EE Seminar: Learning from noise: data-driven processing of low SNR images

09 בדצמבר 2019, 15:00

room 011, Kitot Building

(The talk will be given in English)

Speaker: Dr. Ayelet Heimowitz
Program for Applied and Computational Mathematics at Princeton University

Monday, December 9^th, 2019
15:00 - 16:00

Room 011, Kitot Bldg., Faculty of Engineering

Learning from noise: data-driven processing of low SNR images

Abstract

Single-particle cryo-electron microscopy aims to determine the structure of 3D macromolecules from multiple 2D projections. The high levels of noise present in experimental data, in conjunction with a distortion applied by the electron microscope, is a cause of significant challenges to the process of acquiring particle stacks from the raw data outputted by the electron microscope. First and foremost, the noise and distortion complicate the selection of particle projections, making edge detection methods ineffective and adding many pitfalls to template-based methods. Furthermore, even after a successful particle picking, any 3D volume reconstructed from the distorted projections selected may yield an unreliable representation of the macromolecule. It is therefore necessary to estimate the distortion applied by the electron-microscope to each of the picked projection images.

In this talk I will introduce a simple and novel approach for fast, accurate, and template-free particle picking. This method includes no model for the particle, and instead focuses on prior knowledge on the noise. Furthermore, this method can be used in any application where the goal is to identify the location of several repeating patterns corrupted by high levels of uncorrelated noise. I will also discuss a novel, data-driven method for estimating the distortion applied by the electron-microscope. I will include an evaluation of these methods on several publicly available datasets.

Short Bio
Ayelet Heimowitz is a postdoctoral research associate in the Program for Applied and Computational Mathematics at Princeton University. She obtained her PhD in Bar Ilan university in 2016, under the advisement of Prof. Yosi Keller. Her research focuses on analysis of noisy data provided by cryo-electron microscopy, as well as computationally efficient methods of dealing with big data and analysis of partial, biased data.

Current affiliation: The Program for Applied and Computational Mathematics at Princeton University.

19 נובמבר 2019

נבחרת סטודנטים וסטודנטיות מהפקולטה להנדסה ומאוניברסיטת תל אביב זכתה במדליית זהב בתחרות בינלאומית iGEM עבור פיתוח מערכת אלטרנטיבית לאנטיביוטיקה.

מהי תחרות iGEM?

התחרות הינה אירוע ביולוגי סינטטי שנתי עולמי, המיועד לתלמידי אוניברסיטאות לתואר ראשון, כמו גם לתלמידי תיכון ובוגרים. צוותים רב תחומיים עובדים לאורך כל הקיץ בבניית מערכות מהונדסות גנטית באמצעות חלקים ביולוגיים סטנדרטיים. צוותי iGEM עובדים בתוך המעבדה ומחוצה לה, ויוצרים פרויקטים מתוחכמים השואפים ליצור תרומה חיובית לקהילות שלהם ולעולם. השנה השתתפו כ-400 צוותים ממיטב האוניברסיטאות בעולם.

על הנבחרת שלנו

זו השנה הראשונה שבה אוניברסיטת תל אביב שלחה קבוצה רב תחומית של סטודנטים לתחרות. הקבוצה מנתה 13 סטודנטים מהפקולטות למדעי החיים (ביולוגיה), 5 מהפקולטה להנדסה והשאר ממדעים מדויקים. הנחיית הנבחרת בוצעה על ידי שלושה מנחים מפקולטות שונות: פרופ' תמיר טולר (הנדסה), ד"ר דור סולומון (רפואה), ד"ר יוהאן אלבז (מדעי החיים).

מה פתחנו?

הפרויקט מאוניברסיטת תל אביב שזיכה אותם במדליית זהב כלל פיתוח מערכת אלטרנטיבית לאנטיביוטיקה המבוססת על הינדוס פיוצינים (קומפלקסים של חלבונים שמיוצרים בטבע על ידי בקטריות מסוג Pseudomonas aeruginosa) כך שתחת אות מולקולרי מסוים יעברו אקטיביזציה ויהרגו זן חיידקי מסוים. בכך, הפיוצינים מהווים מענה אנטיבקטריאלי ספציפי, שלא פוגע בחיידקים הטובים שבסביבה, אלא רק באלו שיש צורך להשמידם. הפיתוח של המשלחת מנסה לתת מענה לאיום הגדול ביותר על הבריאות העולמית: בעיית העמידות לאנטיביוטיקה. ארגון הבריאות העולמי, הגדיר את בעיית העמידות של פתוגנים לאנטיביוטיקה כאחד האיומים הגדולים ביותר על הבריאות העולמית. לינק לסרטון הסבר

ברכות לסטודנטים

הפקולטה להנדסה מברכת את הסטודנטים שלה: אופיר ורדי, יעל אלון, אוריה זילברמן, ניצן גוב, ליאור סופר - בוגרי המחלקה להנדסה ביו רפואית, על עבודה יוצאת מן הכלל. תמשיכו לרדוף אחר בעיות מאתגרות ותמציאו פתרונות מצילי חיים. הקליקו ללמוד עוד על הסטודנטים הזוכים

עומדים מימין לשמאל: אופק שנייצר, מישל האוזר, ליאור סופר, עומר גרינבויים, אופיר ורדי, תמיר טולר. יושבים מימין לשמאל: יעל אלון, אוריה זילברמן, ארז ירמיה, ניצן גוב, דרור הדס, הדר בן-ארוש, מאי אברהם, לילך אלבאום.

לניק לכתבה ב Ynet

ידיעות נוספות בנושא

Department of Bio Medical Engineering seminar 24.11.19

24 בנובמבר 2019, 14:00

הבניין הרב תחומי חדר 315

ללא עלות

Department of Bio Medical Engineering seminar 24.11.19

Mechanobiology of immune cell adhesion and migration under mechanical stimuli

Prof. Mian Long, PhD

Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190 and School of Engineering Science, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China. ^*mlong@imech.ac.cn

Immune cell adhesion and migration are crucial in inflammatory cascade. Lymphocyte function-associated antigen 1 (LFA-1) and macrophage-1 antigen (or macrophage integrin; Mac-1) mediate polymorphonuclear neutrophils (or polymorphonuclear leukocytes; PMN) recruitment by binding to their ligands. Slow rolling and firm adhesion of PMN strongly rely on LFA-1 while the cell crawling is dependent on Mac-1. Their distinct functions are governed by their binding kinetics and mechanical strength when this cascade takes place under in vivo mechanical cues of blood flow and/or vessel stiffening. In this talk, I will discuss the receptor-ligand binding and cell adhesion/migration dynamics via multiple approaches of mechanical tests, numerical simulations and biological measurements

Short Bio for Dr. Mian LONG

Dr. Long is a full professor at Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences (CAS) and the director of Center for Biomechanics and Bioengineering and of Beijing Key Laboratory of Engineered Construction and Mechanobiology. He received his B.S. degree (Mechanical Engineering) in 1984 and Ph.D. degree (Biomechanics) in 1990. He was appointed as a lecturer in 1990, an associate professor in 1992 and a full professor in 1995 at Chongqing University, and moved to the Institute of Mechanics of CAS in 2000. Dr. Long’s research interest focuses on molecular biomechanics, cellular mechanobiology, and engineered tissue reconstruction related to immune responses and mechanosensation in space. He has published > 160 peer-reviewed papers with 11 warranted patents. He is a fellow of American Institute of Medical and Biological Engineering and of International Academy of Medical and Biological Engineering.

17 נובמבר 2019