Робот с машинным обучением автоматизирует генетические исследования
Исследователи из Университета Миннесоты создали робота, который использует машинное обучение для полной автоматизации сложного процесса микроинъекций, применяемого в генетических исследованиях.
В экспериментах робот успешно манипулировал генетикой многоклеточных организмов, включая эмбрионы плодовой мушки (Drosophila) и рыбки данио-рерио. Технология сэкономит лабораториям время и деньги, а также позволит проводить новые масштабные эксперименты, ранее невозможные при ручных методах.
Исследование "High-throughput genetic manipulation of multicellular organisms using a machine-vision guided embryonic microinjection robot" представлено на обложке апрельского номера 2024 года журнала GENETICS. Работу возглавили аспиранты-механики Эндрю Алегриа и Амей Джоши. Технологию коммерциализируют через стартап Objective Biotechnology.
Как это работает
Микроинъекция — метод введения клеток, генетического материала или других агентов непосредственно в эмбрионы, клетки или ткани с помощью очень тонкой пипетки. Робота обучили обнаруживать эмбрионы размером в одну сотую рисового зерна, рассчитывать траекторию и полностью автоматизировать процесс инъекций.
Ключевые преимущества
- Повторяемость: "Этот новый процесс более надежен и воспроизводим, чем ручные инъекции", — отметил старший автор исследования, доцент Сухаса Кодандарамайя.
- Доступность: Технология устраняет зависимость от высококвалифицированных техников, которых не хватает во многих лабораториях.
- Масштаб: "Имея эту технологию, мы увеличим способность проводить крупномасштабные генетические эксперименты на широком круге организмов", — сказал соавтор Дэрил Гол.
Другие потенциальные применения
- Криоконсервация: Робот может вводить наночастицы в клетки и ткани для улучшения заморозки и последующего размораживания, что полезно для сохранения исчезающих видов.
- Экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО): Технология потенциально может использоваться для обнаружения и манипуляций с яйцеклетками на микроуровне.
Исследование выполнено при участии Инженерно-исследовательского центра ATP-Bio и центра Zebrafish Core. Команда также стала победителем университетского конкурса стартапов в области наук о жизни "Walleye Tank".