Intelligence artificielle
L’intelligence artificielle (IA) et l’apprentissage automatique sont en train de transformer la recherche sur les cellules souches et la médecine régénératrice, offrant de toutes nouvelles possibilités pour l’analyse des données biologiques complexes et la prédiction du comportement des cellules, et accélérant le développement des thérapies. Qu’il s’agisse de déterminer les conditions optimales pour la différenciation cellulaire, d’analyser les données d’imagerie médicale ou de prédire l’état des patients, les outils d’IA aident les chercheurs à travailler plus rapidement et avec plus de précision que jamais.
Les chercheurs canadiens sont à l’avant-garde de l’intégration de l’IA à la recherche sur les cellules souches, élaborant des approches computationnelles innovantes qui complètent les méthodes de laboratoire traditionnelles. Ces technologies sont en train de contribuer à la réalisation d’avancées majeures en ce qui a trait à la fabrication des cellules, au contrôle de la qualité, à la modélisation des maladies et à la personnalisation des stratégies de traitement. Plus le domaine progresse, plus l’IA devient un outil essentiel pour faire passer les découvertes sur les cellules souches du laboratoire au stade clinique, contribuant à rendre les thérapies régénératrices plus sûres, plus efficaces et plus accessibles aux patients de partout au pays.
Nika Shakiba, Université de la Colombie-Britannique, Colombie-Britannique
Les cellules souches pluripotentes humaines (CSPh) sont extraordinaires : elles peuvent se reproduire à l’infini et se transformer en n’importe quel type de cellule de l’organisme. C’est pourquoi elles forment la base de nombreuses thérapies régénératrices qui font actuellement l’objet d’essais cliniques, notamment les cellules bêta dérivées de cellules souches pour les personnes atteintes de diabète. Ces cellules sont très prometteuses, mais les cultiver à grande échelle n’est pas sans risque.
Au cours du processus de multiplication des CSPh, ces dernières peuvent subir des modifications génétiques dangereuses. Parfois, certaines cellules scélérates se comportent davantage comme des cellules cancéreuses que comme des cellules thérapeutiques : elles se développent plus rapidement que leurs homologues saines et peuvent envahir tout un lot de cellules. Lorsque cela se produit, le produit devient inutilisable et des millions de dollars de coûts de fabrication sont perdus.
Nika Shakiba cherche à empêcher que ces variants de cellules se développent. À l’aide d’une série de puissants outils génétiques et d’ingénierie, l’équipe de Nika Shakiba travaille à la mise au point d’un système haute résolution qui permettra de suivre les CSPh individuelles, d’identifier rapidement les variants indésirables et de comprendre comment ils réussissent à prendre l’avantage sur les autres cellules. Utilisant l’apprentissage automatique pour analyser ces données, son laboratoire souhaite découvrir les signes qui permettent de prévoir qu’un variant est sur le point d’assurer sa dominance avant qu’il ne le fasse.
Ces travaux soutiendront la production sûre et à grande échelle des cellules souches nécessaires aux thérapies régénératrices, ce qui aidera le secteur canadien de la biotechnologie à accroître sa production de cellules et à offrir des traitements de haute qualité aux patients.
« Nous sommes en train de mettre au point des outils pour détecter les cellules dangereuses avant qu’elles ne compromettent une thérapie. Il s’agit pour nous de préserver les promesses offertes par la médecine régénératrice, en veillant à ce que soit non seulement efficace, mais aussi sûre et évolutive. »
Peter Zandstra, Université de la Colombie-Britannique, Colombie-Britannique
Les cellules souches sont susceptibles de révolutionner le traitement de nombreuses maladies, mais les transformer en cellules thérapeutiques spécifiques est un processus long et coûteux. Les méthodes actuelles reposent largement sur l’essai et l’erreur, une expertise spécialisée et des travaux en laboratoire complexes, autant d’obstacles qui limitent les progrès de la médecine régénératrice.
La plateforme IQCELL 2.0 du prof. Peter Zandstra vise à changer tout cela. Cette plateforme de nouvelle génération mise sur l’intelligence artificielle et la biologie des systèmes pour décoder la façon dont les cellules décident de leur devenir. En combinant des données expérimentales avec des outils avancés d’apprentissage automatique, IQCELL 2.0 peut prédire et concevoir les meilleurs protocoles pour transformer, plus rapidement, à moindre coût et avec plus de précision que les méthodes actuelles, les cellules souches en types particuliers de cellules.
Dans un premier temps, la plateforme sera testée et perfectionnée à l’aide des données sur les cellules T humaines, puis élargie à d’autres types de cellules, comme les cellules B et les cellules hépatiques. Des collaborations avec des partenaires de recherche et industriels de premier plan, dont Apiary Therapeutics, Aspect Biosystems et CCRM, permettront de s’assurer qu’elle fonctionne concrètement pour des domaines comme l’immunothérapie et la médecine régénératrice. À terme, IQCELL 2.0 offrira un outil puissant et évolutif pour accélérer le développement de nouveaux traitements à base de cellules.
« En combinant l’IA et la biologie, IQCELL 2.0 permettra de transformer plus rapidement et plus facilement les cellules souches en thérapies utiles pour les patients. »
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