AGAMEDE-robottijärjestelmä, joka on kehitetty Puolan tiedeakatemian Bioorgaanisen kemian instituutissa yhteistyössä Mitsubishi Electricin, Labomatican ja Perlan Technologiesin kanssa, nopeuttaa SARS-CoV-2:n diagnoosia. Tekoälyllä varustetun edistyneen automaatiotekniikan ansiosta järjestelmä pystyy testaamaan 15 tuhatta näytettä päivässä. Teknologia; Sitä voitaisiin käyttää myös muilla sovellusalueilla, kuten uusien lääketutkimusten, yksilöllisten syövänhoitojen ja jopa kosmeettisten valmisteiden kehittämisessä.
Historian ensimmäisenä naistutkijana pidetty AGAMEDE oli inspiraationa Puolan tiedeakatemian bioorgaanisen kemian instituutissa kehitetylle laboratorioautomaatiojärjestelmälle annetulle nimelle. Vaikka laboratorioprosessien automatisointi on yleinen käytäntö, AGAMEDE-robottijärjestelmä on alkanut tarjota ainutlaatuista suljetun kierron kokeiluympäristöä yhdistämällä automaation ja tekoälyn (AI). Kokeita valmistelevat robotit lukevat tulokset tiettyinä aikoina Labomatica Gene GameTM -ohjelmistolla, toisaalta tulkitsevat tiedot ja valmistelevat itsenäisesti seuraavan koesyklin. Näin ollen tutkijoiden tehtävänä on vain määritellä kysymys, suunnitella kokeellinen järjestelmä ja valvoa järjestelmän sujuvaa toimintaa. Robotti AGAMEDE puolestaan työskentelee 24 tuntia vuorokaudessa kokeillakseen ja raportoidakseen tuloksia.
Tekoälyn ja automaation yhdistelmä järjestelmässä, joka pystyy tuottamaan tuotantoa suurilla nopeuksilla, erottuu läpimurrona. Useimmat automatisoidut nopeat tulostusjärjestelmät edellyttävät, että käyttäjä lukee tulokset ja suunnittelee seuraavan koesarjan syklin päätyttyä. AGAMEDE puolestaan voi tehdä tämän itsenäisesti ilman ihmisen puuttumista.
"Tekoälymoduulin ansiosta AGAMEDE tulkitsee kokeita ilman ihmisen väliintuloa pelkästään matemaattisten mallien perusteella", sanoi järjestelmän keksijä ja pääinsinööri, prof. DR. Radoslaw Pilarski jatkoi sanojaan seuraavasti: ”Järjestelmä; Sitä voidaan käyttää keskusdiagnostisissa laboratorioissa, lääkevalmisteita kehittävissä lääkeyhtiöissä ja potilaskohtaisia hoitoja tutkivissa onkologisissa laboratorioissa sekä kemian- ja bioteknologiayritysten T&K-osastoilla bioprosessien optimointiin.
Kehitetty EPICELL-projektia varten
AGAMEDE-työt alkoivat vuonna 2015 IBCH PAS:n sisällä. Järjestelmä kehitettiin ensisijaisesti Kansallisen tutkimus- ja kehityskeskuksen rahoittamaa EPICELL-hanketta varten STRATEGMED ”Nykyajan sairauksien ehkäisy ja hoito” -ohjelman puitteissa. Projektin tavoitteena oli kehittää optimoitu elatusaine kardiomyosyyttiviljelyyn. Suurin haaste tässä tutkimuksessa oli kokeiden määrä, joka vaadittiin sopivan pienimolekyylisten epigeneettisten modulaattoreiden yhdistelmän suunnitteluun. Esimerkiksi kaava, jossa on kymmenen ainesosaa ja kymmenen eri pitoisuutta, vaatii 10 miljoonaa koetta. AGAMEDEä käytettiin tässä vaiheessa etsimään oikeaa komponenttiyhdistelmää moniulotteisessa ratkaisujärjestelmässä. Tämä paransi EPICELL One -uudelleenohjelmointimedian sisältöä.
Se voi tehdä 15 XNUMX testiä päivässä.
IBCH/PAS:n johtaja Prof. toteaa, että IBCH PAS on työskennellyt RNA- ja DNA-nukleiinihappojen parissa perustamisestaan lähtien ja että heillä on kaikki SARS-CoV-2-diagnostiikkaprosesseihin tarvittavat laitteet ja välineet. Marek Figlerowicz; "Instituutimme kehitti ensimmäisenä Puolassa testin SARS-CoV-2:n havaitsemiseksi. Pian sen jälkeen päätimme yhdistää AGAMEDEN automaatioominaisuudet testeihimme ja kehitimme nopean diagnostisen protokollan, jonka avulla pystyimme testaamaan 15 15 näytettä päivässä. Vaikka meillä ei olekaan akkreditoitua diagnostista laboratoriota, olemme saavuttaneet uskomattoman tuloksen, sillä ihminen voi analysoida enintään useita satoja näytteitä päivässä. AGAMEDEN avulla pystyimme suorittamaan XNUMX tuhatta testiä", hän sanoi.
Mitsubishi Electricin toimittamat robotit, PLC ja ohjelmistot
Mitsubishi Electricin, Labomatican ja Perlan Techologiesin teknologiakumppaneiden tuella toteutetussa AGAMEDE-projektissa käytettiin Mitsubishi Electricin 6-akselista robottia, PLC-ohjaimia ja MELFA Basic -ohjelmistoa. Pitkävartinen teollisuusrobotti on järjestelmän pääkomponentti. Integroidun robottityökalun avulla robotti voi suorittaa mikromittakaavaisia kokeita 96- ja 384-kuoppaisille mikroanalyysilevyille, jotka jäljittelevät jatkuvasti analyyttisiä laitteita käyttävän laboratorioteknikon työtä. Tätä varten käytetään kokeellisia protokollia, jotka operaattori on syöttänyt ohjausohjelmistoon.
Sovelluksessa käytettiin myös teollisia soluviljelyinkubaattoreita, levy- ja kärkisyöttölaitteita, pipetointiasemia, leimalaitteita, viivakoodiskannereita, levysulkimia, fluoresenssilukijoita ja spektrofotometrejä. AGAMEDE-järjestelmään sisältyy automaattinen konfokaalimikroskooppi HCA, jossa on neljä fluoresenssikanavaa korostuslaitteena. Biotekniikan maailmassa tämä laite edustaa Hubble-teleskoopin mikrokosmosvastaavaa. Tähtitieteellisten esineiden sijaan se analysoi miljoonia solu- ja kudosrakenteita valokuvaamalla niitä samalla laadukkaasti ja tehokkaasti. Laite on varustettu akustisella diffuusorilla, joka toimittaa nestettä nanolitran (millilitran miljoonasosan) alueella. Tällaisten pienten nestemäärien nopea toimitus vähentää tutkimuskustannuksia ja lisää työnopeutta. Tällä tavalla on mahdollista suorittaa kokeita lyhyessä ajassa yli 115 XNUMX kemikaalin kokoelmalla.
Kokemus Mitsubishi Electricin maailmanlaajuisesta vahvuudesta
Mitsubishi Electric Poland Life Sciences Sector Solutions -koordinaattori Roman Janik korosti, että he hyötyivät kansainvälisestä kokemuksesta sellaisen edistyneen järjestelmän toteuttamisesta, jossa robotit ja laboratoriolaitteet toimivat yhdessä ensimmäistä kertaa Puolassa; ”Mitsubishi Electricin innovatiivisiin projekteihin sitoutuneen globaalin organisaation tuki on ollut tässä projektissa erittäin hyödyllistä. Teimme kaikki kovasti töitä lyhyessä ajassa kehittääksemme ratkaisun, joka saisi laboratorioteknikot helpottamaan mahdollisimman nopeasti, ja pystyimme toimittamaan 100 XNUMX näytettä viikossa. "Tämä on ollut meille uskomaton tulos."
Tuo yhteen monia tieteenaloja
AGAMEDE-projekti on monitieteinen ja yhdistää robotiikan, tietojenkäsittelytieteen, teollisen suunnittelun, matematiikan, biologian ja kemian maailmat; Mitsubishi Electric Robotics Engineer Tomasz Scholz, joka sanoi, että projekti olisi monimutkainen myös ilman aikapainetta, jatkoi sanojaan seuraavasti: ”Tässä projektissa käyttämämme ratkaisut ovat innovatiivisia ja ainutlaatuisia… Kuten monissa projekteissa, suurin haaste oli määritellä tavoite ja kuinka saavutamme tavoitteen. Vastaus oli löytää yhteinen tekninen kieli, jolla eri osaamisalojen ihmiset voisivat kommunikoida samalla tasolla ja selkeyttää odotuksia. Abstraktisti ajattelevan akateemisen maailman ja tyypillisesti kiinteää järjestelmää noudattavan teollisen maailman yhdistäminen on usein vaikea tehtävä, mutta onnistuimme.
Uusia lähestymistapoja laboratoriosuunnitteluun
Prof. Prof. DR. Radosław Pilarski korosti, että he pitivät suunnittelussa tärkeänä myös laboratorioaluetta, johon järjestelmä sijoitetaan, ja päätti sanansa: "Aseptiseen soluviljelyyn käytetty puhdastila, joka on useimmissa laboratorioissa ikkunaton, on erotettu vakiintuneista standardeista. antamalla täysin uuden ilmeen. Ympäristö on hyvin valaistu huolellisesti suljettujen suurten ikkunoiden ansiosta. Lisättyjen lasipaneeleiden avulla varmistetaan, että järjestelmä pysyy jatkuvassa tarkkailussa ja valvonnassa ilman puhdastilahaalareita. Lisäksi tutkimuksessa käytettyjen korkearesoluutioisten 4K-monitoreiden ja kameroiden ansiosta AGAMEDEä ja kokeita voi seurata etänä mistä päin maailmaa tahansa.
Ole ensimmäinen, joka kommentoi