Culture cellulaire automatisée
Découvrez comment le système automatisé de culture cellulaire CellXpress.ai prend en charge les modèles biologiques avancés et les flux de travail haut débit
Accélérez la découverte grâce à la culture cellulaire automatisée basée sur IA
La culture cellulaire automatisée évolue avec la puissance de l’intelligence artificielle (IA) pour répondre à la demande croissante de la recherche cellulaire évolutive, reproductible et haut débit. Le système automatisé de culture cellulaire CellXpress.ai utilise une robotique avancée et une prise de décision basée sur l’IA pour standardiser chaque phase du flux de travail de culture cellulaire, de l’ensemencement et de l’échange de milieux à la surveillance et la récolte des cellules.
En associant l’automatisation intelligente à l’imagerie en temps réel et aux algorithmes d’apprentissage automatique, le système CellXpress.ai permet une culture homogène et précise des cellules monocouches 2D et des modèles 3D avancés comme les sphéroïdes et les organoïdes. Cette plateforme de culture cellulaire guidée par l’IA permet aux chercheurs d’augmenter leur efficacité, de réduire les erreurs manuelles et de produire des données reproductibles de haute qualité, des facteurs essentiels pour les applications telles que la découverte de médicaments, le criblage toxicologique et la médecine régénérative.
Pourquoi l’automatisation intelligente est-elle importante dans la culture cellulaire moderne ?
Le logiciel du système CellXpress.ai permet d’examiner de manière personnalisée les données du parcours cellulaire sur plusieurs plaques et points temporels.
Faire progresser la culture cellulaire des modèles 2D à 3D
La culture cellulaire, en particulier la possibilité d’isoler et de maintenir les cellules in vitro, a joué un rôle essentiel dans l’évolution de la recherche en biologie cellulaire. L’application des cultures cellulaires à grande échelle, en particulier dans les tests cellulaires haut débit, est désormais une pierre angulaire du pipeline de découverte et de développement de médicaments. Les systèmes de culture cellulaire sont généralement classés en modèles 2D et 3D, les cultures 2D étant plus couramment utilisées dans le milieu académique et le secteur biotech en raison de leur processus de culture plus facile, de coûts plus faibles et de protocoles établis. Cependant, les cultures 2D ne reproduisent pas l’environnement cellulaire complexe in vivo, menant à des divergences entre les données in vitro et in vivo. En revanche, les systèmes de culture cellulaire 3D, tels que les organoïdes dérivés de patients (ODP), sont de plus en plus utilisés, car ils offrent des modèles biologiques plus précis in vivo. Bien que les cultures 3D soient prometteuses, des défis tels que la reproductibilité, l’évolutivité et le coût des tests ont ralenti la généralisation de leur adoption. Toutefois, l’automatisation offre une solution à ces problèmes, en améliorant l’efficacité, la cohérence et l’évolutivité des modèles de culture cellulaire 3D.
L’automatisation évolue de plus en plus au-delà de son usage dans les processus de routine, afin de créer des flux de travail intelligents basés sur l’IA qui permettent de développer des organoïdes et d’obtenir des modèles viables à long terme. Des fonctionnalités telles que l’agitation-incubation à bascule pour une distribution uniforme des nutriments, et la planification et la prise de décision basées sur l’IA permettent aux chercheurs de faire évoluer efficacement les flux de travail complexes de biologie 3D tout en préservant la reproductibilité et en évitant une complexité opérationnelle ou des charges de travail manuelles supplémentaires.
Qu’est-ce que la culture cellulaire automatisée ?
La culture cellulaire automatisée implique l’utilisation de machines pour exécuter tout ou une partie du flux de travail traditionnel de culture cellulaire, notamment les opérations critiques et la prise de décision, au lieu de se fier uniquement au travail manuel. Ces systèmes peuvent aller de l’automatisation des tâches répétitives à des plateformes entièrement intégrées qui gèrent des protocoles complexes, surveillent la santé des cellules et ajustent les paramètres en temps réel en fonction des informations des capteurs et des systèmes d’imagerie.
L’automatisation de la culture cellulaire fait référence à l’intégration de systèmes et d’outils automatisés pour optimiser et améliorer les différentes étapes du processus de culture cellulaire. De l’ensemencement des cellules et des changements de milieu au suivi de la croissance et à la collecte des données, l’automatisation réduit la nécessité d’une intervention manuelle, augmente la reproductibilité et améliore la cohérence. En utilisant l’automatisation, les laboratoires peuvent extrapoler leurs cultures cellulaires 2D ou 3D, traiter davantage de plaques et gérer des ensembles de données plus vastes, augmentant ainsi la productivité et le débit tout en maintenant des normes élevées de qualité et d’intégrité des données. Les tâches de routine, telles que l’entretien de la culture cellulaire, peuvent être automatisées, ce qui réduit la charge pour le personnel de laboratoire et permet aux scientifiques de se concentrer sur les tâches de plus grande valeur qui nécessitent leur expertise.
Composants clés de l’automatisation de la culture cellulaire :
- Systèmes automatisés de manipulation des liquides : gèrent avec précision l’ajout ou la suppression de milieux, de réactifs ou de cellules.
- Bras robotiques : déplacent les plaques de culture, les flacons ou les pointes de pipette entre les appareils.
- Incubateurs avec accès robotique : maintiennent des conditions environnementales optimales (température, CO₂, humidité).
- Systèmes d’imagerie et de surveillance : suivent la croissance, la confluence et la morphologie des cellules en temps réel.
- Logiciels et outils de programmation : orchestrent les flux de travail, l’enregistrement des données et le contrôle qualité.
Pionnier dans le domaine de la technologie de culture cellulaire automatisée, le système automatisé de culture cellulaire CellXpress.ai est une plateforme basée sur l’IA qui combine robotique, matériel intégré et logiciel optimisé pour l’apprentissage automatique pour standardiser, extrapoler et améliorer la fiabilité des processus de culture cellulaire. Le système est conçu pour automatiser chaque étape du parcours cellulaire, de l’ensemencement à l’alimentation, au passage, à l’expansion et à la récolte. Il est capable d’exécuter des programmes 24 h/24, 7 j/7 pour plusieurs lignées de cellules souches, sphéroïdes ou organoïdes.
Avantages de la culture cellulaire automatisée
L’avantage principal de l’automatisation dans la culture cellulaire est clair : il remplace le travail manuel répétitif par des systèmes intelligents et fiables qui fonctionnent 24 h/24. Les tâches qui, autrefois, demandaient des heures de temps du technicien, telles que les changements de milieu, les transferts de plaques et la surveillance des cellules, peuvent désormais être exécutées avec précision et cohérence au moyen d’une plateforme automatisée. Et grâce à l’intégration de l’IA et de l’apprentissage automatique, les systèmes d’aujourd’hui ne se contentent pas d’automatiser : ils optimisent de façon active.
- Efficacité du temps et de la main-d’œuvre
Les systèmes automatisés réduisent considérablement le temps de manipulation, libérant ainsi les scientifiques de la routine et leur permettant de se concentrer sur des activités de recherche de plus grande valeur. En éliminant la nécessité d’une supervision et d’une intervention constantes, les laboratoires peuvent fonctionner plus efficacement, avec des processus fonctionnant 24 h/24, 7 j/7 sans fatigue, limites d’horaires de travail ou erreur humaine. - Véritable évolutivité
L’extrapolation des flux de travail manuels traditionnels nécessite beaucoup de ressources et est source d’erreurs. L’automatisation rend l’évolutivité facile, en traitant des dizaines, voire des centaines de lignées cellulaires dans plusieurs formats, le tout avec une qualité et un débit constants. Que vous développiez des monocouches ou des organoïdes 3D complexes, les systèmes automatisés conservent la performance à n’importe quel volume. - Exécution de protocoles complexes avec précision
Les systèmes automatisés peuvent stocker et exécuter de manière fiable des protocoles complexes à plusieurs étapes, couvrant des dizaines de pages, sans écart. Cette capacité à gérer des flux de travail complexes avec une précision extrême réduit l’erreur humaine, garantit la cohérence des procédures et génère des résultats plus reproductibles. - Optimisation du flux de travail basée sur l’IA
Contrairement aux processus manuels qui reposent sur des calendriers fixes et des évaluations subjectives, les systèmes basés sur l’IA analysent en continu l’imagerie en temps réel et les données des capteurs pour évaluer la santé, la confluence et la morphologie des cellules. Sur la base de ces informations, ils peuvent adapter les flux de travail, déclencher les étapes suivantes ou alerter les utilisateurs, permettant ainsi de prendre des décisions plus intelligentes basées sur les données tout au long du processus de culture cellulaire. - Surveillance intelligente pour des données précises et cohérentes
L’automatisation améliorée par l’IA surveille continuellement les cultures cellulaires en utilisant l’imagerie en temps réel, des capteurs et des données environnementales. Ces informations permettent aux systèmes d’ajuster les conditions, de signaler des anomalies et de maintenir la fidélité du protocole, éliminant ainsi la variabilité humaine et fournissant des résultats reproductibles et cohérents. À chaque traitement, la plateforme capture des ensembles de données riches et précis, essentiels pour suivre les changements subtils de morphologie, de croissance ou de réponse au traitement. - Risques de contamination réduits
En minimisant le contact humain avec les cultures, les systèmes automatisés réduisent significativement le risque de contamination. Les environnements stériles clos et la précision robotique garantissent l’intégrité de chaque test du début à la fin.
Automatisation basée sur l’IA des flux de travail de culture cellulaire 2D et 3D à l’aide de la plateforme automatisée CellXpress.ai
Courbes de croissance cellulaire dans le temps et sur plusieurs passages. La prise de décision assistée par l’apprentissage automatique normalise le processus d’expansion de la croissance cellulaire.
L’industrie de la découverte de médicaments dépend fortement des technologies d’automatisation pour améliorer l’efficacité, réduire les erreurs et garantir la reproductibilité des tests. Malgré ces avantages, la mise en œuvre de l’automatisation complète en interne est difficile, car cela demande une expertise spécialisée, une intégration du matériel et des logiciels, et une optimisation des tests biologiques pour les flux de travail automatisés. Ces difficultés sont amplifiées lors de travaux sur des modèles complexes tels que les organoïdes cérébraux, qui nécessitent une alimentation et une surveillance précises et à long terme pour préserver la viabilité.
Nous avons développé le système CellXpress.ai pour relever ces défis. Conçu pour la culture cellulaire automatisée, il intègre un manipulateur de liquides, un incubateur, un imageur et une solution d’analyse d’images basée sur l’IA, le tout contrôlé par une plateforme logicielle unique. Ce système se caractérise par une conception modulaire des flux de travail, décomposant les flux de travail courants de laboratoire en phases qui permettent une flexibilité dans la conception des protocoles. La fonction de prise de décision automatisée assistée par IA peut informer les utilisateurs ou déclencher les étapes ultérieures du processus de culture cellulaire.
Applications de la culture cellulaire automatisée avec le système CellXpress.ai
Le système CellXpress.ai est conçu pour améliorer la culture cellulaire et les protocoles de tests en relevant les défis de la standardisation, de la reproductibilité et de l’évolutivité. Le système automatise les processus critiques pour diverses applications :