Newswise — МИННЕАПОЛИС/СТ. ПОЛ (26 апреля 2024 г.) — Исследователи городов-побратимов Университета Миннесоты сконструировали робота, который использует машинное обучение для полной автоматизации сложного процесса микроинъекций, используемого в генетических исследованиях.

В своих экспериментах исследователи смогли использовать этого автоматизированного робота для манипулирования генетикой многоклеточных организмов, включая эмбрионы плодовых мух и рыбок данио. Эта технология сэкономит время и деньги лабораторий, а также позволит им легче проводить новые крупномасштабные генетические эксперименты, которые раньше были невозможны с использованием ручных методов.

Исследование представлено на обложке апрельского номера журнала за 2024 год. ГЕНЕТИКА , рецензируемый научный журнал открытого доступа. Работу возглавляли два аспиранта машиностроения Университета Миннесоты Эндрю Алегрия и Эми Джоши. Команда также работает над коммерциализацией этой технологии, чтобы сделать ее широко доступной через стартап-компанию Objective Biotechnology Университета Миннесоты.

Микроинъекция — это метод введения клеток, генетического материала или других агентов непосредственно в эмбрионы, клетки или ткани с помощью очень тонкой пипетки. Исследователи научили робота обнаруживать эмбрионы размером в одну сотую рисового зерна. После обнаружения машина может рассчитать путь и автоматизировать процесс инъекции.

«Этот новый процесс более надежен и воспроизводим, чем ручные инъекции», — сказал Сухаса Кодандарамайя, доцент машиностроения Университета Миннесоты и старший автор исследования. «Благодаря этой модели отдельные лаборатории смогут придумать новые эксперименты, которые невозможно было бы провести без технологий такого типа».

Обычно этот тип исследования требует высококвалифицированных специалистов для выполнения микроинъекций, которых нет во многих лабораториях. Эта новая технология может расширить возможности проведения крупных экспериментов в лабораториях, одновременно сокращая время и затраты.

«Это очень интересно для мира генетики. Запись и чтение ДНК значительно улучшились за последние годы, но наличие этой технологии увеличит наши возможности проводить крупномасштабные генетические эксперименты на широком спектре организмов», — сказал Дэрил Гол, соавтор исследования, руководитель группы Инновационная лаборатория Центра геномики Университета Миннесоты и доцент кафедры генетики, клеточной биологии и развития.

Эту технологию можно не только использовать в генетических экспериментах, но она также может помочь сохранить исчезающие виды посредством криоконсервации — метода консервации, проводимого при сверхнизких температурах.

«Вы можете использовать этого робота для введения наночастиц в клетки и ткани, что помогает в криоконсервации и в процессе последующего согревания», — объяснил Кодандарамайя.

Другие члены команды выделили другие применения этой технологии, которые могут иметь еще больший эффект.

«Мы надеемся, что эта технология в конечном итоге может быть использована для экстракорпорального оплодотворения, где вы сможете обнаружить эти яйцеклетки на микроуровне», — сказал Эндрю Алегрия, соавтор статьи и научный сотрудник отдела машиностроения Университета Миннесоты в отделе биосенсирования. и лаборатория биоробототехники.

Помимо Кодандарамайи, Гола, Алегрии и Джоши, в команду входили несколько исследователей из Колледжа науки и техники Университета Миннесоты и инновационной лаборатории Центра геномики Университета Миннесоты. Недавно команда выиграла университетский конкурс биологических наук «Судак-танк». Этот конкурс в области медико-биологических наук предоставляет образовательные и рекламные возможности для новых и авторитетных медицинских и медико-биологических компаний.

Это исследование было завершено в сотрудничестве с Центром инженерных исследований передовых технологий сохранения биологических систем (ATP-Bio) и Университетом Миннесоты.

Статья финансировалась Национальным институтом здравоохранения, Морским грантом Миннесоты и Национальным научным фондом. Дополнительная поддержка была предоставлена ​​стипендией Университета Миннесоты «Разнообразие взглядов и опыта» (DOVE) и стипендией Миннесотской экономики открытий, исследований и инноваций (MnDRIVE) Института информатики Университета Миннесоты (UMII).

Чтобы прочитать всю исследовательскую работу под названием «Высокопроизводительная генетическая манипуляция многоклеточными организмами с использованием эмбрионального микроинъекционного робота с машинным зрением», посетите веб-сайт GENETICS.