明场图像预测与人源心肌细胞来源质量评价
用活细胞明场图像识别心肌及祖细胞状态，比较预测与实测标签，并验证细胞系和批次迁移。
用途与模型
- 研究用途
- 提高供疾病与药物评价的人源心肌细胞来源一致性；用早期预测筛选分化稳定性调节小分子。
- 模型与细胞来源
- 人多能干细胞分化过程的明场图像，包括诱导多能干细胞和胚胎干细胞系；以心肌分化为主要案例。
- 方法版本
- 2023 年 PSC 分化图像模型及早期小分子筛选
- 实验形式
- 图像预测、实测标记、早期条件分类及化学筛选结合，不将预测荧光视作直接染色。
材料与平台
- 图像与参考标签
- 活细胞明场序列、实测心肌肌钙蛋白 T（cTnT）图像、祖细胞区域人工回溯标注及批次/细胞系身份。
- 模型和干预比较
- 心肌荧光预测、弱监督祖细胞识别、早期条件分类与初始集落预测；约 3,000 个分子筛选及候选复核。
测量指标与分析
- 预测与实测分化指数相关性
- 祖细胞区域定位准确率
- 不同细胞系及批次的预测表现
- CDK8 抑制剂对细胞生成一致性的影响
荧光强度指数与细胞纯度分开；像素准确率、图像相关系数和化学筛选终点分别解释。
研究设计与结果
实验条件比较
- 研究设计
- 用测试集和另外 3 条细胞系比较明场预测与实测参考。
- 测试范围
- 心肌阶段测试集为 36 孔，祖细胞预测测试集为 35 孔；另以 3 条额外细胞系检验预测表现。
- 参照体系
- 实测 cTnT 指数及祖细胞人工标注。
- 研究结果
- 心肌指数相关系数 0.93，新系 0.81；祖细胞区域与最终指数相关系数 0.88，新系 0.83；区域准确率约 71.9%。
适用条件与研究局限
- 孔和图像不等于供者数。
- 分布变化仍可能降低新体系的模型表现。
- 新增细胞系由同一研究团队测试，不作为独立实验室验证。
实验条件比较
- 研究设计
- 以第 6 天祖细胞图像为读数初筛后复核候选。
- 测试范围
- 约 3,000 个分子初筛、前 40 个候选复核；不同批次及 6 条 PSC 细胞系再比较。
- 参照体系
- 诱导条件适宜及过强的对照，以及不同调节分子。
- 研究结果
- BI-1347 及其他 CDK8 抑制剂提高心肌分化稳定性；所得心肌细胞的相关质量读数与对照基本相近。
适用条件与研究局限
- 筛选目标是模型细胞生成，不是心脏疾病治疗疗效。
- 肾脏和肝脏扩展仅到早期分化阶段。
来源与原文
- A live-cell image-based machine learning strategy for reducing variability in PSC differentiation systems原始研究 · Cell Discovery · 2023-06-06