In der Biologie liegen Daten meistens in Form von Mikroskopiebildern vor. In der Weiterentwicklung der Mikroskopietechniken gibt es Quantensprung um Quantensprung, was die Menge und auch Komplexität der gewonnenen Bilder stetig und rasant ansteigen lässt. Dementsprechend ist es nicht mehr möglich, die Datensätze zu interpretieren und Information aus ihnen zu ziehen, indem ein Mensch die Bilder betrachtet und auswertet. Ein neuer Forschungszweig nimmt sich nun dieser Daten an und versucht, in einer Kombination aus Biologie und Informatik möglichst viel Information aus der Bilderflut biologischer Systeme zu gewinnen - der Bereich der "Bioimage Informatics".
Die Juli-Ausgabe des Magazins “Nature Methods” widmet sich diesem jungen und sehr quirligen Forschungsfeld. Die Beiträge von Forschern des MPI-CBG nehmen dabei breiten Platz ein. Das Heft stellt Fiji (Fiji Is Just ImageJ) vor, eine Open-Source-Bildverarbeitungsumgebung. Fiji wurde zu großen Teilen von Programmierern aus der Arbeitsgruppe von Pavel Tomancak entwickelt, das Wiki dazu wird vom MPI-CBG bereitgestellt (http://fiji.sc). Die Fiji-Plattform hat sich über die Jahre eine große Anhängerschaft aufgebaut und wird mittlerweile in Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt als Open Source-Lösung für die Bildanalyse genutzt.
Ein weiterer Artikel von Albert Cardona und Pavel Tomancak behandelt die Herausforderungen, die sich für Open Source-Anwendungen in der akademischen Welt stellen – etwa in Bezug auf langfristige Projektförderungen oder auch zu Mechanismen, wie man in Zukunft die Beiträge von Softwareentwicklern in wissenschaftlichen Projekten besser honorieren könnte.
Der Hauptartikel der Ausgabe wurde von all den Leuten verfasst, die in diesem Gebiet als treibende Kraft wirken – unter ihnen ebenfalls Pavel Tomancak. Der Text beschreibt den Weg von der Bildgebung bis zur Bildinterpretation und behandelt dabei auch die zahlreichen Software-Lösungen, die auf diesem Weg helfen können (mit einem besonderen Blick auf die Lösungen, die Open Source gehalten sind).
Das Heft vereint eine ganze Reihe von Artikeln über neue Algorithmen, die alle unterschiedlichste Probleme der Bildauswertung angehen. Darunter auch eine neue Methode, die Stephan Saalfeld aus der Gruppe von Pavel Tomancak entwickelt hat, um aus Zentausenden von überlappenden Bildern die 3D-Anatomie einer Probe zu rekonstruieren (beschrieben in der Meldung Die Rekonstruktion der Kuh aus Carpaccio).
Daniel James White, früherer Leiter der Image Processing Facility am MPI-CBG, stellt BioImageXD vor, eine Open Source-Software zur 3D-Visualisierung und Analyse, und führt die Leistungsstärke der Anwendung am Beispiel der Reaktion von Integrin-Clustern auf ausgewählte Hemmstoffe vor.
Eingeführt wird das Heft mit einem Beitrag von Gene Myers, der seit Juni als Direktor am MPI-CBG arbeitet. Er erinnert sich an die Zeiten, in denen an der Sequenzierung von Genomen gearbeitet wurde - und zeigt ganz klar Parallelen auf zu dem jetzt aufkeimenden Feld der Bildanalyse in der Biologie. Damals wie heute ist es vor allem für alle Beteiligten eine spannende, aufregende Zeit.
Auch das Titelbild der Ausgabe kommt vom MPI-CBG: Wie ein Kachelmosaik bauen sich aus Tausenden kleinen Mikroskopaufnahmen ein Laptop und ein Mikroskop zu einem Bild auf. Entstanden ist das Titelbild mit Hilfe des brandneuen Fiji/Plugins “CoverMaker” – entwickelt von Pavel Tomancak und ebenfalls eine Open-Source-Anwendung.
Schindelin J., Arganda-Carreras I., Frise E., Kaynig V., Longair M., Preibisch S., Rueden C., Saalfeld S., Schmid B., Tinevez J., Hartenstein V., Eliceiri K., Tomancak P., Cardona A. (2012) Fiji - an open source platform for biological image Nature Methods 9(7), 676-682
Cardona A., Tomancak P. (2012) Current challenges in open-source bioimage informatics. Nature Methods 9(7), 661-665
Eliceiri K. V., Berthold M. R., Goldberg I. G., Ibanez L., Manjunath B. S., Martone M. E., Murphy R. F., Peng H., Plant A. L., Roysam B., Stuurmann N., Swedlow J.R., Tomancak P., Carpenter A. E. (2012) Biological Imaging Software Tools Nature Methods 9(7), 697-710
Saalfeld S., Fetter R., Cardona A., Tomancak P. (2012) Elastic Volume Reconstruction from Series of Ultra-thin Microscopy Sections Nature Methods 9(7), 717-720
Pasi Kankaanpää, Lassi Paavolainen, Silja Tiitta, Mikko Karjalainen, Joacim Päivärinne, Jonna Nieminen, Varpu Marjomäki, Jyrki Heino & Daniel J White (2012) BioImageXD: an open, general-purpose and high-throughput image-processing platform Nature Methods 9(7), 683–689
Myers G. (2012) Why bioimage informatics matters Nature Methods 9(7), 659-660