Ученые Университета Миннесотских городов-побратимов разработали искусственного робота, который посредством машинного обучения автоматизирует сложную процедуру микроинъекции двух разных организмов, составляющих курс генетики. Массовое производство позволило ученым использовать этот компонент автоматизации для манипулирования организмами с достаточной клеточной структурой, включая плодовых мух и личинок рыб. Устройство уменьшит лабораторные затраты времени и денег, облегчив замену ручных методов автоматизацией проведения крупных генетических анализов, которые стали неэффективными при ручных операциях.
Автоматизация генетических манипуляций
Исследовательское исследование «Высокопроизводительная генетическая манипуляция многофазными организмами с помощью эмбриональной микроинъекционной машины под управлением камеры» находится на обложке онлайн-журнала GENETICS за апрель 2024 года. Два аспиранта машиностроения Университета Миннеаполиса, Алегрия Эндрю и Джоши Эми, провели исследование и ответили на вопросы. Группа коммерциализации, сформированная внутри компании, занимается продвижением технологии для широкого применения через стартап Objective Biotechnology из Миннесоты.
Микроинъекция — это тип манипуляции, при которой определенный материал вводится в клетки или ткани с помощью очень тонкой пипетки. Доставленным объектом может быть клетка, генетический материал или что-то еще. Ученые разработали робота, который сегодня может распознавать эмбрионы толщиной меньше волоса. После завершения обнаружения машина создает маршрут и может контролировать весь процесс. Вот как робот помогает сектору здравоохранения.
«Эти автоматические инъекции заменили ручные инъекции, которые более надежны и эффективны», — прокомментировал Сухаса Кодандарамайя, профессор машиностроения Университета Миннесоты и старший автор исследования. Такой сдвиг в области исследований позволит проводить новые эксперименты на уровне отдельных лабораторий, что было бы невозможно без такого типа технологий». Как правило, выполнение микроинъекции является обязанностью квалифицированного специалиста, что недоступно во многих лабораториях. Эта революционная технология может расширить возможности предлабораторных процедур, одновременно сокращая их продолжительность и уменьшая связанные с ними расходы.
«Это чрезвычайно стимулирует генетику, которая является родиной этих новых инструментов». Кроме того, это прекрасная возможность узнать больше и раскрыть секреты нашего генетического кода. По словам соавтора исследования Дэрила Гола, хотя технологии записи и чтения ДНК значительно улучшились за последние годы, расширение спектра организмов, на которых мы можем проводить крупномасштабные генетические эксперименты, станет возможным благодаря объединению нашей технологии с возможностями секвенирования ДНК. , доцент инновационной лаборатории и кафедры генетики, клеточной биологии и развития Центра геномики Университета Миннесоты.
Многогранные приложения
Эту технологию можно использовать не только как инструмент в генетических экспериментах, но и как средство, помогающее избежать вымирания многих видов посредством криоконсервации — методологии, эффективность которой была продемонстрирована при глубокой заморозке. «Этого робота можно использовать для введения наночастиц в клетки и ткани, что поможет сохранить их и восстановить в процессе согревания», — объяснил Кодандарамайя.
Кроме того, другие коллеги по команде выдвинули несколько идей относительно других вариантов использования передовых технологий, которые могли бы внести еще больший вклад. Технологические возможности могут стать еще лучше, поскольку имплантация эмбрионов может осуществляться по одному посредством экстракорпорального оплодотворения, чтобы снизить вероятность осложнений с использованием той же самой технологии под руководством Эндрю Алегриа, соавтора статьи и выпускника машиностроения. научный сотрудник лаборатории биосенсорики и биоробототехники Университета Миннесоты.
Помимо соучредителей, в команду вошли университетские исследователи из Колледжа науки и техники и Инновационной лаборатории Центра геномики Университета Миннесоты. На последнем турнире наша команда стала чемпионом университетского конкурса биотехнологий «Судак-танк». Посетители мероприятия получат бизнес- и маркетинговое образование, а также возможность отметить достижения существующих и будущих компаний в секторах медицины и биологических наук.
Эта статья первоначально появилась в журнале Phys Org.