人工智能驱动细胞生产质控与标准化评估2026-10-10 08:38:09
目前,从细胞来源选择、分化方案到质控标准,尚未在全球范围内形成统一规范,此外,很多团队致力于移植细胞表面标志物的筛选,但是要从复杂的细胞混合物中,精准地分离出我们想要移植的某种特定视网膜细胞是一项巨大的技术挑战。AI,包括机器学习和深度学习,正在成为细胞生产质控与标准化评估的重要辅助工具。通过将多种无标记成像技术与ML算法相结合,可在生产全流程中实现对干细胞活力、分化状态与代谢特征的快速评估,展示出将自动化质控集成至生物工艺管线的巨大潜力,部分DL算法可基于细胞形态精准预测目标干细胞与非目标细胞类型或状态。例如,Kou等人提出的OsteoNet ML框架可从明场图像中预测成骨分化并生成Osteogenic Score,该分值随诱导时间逐渐升高,在第0天和第5天的预测AUC分别达到0.94和0.98,且与RUNX2、OCN、OSX等早期和晚期成骨标志物的RNA及蛋白水平均呈强正相关。北京大学团队开发的基于明场图像的ML模型,通过连续采集干细胞分化全程的明场图像并结合DL算法,实现了对心肌细胞分化效率的非侵入式预测。Park等人提出的HoloFluoNet框架,可从数字全息显微镜相位图像生成虚拟荧光信息,用于细胞核定位、活性评估和类特异性形态分析,为细胞培养过程中的连续、非侵入式监测提供了技术参考。
Singh等人全面阐述了AI驱动的质量监控策略,指出AI模型通过分析高分辨率成像和多传感器数据,能够动态追踪关键质量属性,包括细胞形态、增殖率、分化潜能、环境稳定性、遗传完整性及污染风险,实现自动化异常检测、分化追踪和自适应培养优化。赛动智造团队开发的双模型AI系统,通过改进的PreActResNet50网络实现高精度细胞与细胞核实例分割,结合SHAP分析揭示了核质比、细胞偏心率等关键形态特征与免疫调节功能之间的回归关系,在三个独立MSC细胞系测试中平均绝对误差低于6%,并已成功集成于全自动细胞制药产线中实现实时、非侵入式质量监控。
出自《AI赋能的眼病精准诊断与再生治疗新进展》作者高娜,代伟,瞿佳。
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