AI輔助去核克隆犬在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)誕生并健康存活

原標(biāo)題：AI+克隆！這兩只小狗“生”得不簡單

近日，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院傳來喜訊：該院趙明輝博士團(tuán)隊(duì)在今年2月成功克隆的兩只馬爾濟(jì)斯幼犬完成了疫苗接種和保育流程，這標(biāo)志著該團(tuán)隊(duì)在犬克隆技術(shù)領(lǐng)域取得進(jìn)展。據(jù)趙明輝博士介紹，AI人工智能技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用，為犬克隆技術(shù)帶來新的突破與變革。

一直以來，犬類克隆被認(rèn)為是體細(xì)胞克隆方面的技術(shù)高地。以往犬類克隆一直依賴體內(nèi)成熟的卵子，而犬科動物缺少高效同期發(fā)情和體外成熟體系，可用的卵子數(shù)量較少，導(dǎo)致犬類體細(xì)胞克隆效率降低。同時，犬科動物細(xì)胞質(zhì)中脂肪較多，細(xì)胞質(zhì)呈黑色，細(xì)胞核不可見，導(dǎo)致細(xì)胞核去除效率降低，進(jìn)一步限制了克隆犬的生產(chǎn)效率和技術(shù)推廣。

趙明輝博士團(tuán)隊(duì)通過多年研究，成功將AI視覺識別技術(shù)與顯微操作技術(shù)融合，將卵母細(xì)胞細(xì)胞核位置的特征信息成功提取出來并用于機(jī)器學(xué)習(xí)，最終得到能夠成功預(yù)測犬卵母細(xì)胞細(xì)胞核位置的人工視覺模型。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該模型可在數(shù)十毫秒內(nèi)完成卵母細(xì)胞細(xì)胞核的位置預(yù)測。

團(tuán)隊(duì)將模型與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合，將預(yù)測的細(xì)胞核位置投射到顯微鏡目鏡上，使操作人員能夠更加精準(zhǔn)進(jìn)行卵母細(xì)胞去核操作，大幅降低了操作人員的勞動強(qiáng)度，極大提高了犬科動物的克隆效率。此次克隆共制備體細(xì)胞核移植胚胎67枚，移植到6只受體犬中，最終3只成功妊娠，并順利誕下2只幼犬。相較于國際上其他團(tuán)隊(duì)平均每活產(chǎn)需移植50—60枚胚胎的情況，實(shí)現(xiàn)了工作效率的跨越式進(jìn)步。經(jīng)Pubmed和相關(guān)搜索引擎的文獻(xiàn)搜尋比對，目前暫未發(fā)現(xiàn)有使用類似技術(shù)進(jìn)行犬體細(xì)胞克隆的報(bào)道。

趙明輝團(tuán)隊(duì)長期致力于哺乳動物體細(xì)胞克隆研究。自2016年首次成功實(shí)現(xiàn)犬體細(xì)胞克隆以來，先后開發(fā)出高效的犬早期胚胎體外培養(yǎng)體系、犬排卵預(yù)測方法、貓科動物無創(chuàng)胚胎移植技術(shù)、貓基因編輯技術(shù)等胚胎操作基本技術(shù)方法，成功實(shí)現(xiàn)貓、豬體細(xì)胞克隆全流程“國產(chǎn)化”。這些方法成為犬、貓?bào)w細(xì)胞克隆技術(shù)平臺的重要組成部分，也為全球其他犬體細(xì)胞克隆團(tuán)隊(duì)提供了技術(shù)參考。

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克隆犬如何與AI技術(shù)相遇？

克隆犬是如何與AI技術(shù)相遇的？青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院副教授趙明輝告訴記者，為了實(shí)現(xiàn)在操作過程中實(shí)時顯示細(xì)胞核位置，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)。

起初，AI領(lǐng)域并不是趙明輝教授的專業(yè)領(lǐng)域，為了能夠解決在科研中遇到的問題，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員從零開始，學(xué)習(xí)工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械加工、人工智能算法等相關(guān)知識，還設(shè)計(jì)制造了一款便于隨身攜帶的倒置顯微鏡，大幅度降低了設(shè)計(jì)和制造成本。團(tuán)隊(duì)成員通過數(shù)據(jù)收集和訓(xùn)練，得到了能夠進(jìn)行細(xì)胞核位置預(yù)測的人工智能模型。經(jīng)過對計(jì)算機(jī)編程的學(xué)習(xí)，成功將該模型導(dǎo)入個人計(jì)算機(jī)上，最終搭建出智能化的顯微操作系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)了此次犬體細(xì)胞克隆。

（青島早報(bào)/觀海新聞記者 鐘尚蕾）