Использование искусственного интеллекта для оптимизации культуральной среды

Культивирование клеток — ключевая технология в производстве фармацевтики и регенеративной медицине. Рост клеток сильно зависит от состава питательной среды. Оптимизация и разработка культуральных сред — критически важная задача в пищевой, фармацевтической промышленности, биоэнергетике и материаловедении.

Создание специфической среды для каждого типа клеток требует значительных времени и труда. В исследовании, опубликованном в журнале npj Systems Biology and Applications, для разработки высокоэффективных сред использовали искусственный интеллект, а именно машинное обучение, что снижает трудозатраты.

Для культивирования клеток, полученных из рака шейки матки человека, использовали 232 среды, содержащие 31 различное питательное вещество. Экспериментальные данные обработали с помощью машинного обучения, чтобы предсказать составы сред, обеспечивающие более высокую клеточную активность. Для повышения точности прогнозов применили активное обучение.

В результате разработали культуральную среду, которая стимулировала более высокую клеточную активность, чем коммерческая среда. Также выяснилось, что оптимальные составы для ранней и поздней стадий культивирования клеток различаются, и были идентифицированы ключевые компоненты, влияющие на результат.

Эти результаты демонстрируют практичность эффективной оптимизации составов сред с помощью искусственного интеллекта. Методология исследования применима для разработки сред для различных клеточных линий и целей культивирования. Это вносит значительный вклад в широкий спектр промышленных и академических исследований, где культура клеток является базовой технологией.