Os acadêmicos da Universidade de Minnesota Twin Cities projetaram um robô artificial que, por meio de aprendizado de máquina, automatiza um intrincado procedimento de microinjeção de dois organismos diferentes que constituem o curso de genética. A produção em massa permitiu aos cientistas usar este componente de automação para manipular organismos com estrutura celular suficiente, incluindo moscas-das-frutas e larvas de peixes. O dispositivo diminuirá muito tempo e dinheiro do laboratório, facilitando a substituição dos métodos manuais pela automação para a realização de grandes ensaios genéticos, que se tornaram ineficazes com operações manuais.

Automatizando a manipulação genética

O estudo de pesquisa, “Uma manipulação genética de alto rendimento de organismos multifásicos por uma máquina de microinjeção embrionária guiada por visão de câmera”, está na capa da edição de abril de 2024 GENETICS, o jornal online. Dois estudantes de graduação em engenharia mecânica da Universidade de Minneapolis, Alegria Andrew e Joshi Amey, conduziram pesquisas e responderam a perguntas. Uma equipe de comercialização formada dentro da empresa concentra-se na comercialização da tecnologia para ampla aplicação por meio da start-up Objective Biotechnology de Minnesota.

Microinjeção é um tipo de manipulação que injeta um determinado material em células ou tecidos por meio de uma pipeta muito fina. O item entregue pode ser uma célula, material genético ou qualquer outra coisa. Os cientistas desenvolveram um robô que hoje pode reconhecer embriões com espessura inferior à de um cabelo. Terminada a detecção, a máquina cria uma rota e pode controlar todo o processo. Estas são as formas pelas quais o robô auxilia o setor de saúde.

“Essas injeções automatizadas substituíram as injeções manuais, que são mais confiáveis ​​e eficientes”, comentou Suhasa Kodandaramaiah, professor de engenharia mecânica da Universidade de Minnesota e autor sênior do estudo. Tal mudança no campo de pesquisa permitirá a prática de novos experimentos em nível laboratorial individual, o que não seria possível sem este tipo de tecnologia.” Geralmente, é responsabilidade de um técnico qualificado realizar a microinjeção, o que não está disponível em muitos laboratórios. Esta tecnologia revolucionária pode ampliar as capacidades dos procedimentos pré-laboratoriais, ao mesmo tempo que reduz a sua duração e diminui as despesas associadas.

“Isso é extremamente estimulante para a genética, que é a terra dessas novas ferramentas.” Além disso, é uma ótima oportunidade para aprender mais e desvendar os segredos do nosso código genético. Embora a tecnologia de escrita e leitura de DNA tenha melhorado muito nos últimos anos, a ampliação da gama de organismos nos quais podemos realizar experimentos genéticos em larga escala será possível combinando nossa tecnologia com capacidades de sequenciamento de DNA, de acordo com o coautor do estudo, Daryl Gohl. , professor assistente do Laboratório de Inovação e do Departamento de Genética, Biologia Celular e Desenvolvimento do Centro de Genômica da Universidade de Minnesota.

Aplicações multifacetadas

Esta tecnologia poderia ser utilizada não apenas como ferramenta em experiências genéticas, mas também como auxiliar para evitar a extinção de muitas espécies através da criopreservação, metodologia cuja eficácia foi demonstrada durante o ultracongelamento. “É possível usar esse robô para injetar nanopartículas em células e tecidos, o que pode ajudar a preservá-los e recuperá-los no processo de reaquecimento”, explicou Kodandaramaiah.

Além disso, outros colegas trouxeram algumas ideias sobre outros usos da tecnologia avançada, que poderiam contribuir ainda mais. As possibilidades tecnológicas poderiam ficar ainda melhores, já que a implantação de embriões poderia ser feita um de cada vez, por meio de fertilização in vitro, para diminuir as chances de complicações, usando essa mesma tecnologia sob a liderança de Andrew Alegria, coautor do artigo e graduado em engenharia mecânica. assistente de pesquisa no Laboratório de Biossensor e Biorobótica da Universidade de Minnesota.

Além dos cofundadores, a equipe incluiu pesquisadores universitários da Faculdade de Ciências e Engenharia e do Laboratório de Inovação do Centro de Genômica da Universidade de Minnesota. O último torneio viu nossa equipe emergir como campeã da competição de biotecnologia “Walleye Tank” da Universidade. Os visitantes do evento receberão educação empresarial e de marketing e uma oportunidade de celebrar as conquistas de empresas existentes e futuras nos setores médico e de ciências biológicas.

Este artigo foi publicado originalmente na Phys Org.