Các học giả của Đại học Minnesota Twin Cities đã thiết kế một robot nhân tạo, thông qua học máy, tự động hóa quy trình vi tiêm phức tạp lên hai sinh vật khác nhau tạo thành khóa học di truyền. Việc sản xuất hàng loạt cho phép các nhà khoa học sử dụng thành phần tự động hóa này để thao tác với các sinh vật có cấu trúc tế bào đầy đủ, bao gồm ruồi giấm và ấu trùng cá. Thiết bị này sẽ giảm khối lượng thời gian và tiền bạc trong phòng thí nghiệm bằng cách giúp dễ dàng thay thế các phương pháp thủ công bằng tự động hóa để thực hiện các xét nghiệm di truyền quy mô lớn, vốn không còn hiệu quả khi thực hiện thủ công.

Tự động hóa thao tác di truyền

Nghiên cứu, “Thao tác di truyền thông lượng cao đối với các sinh vật đa pha bằng máy vi tiêm phôi được hướng dẫn bằng thị giác bằng camera,” nằm trên trang bìa của tạp chí trực tuyến GENETICS tháng 4 năm 2024. Hai sinh viên tốt nghiệp ngành kỹ thuật cơ khí của Đại học Minneapolis, Alegria Andrew và Joshi Amey, đã tiến hành nghiên cứu và trả lời các câu hỏi. Một nhóm thương mại hóa được thành lập trong công ty tập trung vào việc tiếp thị công nghệ để ứng dụng rộng rãi thông qua Công nghệ sinh học mục tiêu khởi nghiệp ở Minnesota.

Vi tiêm là một loại thao tác tiêm một vật liệu cụ thể vào tế bào hoặc mô bằng cách sử dụng pipet rất mịn. Vật phẩm được giao có thể là tế bào, vật liệu di truyền hoặc bất cứ thứ gì khác. Các nhà khoa học đã phát triển một robot có thể nhận dạng phôi có độ dày nhỏ hơn sợi tóc hiện nay. Sau khi quá trình phát hiện kết thúc, máy sẽ tạo lộ trình và có thể kiểm soát toàn bộ quá trình. Đây là những cách robot hỗ trợ lĩnh vực chăm sóc sức khỏe.

Suhasa Kodandaramaiah, giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Đại học Minnesota và là tác giả chính của nghiên cứu, nhận xét: “Những thao tác tiêm tự động này đã thay thế việc tiêm thủ công, đáng tin cậy và hiệu quả hơn”. Sự thay đổi như vậy trong lĩnh vực nghiên cứu sẽ cho phép thực hiện các thí nghiệm mới ở cấp độ phòng thí nghiệm riêng lẻ, điều này sẽ không thể thực hiện được nếu không có loại công nghệ này.” Nói chung, trách nhiệm của kỹ thuật viên có trình độ là thực hiện vi tiêm, điều này không có sẵn ở nhiều phòng thí nghiệm. Công nghệ mang tính cách mạng này có thể mở rộng khả năng của các quy trình tiền phòng thí nghiệm đồng thời rút ngắn thời gian và giảm chi phí liên quan.

“Điều này cực kỳ kích thích đối với di truyền, vốn là mảnh đất của những công cụ mới này.” Ngoài ra, đây là cơ hội tuyệt vời để tìm hiểu thêm và khám phá bí mật về mã di truyền của chúng ta. Theo đồng tác giả nghiên cứu Daryl Gohl, mặc dù công nghệ ghi và đọc DNA đã được cải thiện đáng kể trong những năm gần đây, nhưng việc mở rộng phạm vi sinh vật mà chúng ta có thể tiến hành các thí nghiệm di truyền quy mô lớn sẽ có thể thực hiện được bằng cách kết hợp công nghệ của chúng tôi với khả năng giải trình tự DNA. , trợ lý giáo sư của Phòng thí nghiệm đổi mới và Khoa Di truyền, Sinh học và Phát triển Tế bào của Trung tâm Bộ gen Đại học Minnesota.

Ứng dụng đa diện

Công nghệ này có thể được sử dụng không chỉ như một công cụ trong các thí nghiệm di truyền mà còn là một công cụ hỗ trợ tránh sự tuyệt chủng của nhiều loài thông qua bảo quản lạnh, một phương pháp đã được chứng minh tính hiệu quả trong quá trình đông lạnh sâu. Kodandaramaiah giải thích: “Có thể sử dụng robot này để tiêm các hạt nano vào tế bào và mô, giúp bảo tồn và phục hồi chúng trong quá trình làm ấm lại”.

Ngoài ra, các đồng đội khác đã đưa ra một số ý tưởng liên quan đến các ứng dụng khác của công nghệ tiên tiến, có thể đóng góp nhiều hơn nữa. Các khả năng công nghệ có thể còn tốt hơn nữa khi việc cấy phôi có thể được thực hiện lần lượt thông qua thụ tinh trong ống nghiệm để giảm nguy cơ biến chứng khi sử dụng chính công nghệ này dưới sự lãnh đạo của Andrew Alegria, đồng tác giả của bài báo và sinh viên tốt nghiệp ngành kỹ thuật cơ khí. trợ lý nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm cảm biến sinh học và robot sinh học của Đại học Minnesota.

Ngoài những người đồng sáng lập, nhóm còn bao gồm các nhà nghiên cứu đại học từ Trường Cao đẳng Khoa học và Kỹ thuật và Phòng thí nghiệm Đổi mới của Trung tâm Genomics của Đại học Minnesota. Giải đấu cuối cùng chứng kiến ​​đội của chúng tôi trở thành nhà vô địch trong cuộc thi công nghệ sinh học “Waleye Tank” của trường Đại học. Khách tham dự sự kiện sẽ được đào tạo về kinh doanh và tiếp thị cũng như cơ hội tôn vinh thành tựu của các công ty hiện tại và tương lai trong lĩnh vực y tế và khoa học đời sống.

Bài viết này ban đầu xuất hiện trong Phys Org.