-1::1
Simple Hit Counter
Skip to content

Products

Solutions

×
×
Sign In

PL

EN - EnglishCN - 简体中文DE - DeutschES - EspañolKR - 한국어IT - ItalianoFR - FrançaisPT - Português do BrasilPL - PolskiHE - עִבְרִיתRU - РусскийJA - 日本語TR - TürkçeAR - العربية
Sign In Start Free Trial

RESEARCH

JoVE Journal

Peer reviewed scientific video journal

Behavior
Biochemistry
Bioengineering
Biology
Cancer Research
Chemistry
Developmental Biology
View All
JoVE Encyclopedia of Experiments

Video encyclopedia of advanced research methods

Biological Techniques
Biology
Cancer Research
Immunology
Neuroscience
Microbiology
JoVE Visualize

Visualizing science through experiment videos

EDUCATION

JoVE Core

Video textbooks for undergraduate courses

Analytical Chemistry
Anatomy and Physiology
Biology
Calculus
Cell Biology
Chemistry
Civil Engineering
Electrical Engineering
View All
JoVE Science Education

Visual demonstrations of key scientific experiments

Advanced Biology
Basic Biology
Chemistry
View All
JoVE Lab Manual

Videos of experiments for undergraduate lab courses

Biology
Chemistry

BUSINESS

JoVE Business

Video textbooks for business education

Accounting
Finance
Macroeconomics
Marketing
Microeconomics

OTHERS

JoVE Quiz

Interactive video based quizzes for formative assessments

Authors

Teaching Faculty

Librarians

K12 Schools

Biopharma

Products

RESEARCH

JoVE Journal

Peer reviewed scientific video journal

JoVE Encyclopedia of Experiments

Video encyclopedia of advanced research methods

JoVE Visualize

Visualizing science through experiment videos

EDUCATION

JoVE Core

Video textbooks for undergraduates

JoVE Science Education

Visual demonstrations of key scientific experiments

JoVE Lab Manual

Videos of experiments for undergraduate lab courses

BUSINESS

JoVE Business

Video textbooks for business education

OTHERS

JoVE Quiz

Interactive video based quizzes for formative assessments

Solutions

Authors
Teaching Faculty
Librarians
K12 Schools
Biopharma

Language

pl_PL

EN

English

CN

简体中文

DE

Deutsch

ES

Español

KR

한국어

IT

Italiano

FR

Français

PT

Português do Brasil

PL

Polski

HE

עִבְרִית

RU

Русский

JA

日本語

TR

Türkçe

AR

العربية

    Menu

    JoVE Journal

    Behavior

    Biochemistry

    Bioengineering

    Biology

    Cancer Research

    Chemistry

    Developmental Biology

    Engineering

    Environment

    Genetics

    Immunology and Infection

    Medicine

    Neuroscience

    Menu

    JoVE Encyclopedia of Experiments

    Biological Techniques

    Biology

    Cancer Research

    Immunology

    Neuroscience

    Microbiology

    Menu

    JoVE Core

    Analytical Chemistry

    Anatomy and Physiology

    Biology

    Calculus

    Cell Biology

    Chemistry

    Civil Engineering

    Electrical Engineering

    Introduction to Psychology

    Mechanical Engineering

    Medical-Surgical Nursing

    View All

    Menu

    JoVE Science Education

    Advanced Biology

    Basic Biology

    Chemistry

    Clinical Skills

    Engineering

    Environmental Sciences

    Physics

    Psychology

    View All

    Menu

    JoVE Lab Manual

    Biology

    Chemistry

    Menu

    JoVE Business

    Accounting

    Finance

    Macroeconomics

    Marketing

    Microeconomics

Start Free Trial
Loading...
Home
JoVE Journal
Biology
Strategia uczenia maszynowego oparta na obrazie żywych komórek do monitorowania różnicowania plur...
Strategia uczenia maszynowego oparta na obrazie żywych komórek do monitorowania różnicowania plur...
JoVE Journal
Biology
Author Produced
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Journal Biology
A Live-cell Image-Based Machine Learning Strategy to Monitor Pluripotent Stem Cell Differentiation

Strategia uczenia maszynowego oparta na obrazie żywych komórek do monitorowania różnicowania pluripotencjalnych komórek macierzystych

Full Text
1,162 Views
11:38 min
October 4, 2024

DOI: 10.3791/66823-v

Xiaochun Yang*1,2,3, Daichao Chen*4, Xin Dang*1,2,3, Jue Zhang4,5, Yang Zhao1,2,3,6

1State Key Laboratory of Natural and Biomimetic Drugs,Peking University, 2MOE Key Laboratory of Cell Proliferation and Differentiation,Peking University, 3Beijing Key Laboratory of Cardiometabolic Molecular Medicine, Institute of Molecular Medicine, College of Future Technology,Peking University, 4Academy for Advanced Interdisciplinary Studies,Peking University, 5College of Engineering,Peking University, 6Peking-Tsinghua Center for Life Sciences,Peking University

AI Banner

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study addresses the issues of variability in pluripotent stem cell (PSC) differentiation by leveraging machine learning techniques. Using cardiac differentiation as the primary example, the research presents a non-invasive strategy to monitor and modulate the PSC differentiation process in real-time, aiming to optimize protocols and enhance consistency.

Key Study Components

Research Area

  • Pluripotent stem cell differentiation
  • Machine learning applications in cell biology
  • Cardiac tissue engineering

Background

  • Pluripotent stem cells can differentiate into various cell types for therapeutic purposes.
  • There is significant variability among PSC lines and batches affecting reproducibility.
  • Current technologies allow for high-throughput and time-lapse imaging during cell culture.

Methods Used

  • Live-cell bright-field imaging
  • Machine learning models for non-invasive lineage identification
  • Real-time modulation of differentiation processes

Main Results

  • The developed strategy increased the robustness of PSC-to-functional cell differentiation.
  • Machine learning algorithms effectively identified and optimized lineage specification.
  • The protocol demonstrates compatibility with future automated differentiation systems.

Conclusions

  • This study showcases a novel approach to enhance the stability and efficiency of PSC differentiation.
  • It highlights the potential for standardizing differentiation protocols using advanced imaging and machine learning techniques.

Frequently Asked Questions

What are pluripotent stem cells?
Pluripotent stem cells are cells that have the ability to differentiate into almost any cell type in the body, making them essential for regenerative medicine and therapeutic applications.
How does machine learning improve PSC differentiation?
Machine learning models analyze live-cell imaging data to identify cell lineages and optimize differentiation protocols in real-time, reducing variability and improving reproducibility.
What is the significance of cardiac differentiation in this study?
Cardiac differentiation serves as a model system to demonstrate the effectiveness of the proposed machine learning strategy in enhancing the production of functional heart cells from PSCs.
Can this method be applied to other types of cell differentiation?
Yes, the developed strategy can potentially be adapted for other differentiation systems, such as organoid formation or transdifferentiation processes.
What challenges in PSC differentiation does this study address?
The study addresses challenges related to line-to-line and batch-to-batch variability that complicate PSC differentiation protocols and hinder their clinical applications.
How does live-cell imaging contribute to this research?
Live-cell imaging allows researchers to monitor the differentiation process over time, providing critical data needed for machine learning algorithms to optimize outcomes.
Is the approach used in this study compatible with existing technologies?
Yes, the approach is designed to be compatible with current technologies, enabling integration into automated systems for PSC differentiation.

Dostępne systemy różnicowania komórek macierzystych pluripotencjalnych (PSC) do funkcjonalnych komórek są obecnie utrudnione przez problemy związane z poważną zmiennością między liniami i między partiami. Tutaj, używając różnicowania serca jako głównego przykładu, przedstawiamy protokół inteligentnego monitorowania i modulowania procesu różnicowania PSC w oparciu o uczenie maszynowe oparte na obrazie.

W tym badaniu, opartym na obrazach w jasnym polu z komórek na żywo, opracowaliśmy strategię, wykorzystując różne modele uczenia maszynowego. Strategia ta może nieinwazyjnie identyfikować linię komórkową, modulować proces różnicowania w czasie rzeczywistym i optymalizować protokół różnicowania, poprawiając niewrażliwość na funkcjonalne różnicowanie komórek PSC. Pluripotencjalne komórki macierzyste wykazują zdolność różnicowania się w wiele typów komórek in vitro, które mogą być wykorzystane do terapii komórkowej, modelowania chorób i opracowywania leków.

Jednym z głównych problemów w produkcji komórek pochodzących z PSC jest niestabilność między liniami komórkowymi i partiami. Często prowadzi to do wielu powtarzających się eksperymentów, pochłaniając dużo czasu i pracy. Obecnie najnowocześniejsze technologie mikroskopowe mogą wspierać długoterminową, poklatkową, wysokoprzepustową akwizycję obrazów na żywych komórkach.

View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos

View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos

Sign In Start Free Trial

Explore More Videos

Obrazowanie żywych komórek Uczenie maszynowe Pluripotencjalne komórki macierzyste Monitorowanie różnicowania Identyfikacja linii komórkowych Optymalizacja protokołu różnicowania Wysokoprzepustowa akwizycja obrazów Analiza obrazu komórkowego Produkcja komórek pochodzących z PSC Zmienność partii Kontrola różnicowania w czasie rzeczywistym Strategia nieinwazyjna Różnicowanie kardiomiocytów Inteligentna strategia Odkrywanie leków Medycyna regeneracyjna

Related Videos

Obrazowanie na żywo i śledzenie pojedynczych komórek w celu monitorowania linii neuronalnej w dorosłych nerwowych komórkach macierzystych

03:54

Obrazowanie na żywo i śledzenie pojedynczych komórek w celu monitorowania linii neuronalnej w dorosłych nerwowych komórkach macierzystych

Related Videos

557 Views

Obrazowanie na żywo, a następnie śledzenie pojedynczych komórek w celu monitorowania biologii komórki i progresji linii wielu populacji neuronalnych

10:55

Obrazowanie na żywo, a następnie śledzenie pojedynczych komórek w celu monitorowania biologii komórki i progresji linii wielu populacji neuronalnych

Related Videos

9.2K Views

Półautomatyczna produkcja komórek podobnych do hepatocytów z pluripotencjalnych komórek macierzystych

05:43

Półautomatyczna produkcja komórek podobnych do hepatocytów z pluripotencjalnych komórek macierzystych

Related Videos

8.7K Views

Przejściowe leczenie ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych DMSO w celu promowania różnicowania

06:55

Przejściowe leczenie ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych DMSO w celu promowania różnicowania

Related Videos

15.5K Views

Zautomatyzowana produkcja indukowanych przez człowieka pluripotencjalnych neuronów korowych i dopaminergicznych pochodzących z komórek macierzystych ze zintegrowanym monitorowaniem żywych komórek

09:34

Zautomatyzowana produkcja indukowanych przez człowieka pluripotencjalnych neuronów korowych i dopaminergicznych pochodzących z komórek macierzystych ze zintegrowanym monitorowaniem żywych komórek

Related Videos

7.8K Views

Zautomatyzowany system hodowli do utrzymywania i różnicowania pluripotencjalnych komórek macierzystych indukowanych przez człowieka

06:11

Zautomatyzowany system hodowli do utrzymywania i różnicowania pluripotencjalnych komórek macierzystych indukowanych przez człowieka

Related Videos

2.2K Views

Różnicowanie embrionalnych komórek macierzystych w prekursory oligodendrocytów

08:11

Różnicowanie embrionalnych komórek macierzystych w prekursory oligodendrocytów

Related Videos

15.9K Views

Reakcja żywych komórek na stymulację mechaniczną badana za pomocą zintegrowanej mikroskopii sił optycznych i atomowych

09:20

Reakcja żywych komórek na stymulację mechaniczną badana za pomocą zintegrowanej mikroskopii sił optycznych i atomowych

Related Videos

11.8K Views

Transfekcja i nukleofekcja ludzkich indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych

10:24

Transfekcja i nukleofekcja ludzkich indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych

Related Videos

22K Views

Przeprogramowanie ludzkich komórek somatycznych w indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC) przy użyciu wektora retrowirusowego z GFP

08:25

Przeprogramowanie ludzkich komórek somatycznych w indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC) przy użyciu wektora retrowirusowego z GFP

Related Videos

21.2K Views

JoVE logo
Contact Us Recommend to Library
Research
  • JoVE Journal
  • JoVE Encyclopedia of Experiments
  • JoVE Visualize
Business
  • JoVE Business
Education
  • JoVE Core
  • JoVE Science Education
  • JoVE Lab Manual
  • JoVE Quizzes
Solutions
  • Authors
  • Teaching Faculty
  • Librarians
  • K12 Schools
  • Biopharma
About JoVE
  • Overview
  • Leadership
Others
  • JoVE Newsletters
  • JoVE Help Center
  • Blogs
  • JoVE Newsroom
  • Site Maps
Contact Us Recommend to Library
JoVE logo

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. All rights reserved

Privacy Terms of Use Policies
WeChat QR code