراکم سلول های ایمنی، فاصله عروقی و اثرات قرار گرفتن در معرض نور خورشید و پیری” همکاری کردند.
جو گفت: “این مقاله به طور یکپارچه شکاف بین کاربردهای صنعتی عملی و فعالیت های آکادمیک من را پر می کند.” “ما با موفقیت تجسم داده ها و یادگیری ماشین را ادغام کردیم و بینش های ارزشمند حاصل از دوره کارآموزی جنرال الکتریک را با تحقیقاتم در دانشگاه ایندیانا ترکیب کردیم. این همکاری نه تنها پایه محکمی برای اکتشافات آینده ایجاد کرده است بلکه ارزش قابل توجهی به تجربه دکترای من اضافه کرده است. من هیجان زده هستم و مشتاقانه منتظر همکاری بیشتر هستم.”
آندریاس بوکل، دانشمند تحقیقاتی CNS، یک نویسنده تماس برای “رابط های کاربری ثبت و کاوش بافت در حمایت از اطلس مرجع انسانی” بود. این مقاله به جزئیات رابط های کاربری ثبت و اکتشاف می پردازد که کاربران را قادر می سازد تا داده های خود را به صورت مکانی در یکی از 66 اندام مرجع سه بعدی ثبت کنند و هزاران بلوک بافتی را که اکنون به HRA نگاشت شده اند، از نظر معنایی و مکانی کاوش کنند. کاربران می توانند این کار را در یک محیط سه بعدی انجام دهند که در یک مرورگر وب مستقر شده است و هر کسی که به اینترنت متصل است و با قلاب ها به پورتال داده HuBMAP قابل دسترسی است.
بوکل گفت: «ساخت اطلس مرجع انسانی یک تلاش عظیم است که به مهارت ها و توانایی های مجموعه متنوعی از متخصصان نیاز دارد. این امر به ابزارهایی با رابط کاربری پیشرفته نیاز دارد.”
یاشوردان جین، مهندس نرم‌افزار تحقیقاتی CNS، نویسنده اصلی کتاب «بخش‌بندی قوی و قابل تعمیم واحدهای بافت عملکردی انسان» است.
جین گفت: «ساخت اطلس مرجع انسانی (HRA) به ترکیبی از هوش انسانی و هوش ماشینی نیاز دارد. “تشخیص و بخش بندی ساختارهایی مانند واحدهای بافت عملکردی در تصاویر بافت انسانی یک گام مهم است و به الگوریتم های یادگیری ماشینی کارآمد نیاز دارد که بتواند چنین وظایفی را خودکار کند و پردازش و تجزیه و تحلیل مجموعه داده ها را در مقیاس ممکن کند.”
جین گفت که پلتفرم‌های جهانی رقابت علم داده مانند Kaggle را می‌توان برای مشارکت دادن دانشمندان داده، مهندسین یادگیری ماشین و محققان در سراسر جهان برای تسریع توسعه الگوریتم‌های کارآمد، قابل تعمیم و مقیاس‌پذیر که می‌تواند به توسعه چنین ابزارهای خودکار کمک کند، مورد استفاده قرار داد.
گریفین وبر، دانشکده پزشکی هاروارد، تیمی را رهبری می‌کند که «ساختارهای آناتومیک، انواع سلول‌ها و نشانگرهای زیستی عروق خونی انسان سالم» را منتشر کرد.
وی گفت: مجموعه داده های چارچوب مختصات مشترک اطلس- عروق مرجع انسانی (HRA-VCCF) اولین پایگاه داده باز، قابل خواندن توسط کامپیوتر و جامع از عروق خونی انسان بالغ است. این شامل فهرستی از رگ‌های خونی و روابط شاخه‌ای آنها، و همچنین انواع سلول‌ها و نشانگرهای زیستی، نوع رگ، آناستوموزها، سیستم‌های پورتال، عروق میکروسکوپی، واحدهای بافت عملکردی، پیوندها به اشیاء مرجع سه بعدی، هندسه رگ‌ها (طول، قطر) و نگاشت ساختارهای آناتومیکی است، زیرا رگ‌ها منبع داده یا تخلیه بخش‌های بدن را گسترش می‌دهند. Man Reference Atlas (HRA)، که مجموعه داده‌های اندام خاص را به هم مرتبط می‌کند.”
می توانید ویدیویی از VCCF پیش بینی شده را کاوش کنید.
تیم MC-IU، “نمونه، ساختار بیولوژیکی، و هستی شناسی های فضایی در حمایت از اطلس مرجع انسانی” را تالیف کرد.
اطلس مرجع انسانی یک اطلس دیجیتالی سه بعدی چند مقیاسی، پان بافتی برای بدن انسان سالم است. اصطلاحات استاندارد و ساختارهای داده را برای توصیف نمونه ها، ساختارهای بیولوژیکی و موقعیت های فضایی مرتبط با هستی شناسی های موجود فراهم می کند. از جولای 2023، اطلس شامل 30 اندام با 4340 ساختار تشریحی نام‌گذاری شده، 1474 نوع سلول و 3842 نشانگر زیستی مشخصه به‌علاوه بیش از 1200 شی مرجع صحیح از نظر تشریحی است. تمام داده ها به صورت رایگان در پورتال HRA موجود است.
بورنر گفت: “ما هیجان زده هستیم که شاهد افزایش پوشش و کیفیت اطلس در طول مرحله تولید HuBMAP هستیم.”
کار آنها در میان مجموعه ای از 9 مقاله علمی بود که در سال 2019 منتشر شد طبیعت خانواده مجلاتی که پیشرفت‌هایی را در نقشه‌برداری با وضوح بالا، چند مقیاسی و چندوجهی از بدن انسان در دو و سه بعدی توصیف می‌کنند.
محققان HuBMAP بیش از 270 مقاله علمی منتشر کرده‌اند که پیشرفت‌های نرم‌افزاری و فناوری‌های تجربی را ارائه می‌کنند و نقشه‌هایی از بافت‌های سالم انسان در سطح سلولی ایجاد می‌کنند.