Masinõppe jõul töötav robot muudab geeniuuringute protsessi sujuvamaks

Masinõppe jõul töötav robot muudab geeniuuringute protsessi sujuvamaks

Minnesota Twin Citiesi ülikooli teadlased on konstrueerinud roboti, mis kasutab masinõpet, et täielikult automatiseerida geeniuuringutes kasutatavat keerulist mikrosüstimise protsessi.

Oma katsetes suutsid teadlased seda automatiseeritud robotit kasutada mitmerakuliste organismide, sealhulgas äädikakärbeste ja sebrakala embrüote geneetikaga manipuleerimiseks. Tehnoloogia säästab laborite aega ja raha, võimaldades samal ajal lihtsamini läbi viia uusi suuremahulisi geneetilisi katseid, mis varem ei olnud käsitsi tehtavate meetoditega võimalikud.

Uurimus on kajastatud 2024. aasta aprillinumbri kaanelGENEETIKAeelretsenseeritav avatud juurdepääsuga teadusajakiri. Tööd juhtisid Minnesota ülikooli masinaehituse üliõpilased Andrew Alegria ja Amey Joshi. Meeskond tegeleb ka selle tehnoloogia kommertsialiseerimisega, et muuta see Minnesota ülikooli idufirma Objective Biotechnology kaudu laialdaselt kättesaadavaks.

Mikroinjektsioon on meetod rakkude, geneetilise materjali või muude ainete sisestamiseks otse embrüotesse, rakkudesse või koesse, kasutades väga peenikest pipetti. Teadlased õpetasid robotit ära tundma embrüoid, mis on ühe sajandiku riisitera suurusest. Pärast tuvastamist saab masin arvutada tee ja automatiseerida süstimise protsessi.

See uus protseduur on tugevam ja reprodutseeritavam kui käsitsi süstimine. See mudel võimaldab üksikutel laboritel ette kujutada uusi katseid, mis poleks seda tüüpi tehnoloogiata võimalikud.

Suhasa Kodandaramaiah, masinaehituse dotsent ja uuringu vanemautor, Minnesota ülikool

Tavaliselt nõuavad seda tüüpi uuringud mikrosüsti tegemiseks kõrgelt koolitatud tehnikuid, mida paljudel laboritel pole. See uus tehnoloogia võib laiendada võimalust teha suuri katseid laborites, vähendades samal ajal aega ja kulusid.

"See on geneetikamaailma jaoks väga põnev. DNA kirjutamine ja lugemine on viimastel aastatel järsult paranenud, kuid see tehnoloogia laiendab meie võimet viia läbi laiaulatuslikke geneetilisi katseid erinevate organismidega," ütles Daryl Gohl, uuringu kaasautor, Minnesota ülikooli genoomikakeskuse innovatsioonilabori grupijuht ja Celli geeniteaduse arendusosakonna teadus- ja dotsent.

Lisaks geneetilistes katsetes kasutamisele võib see tehnoloogia aidata ka ohustatud liike säilitada külmsäilitamise teel, mis on säilitustehnika äärmiselt madalatel temperatuuridel.

"Selle robotiga saate süstida nanoosakesi rakkudesse ja kudedesse, mis aitab kaasa külmsäilitamisele ja sellele järgnevale soojendamisprotsessile," selgitas Kodandaramaiah.

Teised meeskonnaliikmed tõstsid esile tehnoloogia muid rakendusi, millel võib olla veelgi suurem mõju.

"Loodame, et seda tehnoloogiat saab lõpuks kasutada in vitro viljastamiseks, kus saaksite neid mune mikroskaalal tuvastada," ütles Andrew Alegria, artikli kaasautor ja Minnesota ülikooli masinaehitus- ja biorobootika laboratooriumi biosensingu teadur.

Lisaks Kodandaramaiah'le, Gohlile, Alegriale ja Joshile kuulusid meeskonda mitmed teadlased Minnesota ülikooli teadus- ja tehnikakolledžist ning Minnesota ülikooli genoomikakeskuse innovatsioonilaborist. Meeskond võitis hiljuti ülikooli eluteaduste konkursi Walleye Tank. See bioteaduste esitluse konkurss pakub haridus- ja reklaamivõimalusi tekkivatele ja väljakujunenud meditsiini- ja bioteaduste ettevõtetele.

See uuring viidi läbi koostöös bioloogiliste süsteemide säilitamise täiustatud tehnoloogiate inseneriuuringute keskuse (ATP-Bio) ja Minnesota ülikooli Zebrafish Core'iga.

Tööd rahastasid riiklikud tervishoiuinstituudid, Minnesota Sea Grant ja National Science Foundation. Täiendavat tuge pakkusid Minnesota ülikooli vaadete ja kogemuste mitmekesisus (DOVE) stipendium ja Minnesota ülikooli informaatikainstituudi (UMII) toetus Minnesota avastus-, uurimis- ja innovatsioonimajandusele (MnDRIVE).

Allikad: