Les Coûts Ont Été Divisés Par 100 ! E11 Bio, Une Organisation À but Non Lucratif, a Développé Une Nouvelle Méthode Pour Cartographier Les Connexions Entre Des Millions De Cellules Du Cerveau
Le cerveau humain est l’une des structures les plus complexes de l’univers connu. Il est constitué d’environ 100 milliards de neurones, chacun connecté à d’autres neurones par des milliers de synapses, formant un réseau d’une complexité inimaginable. Ce réseau contrôle non seulement notre corps, mais façonne également nos pensées, nos émotions et notre conscience. Des simples réflexes aux réflexions philosophiques profondes, chaque fonction du cerveau démontre son extraordinaire complexité.
Malgré des décennies de recherche intensive sur le cerveau, notre compréhension de ses mystères reste superficielle. En 2021,Parmi les 125 sujets scientifiques les plus avant-gardistes au monde publiés par Science, 16 sont étroitement liés aux sciences du cerveau.Ces questions vont au cœur du sujet, comme par exemple comment la structure et la fonction du cerveau fonctionnent-elles ensemble ? Comment les réseaux neuronaux complexes façonnent-ils le comportement et la cognition ? Ces mystères non résolus révèlent non seulement les défis profonds de la recherche en sciences du cerveau, mais reflètent également le désir urgent de l’humanité d’explorer les mécanismes de fonctionnement du cerveau.
Dans le même temps, les maladies cérébrales deviennent un défi mondial. Le fardeau social causé par les maladies cérébrales telles que la dépression, la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson augmente d’année en année. Cependant, les options actuelles de prévention et de traitement de ces maladies sont encore limitées. Cette limitation appelle la communauté scientifique à accroître ses investissements, à mener des analyses approfondies sur les mécanismes d’apparition et de développement des maladies cérébrales et à fournir aux patients des options de traitement plus précises et plus efficaces.
Dans ce contexte, E11 Bio a vu le jour en 2022. En tant que première organisation de recherche ciblée (FRO) à but non lucratif,E11 Bio s'engage à construire une technologie de cartographie complète de la structure cérébrale.Fournir aux scientifiques et aux chercheurs médicaux des outils puissants pour décrypter la structure et la fonction complexes du cerveau.
Site officiel d'E11 Bio :
https://e11.bio/
E11 Bio : Une équipe de pointe qui utilise la science pour éclairer les mystères du cerveau
Pour soutenir le développement de la science et de la technologie de pointe et résoudre les problèmes sociaux clés, en 2017,L'ancien PDG de Google, Eric Schmidt, et son épouse Wendy Schmidt ont fondé l'initiative philanthropique Schmidt Futures.Le programme vise à faire progresser les avancées scientifiques et technologiques mondiales en finançant et en soutenant la recherche de pointe.
À mesure que Schmidt Futures continue de croître, sa vision devient plus ciblée. En 2021, une nouvelle organisation appelée Convergent Research est devenue une organisation à but non lucratif indépendante axée sur la création et le soutien des FRO. Ces FRO sont comme des start-ups dans la communauté de la recherche scientifique.Il s'agit d'une équipe concentrée sur un objectif spécifique, dirigée par un PDG qui peut se consacrer à la recherche sans avoir à se soucier du financement de la recherche ou de la pression de la commercialisation.
La société de biotechnologie E11 Bio est la première FRO exploitée sous une forme à but non lucratif. Elle a été fondée en 2022 et son siège social est à Alameda, en Californie. Son cofondateur et PDG est Andrew Payne. Il possède une vaste expérience à la pointe des méthodes spatiales et moléculaires.Il est particulièrement doué en microscopie à super-résolution et en études spatialement résolues de la génomique, de la transcriptomique et de la protéomique.
Après avoir étudié l'ingénierie physique à l'Université de Toronto, Andrew Payne a rejoint le groupe d'Ed Boyden au MIT en tant que doctorant, se concentrant sur le développement de techniques de cartographie de l'architecture des circuits neuronaux à l'échelle du cerveau des mammifères. Pendant la période doctorale,Il a créé une technologie de microscopie moléculaire résolue spatialement qui a étendu l'imagerie microscopique des 4 couleurs d'origine à 4 milliards de couleurs numériques.Cette technologie offre une nouvelle perspective pour la cartographie précise de la structure du cerveau. L'article connexe a été publié dans Science sous le titre « Le séquençage du génome in situ résout la séquence et la structure de l'ADN dans des échantillons biologiques intacts ».
Adresse du document :
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aay3446
Outre Andrew Payne, l'équipe E11 Bio est composée de nombreux scientifiques de haut niveau, dont le scientifique en chef en neuroanatomie Johan Winnubst, les experts en connectomique optique Julia Michalska et Hugo Damstra, et le scientifique en apprentissage automatique Arlo Sheridan, etc.
Il convient de mentionner que les opérations de l’équipe sont fortement soutenues par le directeur de l’exploitation Jun Axup. Jun Axup était auparavant directeur scientifique et associé chez IndieBio, un accélérateur mondial de premier plan dans le domaine des sciences de la vie, et est titulaire d'un doctorat. en biologie chimique du Scripps Research Institute.Elle possède une vaste expérience entrepreneuriale dans les domaines de l'immuno-oncologie, de l'ingénierie des protéines, de la robotique d'automatisation de laboratoire, du CRISPR et de la médecine de précision.et co-fondé 2 startups. Elle est passionnée par l’augmentation de la durée de vie en bonne santé, la percée des mystères du cerveau et la résolution du défi mondial du changement climatique.
La création d’E11 Bio marque non seulement une nouvelle exploration du modèle de recherche à but non lucratif, mais offre également une voie innovante sans précédent pour résoudre des problèmes scientifiques majeurs.
Lancement de la technologie PRISM : un nouveau moteur pour la révolution de la connectomique cérébrale
Depuis sa création, E11 Bios'engage à construire une plateforme technologique de cartographie cérébrale unicellulaire ouverte et évolutive.L’objectif est de rendre cette technologie aussi accessible que le séquençage de l’ADN, afin que chaque neuroscientifique puisse l’utiliser. Après deux années d’efforts continus, E11 Bio a réalisé des avancées importantes dans la recherche en sciences du cerveau.
Le 3 décembre, E11 Bio a annoncé le lancement de la technologie PRISM.La technologie a été développée par E11 Bio en collaboration avec le laboratoire de Sam Rodriques au Crick Institute, le laboratoire de Joergen Kornfeld au Max Planck Institute/LMB à Cambridge, au Royaume-Uni, le laboratoire d'Ed Boyden au MIT et le Howard Hughes Medical Institute (HHMI). L’avènement de PRISM marque une nouvelle étape dans la recherche en sciences du cerveau vers la connectomique du cerveau entier.
Le cœur de la technologie PRISM est de cartographier les connexions entre des millions de cellules dans tout le cerveau à un coût très faible.Cela permet à la recherche sur la connectomique du cerveau entier de s’étendre des petits cerveaux tels que ceux des mouches à fruits aux cerveaux de mammifères plus complexes tels que ceux des souris, offrant ainsi la possibilité d’une exploration future du cerveau humain.
Spécifiquement,PRISM améliore considérablement la qualité et l'interprétabilité des données d'images cérébrales en effectuant une reconstruction du connectome optique par coloration itérative avec des annotations moléculaires.Les chercheurs demandent à chaque cellule de produire une combinaison différente de protéines qui servent d’identité à la cellule (code-barres). En utilisant des techniques de microscopie à expansion et des procédures de coloration spéciales, ces codes-barres fournissent une annotation précise des données d'image. Cette annotation a également contribué au développement d’un modèle de segmentation d’image « autocorrecteur » basé sur l’IA, réduisant considérablement le besoin de relecture manuelle et réduisant avec succès les coûts d’environ 95%.
Dans le même temps, PRISM résout également le problème clé des coûts dans la recherche traditionnelle sur les connectomes grâce à de multiples optimisations techniques. Par exemple, la combinaison de la microscopie à feuille de lumière et de la microscopie à expansion permet aux chercheurs d’obtenir une résolution et un débit similaires pour un coût dix fois inférieur à celui de la microscopie électronique ; De plus, l'utilisation d'algorithmes de segmentation accélérés par GPU (tels que les descripteurs de forme locaux) améliore encore l'efficacité, rendant les coûts de segmentation 10 à 100 fois inférieurs à l'estimation du Wellcome Trust.Cette série d’innovations devrait réduire le coût global de la connectomique du cerveau entier d’au moins 100 fois.
* Le Wellcome Trust est un organisme de recherche biomédicale basé à Londres, au Royaume-Uni. Fondée en 1936, elle vise à financer la recherche en sciences médicales et biologiques dans le monde entier pour améliorer la santé des personnes et des animaux.
La technologie PRISM non seulement abaisse le seuil de la recherche en sciences du cerveau, mais fournit également un soutien crucial au développement d’une intelligence artificielle plus proche des humains, au traitement des maladies cérébrales et à la simulation des circuits cérébraux humains. Les résultats révolutionnaires de cette technologie favoriseront grandement les progrès de pointe des neurosciences. Il est rapporté que,Les détails de l’étude PRISM seront publiés dans un article, dont une prépublication sera publiée au début de l’année prochaine, et une version bêta de la méthode sera également rendue publique.
Découvrant les secrets ultimes du cerveau humain, le concours mondial des sciences du cerveau bat son plein
Afin de révéler pleinement les mystères du cerveau, de promouvoir le développement de technologies intelligentes semblables à celles du cerveau et de fournir de nouvelles solutions pour le diagnostic et le traitement des maladies cérébrales, les pays ont lancé des projets de recherche scientifique à grande échelle dirigés par le gouvernement.
En 2005, le neuroscientifique suisse, le professeur Henry Markram, avec le soutien du gouvernement fédéral suisse,Le projet Blue Brain a été lancé à l'École polytechnique fédérale de Lausanne.
En 2013,Le président Obama a lancé le programme de recherche sur le cerveau grâce aux neurotechnologies innovantes (BRAIN).Dirigé par les National Institutes of Health (NIH).
En 2014, avec un financement total de 365 millions de dollars américains du ministère de l'Éducation, de la Culture, des Sports, des Sciences et de la Technologie du Japon et du Conseil japonais pour la recherche et le développement médicaux,Le Japon a également lancé un programme de 10 ans intitulé « Cartographie cérébrale utilisant les neurotechnologies intégrées pour la recherche sur les maladies » (BRAIN/MINDS).
La même année, des chercheurs chinois en sciences du cerveau ont discuté des objectifs, des tâches et de la faisabilité du projet chinois de sciences du cerveau lors de la conférence scientifique de Xiangshan.Dans le « 13e Plan quinquennal », mon pays a inscrit « la science du cerveau et la recherche sur le cerveau » comme un projet national majeur d’innovation scientifique et technologique et d’ingénierie, marquant le lancement complet du « Projet Cerveau chinois ». En 2021, le programme « Science du cerveau et recherche sur le cerveau » de mon pays a été officiellement lancé.
Bien que le projet sur le cerveau de mon pays ait été lancé relativement tard, il a démontré de solides capacités de recherche. Par exemple, le Centre d’excellence en sciences du cerveau et en technologie du renseignement de l’Académie chinoise des sciences s’est depuis longtemps consacré à la recherche sur les réseaux cérébraux et les maladies neurologiques, notamment dans l’établissement de modèles de primates, où il est un leader international.
Par exemple, l’Université Tsinghua, l’Université de Pékin, l’Université Fudan, l’Université du Shandong et d’autres universités ont créé des centres de recherche spécialisés en sciences du cerveau, se concentrant sur des domaines tels que la modélisation des réseaux neuronaux, les mécanismes des maladies cérébrales et l’intelligence artificielle de type cérébral. En outre, le Centre de Shanghai pour les sciences du cerveau et la recherche inspirée du cerveau, en tant que première institution de recherche complète en sciences du cerveau en Chine, se concentre sur la cartographie cérébrale à grande échelle et la recherche sur les maladies cérébrales, apportant un soutien solide à ce domaine.
Alors que la recherche mondiale en sciences du cerveau bat son plein et que la technologie de l’IA s’intègre profondément, nous avons des raisons de croire que la recherche future en sciences du cerveau permettra des percées révolutionnaires dans l’informatique de type cérébral, le traitement des maladies cérébrales et l’innovation en matière de technologies intelligentes, apportant ainsi des contributions importantes à la promotion du progrès social et à l’amélioration du bien-être humain.
Références :
1.https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9568407/
2.https://www.fastcompany.com/90684882/these-focused-research-organizations-are-taking-on-gaps-in-scientific-discovery
3.https://indiebio.co/team/jun-axup/
4.https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/ar