ミネソタ大学ツインシティ校の研究者らは、遺伝学の過程を構成する 2 種類の異なる生物の複雑なマイクロインジェクション手順を機械学習によって自動化する人工ロボットを設計しました。大量生産により、科学者らはこの自動化コンポーネントを使用して、ショウジョウバエや魚の幼生など、十分な細胞構造を持つ生物を操作できるようになりました。このデバイスにより、手作業では非効率だった大規模な遺伝子検査を、手作業から自動化に簡単に置き換えることができるため、研究室の時間と費用の負担が軽減されます。

遺伝子操作の自動化

この研究調査「カメラビジョン誘導型胚マイクロインジェクション装​​置による多相生物のハイスループット遺伝子操作」は、オンラインジャーナルGENETICS 2024年4月号の表紙を飾っています。ミネアポリス大学機械工学科の大学院生、アレグリア・アンドリューとジョシ・アメイの2人が研究を行い、質問に答えました。同社内に結成された商業化チームは、ミネソタ州の新興企業オブジェクティブ・バイオテクノロジーを通じて、この技術を幅広く応用できるようマーケティングすることに重点を置いています。

マイクロインジェクションは、非常に細いピペットを使用して特定の物質を細胞や組織に注入する操作の一種です。注入する物質は細胞、遺伝物質、その他何でもかまいません。科学者たちは現在、髪の毛ほどの太さよりも細い胚を認識できるロボットを開発しました。検出が終わると、機械がルートを作成し、プロセス全体を制御できます。これらは、ロボットが医療分野を支援する方法です。

「これらの自動注射は、より信頼性が高く効率的な手動注射に取って代わった」と、ミネソタ大学の機械工学教授で本研究の主任著者であるスハサ・コダンダラマイア氏はコメントしている。研究分野におけるこのような変化により、個々の研究室レベルで新しい実験を実施できるようになるが、これはこの種の技術がなければ不可能だっただろう。」通常、マイクロインジェクションを実行するのは資格のある技術者の責任だが、多くの研究室ではそれができない。この革新的な技術は、実験前の手順の可能性を広げると同時に、その期間を短縮し、関連する費用を削減する可能性がある。

「これは、こうした新しいツールの宝庫である遺伝学にとって、非常に刺激的なことです。」また、さらに学び、遺伝コードの秘密を解明する絶好の機会でもあります。DNAの書き込みと読み取りの技術は近年大幅に改善されていますが、この技術をDNAシーケンシング機能と組み合わせることで、大規模な遺伝子実験を行うことができる生物の範囲を広げることが可能になると、ミネソタ大学ゲノミクスセンターのイノベーションラボおよび遺伝学、細胞生物学、および発達学部の助教授で、本研究の共著者であるダリル・ゴール氏は言います。

多面的なアプリケーション

この技術は、遺伝子実験のツールとしてだけでなく、冷凍保存を通じて多くの種の絶滅を回避するための補助としても使用できる。冷凍保存は、冷凍保存中にその有効性が実証されている方法論である。「このロボットを使用して細胞や組織にナノ粒子を注入することで、それらを保存し、再加温プロセスで回復させることが可能です」とコダンダラマイア氏は説明した。

さらに、他のチームメンバーが、先端技術の他の用途に関するいくつかのアイデアを提案し、それがさらなる貢献につながる可能性が出てきた。論文の共著者であり、ミネソタ大学バイオセンシング・バイオロボティクス研究所の機械工学大学院研究助手であるアンドリュー・アレグリア氏のリーダーシップの下、まさにこの同じ技術を使って体外受精により胚を 1 つずつ移植し、合併症の可能性を減らすことができるようになるため、技術的な可能性はさらに高まる可能性がある。

共同創設者以外にも、チームにはミネソタ大学理工学部とゲノムセンターのイノベーションラボの研究者も参加しています。前回のトーナメントでは、私たちのチームが大学の「ウォールアイタンク」バイオテクノロジーコンテストで優勝しました。イベントの来場者は、ビジネスとマーケティングの教育を受け、医療とライフサイエンス分野の既存および将来の企業の業績を称える機会を得られます。

この記事はもともとPhys Orgに掲載されました。