-1::1
Simple Hit Counter
Skip to content

Products

Solutions

×
×
Sign In

RU

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

ru_RU

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
Стратегия машинного обучения на основе изображений живых клеток для мониторинга дифференцировки п...
Стратегия машинного обучения на основе изображений живых клеток для мониторинга дифференцировки п...
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

Стратегия машинного обучения на основе изображений живых клеток для мониторинга дифференцировки плюрипотентных стволовых клеток

Full Text
1,119 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.

Доступные системы дифференцировки плюрипотентных стволовых клеток (ПСК) в функциональные клетки в настоящее время затруднены из-за проблем серьезной вариабельности от линии к линии и от партии к партии. Здесь, используя кардиальную дифференцировку в качестве основного примера, мы представляем протокол для интеллектуального мониторинга и модуляции процесса дифференцировки ПСК на основе машинного обучения на основе изображений.

В этом исследовании, основанном на изображениях яркого поля живых клеток, мы разработали стратегию, использующую различные модели машинного обучения. Эта стратегия может неинвазивно идентифицировать клеточную линию, модулировать процесс дифференцировки в режиме реального времени и оптимизировать протокол дифференцировки, улучшая неуязвимость при дифференцировке ПСХ в функциональные клетки. Плюрипотентные стволовые клетки обладают способностью дифференцироваться во многие типы клеток in vitro, которые могут быть использованы для клеточной терапии, моделирования заболеваний и разработки лекарств.

Одной из основных проблем при производстве клеток, полученных из ПСХ, является нестабильность между клеточными линиями и партиями. Это часто приводит к многократным повторным экспериментам, отнимающим значительное время и труд. В настоящее время современные микроскопические технологии могут поддерживать долгосрочную покадровую съемку изображений живых клеток с высокой пропускной способностью.

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

Биология Выпуск 212

Related Videos

Визуализация в реальном времени и отслеживание отдельных клеток для мониторинга нервной линии в взрослых нервных стволовых клетках

03:54

Визуализация в реальном времени и отслеживание отдельных клеток для мониторинга нервной линии в взрослых нервных стволовых клетках

Related Videos

509 Views

Живой изображений, следуют одной ячейки отслеживания для мониторинга клеточной биологии и прогрессирования Lineage нескольких нейронных популяций

10:55

Живой изображений, следуют одной ячейки отслеживания для мониторинга клеточной биологии и прогрессирования Lineage нескольких нейронных популяций

Related Videos

9.2K Views

Полуавтоматическое производство гепатоцитов как клетки от плюрипотентных стволовых клеток

05:43

Полуавтоматическое производство гепатоцитов как клетки от плюрипотентных стволовых клеток

Related Videos

8.7K Views

Переходное лечение стволовых клеток человека с DMSO для содействия дифференциации

06:55

Переходное лечение стволовых клеток человека с DMSO для содействия дифференциации

Related Videos

15.4K Views

Автоматизированное производство человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, полученных корковых и дофаминергических нейронов с интегрированным мониторингом live-Cell

09:34

Автоматизированное производство человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, полученных корковых и дофаминергических нейронов с интегрированным мониторингом live-Cell

Related Videos

7.8K Views

Автоматизированная система культивирования для поддержания и дифференцировки индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток

06:11

Автоматизированная система культивирования для поддержания и дифференцировки индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток

Related Videos

2.1K Views

Дифференциация эмбриональных стволовых клеток в олигодендроцитов прекурсоров

08:11

Дифференциация эмбриональных стволовых клеток в олигодендроцитов прекурсоров

Related Videos

15.8K Views

Живая клеточного ответа на механическое раздражение Учился по комплексному Оптические и атомно-силовой микроскопии

09:20

Живая клеточного ответа на механическое раздражение Учился по комплексному Оптические и атомно-силовой микроскопии

Related Videos

11.7K Views

Трансфекции и Nucleofecting человека индуцированных плюрипотентных стволовых клеток

10:24

Трансфекции и Nucleofecting человека индуцированных плюрипотентных стволовых клеток

Related Videos

22K Views

Перепрограммирование соматических клеток человека в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК) Использование ретровирусных вектор с GFP

08:25

Перепрограммирование соматических клеток человека в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК) Использование ретровирусных вектор с GFP

Related Videos

21.1K 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