ИИ быстро и точно определяет здоровые стволовые клетки

Исследователи из Японии разработали систему искусственного интеллекта (ИИ) для ускорения оценки качества стволовых клеток, которая ранее требовала кропотливого изучения каждой клетки под микроскопом.

В исследовании, опубликованном в феврале в журнале Stem Cells, учёные из Токийского медицинского и стоматологического университета (TMDU) сообщили, что их система ИИ DeepACT может идентифицировать здоровые, продуктивные стволовые клетки кожи с точностью, равной человеческой.

Кератиноцитные (кожные) стволовые клетки используются для лечения наследственных заболеваний кожи и выращивания трансплантатов для восстановления обширных ожогов.

«Самые здоровые кератиноциты двигаются быстрее, чем менее здоровые клетки, поэтому их можно определить визуально с помощью микроскопа. Однако этот метод требует много времени, трудоёмок и подвержен ошибкам», — объясняет Такуя Хиросэ, один из ведущих авторов исследования.

Для решения этой проблемы исследователи создали систему для автоматической идентификации и отслеживания движения этих стволовых клеток.

«Мы обучили эту систему с помощью процесса "глубокого обучения" на библиотеке примеров изображений. Затем мы протестировали её на новой группе изображений и обнаружили, что результаты очень точны по сравнению с ручным анализом», — говорит соавтор Дзюнъити Котоку.

Помимо обнаружения отдельных стволовых клеток, система DeepACT также вычисляет «индекс движения» для каждой колонии клеток. Он показывает, насколько быстро клетки в центральной области колонии движутся по сравнению с клетками на периферии. Колонии с самым высоким индексом движения имели гораздо более высокую вероятность успешного роста, что делает их лучшими кандидатами для создания листов новой кожи для трансплантации пациентам с ожогами.

«DeepACT — это мощный новый способ точного контроля качества человеческих кератиноцитных стволовых клеток, который сделает этот процесс более надёжным и эффективным», — заявляет старший автор Дайсукэ Нанба.

Возможность быстро и легко идентифицировать наиболее подходящие клетки представляет значительное клиническое преимущество, поскольку трансплантаты кожи могут не прижиться, если содержат слишком много нездоровых или непродуктивных стволовых клеток. Автоматизированный контроль качества также может быть ценен для промышленного производства стволовых клеток, помогая обеспечить стабильные поставки клеток и снизить производственные затраты.