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Ziel der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Nachwuchsgruppe AMBIOM – Analysis of Microscopic BIOMedical Images ist es, einen hohen analytischen Durchsatz von Mikroskop-Aufnahmen zu ermöglichen. Bis zum Jahr 2026 will die Arbeitsgruppe Algorithmen und Methoden (Open Source) entwickeln, mit denen sich weltweit unzählige Bilddaten automatisiert, schnell und wirtschaftlich analysieren lassen.

© ISAS / Hannes Woidich

Fokus: große 3D-Mikroskopie-Bilddaten

Die Arbeitsgruppe konzentriert sich auf die Entwicklung skalierbarer KI-basierter biomedizinischer Bildanalysealgorithmen, insbesondere für große 3D-Mikroskopie-Bilddaten. So sollen die Arbeiten bei AMBIOM künftig beispielsweise breit angelegte neue Studien zur Entstehung von Erkrankungen und ihren Folgen auf der Ebene ganzer Organe und Organsysteme erlauben. Außerdem sollen die am ISAS entwickelten KI-Analyseverfahren Ärzt:innen bei Diagnose- und Therapieentscheidungen unterstützen.

Das BMBF fördert die MSCoreSys-assoziierte Nachwuchgruppe AMBIOM – Analysis of Microscopic BIOMedical Images unter dem Förderkennzeichen 161L0272.

Highlights

24. Januar 2024

EfficientBioAI: Neue Open-Source-Software macht KI-Modelle leichter & grüner

Künstliche Intelligenz ist aus der Forschung nicht mehr wegzudenken. Doch je besser und komplexer die Modelle werden, desto höher ist auch ihr Energieverbrauch. Forschende des ISAS und der Universität Peking haben deswegen eine gebrauchsfertige und kostenfreie Software entwickelt, die bereits bestehende Bioimaging-KI-Modelle komprimiert. Mithilfe der neuen Toolbox können Wissenschaftler:innen ihre Modelle nun schneller und mit wesentlich geringerem Energieaufwand ausführen.

Die Abbildung zeigt die 3D-Semantiksegmentierung von Osteozyten in Mäuseknochen vor und nach der Kompression des Modells mir EfficientBioAI Die Bilder wurden mittels Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskopie aufgenommen.
30. April 2025

Humboldt-Stipendiat Prof. Dr. Xiaowei Xu forscht seit März am ISAS

Prof. Dr. Xiaowei Xu vom chinesischen Guangdong Cardiovascular Institute forscht an der klinischen Anwendung von Künstlicher Intelligenz (KI) im Kontext kardiovaskulärer Erkrankungen. Für insgesamt 18 Monate forscht er als Humboldt-Stipendiat am ISAS an verschiedenen KI-Methoden für die Analyse von Zellaufnahmen.

Prof. Dr. Xiaowei Xu vor dem ISAS Gebäude am Standort City.
27. März 2025

Wertvolle Verbindungen: Dr. Jianxu Chen

Dr. Jianxu Chen leitet seit 2021 die Nachwuchsgruppe AMBIOM – Analysis of Microscopic BIOMedical Images am ISAS. Zuvor war er am Allen Institute for Cell Science in Seattle, USA tätig. In der ISAS Kompakt Reihe „Wertvolle Verbindungen“ berichtet der Computerwissenschaftler von seinem Wechsel in die Gesundheitsforschung und nach Deutschland.

Portrait von Dr.  Jianxu Chen.
26. Februar 2025

Was machst du am ISAS, Leon?

Was haben Marshmallows und Schokolade mit der Analyse von Zellen zu tun? Das darf Leon bei seinem Schülerpraktikum am ISAS herausfinden. Was der 15-jährige außerdem während seiner Zeit am Institut lernt, berichtet er bei ISAS Kompakt.

Leon hält Marshmallows, Schokolade und die Hardware für sein Projekt zur Bilderkennung.
4. Februar 2025

Wertvolle Verbindungen: Adrian Sebuliba

Adrian Sebuliba ist seit 2023 als Software-Ingenieur in der ISAS-Nachwuchsgruppe AMBIOM tätig. Zuvor arbeitete er für eine Digital-Commerce-Plattform für die chemische Industrie in Uganda. In der ISAS Kompakt Reihe „Wertvolle Verbindungen“ berichtet er unter anderem von seinem Wechsel in die Gesundheitsforschung.

Portrait von Adrian Sebuliba.
17. Januar 2025

Was machst du am ISAS, Lennart?

Was fasziniert dich an deiner Arbeit als Softwareingenieur? Wieso engagierst du dich im Betriebsrat? Diese und weitere Fragen beantwortet Lennart Kowitz bei ISAS Kompakt.

Portrait von Lennart Kowitz.
10. Dezember 2024

Xiaowei Xu kommt als Humboldt-Stipendiat zum ISAS

Prof. Dr. Xiaowei Xu forscht ab Februar 2025 als Stipendiat der Alexander von Humboldt-Stiftung am ISAS. Im Interview berichtet er von seiner Forschung zu Künstlicher Intelligenz in der Gesundheitsforschung und seinen Plänen in Dortmund.

Portrait von Prof. Dr. Xiaowei Xu.
21. November 2024

PODCAST »NACHGEFORSCHT – DIE LIVESCHALTE INS LABOR« Folge 10: Resource Awareness in Biomedical Image Analysis

Dr. Jianxu Chen leitet am ISAS die Arbeitsgruppe AMBIOM – Analysis of Microscopic BIOMedical Images. In der ersten englischsprachigen Episode von »NACHGEFORSCHT – DIE LIVESCHALTE INS LABOR« berichtet er von seinem Weg aus der Mathematik hin zu den Lebenswissenschaften und wie er die Analyse biomedizinischer Daten nachhaltiger machen möchte - auf vielen Ebenen.

8. November 2024

Das Matroschka-Prinzip zur Analyse biologischer Strukturen

Im Projekt »KI-assistierte Bildgebung von großen Geweben« arbeiten mehrere ISAS-Forschungsgruppen an der Kombination verschiedener mikroskopischer und massenspektrometrischer Verfahren. Wie bei einer Matroschka-Puppe blickt das Team mit jedem Schritt tiefer in die biologischen Strukturen einer Probe hinein.

Flora Weber am Lichtblattfluoreszenzmikroskop.
31. Oktober 2024

KI im Gesundheitswesen: Warum ist es besser, klein statt groß zu denken?

Nachhaltigkeit ist ein wichtiges Thema, wenn es um künstliche Intelligenz in der Gesundheitsforschung geht. Eine Gruppe von internationen Forschenden, unter anderem aus dem ISAS, hat sich mit diesem Thema beschäftigt und dazu ein Perspective in Nature Machine Intelligence veröffentlicht. Einen Einblick gibt Prof. Dr. Yiyu Shi im Interview.

Portrait von Prof. Dr. Yiyu Shi.

Projekte

Qualität in der Bioimage SEGmentierung (QBSEG)

Um biomedizinisch Forschenden hochwertige Mikroskopie-Bildanalysesoftware mit maßgeschneiderten Lösungen zur Verfügung zu stellen, entwickeln die KI-Expert:innen am ISAS bei diesem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projekt »QBSEG« die Open-Source-Software »Allen Cell and Structure Segmenter« weiter.

KI-assistierte Bildgebung von großen Geweben

Ziel des Projekts ist es, aus ein und derselben Probe mehr Informationen über die zelluläre Zusammensetzung und die funktionellen Wechselwirkungen zu erzielen.

Biochemische Annotationen von Daten der bildgebenden Massenspektrometrie für den weltweiten Austausch

Die Forschungsgruppen AMBIOM und Spatial Metabolomics arbeiten zusammen an der Entwicklung eines Plug-ins für die mehrdimensionale Bildgebungssoftware napari, wodurch die Visualisierung und biochemische Annotation von MSI-Daten möglich wird.

Entwicklung einer 'Leibniz Mass Spectral Imaging Library' zur Identifizierung von primären & sekundären Metaboliten

Das Ziel des Projekts ist, die erste frei zugängliche MSI-Bibliothek mit mehr als 1000 bioaktiven Verbindungsstandards auf verschiedenen Matrix-unterstützte Laser-Desorption/Ionisation (MALDI)-MSI-Plattformen zu erzeugen.

Smart Human-in-the-loop Segmentation

Das Ziel der Forschenden, die am Projekt »Smart Human-in-the-loop Segmentation« arbeiten, ist, ein leistungsstarkes Deep-Learning-Modell zu entwickeln, das mit minimaler menschlicher Arbeit auskommt.

Zell-Tracking in Mikroskopieaufnahmen

Das Forschungsprojekt »Zell-Tracking in Mikroskopieaufnahmen« will neue, anspruchsvolle Algorithmen für den Zellnachweis und das Zell-Tracking entwickeln, um einige der schwierigsten Tracking-Probleme zu adressieren.

Team

Dr. Jianxu Chen

Arbeitsgruppenleiter

Abteilung: Biospektroskopie

Arbeitsgruppe: AMBIOM

Portrait von Dr.  Jianxu Chen.

Lennart Kowitz

IT-Systemadministrator

Abteilung: Biospektroskopie

Arbeitsgruppe: AMBIOM

Portrait von  Lennart Kowitz.

Dr. Peter Lampen

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Abteilung: Biospektroskopie

Arbeitsgruppe: AMBIOM

Davide Panzeri

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Abteilung: Biospektroskopie

Arbeitsgruppe: AMBIOM

Simon Püttmann

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Abteilung: Biospektroskopie

Arbeitsgruppe: AMBIOM

Justin Sonneck

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Abteilung: Biospektroskopie

Arbeitsgruppe: AMBIOM

Portrait von  Justin  Sonneck.

Jonathan Jair Sánchez

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Abteilung: Biospektroskopie

Arbeitsgruppe: AMBIOM

Shuo Zhao

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Abteilung: Biospektroskopie

Arbeitsgruppe: AMBIOM

Portrait von  Shuo Zhao.

Yu Zhou

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Abteilung: Biospektroskopie

Arbeitsgruppe: AMBIOM

Portrait von  Yu Zhou.