Weltweiter Standard soll Qualität mikroskopischer Bilder verbessern

In einer weltweiten Initiative haben Forschende Richtlinien für die Veröffentlichung mikroskopischer Bilder in wissenschaftlichen Publikationen erarbeitet. Die in Form von Checklisten zusammengefassten Kriterien bilden die Grundlage dafür, dass veröffentlichte Bilder im Bereich der Lebenswissenschaften verständlich und nachvollziehbar sind. Nur so lässt sich ihr vollständiges Potential für die Forschung nutzen. Die unter Leitung einer Wissenschaftlerin am NCT/UCC Dresden und an der Hochschulmedizin Dresden erzielten Ergebnisse dürften Einfluss auf die weltweite Publikationspraxis mikroskopischer Bilder haben. Sie wurden in der Fachzeitschrift Nature methods veröffentlicht.

Das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC) ist eine gemeinsame Einrichtung des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ), des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus Dresden, der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus der TU Dresden und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR).

In den Lebenswissenschaften erscheinen pro Jahr mehr als eine Million wissenschaftliche Veröffentlichungen. Etwa ein Drittel von ihnen enthält Abbildungen, beispielsweise von Zellen oder Geweben. Ein Großteil dieser Abbildungen ist für die Rezipientinnen und Rezipienten allerdings nicht vollständig verständlich, da zum Beispiel Maßstabsangaben fehlen. Oft mangelt es zudem an Angaben dazu, wie genau die Bilder erstellt wurden, so dass andere Forschende die Entstehung nicht nachvollziehen und keine vergleichbaren Bilder erstellen können.

Im Rahmen der weltweiten Initiative Quality Assessment and Reproducibility for Instruments and Images in Light Microscopy (deutsch: Qualitätsbewertung und Reproduzierbarkeit von Geräten und Bildern in der Lichtmikroskopie) hat nun eine spezialisierte Arbeitsgruppe Richtlinien für die Kommunikation, insbesondere mikroskopischer Bilder und Bilddaten erarbeitet.

„Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit wie auch führende Fachzeitschriften haben signalisiert, dass sie dringenden Bedarf an Vorgaben für die Veröffentlichung von mikroskopischen Bildern haben. Diese Richtlinien müssen von Forschenden erarbeitet werden, da sie am besten wissen, welche Qualitätskriterien für ihre Arbeit besonders wichtig sind. Uns ist es nun gelungen einen breiten Konsens zu erzielen, an dem Forschende vieler weltweit führender Institute im Bereich der Lebenswissenschaften beteiligt waren“, sagt Dr. Helena Jambor, Initiatorin der verantwortlichen Arbeitsgruppe, Letztautorin der Untersuchung sowie Wissenschaftlerin am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC) und an der Hochschulmedizin Dresden.

In übersichtlichen Checklisten sind die wichtigsten Kriterien zusammengefasst, die bei der Veröffentlichung mikroskopischer Bilder zu beachten sind. Hierzu zählt zum Beispiel, dass relevante Bildausschnitte gewählt, Farbkanäle bei fluoreszenzmikrospkopischen Aufnahmen benannt und auch für Farbenblinde unterscheidbare Farben gewählt werden sollen. Häufig werden in Publikationen auch Ergebnisse aus Bildanalysen präsentiert. In diesem Fall ist es wichtig, dass genau beschrieben wird, wie die Daten erzeugt wurden, also zum Beispiel welche Software-Lösungen und Eingabebefehle genutzt wurden, und dass Beispieldaten zur Überprüfung der Ergebnisse verfügbar sind. Überhaupt sollten Bilder der wissenschaftlichen Gemeinschaft in geeigneten Datenbanken so zur Verfügung gestellt werden, dass sie für die weitere Forschung genutzt werden können.

„Die entwickelten Vorgaben richten sich an alle Forschenden, die mit Lichtmikroskopie arbeiten, vom Anfänger bis zum Experten. Sie ermöglichen es, Bilder und Ergebnisse aus Bildanalysen zu veröffentlichen, die hohen Qualitätsstandards genügen, nachvollziehbar und damit glaubwürdig sind und eine gute Grundlage für weitere Forschungsvorhaben bieten“, erklärt Dr. Christopher Schmied, Erstautor der Untersuchung und Wissenschaftler an der Fondazione Human Technopole in Mailand sowie am Leibniz Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) in Berlin.

Innerhalb der Checklisten sind die Kriterien in drei Level gegliedert, die es den Nutzerinnen und Nutzern ermöglichen, zwischen minimalen, empfohlenen und idealen Anforderungen für eine gute Bildkommunikation zu wählen. „Unser Ziel ist es, dass die Kriterien künftig von führenden Fachzeitschriften als verbindliche Vorgaben für Publikationen genutzt werden. Die Chancen hierfür sind gut. Die Mitglieder der weltweiten Initiative aktualisieren die Checklisten fortlaufend. Darüber hinaus werden wir Schulungsmaterialien und Tutorials für die Kommunikation von mikroskopischen Bildern entwickeln“, sagt Dr. Jambor.

„Mikroskopischen Bildern und auf ihnen basierenden Analysen kommt auch durch den technologischen Fortschritt der vergangenen Jahre eine zunehmend wichtige Rolle für die Forschung zu. Um dieses Potential voll ausschöpfen zu können, sind einheitliche Standards für die Veröffentlichung wichtig. Wir freuen uns, dass hierfür unter Dresdner Federführung wichtige Impulse ausgehen“, betont Prof. Michael Albrecht, Medizinischer Vorstand des Universitätsklinikums Dresden.

Über die Initiative Quality Assessment and Reproducibility for Instruments and Images in Light Microscopy

Die Initiative startete im April 2020 und hat mittlerweile weltweit knapp 550 Mitglieder, darunter Expertinnen und Experten aus der Bildwissenschaft und Bildanalyse, von Mikroskopherstellern und wissenschaftlichen Verlagen. Die Mitglieder engagieren sich in 15 thematischen Arbeitsgruppen. Verantwortlich für die Erarbeitung der hier dargestellten Publikationsrichtlinien für mikroskopische Bilder ist die von Dr. Helena Jambor und Dr. Christopher Schmied geleitete Arbeitsgruppe „Image visualization and analysis“, an der rund 100 Expertinnen und Experten von allen Kontinenten beteiligt sind.

Veröffentlichung:
Schmied, C., Nelson, M.S., Avilov, S. et al. Community-developed checklists for publishing images and image analyses. Nat Methods (2023). https://doi.org/10.1038/s41592-023-01987-9

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Bildunterschrift:
Genaue Angaben zum Maßstab und zur Herkunft von Bildausschnitten zählen zu den Qualitätskriterien bei der Veröffentlichung mikroskopischer Bilder. © Helena Jambor und Christopher Schmied

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Nationales Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC)
Das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC) ist eine gemeinsame Einrichtung des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ), des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus Dresden, der Medizinischen Fakultät der Technischen Universität Dresden und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR).
Das NCT hat es sich zur Aufgabe gemacht, Forschung und Krankenversorgung so eng wie möglich zu verknüpfen. Damit können Krebspatienten an den NCT-Standorten auf dem jeweils neuesten Stand der wissenschaftlichen Erkenntnisse behandelt werden. Gleichzeitig erhalten die Wissenschaftler durch die Nähe von Labor und Klinik wichtige Impulse für ihre praxisnahe Forschung. Gemeinsamer Anspruch der NCT-Standorte ist es, das NCT zu einem internationalen Spitzenzentrum der patientennahen Krebsforschung zu entwickeln. Das Dresdner Zentrum baut auf den Strukturen des Universitäts KrebsCentrums Dresden (UCC) auf, das 2003 als eines der ersten Comprehensive Cancer Center (CCC) in Deutschland gegründet wurde. Seit 2007 wurde das Dresdner Zentrum von der Deutschen Krebshilfe e.V. (DKH) kontinuierlich als „Onkologisches Spitzenzentrum“ ausgezeichnet.

Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ)
Das DKFZ ist mit mehr als 3.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte biomedizinische Forschungseinrichtung in Deutschland. Über 1.300 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen im DKFZ, wie Krebs entsteht, erfassen Krebsrisikofaktoren und suchen nach neuen Strategien, die verhindern, dass Menschen an Krebs erkranken. Sie entwickeln neue Methoden, mit denen Tumoren präziser diagnostiziert und Krebspatienten erfolgreicher behandelt werden können.
Beim Krebsinformationsdienst (KID) des DKFZ erhalten Betroffene, interessierte Bürger und Fachkreise individuelle Antworten auf alle Fragen zum Thema Krebs.
Gemeinsam mit Partnern aus den Universitätskliniken betreibt das DKFZ das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) an den Standorten Heidelberg und Dresden, in Heidelberg außerdem das Hopp-Kindertumorzentrum KiTZ. Im Deutschen Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK), einem der sechs Deutschen Zentren für Gesundheitsforschung, unterhält das DKFZ Translationszentren an sieben universitären Partnerstandorten. Die Verbindung von exzellenter Hochschulmedizin mit der hochkarätigen Forschung eines Helmholtz-Zentrums an den NCT- und den DKTK-Standorten ist ein wichtiger Beitrag, um vielversprechende Ansätze aus der Krebsforschung in die Klinik zu übertragen und so die Chancen von Krebspatienten zu verbessern.
Das DKFZ wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent vom Land Baden-Württemberg finanziert und ist Mitglied in der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren.

Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden
Das Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden bietet medizinische Betreuung auf höchstem Versorgungsniveau. Als Krankenhaus der Maximalversorgung deckt es das gesamte Spektrum der modernen Medizin ab. Das Universitätsklinikum vereint 26 Kliniken und Polikliniken, sechs Institute und 17 interdisziplinäre Zentren, die eng mit den klinischen und theoretischen Instituten der Medizinischen Fakultät zusammenarbeiten.
Mit 1.410 Betten und 201 Plätzen für die tagesklinische Behandlung von Patienten ist das Dresdner Uniklinikum das größte Krankenhaus der Stadt und zugleich das einzige Krankenhaus der Maximalversorgung in Ostsachsen. Rund 1.120 Ärzte decken das gesamte Spektrum der modernen Medizin ab. 2.250 Schwestern und Pfleger kümmern sich um das Wohl der Patienten. Wichtige Behandlungsschwerpunkte des Uniklinikums sind die Versorgung von Patienten, die an Krebs, an Stoffwechsel- und an neurodegenerativen Erkrankungen.

Medizinische Fakultät Carl Gustav Carus der Technischen Universität Dresden
Die Hochschulmedizin Dresden, bestehend aus der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus und dem gleichnamigen Universitätsklinikum, hat sich in der Forschung auf die Bereiche Onkologie, metabolische sowie neurologische und psychiatrische Erkrankungen spezialisiert. Bei diesen Schwerpunkten sind übergreifend die Themenkomplexe Degeneration und Regeneration, Imaging und Technologieentwicklung, Immunologie und Inflammation sowie Prävention und Versorgungsforschung von besonderem Interesse. Internationaler Austausch ist Voraussetzung für Spitzenforschung – die Hochschulmedizin Dresden lebt diesen Gedanken mit Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern aus 73 Nationen sowie zahlreichen Kooperationen mit Forschern und Teams in aller Welt.

Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)
Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) forscht auf den Gebieten Energie, Gesundheit und Materie. Folgende Fragestellungen stehen hierbei im Fokus:
• Wie nutzt man Energie und Ressourcen effizient, sicher und nachhaltig?
• Wie können Krebserkrankungen besser visualisiert, charakterisiert und wirksam behandelt werden?
• Wie verhalten sich Materie und Materialien unter dem Einfluss hoher Felder und in kleinsten Dimensionen?
Zur Beantwortung dieser wissenschaftlichen Fragen betreibt das HZDR große Infrastrukturen, die auch von externen Messgästen genutzt werden: Ionenstrahlzentrum, Hochfeld-Magnetlabor Dresden und ELBE-Zentrum für Hochleistungs-Strahlenquellen.
Das HZDR ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, hat fünf Standorte (Dresden, Freiberg, Grenoble, Leipzig, Schenefeld bei Hamburg) und beschäftigt knapp 1.200 Mitarbeiter – davon etwa 500 Wissenschaftler inklusive 170 Doktoranden.

Originalpublikation:

Schmied, C., Nelson, M.S., Avilov, S. et al. Community-developed checklists for publishing images and image analyses. Nat Methods (2023). https://doi.org/10.1038/s41592-023-01987-9

Weltweiter Standard soll Qualität mikroskopischer Bilder in wissenschaftlichen Publikationen verbessern – NCT Nationales Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (nct-dresden.de)