In silico modeling of directed differentiation of induced pluripotent stem cells to definitive endoderm
Notice bibliographique
Résumé
Differentiation of embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells (iPSCs) into endoderm derivatives, including thyroid, thymus, lungs, liver, and pancreas, has broad implications for disease modeling and therapy. We utilize and expand a model development approach previously outlined by the authors to construct a model for the directed differentiation of iPSCs into definitive endoderm (DE). Assuming discrete intermediate stages in the differentiation process with a homogeneous population in each stage, three lineage models with two, three, and four populations and three growth models are constructed. Additionally, three models for error distribution are defined, resulting in a total of 27 models. Experimental data obtained in vitro are used for model calibration, model selection, and final validation. Model selection suggests that no transitory state during differentiation expresses the DE biomarkers CD117 and CD184, a finding corroborated by existing literature. Additionally, space-limited growth models, such as logistic and Gompertz growth, outperform exponential growth. Validation of the inferred model with leave-out data results in prediction errors of 26.4%. Using the inferred model, it is predicted that the optimal differentiation period is between 1.9 and 2.4 days, plating populations closer to 300 000 cells per well result in the highest yield efficiency, and that iPSC differentiation outpaces the DE proliferation as the main driver of the population dynamics. We also demonstrate that the model can predict the effect of growth modulators on cell population dynamics. Our model serves as a valuable tool for optimizing differentiation protocols, providing insights into developmental biology.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».