Машина для сортировки икры рыб данио-рерио
Икра рыб данио-рерио — один из самых распространённых модельных организмов в генетических, эволюционных и токсикологических исследованиях. Устройство, разработанное стартапом EPFL Bionomous, сокращает время сортировки этих эмбрионов с нескольких часов до нескольких минут.
Рыбки данио-рерио имеют длину всего 4–5 см и мало похожи на человека. Однако они разделяют с нами 70% генов. Эта биологическая особенность, а также изобилие и прозрачность их икры делают этих крошечных пресноводных рыбок особенно ценными для науки. Последние два десятилетия наблюдается рост исследований на основе данио-рерио в области миопатии, других генетических расстройств, рака, болезни Альцгеймера, открытия лекарств и токсикологического скрининга.
Но есть фундаментальное препятствие: кропотливая работа по изучению икры под микроскопом для выявления здоровых образцов. Стартап EPFL Bionomous объединил микроинженерию и искусственный интеллект, чтобы создать машину, сокращающую эту процедуру с нескольких часов до минут. После завершения первого раунда финансирования в этом году компания готовится вывести устройство на рынок осенью. Также ведётся работа над версией с большей пропускной способностью для сортировки других типов икры и семян.
Анализ флуоресцентных рыб
Преимущества использования данио-рерио в исследованиях проявились около 20 лет назад. С тех пор многие институты, включая EPFL, открыли специальные питомники. «Ключевое преимущество данио-рерио в том, что они развиваются вне тела матери с очень ранней стадии, — говорит CEO и сооснователь Bionomous Франк Бонне. — Это делает их более этичным выбором, чем другие модели, например мыши, и поддерживает широкий спектр исследований развития рыб и, как следствие, позвоночных».
Для своей диссертации Бонне работал над созданием робота-рыбы, способного внедряться в косяки настоящих данио-рерио. Идея устройства пришла к нему после наблюдения за тем, как другие исследователи часами отбирают жизнеспособную икру под микроскопом.
Получив степень Ph.D., Бонне занялся разработкой машины, способной обработать целую пробирку с тысячами икринок за один проход. Она использует микрофлюидную систему для захвата отдельных образцов и поочерёдного выброса их на зубчатое колесо. При вращении колеса икринки попадают под камеру. Изображения обрабатываются системой искусственного интеллекта: здоровые образцы переносятся пипеткой на скрининговую пластину или в чашку Петри, а бракованные — в отдельный контейнер. Машина также поддерживает флуоресцентную визуализацию генетически модифицированных образцов, позволяя учёным наблюдать такие структуры, как кровеносные сосуды и нейроны, в реальном времени. Алгоритмы глубокого обучения можно адаптировать под требования исследователей для классификации икры по статусу оплодотворения, стадии развития, морфологическим признакам или специфическим биомаркерам.
Новая версия для сортировки других крошечных объектов
С момента подачи заявки на патент в 2017 году компания привлекла начальное финансирование из нескольких источников и протестировала технологию в ряде лабораторий, включая Каролинский институт в Швеции — одно из крупнейших в Европе учреждений по исследованию животных. «Одна из наших машин постоянно установлена в Университете штата Орегон, который также заказал несколько устройств нового поколения», — говорит Бонне.
В 2021 году стартап привлёк 1,3 миллиона швейцарских франков в первом раунде финансирования. Эти средства были использованы для финальной доработки машины, выход которой на рынок запланирован на осень. Сейчас компания работает над новой версией для поддержки исследований других мелких биологических объектов.
«В таких секторах, как сельское хозяйство и рыбоводство, исследователи до сих пор тратят бесчисленные часы на сортировку огромного количества икры и семян», — говорит COO и сооснователь Ана Эрнандо. Как участник когорты Venture Leaders Biotech, Бонне отправится в США в середине сентября для встреч с международными инвесторами и ключевыми игроками этой нишевой отрасли.