Mašininio mokymosi varomas robotas supaprastina genetinių tyrimų procesą

Mašininio mokymosi varomas robotas supaprastina genetinių tyrimų procesą

Minesotos Dvynių miestų universiteto mokslininkai sukonstravo robotą, kuris naudoja mašininį mokymąsi, kad visiškai automatizuotų sudėtingą mikroinjekcijos procesą, naudojamą genetiniuose tyrimuose.

Savo eksperimentuose mokslininkai galėjo naudoti šį automatizuotą robotą, kad galėtų manipuliuoti daugialąsčių organizmų, įskaitant vaisines muses ir zebrafish embrionus, genetika. Ši technologija leis laboratorijoms sutaupyti laiko ir pinigų, tuo pačiu leis joms lengviau atlikti naujus didelio masto genetinius eksperimentus, kurių anksčiau nebuvo įmanoma naudojant rankinius metodus.

Tyrimas pateiktas 2024 m. balandžio mėn. numerio viršelyjeGENETIKArecenzuojamas atviros prieigos mokslinis žurnalas. Darbui kartu vadovavo Minesotos universiteto mechanikos inžinerijos studentai Andrew Alegria ir Amey Joshi. Komanda taip pat stengiasi komercializuoti šią technologiją, kad ji būtų plačiai prieinama per Minesotos universiteto startuolį Objective Biotechnology.

Mikroinjekcija – tai ląstelių, genetinės medžiagos ar kitų agentų įvedimas tiesiai į embrionus, ląsteles ar audinius naudojant labai smulkią pipetę. Tyrėjai išmokė robotą atpažinti embrionus, kurie yra šimtoji ryžių grūdo dydžio. Aptikusi mašina gali apskaičiuoti kelią ir automatizuoti įpurškimo procesą.

Ši nauja procedūra yra tvirtesnė ir atkuriamesnė nei rankinės injekcijos. Šis modelis leis atskiroms laboratorijoms įsivaizduoti naujus eksperimentus, kurie nebūtų įmanomi be tokio tipo technologijų.

Suhasa Kodandaramaiah, mechanikos inžinerijos docentas ir vyresnysis tyrimo autorius, Minesotos universitetas

Paprastai tokio tipo tyrimams mikroinjekcijai atlikti reikalingi aukštos kvalifikacijos specialistai, kurių daugelis laboratorijų neturi. Ši nauja technologija galėtų išplėsti galimybę atlikti didelius eksperimentus laboratorijose, tuo pačiu sumažinant laiką ir išlaidas.

"Tai labai įdomu genetikos pasauliui. Pastaraisiais metais DNR rašymas ir skaitymas labai pagerėjo, tačiau ši technologija padidins mūsų galimybes atlikti didelio masto genetinius eksperimentus su įvairiais organizmais", - sakė Darylas Gohlas, tyrimo bendraautoris, Minesotos universiteto genomikos centro Inovacijų laboratorijos grupės vadovas ir Cell katedros genetikos plėtros katedros mokslinis asistentas ir profesorius.

Ši technologija ne tik naudojama genetiniams eksperimentams, bet ir gali padėti išsaugoti nykstančias rūšis, taikant kriokonservavimą – konservavimo techniką, atliekamą itin žemoje temperatūroje.

„Naudodami šį robotą galite įšvirkšti nanodaleles į ląsteles ir audinius, o tai padeda išlaikyti šaltą konservavimą ir vėlesnį atšilimo procesą“, - paaiškino Kodandaramaiah.

Kiti komandos nariai pabrėžė kitas technologijos programas, kurios gali turėti dar didesnį poveikį.

„Tikimės, kad šią technologiją ilgainiui bus galima panaudoti apvaisinimui in vitro, kai šiuos kiaušinėlius galima aptikti mikroskalėje“, – sakė Andrew Alegria, vienas iš šio straipsnio autorių ir Minesotos universiteto mechanikos inžinerijos ir biorobotikos laboratorijos biosensavimo tyrėjas.

Be Kodandaramaiah, Gohl, Alegria ir Joshi, komandoje buvo keli mokslininkai iš Minesotos universiteto Mokslo ir inžinerijos koledžo ir Minesotos universiteto genomikos centro inovacijų laboratorijos. Komanda neseniai laimėjo universiteto Walleye Tank gyvybės mokslų konkursą. Šis gyvybės mokslų pristatymo konkursas suteikia švietimo ir reklamos galimybes besikuriančioms ir įsitvirtinusioms medicinos ir gyvybės mokslų įmonėms.

Šis tyrimas buvo atliktas bendradarbiaujant su Biologinių sistemų išsaugojimo pažangių technologijų inžinerinių tyrimų centru (ATP-Bio) ir Minesotos universiteto Zebrafish Core.

Darbą finansavo Nacionaliniai sveikatos institutai, Minesotos jūros stipendija ir Nacionalinis mokslo fondas. Papildomą paramą suteikė Minesotos universiteto Požiūrių ir patirties įvairovės (DOVE) stipendija ir Minesotos universiteto Informatikos instituto (UMII) Minesotos atradimų, tyrimų ir inovacijų ekonomikos (MnDRIVE) stipendija.

Šaltiniai: