Робот, задвижван от машинно обучение, рационализира процеса на генетични изследвания

Робот, задвижван от машинно обучение, рационализира процеса на генетични изследвания

Изследователи от университета на Минесота Twin Cities са конструирали робот, който използва машинно обучение, за да автоматизира напълно сложен процес на микроинжектиране, използван в генетичните изследвания.

В своите експерименти изследователите са успели да използват този автоматизиран робот, за да манипулират генетиката на многоклетъчни организми, включително ембриони на плодови мушици и рибки зебра. Технологията ще спести време и пари на лабораториите, като същевременно ще им позволи по-лесно да провеждат нови, широкомащабни генетични експерименти, които преди не бяха възможни с помощта на ръчни техники

Изследването е представено на корицата на изданието от април 2024 гГЕНЕТИКАрецензирано научно списание с отворен достъп. Работата беше съвместно ръководена от студентите по машинно инженерство в Университета на Минесота Андрю Алегрия и Ейми Джоши. Екипът също така работи върху комерсиализиране на тази технология, за да я направи широко достъпна чрез стартиращата компания Objective Biotechnology на университета в Минесота.

Микроинжекцията е метод за въвеждане на клетки, генетичен материал или други агенти директно в ембриони, клетки или тъкан с помощта на много фина пипета. The researchers trained the robot to recognize embryos that are one hundredth the size of a grain of rice. Once detected, the machine can calculate a path and automate the injection process.

Тази нова процедура е по-здрава и възпроизводима от ръчните инжекции. Този модел ще позволи на отделните лаборатории да си представят нови експерименти, които не биха били възможни без този тип технология.

Сухаса Кодандарамая, доцент по машинно инженерство и старши автор на изследването, Университет на Минесота

Обикновено този тип изследване изисква висококвалифицирани техници, които да извършат микроинжектирането, което много лаборатории не разполагат. Тази нова технология може да разшири способността за провеждане на големи експерименти в лаборатории, като същевременно намали времето и разходите.

„Това е много вълнуващо за света на генетиката. Писането и четенето на ДНК се подобри драстично през последните години, но тази технология ще разшири способността ни да провеждаме широкомащабни генетични експерименти върху различни организми“, каза Дарил Гол, съавтор на изследването, ръководител на групата в лабораторията за иновации на Центъра за геномика на Университета на Минесота и асистент-изследовател в катедрата по генетика, клетъчна биология и развитие.

Освен че се използва в генетични експерименти, тази технология може също така да помогне за опазването на застрашени видове чрез криоконсервация, техника за консервиране, извършвана при изключително ниски температури.

„С този робот можете да инжектирате наночастици в клетки и тъкани, което помага при криоконсервацията и последващия процес на затопляне“, обясни Кодандарамая.

Други членове на екипа подчертаха други приложения на технологията, които биха могли да имат още по-голямо въздействие.

„Надяваме се, че тази технология в крайна сметка може да бъде използвана за ин витро оплождане, където можете да откриете тези яйцеклетки в микромащаб“, каза Андрю Алегрия, съавтор на статията и научен сътрудник по биосензиране в Университета на Минесота по машинно инженерство и лаборатория по биороботика.

В допълнение към Kodandaramaiah, Gohl, Alegria и Joshi, екипът включваше няколко изследователи от Колежа по наука и инженерство на Университета на Минесота и лабораторията за иновации на Центъра за геномика на Университета на Минесота. Екипът наскоро спечели състезанието по наука за живота на Walleye Tank на университета. Това състезание за представяне в областта на науките за живота предоставя образователни и промоционални възможности за нововъзникващи и утвърдени компании в медицината и науките за живота.

Това изследване е проведено в сътрудничество с Инженерния изследователски център за модерни технологии за запазване на биологични системи (ATP-Bio) и Университета на Минесота Zebrafish Core.

Работата е финансирана от Националните институти по здравеопазване, Minnesota Sea Grant и Националната научна фондация. Допълнителна подкрепа беше осигурена от грантовете за разнообразие от възгледи и преживявания (DOVE) на Университета на Минесота и грантовете за икономика на откритията, изследванията и иновациите на Минесота (MnDRIVE) от Института по информатика на Университета на Минесота (UMII).

източници: