Proportional-Integral-Derivative (PID) Control of Secreted Factors for Blood Stem Cell Culture
Notice bibliographique
Résumé
Clinical use of umbilical cord blood has typically been limited by the need to expand hematopoietic stem and progenitor cells (HSPC) ex vivo. This expansion is challenging due to the accumulation of secreted signaling factors in the culture that have a negative regulatory effect on HSPC output. Strategies for global regulation of these factors through dilution have been developed, but do not accommodate the dynamic nature or inherent variability of hematopoietic cell culture. We have developed a mathematical model to simulate the impact of feedback control on in vitro hematopoiesis, and used it to design a proportional-integral-derivative (PID) control algorithm. This algorithm was implemented with a fed-batch bioreactor to regulate the concentrations of secreted factors. Controlling the concentration of a key target factor, TGF-β1, through dilution limited the negative effect it had on HSPCs, and allowed global control of other similarly-produced inhibitory endogenous factors. The PID control algorithm effectively maintained the target soluble factor at the target concentration. We show that feedback controlled dilution is predicted to be a more cost effective dilution strategy compared to other open-loop strategies, and can enhance HSPC expansion in short term culture. This study demonstrates the utility of secreted factor process control strategies to optimize stem cell culture systems, and motivates the development of multi-analyte protein sensors to automate the manufacturing of cell therapies.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».