人工智能图像分析在单分子诊断上的应用

工智能的发展大大解放了生物医学图像工作者的生产力。图维生物公司的 HuluFISH 技术产生的数据为单分子单细胞界别的生物医学大数据。单个数据大小在500MB-20GB 之间。通过采用自研的 HuluREAD 人工智能图像分析平台,图维生物的数据分 析速度可以增加 3000 倍,数据解码准确度大于 99%。 通过 HuluREAD 和 HuluFISH,以及在研的 HuluSCOPE,图维生物公司致力于成为医疗诊断行业大数据生成,人工智能分析,共享 的全能型平台技术型公司。

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1. 单分⼦诊断遇⻅AI 图维⽣物 程永升 CEO, Co-Founder CONFIDENTIAL

2.概要 Ø 背景介绍 Ø 图维⽣物介绍 Ø 图维⽣物所采⽤的AI技术及应⽤ CONFIDENTIAL 2

3.AI + Biotech

4.CONFIDENTIAL 4

5.CONFIDENTIAL 5

6.公司简介 图维⽣物(德国)致⼒于打造⼤众化的基因检测技术平台 产品和服务 • HuluFISH:全球第⼀个多重单分⼦FISH,可检测任何 物种的任何基因,全新探针设计,⽣产成本是当前 ⾏业主流产品的⼆⼗分之⼀ DKFZ AI Biotech • HuluREAD:最新⼈⼯智能技术驱动的图像分析、数 据统计和量化报告服务 • HuluLAB:单分⼦基因检测技术咨询和外包服务 6

7.国际化,跨学科团队 程永升博⼠, CEO, Co-Founder Dirk Jäger教授, 顾问 HuluFISH发明者, 15年以上⽣物科技科研和⼯业经 德国国家癌症中⼼主任,海德堡⼤学医学院医学肿瘤 验,GE Healthcare/Bio-Rad 3年销售和市场经验。主 学实验室主任,著名细胞治疗CAR-T领域专家 导图维⽣物融资,产品开发,商务拓展 ,⽣产 Odomar Vancraeyenest, CFO 楼兴华博⼠, CIO, President, Co-founder 30年⾦融⾏业经验,熟悉资产和债务管理,财务⻛险控 HuluREAD发明者,10年以上⼈⼯智能研发经验, Microsoft和Sloan Kettering癌症研究所⼯作,负责 制,财务计划和预测 HuluREAD开发和公司数字化 塔海森博⼠, VP, HuluSCOPE开发 ⺩⽴代教授, 顾问 10年以上单分⼦显微镜研究经验,师从诺奖获得 ⾹港城市⼤学,著名光声成像专家,单细胞FOG发明 者Stefan Hell, 负责HuluSCOPE开发 者 关键招聘: 150 商务拓展经理 医学Director 员⼯数 100 软件和硬件⼯程师 50 0 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 CONFIDENTIAL 7

8.图维创业历程

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10.当前病毒微⽣物检测的问题 即时检测(POCT)是未来 快速诊断可以帮助医⽣快速制定 PCR时间⻓:2-4⼩时 冗⻓的培养: 复杂易出错的核酸提取 临床治疗⽅案,拯救⽆数⽣命: 12⼩时-6星期 - 提供正确的治疗⽅案 - 保护易感⼈群,精准隔离 中⼼化检测,核酸样 抗体检测靶标数量,灵 设备不便携,⽆法床 本降解,丢失,误标 敏度不够 边或者偏远地区使⽤ CONFIDENTIAL 10

11.病毒微⽣物检测的POCT 整合HuluFISH和HuluREAD的微流控全⾃动荧光显微镜 特征 优势 HuluFISH HuluREAD 单分⼦灵敏度 ⽆需核酸抽提或者PCR扩增,直接单分⼦计数 数据分析联⺴ 安全⽅便脱敏的数据共享,⽅便⽤户建设实时 传染病监控⺴络 超多重 单次检测最多检测120种病毒微⽣物,⼏乎覆盖 所有危害⼈类健康的病毒、细菌、寄⽣⾍ 样本到结果15分 针对流⾏病可快速响应,第⼀时间可制定治疗 钟完成 和隔离⽅案 低成本(8元/次/ 便宜到所有⼈都可以承受。即使⼤流⾏再次来 微⽣物) 临,可以将地球上78亿⼈都连续检测。 HuluSCOPE CONFIDENTIAL 11

12.HuluFISH专利技术 业界唯⼀多重荧光标记编码技术 可编码核酸探针或抗体 HuluFISH 竞品B CONFIDENTIAL 12

13.单分子SARS-CoV-2检测 CONFIDENTIAL 13

14.乳腺癌HER2 RNA FISH CONFIDENTIAL 14

15.HuluREAD,业界唯⼀AI图像分析云平台 ⾃动识别HuluFISH信号和解码,细胞分割,亚细胞结构识别… CONFIDENTIAL 15

16.HULUREAD ⼈⼯智能赋能的数据分析服务,专⻔针对HuluFISH⽤户 特征 • 核心算法基于最新的深度学习、机器学习、图像处 理和统计分析方法 • 基于云端,全自动分析,用户通过浏览器和email便 可以访问服务 • 全自动从原始数据产生专业的数据报告,包括丰富 的统计、图像和可视化展示 性能 • HuluREAD比人工分析快3000倍 • 检测FISH数据点超过99.9% 的准确度 • 高度可重复的实验分析结果 • 创建全新以生物学家为中心的用户体验 16

17.HuluREAD—智能HuluFISH数据分析服务 云端部署,对客户透明,自动化,无安装 应用HuluFISH完成 上载实验数据 成像实验 到云端服务器 HuluREAD平台 数据 质量 通道 检测和 量化 报告 下载 监控 分类 分割 分析 上载 准备汇报、论文或者 下载分析报告 其他后续工作 CONFIDENTIAL

18.显微镜图像分析的难点 挑战一 生物样本的多样性:生物样本本质上呈现多种形态,同样样本 在不同发展阶段也会呈现不同的形态,许多形态具有非规则形状。 挑战二 成像条件难以控制:不同的显微镜,不同的实验条件,不同的 试剂,甚至不同的操作流程都会导致明显差异的成像结果。 挑战三 成像的质量相对低:噪声、模糊、破损、弱信噪比等因素导致 单体识别挑战较高,导致许多显微镜数据中对人工判断都是不小的挑战。 挑战四 识别对象复杂并且数量庞大:一个实验产生的数据中会需要识 别多种个体,比如FISH表达的亮点、细胞核、细胞等等。 挑战五 数据量庞大:随着三位显微镜的普遍使用和显微镜精度的不断 提高,成像的数据越来越庞大,一个数据文件甚至可以到几十个GB。

19.HULUFISH IN PRACTICE See it to believe it CONFIDENTIAL 19

20.人工智能是核心 人工智能功能层 => DAPI => FISH sigma=3 delta=0.5 质量控制 数据分类 数据驱动的自 FISH点检测 细胞核、细胞 异常检测 动模型适配 和分割 检测和分割 (二维、三维) (二维、三 人工智能算法层 维) • 卷积神经网络 • 异常检测 • 多尺寸图像分析 • U-Net分割网络 • 无监督数据分类 • 高速特征提取 • 迁移学习 • 高斯混合模型 • 几何特征分析 • 比较度量学习 • 图像形态学分析 深度学习 机器学习 图像分析 20

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28.图维生物的AI之路 ⾛向闭环⽣态系统,Hardware + AI + Biology 科研 工业 临床 探针 成像 分析 CONFIDENTIAL 28

AICUG专注于人工智能机器学习、深度学习、计算机视觉、自然语言处理、推荐算法等领域,汇集人工智能技术大咖,总部位于杭州,分部位于美国硅谷。