從圖像中分析得到生物學(xué)結(jié)論并不容易。然而，數(shù)據(jù)科學(xué)或可以徹底改變基于顯微成像的細胞生物學(xué)！

英國Wiston House

光學(xué)成像和分子生物學(xué)新技術(shù)在近幾年迅速發(fā)展，內(nèi)容豐富、高質(zhì)量的動態(tài)和多維影響數(shù)據(jù)也隨之爆炸式增長。目前，新一代細胞成像數(shù)據(jù)的處理、可視化、集成和挖掘能力正在成為推進細胞生物學(xué)的一個關(guān)鍵瓶頸。

2020年2月，The Company of Biologists在美麗的Wiston House成功舉辦了細胞成像數(shù)據(jù)科學(xué)研討會（Data Science in Cell Imaging Workshop），多位生物學(xué)家和數(shù)據(jù)科學(xué)家參會，共同推進數(shù)據(jù)科學(xué)在細胞成像中的應(yīng)用。這是我們在疫情封鎖之前的最后一次線下研討會！

研討會的兩個組織者，Meghan Driscoll博士和Assaf Zaritsky博士已經(jīng)在Journal of Cell Science上發(fā)表了一篇新的文章，描述伴隨細胞成像而迅速發(fā)展的數(shù)據(jù)科學(xué)新領(lǐng)域。

論文重點指出了數(shù)據(jù)科學(xué)工具在當前圖像分析領(lǐng)域的使用方式，提出從細胞圖像數(shù)據(jù)中獲取新科學(xué)假設(shè)的計算優(yōu)先方法，明確了該領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)，并提出數(shù)據(jù)科學(xué)將發(fā)揮影響力的下一個前沿領(lǐng)域！

圖像分析工作流程:(A)在典型的顯微鏡密集型研究項目中，科學(xué)家獲取并觀察圖像，然后根據(jù)觀察結(jié)果形成假設(shè)并進行量化檢測。(B)論文作者提出，將來有必要調(diào)整這一次序：首先獲取并量化圖像，然后才與數(shù)據(jù)交互，以進一步形成并檢驗假設(shè)。

毫無疑問，數(shù)據(jù)科學(xué)可以徹底改變基于顯微鏡的細胞生物學(xué)，作者在論文中描述了如何培養(yǎng)細胞生物學(xué)方面的新一代數(shù)據(jù)科學(xué)家。細胞生物學(xué)以技術(shù)為驅(qū)動力，使用了大量來自生物化學(xué)、分子生物學(xué)、顯微鏡檢查和基因組學(xué)的工具。高效的研究工作者需要能夠采用其他領(lǐng)域的技術(shù)來推進他們的研究。越來越明顯的一項技術(shù)就是從顯微成像中提取定量信息，這項能力至關(guān)重要！

現(xiàn)代細胞生物學(xué)家應(yīng)該能夠?qū)D像分析問題分解為子任務(wù)，使用現(xiàn)有的計算工具來解決每個子任務(wù)，然后系統(tǒng)分析輸出。這需要熟悉細胞成像的常見圖像分析程序，能夠使用簡單的編程將模塊拼湊在一起，并具備統(tǒng)計學(xué)和機器學(xué)習(xí)的基本知識，以解釋系統(tǒng)結(jié)果及其局限性。

Driscoll博士和Zaritsky博士認為，必須建立全面的跨學(xué)科培訓(xùn)計劃，以彌合學(xué)科之間的技術(shù)和文化差距。統(tǒng)計學(xué)和其他數(shù)據(jù)科學(xué)工具應(yīng)被視為現(xiàn)代生物學(xué)家基本培訓(xùn)的一部分。這些技能應(yīng)該盡早獲得，并在整個本科和研究生院持續(xù)使用——而不僅僅是在計算密集型課程中！

作者承認，雖然數(shù)據(jù)科學(xué)的實踐教學(xué)只需要一臺筆記本電腦，但缺乏合格的教師和合適的培訓(xùn)材料將是一個挑戰(zhàn)。在提出這個問題之前，他們提出了一些可能的解決方案：數(shù)據(jù)科學(xué)家能否成為生物學(xué)家？對此，作者提出了讓計算專業(yè)學(xué)生接觸細胞成像和細胞生物學(xué)的奇妙世界的一些可行策略。

這種技術(shù)驅(qū)動的復(fù)雜性趨勢是不可避免的，科研社區(qū)必須適應(yīng)并接受它，以推動生物學(xué)向前發(fā)展。隨著數(shù)據(jù)量的增加，更復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理需要基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展進步。能夠?qū)崿F(xiàn)自動化分析的高敏感度、魯棒性和可用性工具，將是處理大量數(shù)據(jù)和可再現(xiàn)地分析復(fù)雜數(shù)據(jù)集的關(guān)鍵。我們必須對學(xué)生進行數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)培訓(xùn)，以幫助他們應(yīng)用這些數(shù)據(jù)。

我們需要齊心協(xié)力，走進細胞成像數(shù)據(jù)科學(xué)的新時代！