أكتوبر 4, 2024
يتم حاليا إعاقة أنظمة تمايز الخلايا الجذعية متعددة القدرات (PSC) إلى الخلايا الوظيفية بسبب مشاكل التباين الشديد من خط إلى خط ومن دفعة إلى دفعة. هنا ، باستخدام التمايز القلبي كمثال رئيسي ، نقدم بروتوكولا لمراقبة وتعديل عملية تمايز PSC بذكاء بناء على التعلم الآلي المستند إلى الصور.
في هذه الدراسة ، بناء على صور المجال الساطع للخلايا الحية ، قمنا بتطوير استراتيجية ، تسخير نماذج التعلم الآلي المختلفة. يمكن لهذه الإستراتيجية تحديد سلالة الخلية بشكل غير جراحي ، وتعديل عملية التمايز في الوقت الفعلي ، وتحسين بروتوكول التمايز ، وتحسين الحصانة في تمايز PSC إلى الخلايا الوظيفية. تقدم الخلايا الجذعية متعددة القدرات القدرة القدرة على التمايز إلى أنواع عديدة من الخلايا في المختبر ، والتي يمكن استخدامها للعلاج بالخلايا ونمذجة الأمراض وتطوير الأدوية.
واحدة من المشاكل الرئيسية في إنتاج الخلايا المشتقة من PSC ، هي عدم الاستقرار بين خطوط الخلايا والدفعات. غالبا ما يؤدي إلى تجارب متكررة متعددة ، وتستهلك وقتا وعمالا كبيرين. في الوقت الحالي ، يمكن للتقنيات المجهرية الحديثة أن تدعم الحصول على الصور ذات الفاصل الزمني طويل الأجل وعالية الإنتاجية على الخلايا الحية.
وفي الوقت نفسه ، يتم تطبيق طريقة التعلم الآلي سريعة التطور بشكل متزايد في تحليل الصور الخلوية ، مما يفتح إمكانيات للتعرف على مكونات خلوية معينة أو صور خلوية أثناء التمايز في زراعة الخلايا. نأمل أن يتم تطبيق هذه الطريقة على أنظمة تحريض مصير الخلية الأخرى الموحدة مثل التمايز العضوي أو التمايز المباشر أو البرمجة الخلوية ، خاصة بالنسبة للأنظمة غير المستقرة التي تتطلب خطوات متعددة ومحفزات معقدة. أيضا ، تتوافق استراتيجيتنا مع التقنيات الأخرى ، والتي يمكن دمجها بشكل واعد في نظام ذاتي التكيف والحلقة المغلقة للمعالجة التلقائية الكاملة لتمايز PSC في المختبر.
تتناول هذه الدراسة قضايا التغير في تمايز الخلايا الجذعية متعددة القدرات (PSC) من خلال الاستفادة من تقنيات التعلم الآلي. باستخدام التمايز القلبي كمثال رئيسي، تقدم الدراسة إستراتيجية غير جراحية لمراقبة وتعديل عملية تمايز الخلايا الجذعية متعددة القدرات في الوقت الفعلي، بهدف تحسين البروتوكولات وتعزيز التناسق.
Line-to-line and batch-to-batch variability in pluripotent stem cell (PSC) differentiation presents a major challenge for reproducibility and scalability in drug discovery and cell therapy pipelines. The integration of live-cell imaging with machine learning enables real-time, non-invasive monitoring and control of differentiation, supporting higher predictive confidence and standardization. This approach directly impacts early discovery, assay development, and translational workflows by reducing biological risk and enabling consistent production of functional cell types.
This live-cell image-based machine learning strategy integrates from early discovery through lead identification and preclinical research, supporting both hypothesis testing and standardized cell manufacturing.