1、视频生物信息学：解锁生物动态过程的新钥匙

视频生物信息学：解锁生物动态过程的新钥匙

1. 生物成像技术的发展与挑战

近年来，功能基因组学和蛋白质组学的高通量技术取得了显著进展，极大地改变了我们对生命过程的理解。然而，这些技术大多局限于对生物过程的静态快照分析，而生物过程本质上是连续且动态的。现代可视化显微镜技术实现了细胞和分子动态事件的视频成像，为理解细胞和多细胞系统中的时空动态过程提供了前所未有的机会。

目前，新的成像仪器和设备能够对活细胞中的分子和亚细胞结构进行实时视频成像，并收集生物视频用于在线或离线处理。我们现在可以观察和研究负责新细胞形成的复杂分子机制。多种成像方式可以提供从 2D 到 5D（3D 空间、时间、频率/波长）的数据，因为我们可以在不同的波长下对 2D/3D 对象进行数秒到数月的成像。

但生物图像/视频的数据处理和分析（信息学）技术却明显滞后，仍处于起步阶段。这主要是由于生物视频的复杂性，它比结构化的医学数据更具挑战性，以及生命科学、工程学和计算机科学交叉领域的跨学科研究不足。研究人员面对大量高质量的视频，却缺乏合适的工具来组织、分析和解释这些视频，导致视频数据目前未得到充分利用。

2. 视频生物信息学的定义与意义

视频生物信息学由第一作者（BB）定义，它涉及对生物时空事件/数据以及从显微镜视频中提取的知识进行自动处理、分析、理解、数据挖掘、可视化、基于查询的检索/存储。它整合了生命科学、计算机科学和工程学的专业知识，为理解连续的生物过程提供了突破性的能力。

与特定分子/细胞的时空动态及其相互作用相关的视频生物信息学信息，结合基因组序列，对于理解基因组如何创造细胞、细胞如何构成生物体以及异常细胞如何导致疾病至关重要。