Robot pokretan strojnim učenjem pojednostavljuje proces genetskog istraživanja

Robot pokretan strojnim učenjem pojednostavljuje proces genetskog istraživanja

Istraživači sa Sveučilišta Minnesota Twin Cities konstruirali su robota koji koristi strojno učenje za potpunu automatizaciju kompliciranog procesa mikroinjektiranja koji se koristi u genetskim istraživanjima.

U svojim eksperimentima istraživači su mogli upotrijebiti ovog automatiziranog robota za manipuliranje genetikom višestaničnih organizama, uključujući embrije vinske mušice i zebrice. Tehnologija će laboratorijima uštedjeti vrijeme i novac dok će im omogućiti lakše provođenje novih genetskih eksperimenata velikih razmjera koji dosad nisu bili mogući korištenjem ručnih tehnika

Istraživanje je objavljeno na naslovnici izdanja za travanj 2024GENETIKArecenzirani znanstveni časopis s otvorenim pristupom. Rad su zajednički vodili studenti strojarstva Sveučilišta Minnesota Andrew Alegria i Amey Joshi. Tim također radi na komercijalizaciji ove tehnologije kako bi bila široko dostupna kroz startup Objective Biotechnology sa Sveučilišta u Minnesoti.

Mikroinjekcija je metoda unošenja stanica, genetskog materijala ili drugih sredstava izravno u embrije, stanice ili tkivo pomoću vrlo fine pipete. Istraživači su istrenirali robota da prepoznaje embrije koji su stoti dio veličine zrna riže. Nakon otkrivanja, stroj može izračunati putanju i automatizirati proces ubrizgavanja.

Ovaj novi postupak je robusniji i ponovljiviji od ručnih injekcija. Ovaj model će omogućiti pojedinačnim laboratorijima da zamisle nove pokuse koji ne bi bili mogući bez ove vrste tehnologije.”

Suhasa Kodandaramaiah, izvanredna profesorica strojarstva i viša autorica studije, Sveučilište Minnesota

Tipično, ova vrsta istraživanja zahtijeva visoko obučene tehničare za izvođenje mikroinjekcije, što mnogi laboratoriji nemaju. Ova nova tehnologija mogla bi proširiti mogućnost provođenja velikih pokusa u laboratorijima uz smanjenje vremena i troškova.

"Ovo je vrlo uzbudljivo za svijet genetike. Pisanje i čitanje DNK dramatično se poboljšalo posljednjih godina, ali ova tehnologija će proširiti našu sposobnost provođenja velikih genetskih eksperimenata na raznim organizmima", rekao je Daryl Gohl, koautor studije, voditelj grupe Laboratorija za inovacije Centra za genomiku Sveučilišta u Minnesoti i docent na Odsjeku za genetiku, staničnu biologiju i razvoj.

Osim što se koristi u genetskim eksperimentima, ova tehnologija također može pomoći u očuvanju ugroženih vrsta putem krioprezervacije, tehnike očuvanja koja se provodi na ekstremno niskim temperaturama.

"S ovim robotom možete ubrizgati nanočestice u stanice i tkiva, što pomaže u krioprezervaciji i kasnijem procesu zagrijavanja", objasnio je Kodandaramaiah.

Ostali članovi tima istaknuli su druge primjene tehnologije koje bi mogle imati još veći učinak.

"Nadamo se da bi se ova tehnologija na kraju mogla upotrijebiti za in vitro oplodnju, gdje biste mogli otkriti ova jajašca na mikroskali", rekao je Andrew Alegria, jedan od vodećih autora rada i znanstveni suradnik u biosenziranju na Laboratoriju za strojarstvo i biorobotiku Sveučilišta Minnesota.

Osim Kodandaramaiaha, Gohla, Alegrije i Joshija, tim je uključivao nekoliko istraživača s Fakulteta znanosti i inženjerstva Sveučilišta Minnesota i Inovacijskog laboratorija Centra za genomiku Sveučilišta Minnesota. Tim je nedavno pobijedio na sveučilišnom natjecanju u znanosti o životu Walleye Tank. Ovo natjecanje u predstavljanju znanosti o životu pruža obrazovne i promotivne prilike za nove i etablirane medicinske tvrtke i tvrtke iz znanosti o životu.

Ovo istraživanje provedeno je u suradnji s Inženjerskim istraživačkim centrom za napredne tehnologije za očuvanje bioloških sustava (ATP-Bio) i Sveučilištem Minnesota Zebrafish Core.

Rad su financirali Nacionalni instituti za zdravlje, Minnesota Sea Grant i Nacionalna zaklada za znanost. Dodatnu potporu pružili su potpora za raznolikost pogleda i iskustava Sveučilišta Minnesote (DOVE) i potpora za ekonomiju otkrića, istraživanja i inovacije Minnesote (MnDRIVE) od Instituta za informatiku Sveučilišta Minnesota (UMII).

Izvori: