Mwanafunzi wa PhD anahesabu seli kwa masaa 3. AI inahesabu slaidi hizo hizo kwa sekunde 90, na haijibishani na yenyewe kati ya Jumanne na Ijumaa.
Kuhesabu seli ni mojawapo ya kazi zinazojirudia zaidi katika biolojia, famakologia, na utafiti wa kimatibabu. Kila jaribio la kilimo cha seli, utafiti wa kipimo cha dawa, na tathmini ya uhai huanza na swali moja: ni seli ngapi ziko kwenye sampuli hii? Jibu la jadi linahusisha hemocytometer, hadubini, na uvumilivu mwingi. Zana za kuhesabu zinazotumia AI sasa zinatoa matokeo kwa sekunde na uthabiti bora kuliko hata waendeshaji wenye uzoefu.
Kazi ya kuchosha ya kuhesabu kwa mkono
Kuhesabu seli kwa mkono na hemocytometer kunafuata ibada ambayo haijabadilika sana kwa karne moja. Pakia sampuli kwenye chumba cha kuhesabu. Weka kioo cha kufunika. Fokasi hadubini. Hesabu robo nne za kona. Hesabu wastani. Zidisha kwa kipengele cha kufifisha. Rekodi nambari. Rudia kwa sampuli ijayo.
Sampuli moja inachukua dakika 10 hadi 15 kwa fundi stadi. Siku ya kawaida ya kilimo cha seli inaweza kuhusisha sampuli 10 hadi 30, na majaribio yanayohitaji ufuatiliaji wa muda yanazidisha hiyo katika masaa au siku. Hesabu inajumlishwa haraka: kundi la utafiti linaloendesha tathmini nyingi linaweza kutumia kwa urahisi masaa 20 hadi 30 kwa wiki kwa kuhesabu peke yake.
Tatizo kubwa si muda - ni utofauti. Tafiti zinaonyesha kuwa utofauti wa kati ya waendeshaji katika kuhesabu hemocytometer unaweza kufikia hadi 52%, na hata mwendeshaji mmoja anatoa utofauti wa hadi 20% kati ya hesabu zinazorudiwa za sampuli moja. Makosa ya kupakia chumba yanachangia takriban 4.6%, kupipeti inaongeza 4.7% nyingine, na hata uwekaji wa kioo cha kufunika unaanzisha tofauti ya 7.6%. Ukiyarundika vyanzo hivi vya makosa, kufikia bora kuliko mgawo wa utofauti wa 15% kunahitaji kuhesabu mamia ya seli katika vyumba vingi.
Jinsi uhesabuji wa seli wa AI unavyofanya kazi
Uhesabuji wa seli wa AI unaanza na ingizo sawa: picha ya hadubini. Tofauti ni kinachofuata. Badala ya binadamu kukodolea robo, modeli ya computer vision inagawanya picha, inatambua seli binafsi, na kurudisha hesabu yenye alama za uhakika - kwa kawaida kwa chini ya sekunde 30 kwa picha.
Zana kama SnapCyte zinafanya kazi moja kwa moja na picha za kawaida za hemocytometer zilizopigwa kwa ukuzaji wa 10X kupitia kamera ya hadubini au hata adapta ya simu ya mkononi. AI inatambua mistari ya gridi kiotomatiki, inatambua seli ndani ya maeneo ya kuhesabu, na kuhesabu mkusanyiko na uhai. Inasaidia aina za chumba cha Neubauer, Neubauer Iliyoboreshwa, na Burker bila usanidi wa mkono.
Kwa seli zinazoshikilia kwenye sahani za kilimo, hadubini iliyoimarishwa na AI inatumia picha za phase-contrast au fluorescence kutambua seli moja kwa moja kwenye chombo. Hakuna trypsinization, hakuna uhamisho wa sampuli, hakuna hemocytometer. Seli zinabaki bila kusumbuliwa katika mazingira yao ya ukuaji.
Usahihi na urudishaji
Uhesabuji wa seli wa AI unafikia kosa la wastani la kabisa la asilimia chini ya 6.26% kwa mchanganyiko wa seli hai na zilizokufa - bora sana kuliko utofauti wa 15 hadi 52% wa kuhesabu hemocytometer kwa mkono. Muhimu zaidi, AI inatoa matokeo yale yale kila wakati inachakata picha ile ile.
Urudishaji ndio faida halisi. Katika uchunguzi wa dawa, utofauti wa 20% katika hesabu za msingi za seli unaenea katika kila hesabu ya chini: thamani za IC50 zinabadilika, mikondo ya mwitikio wa kipimo inayumba, na majaribio yanahitaji marudio zaidi kufikia umuhimu wa kitakwimu. Kuhesabu kwa uthabiti mwanzoni kunakaza kila matokeo yanayofuata.
Dakika 10 hadi 15 kwa sampuli. Mgawo wa utofauti: 5 hadi 15% kwa watumiaji wenye uzoefu, hadi 52% kati ya waendeshaji. Matokeo yanategemea nani anahesabu na lini.
Chini ya sekunde 30 kwa picha. Utofauti wa karibu sifuri kati ya waendeshaji. Picha ile ile, hesabu ile ile, kila wakati.
Aina za seli zinazofanya kazi vizuri
Uhesabuji wa AI unashughulikia aina mbalimbali za seli na maandalizi.
- Seli za kusimamishwa (CHO, Jurkat, PBMC): utambuzi wa moja kwa moja na upakaji wa trypan blue wa uhai
- Seli zinazoshikilia kwenye kilimo: picha za phase-contrast zinahesabu seli bila kuziondoa kwenye sahani
- Seli za damu: utofautishaji wa seli nyeupe za damu na hesabu za platelet kutoka matunzo yaliyopakwa rangi
- Makoloni ya bakteria: hesabu CFU kwenye sahani za agar kutoka picha moja
- Seli za chachu: utofautishaji wa kuchipuka na kutochipuka kwa matumizi ya kutengeneza bia na bioteknolojia
Changamoto kuu ni vikundi vya seli vinavyoingiliana sana, maeneo mengi ya uchafu, na seli ndogo sana chini ya kiwango cha ubora cha lenzi ya hadubini. Kwa kazi nyingi za kawaida za kilimo cha seli kwa ukuzaji wa 10X hadi 20X, uhesabuji wa AI uko tayari kwa uzalishaji.
Kuanza bila vifaa vipya
Kizuizi cha kuingia ni kidogo kuliko watafiti wengi wanavyotarajia. Zana za kuhesabu seli za AI zinafanya kazi na mipangilio ya hadubini iliyopo - hakuna kihesabuji maalum cha kiotomatiki kinachohitajika. Hadubini ya kawaida ya maabara yenye kiambatisho cha kamera inatosha. Zana zingine hata zinafanya kazi na picha za simu ya mkononi zilizopigwa kupitia kioo cha macho.
Kwa maabara zinazotumia tayari hemocytometer, mpito ni wa papo hapo: piga picha ambayo kwa kawaida ungaihesabu kwa jicho, ipakia, na upate hesabu na uwekaji wa alama wa uhakika. Hemocytometer inabaki, kukodolea kunaondoka.
Hitimisho
Kuhesabu seli imekuwa kikwazo cha mkono, cha kibinafsi katika maabara za utafiti kwa zaidi ya karne moja. AI haibadilishi biolojia - inabadilisha muda, uthabiti, na uaminifu wa hesabu. Chini ya sekunde 30 badala ya dakika 15. Kosa chini ya 6% badala ya utofauti wa 15 hadi 52%. Matokeo yale yale Jumanne na Ijumaa.
Wakati mwingine jaribio la kilimo cha seli linapoanza na dakika 30 za kuhesabu hemocytometer, jaribu kupiga picha ya chumba badala yake. Hesabu itakuwa tayari kabla mlango wa incubator haujafungwa.