明尼蘇達大學雙城分校的學者設計了一種人造機器人，透過機器學習，可以自動執行構成遺傳學課程的兩種不同生物體的複雜顯微注射程序。大規模生產使科學家能夠使用這種自動化組件來操縱具有足夠細胞結構的生物體，包括果蠅和魚類幼蟲。該設備將更容易地用自動化取代手動方法來進行大型基因檢測，從而減少實驗室的時間和金錢負擔，而手動操作則變得無效。

自動化基因操作

這項研究題爲“通過相機視覺引導的胚胎微注射機對多相生物進行高通量基因操作”，刊登在 2024 年 4 月的在線期刊《GENETICS》的封面上。明尼阿波利斯大學機械工程專業的兩名研究生 Alegria Andrew 和 Joshi Amey 進行了研究並回答了問題。公司內部成立了一個商業化團隊，專注於通過明尼蘇達州初創公司 Objective Biotechnology 推廣該技術以供廣泛應用。

微注射是一種使用非常細的移液器將特定物質注入細胞或組織的操作。輸送的物品可以是細胞、遺傳物質或其他任何東西。如今，科學家已經開發出一種可以識別厚度小於頭髮的胚胎的機器人。檢測結束後，機器會創建路線並控制整個過程。這些都是機器人協助醫療保健行業的方式。

明尼蘇達大學機械工程學教授、這項研究的資深作者 Suhasa Kodandaramaiah 評論道：“這些自動注射取代了手動注射，它們更加可靠、高效。研究領域的這種轉變將使在單個實驗室層面開展新實驗成爲可能，如果沒有這種技術，這是不可能的。”通常，微注射是由合格的技術人員負責進行的，但許多實驗室都沒有這種技術。這項革命性的技術可能會擴大實驗室前程序的功能，同時縮短其持續時間並降低相關費用。

“這對遺傳學來說極具啓發性，遺傳學是這些新工具的發源地。”此外，這也是一個學習更多知識並揭開我們遺傳密碼祕密的好機會。這項研究的共同作者、明尼蘇達大學基因組學中心創新實驗室和遺傳學、細胞生物學和發育系助理教授達里爾·戈爾 (Daryl Gohl) 表示，儘管近年來 DNA 編寫和讀取技術有了很大的進步，但通過將我們的技術與 DNA 測序能力相結合，我們可以擴大進行大規模遺傳實驗的生物體範圍。

多方面應用

這項技術不僅可以用作基因實驗的工具，還可以通過低溫保存幫助避免許多物種滅絕，這種方法的有效性已在深度冷凍過程中得到證實。“可以使用這種機器人將納米顆粒注入細胞和組織，這有助於保存它們並在復溫過程中恢復它們，”Kodandaramaiah 解釋道。

此外，其他隊友還提出了一些關於先進技術其他用途的想法，這些想法可能會做出更多貢獻。在論文合著者、明尼蘇達大學生物傳感和生物機器人實驗室機械工程研究生助理安德魯·阿萊格里亞 (Andrew Alegria) 的領導下，通過體外受精可以一次植入一個胚胎，從而降低併發症的機率，因此技術可能性可能會變得更好。

除了聯合創始人外，團隊還包括來自明尼蘇達大學科學與工程學院和基因組學中心創新實驗室的大學研究人員。在上一屆比賽中，我們的團隊奪得了該校“Walleye Tank”生物技術競賽的冠軍。參加此次活動的遊客將接受商業和營銷教育，並有機會慶祝現有和未來公司在醫療和生命科學領域的成就。

本文最初發表於 Phys Org。