MoBIE: инструмент для работы с большими данными современной микроскопии

Высокодетальные методы микроскопии, такие как электронная или микроскопия сверхвысокого разрешения, генерируют огромные массивы данных. Визуализация, анализ и распространение таких больших наборов изображений представляют серьёзную проблему.

Эти задачи теперь можно выполнять с помощью MoBIE (Multimodal Big Image Data Exploration) — нового удобного и свободно доступного инструмента, разработанного исследователями из Гёттингенского университета и EMBL в Гейдельберге. Это позволяет биологам, работающим с методами высокого разрешения, объединять несколько наборов данных для изучения процессов жизни в мельчайших масштабах. Метод опубликован в журнале Nature Methods.

Изначально MoBIE был создан для построения высокодетальной «карты» клеток червя Platynereis dumerilii — модельного организма для эволюционных исследований. Эта карта объединяет данные электронной микроскопии одного червя с профилями экспрессии генов, измеренными примерно у 50 червей. Такая интеграция позволяет проводить детальное сравнение морфологии и экспрессии генов с целью лучше понять типы клеток животных и их эволюцию.

Объединение этого огромного набора данных объёмом 10 ТБ из разных источников было затруднительно с существующими инструментами. Поэтому был разработан MoBIE, который обеспечивает прямой доступ к данным с любого ноутбука без необходимости знания программирования. После первой публикации клеточной карты команда осознала, что потенциал MoBIE может быть полезен для многих других приложений в микроскопии.

Исследователи расширили функциональность инструмента для поддержки большего типов данных, например:

• Высокопроизводительной скрининговой микроскопии, часто используемой в открытии лекарств.
• Пространственной транскриптомики, применяемой для детального анализа экспрессии генов.

MoBIE уже используется для анализа и обмена данными в нескольких других областях.

Теперь MoBIE позволяет визуализировать и анализировать большие изображения из сотен источников, а также реконструкции структур в данных, таких как клетки или органеллы. Он может получать эти данные по запросу из облака, предоставляя прямой доступ любому исследователю без необходимости предварительной загрузки терабайтов информации.

Эта функциональность обеспечивает визуализацию и анализ больших и разнородных наборов данных, что ранее было возможно только с более специализированными инструментами и вычислительными знаниями. Это открывает многим научным группам по всему миру возможность анализировать и интерпретировать большие объёмы данных микроскопии.

«Моя группа разрабатывает методы, которые помогают биологам находить ответы на их исследовательские вопросы на основе данных микроскопии. До MoBIE делиться этими результатами было сложно: им нужно было загружать много данных и использовать инструменты, которые трудно установить. Теперь мы можем делиться данными напрямую с ними через этот удобный инструмент», — говорит профессор Константин Папе, начавший это исследование в EMBL в Гейдельберге и продолживший его в Гёттингенском университете.

MoBIE доступен как открытое программное обеспечение и может быть установлен в качестве плагина для Fiji — широко используемого набора инструментов для микроскопии.