Het Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB) is een non-profit onderzoeksinstituut met een duidelijke focus op baanbrekend strategisch basisonderzoek in de levenswetenschappen en opereert in nauwe samenwerking met de vijf Vlaamse universiteiten. Wetenschappers bij VIB verrichten baanbrekend onderzoek in een breed spectrum aan domeinen, gaande van kanker, ontstekingen en neurowetenschap tot plantenbiologie. Om enorme hoeveelheden data uit te wisselen met de wetenschappers van de verschillende VIB-labs en andere academische onderzoekers, maakt de instelling intensief gebruik van Belnet FileSender. We spraken met Marcus Fislage, Cryo-EM manager bij VIB/VUB.
- Marcus, jij bent de coördinator van de cryo-elektronenmicroscoop. Kan je uitleggen waarvoor die microscoop gebruikt wordt?
"Het hoofddoel is om proteïnen met atomaire precisie in beeld te brengen. Proteïnen zijn de bouwstenen van levende organismen. Onze cellen bevatten duizenden verschillende proteïnen, met elk een unieke structuur en functie. Omdat de 3D-vorm van proteïnen ervoor zorgt dat ze naar behoren functioneren, is het essentieel hun structuur te bestuderen om biologische processen beter te begrijpen en om medicijnen te ontwikkelen om ziekten te bestrijden.
Cryo betekent dat we bij erg koude temperaturen naar deze proteïnen kijken. We visualiseren het staal door elektronen te gebruiken, maar die zijn erg schadelijk. Als we het staal niet zouden koelen tot min 196 graden Celsius, zou het vernietigd worden voor we een goede afbeelding kunnen maken.
Het onderzoek dat wordt verricht met de cryo-elektronenmicroscoop draagt bij tot een fundamenteel begrip van de moleculaire processen in cellen, in gezonde toestand en bij ziekte. Het was bijvoorbeeld essentieel voor het onderzoek naar COVID-19. Tijdens de pandemie hadden we proteïnen van het coronavirus onder onze microscoop om te kijken hoe ze interageren met verschillende doelmoleculen op menselijke cellen. Zo heeft ons onderzoek een bijdrage geleverd aan de ontwikkeling van de vaccins en therapieën."
- Hoeveel data genereert de microscoop ongeveer?
- "Onze microscoop werkt 24/7 en genereert een enorme afbeeldingenset, zo'n 2 TB per dag. De foto's worden zo snel na elkaar genomen dat je een film kan maken over het partikel. Om de afbeeldingen scherper te maken, gebruiken we sterke GPU-servers. Deze voorverwerking genereert nog 0,7 TB, wat betekent dat we een totale dataset overhouden van ongeveer 3 TB."
- De wetenschappers die de data nodig hebben, werken vanuit andere labs. Hoe geraken de data tot bij hen?
"De ruwe data worden bewaard op een lokale dataserver waar een deel van de initiële verwerking gebeurt. Van daaruit moeten de data bij de onderzoeker geraken voor uitgebreide berekeningen en analyse. Om de data over te dragen, worden de bestanden gecombineerd tot een tarball (TAR is een basis Linux commando om archiefbestanden te maken) die geüpload wordt naar Belnet FileSender. Het uploaden duurt 4 tot 8 uur, afhankelijk van de netwerksnelheid. Om de data veilig te houden, werken we gescheiden in ons eigen VPN-netwerk.
Zonder FileSender zouden we harde schijven moeten gebruiken. Het kopiëren naar harde schijven en ze erna verzenden naar de betrokken onderzoekers zou enorm veel tijd in beslag nemen. Dankzij FileSender kunnen onderzoekers hun data al beginnen te analyseren op de dag nadat ze de microscoop gebruiken.
"FileSender is essentieel, het maakt een wereld van verschil. Onze onderzoekers krijgen nog steeds dezelfde data, maar veel sneller en op een veilige manier. Hoe sneller ze de data hebben, hoe sneller ze ze kunnen beginnen analyseren."
Marcus Fislage, Cryo-EM manager bij VIB/VUB
Een ander belangrijk voordeel is dat de dataveiligheid verzekerd is. We zetten duidelijk onze ruwe onderzoeksdata liever niet op internationale servers, voornamelijk om veiligheidsredenen, maar ook omdat die systemen mogelijk de Europese wetgeving niet naleven. De ruwe data die we verzenden bevatten soms patiëntenstalen, het is dus uiterst belangrijk dat die het Belnet-netwerk niet verlaten."