Robotai perima medicininius tyrimus

Tai buvo ilgas ir slaptas peremimas, taciau dabar robotai dominuoja daugelyje pirmaujanciu biologijos mokslu laboratoriju, per kelias valandas tai daro, kas praejo dienas ar savaites. Dabar automatizavimo konvergencija su nanotechnologijomis, biomedicija ir pazangiais algoritmais zada dar labiau paskatinti medicininiu tyrimu robotizacija.

Siu metu geguze JK Mancesterio universiteto masinu inzinerijos profesorius Rossas Kingsas isvyko i rytus ir kalbetis su studentais, esanciais Notingemo universiteto universitete Ningbo mieste, Kinijoje. Jo knyga "Robotu mokslininkai: biologijos ir chemijos automatizavimas" buvo teoriju, kurias jis ir kolegos pirma karta pasiule beveik pries desimtmeti, patvirtinimas.

2004 m. Laiske zurnale Gamta, jie klause, ar gali buti imanoma automatizuoti faktinio "atradimo" stebejimo, atskaitymo ir isvados procesa. Tai leistu naudoti fiziskai pritaikyta robotu sistema, kuri taikytu dirbtinio intelekto metodus (AI), kad butu atliekami moksliniai eksperimentai.

Susipazink su Adomo ir Ieva, robotu mokslininkai

Kinijoje, kaip anksciau jis dirbo Londono Brunelio universitete, Prof. Kingas pavadino du "robotu mokslininkus" Adoma ir Ieva, pastatytus Velso Aberystvio universitete. Sie robotai sudaro hipotezes, pasirenka veiksmingus eksperimentus, skirtus tarp ju, atlieka eksperimentus laboratoriju automatizavimo iranga ir analizuoja rezultatus.

Tiek Adomas, tiek Ieva padare faktinius atradimus.

Adomas buvo sukurtas tirti mieliu funkcine genomika (Saccharomyces cerevisiae) ir robotas sugebejo savarankiskai identifikuoti genus, kurie lokaliai koduoja fermentus mielese.

Bibliniu budu Adomui seke Eve naudojant panasius metodus, kad sukurtu masina, kurio uzduotis buvo automatizuoti ir integruoti vaistu atradimas: atranka, atitikimas konformacijai ir kiekybinis strukturos ir veiklos santykis (QSAR). Eve naudoja naujus sintetinius biologijos ekranus, kurie sujungia skaiciavimo, tiksliniu ir lasteliu tyrimu privalumus.

Prof. Ross King sako:

"Musu demesys buvo skiriamas uzmirstai atograzu ligai, o naudojant Eve mes atradome svino junginius maliarijai, Chagasei, Afrikos miego ligai ir kitoms ligoms".

Nuraminti kilme

Analitiniai robotai, tokie kaip "Adomas", "Eve" ar pazangus produktai, kurie siuo metu yra kuriami kompetencijos centruose, pavyzdziui, Fraunhoferio gamyklos eksploatavimo ir automatizavimo institute (Magdeburgas, Vokietija), yra toli nuo pirmuju ijungtu robotu sistemu. Lab pries tris desimtmecius.

"Hamiltono robotu" pirmaujancios kompanijos istorija - tai progresas:

• Is precizisku svirkstu 1940-aisiais
• Per pirmaji pusiau automatini skiedikli 1970 m
• 1980 m. Pirmoji visiskai automatizuota darbo vieta meginiu paruosimui.

Tokios darbo vietos, kurios mechaniskai tvarko pavyzdzius pagal visa kompiuterio valdyma, atitinka pagrindini roboto zodyno apibrezima kaip "masina, kuris automatiskai gali atlikti sudetinga veiksmu serija". Ju tikrasis mechaninis ar fizinis "darbo" komponentas taip pat patenkina Karelo Capeko originalu "priverstinio darbo" apibrezima savo 1920 m. Zaidime R.U.R.. Tai zaidimas, kuriame pasauliui buvo pristatytas zodis "robotas".

Robotai darbe

Skystas tvarkymas yra viena is keturiu pagrindiniu robotu taikymo laboratorijoje. Kiti yra:

Mikroploksciu tvarkymas: naudojant robotai perkelti plokstes aplink darbo rakta, tarp kaminu ir kitu prietaisu (skysciu tvarkytojai, skaitytojai, inkubatoriai ir tt). Isplestiniai mikroploksciu robotai integruojami su treciuju saliu priemonemis, kad butu sukurtos darbo lasteles, kurios automatiskai taiko programas ir protokolus beveik bet kokiam sudetingumui.

Automatizuotos biologiniu tyrimu sistemos: Robotai automatiskai tvarko ir skaito ivairius biologiniu ir biocheminiu tyrimu aspektus, pradedant nuo srauto citometru iki konkreciu molekulines biologijos programu, tokiu kaip PGR paruosimas ir valymas, koloniju rinkimas arba lasteliu kulturos pletra.

Narkotiku atradimo patikra: naujausia pagrindine robotu technika leidzia mokslininkams paleisti ivairias lasteliu, receptoriu ir fermentais pagristu tyrimu, paprastai naudojamu didelio nasumo atrankoje (HTS).

Ar robotai teikia pranasuma?

Laboratoriniai robotu naudojimo pranasumai atrodo akivaizdus, pradedant nuo ergonomiskos naudos automatizuojant uzdavinius, kurie butu nuobodus, pasikartojantys, zalingi ar net pavojingi zmonems.

Robotas nedaro skirtumo tarp atraminio mazo stovo kelias centimetrus nuo grindu ir auksto aukscio, del kurio zmogui reikes stoveti ant kedes. Robotai taip pat gali saugiai susidoroti su toksinais, biologiniais pavojais ar dirbti uzdarose ar klimato kontroliuojamose vietovese, kurios atrodytu nepakeliamos.

Is pradziu laboratorijos isitrauke i robotu technika, nes atrodo, kad tai leidzia isvengti "kiekio ar kokybes" dilemos - nuolatinio poreikio sumazinti tiksluma.

Priesingai, atrode, kad robotai gali atlikti begalines pakartotines operacijas iki didziausio tikslumo laipsnio, kuris niekada nesikeite ir buvo be galo valdomas.

Taciau praktikoje ir ypac dideles nasumo atrankos metu atsirado tam tikru apribojimu. Tai buvo:

• Ilgas dizainas ir igyvendinimo laikas
• Ilgalaikis perkelimas is rankinio i automatizuotus metodus
• Nestabili robotu operacija ir
• Ribotas klaidu atkurimo gebejimai.

Be to, poreikis sumazinti zingsnius robotu procesuose skatino naudoti maziau tikslius homogeniskus testus, palyginti su heterogeniniais, kuriuos labiausiai pageidautu dauguma kompaniju.

Padidinimas

Pradzioje XXI a. Allegro ir kitu technologiju, pagristu surinkimo linijos technologijomis, priemimas iveike daugeli siu problemu, kai mikroploksteles nukreiptos i linija i nuoseklius apdorojimo modulius, kuriu kiekvienas atlieka tik viena analizes pakopa. Greitis gali buti padaugintas i procesa, kiekviena zingsni didesnis, 96-sulineliu mikroplokstele, kuri nukreipta i 384 ir dabar 1536 sulineliu plokstes.

Naujoji robotu galimybe uzfiksuoti tokias didziules ploksteles, kurios nebuvo priziurimas, paverte kelia kiekybinei didelio nasumo atrankai (qHTS) paradigmai, kuri gali isbandyti kiekviena bibliotekos jungini daugybeje koncentraciju.

Maksimalus efektyvumas ir miniatiurizacija suteike qHTS teorini gebejima atlikti lasteliu ir biocheminius tyrimus per daugiau nei 100 000 junginiu bibliotekose, per kelias valandas bandydami nuo 700 000 iki 2 milijonu meginiu sulineliu.

Taciau kai kurioms imonems kiekviena diena is tikruju reikia ekrana, kad daugelis junginiu imoneje, kartu su su tuo susijusiomis islaidomis, tokiomis kaip analizes reagentai, lasteliu kulturos, mikroplokstes ir pipetes patarimai, taip pat duomenu tvarkymo ir analizavimo laiko sanaudos.

Kai pridesite investiciju pridetines islaidas susijusioms infrastrukturoms, robotu technika gali atrodyti kaip turtinga vaikiska zaislas.

Robotai nuomai

Per pirmaji desimtmeti XXI a., Vis daugiau sutarciu bendroviu, vykdanciu didelio nasumo patikra (HTS), pasiule bandymu kurima ir atranka, duomenu analize ir kita bibliotekos parama.

Tokiu sutarciu robotiku laboratoriju naudojimas tapo daug populiaresnis, kai jie nustojo reikalauti, kad butu mokami autoriniai atlyginimai bet kokiam atradimui. Tokios laboratorijos prekiauja gebejimu siulyti itin greitus apsisukimu daznius, dirbancius 24 valandas per para dideles talpos HTS robotu darbo stotyse.

Kai kurios farmacijos ir biotechnologijos bendroves pradeda vykdyti pirmine patikros uzsakyma, islaikydamos didesne verte, labiau nuosavybes teises atliekancias patikras savo viduje, kad ju komandos galetu gauti aukstesni rezultatyvuma. Taciau net ir sie metodai tampa nereikalingi naudojant naujas technologijas.

Sautuvas ir sautuvas

Is esmes, didelio nasumo atranka yra sautuvas poziuris i mokslinius tyrimus, naudojant robotu technika, norint ismeginti daugybe tukstanciu cheminiu junginiu, nukreiptu pries tikslini patogena, kad pamatytumete, ar jo lasteliu augimas pagreiteja, sustoja ar pasalinamas. Talpa yra nuostabi, taciau islaidos yra dideles, o vieneto ir sekmes santykis yra mazas.

Sudetingesne robotiku ijungta paradigma - tai dideles apimties atranka (HCS) - "sautuvas", pagal kuri taikomas molekulinis specifiskumas, pagristas fluorescencija, ir naudojamas sudetingesniu reagentu klases.

Didelio turinio atranka gali susieti su vaizdu analize kartu su duomenu valdymu, duomenu gavyba ir duomenu vizualizavimu. Visa tai padeda mokslininkams sutelkti demesi i biologine ir genomine informacija ir priimti tikslesnius sprendimus, pagal kuriuos tyrimus atlikti.

Naujausios technologijos dar labiau nukreipia si taikyma. "Hudson Robotics" neseniai paskelbe apie tai, kokia mazu molekuliu ir antikunu veiksmingumo patikra (HES).

Didelio efektyvumo atranka naudoja patentuota algoritma, kad sudarytu trumpa bibliotekos pavyzdziu, kurie bus apziurimi, sarasa. Tada jis perduodamas i automatine darbo vieta, kurioje molekules yra surenkamos is vysniu ir patikrintos atitinkamoje analizeje.

Visos molekules, kurios yra aktyvios, naudojamos modeliams tobulinti, o procesas kartojamas, kol vartotojas turi tiek aktyviu molekuliu sarasa, tiek galutini modeli, kuris gali buti naudojamas ieskant papildomu sudetiniu kolekciju ir orientuoto optimizuotu analogu sintezes.

Preliminariais bandymais, susijusiais su zinomomis jungtiniu duomenu bazemis, Hudzonas teigia, kad jo didelio efektyvumo tyrimas nuosekliai nustate dauguma zinomu desimties skirtingu biologiniu tikslu inhibitoriu po skenavimo mazesneje kaip 10% bibliotekoje, kurioje yra apie 80 000 skirtingu molekuliu.

Ateities robotu tendencijos

Praejus trims desimtmeciams nuo pirmosios laboratorijos robotiku naudojimo, atrodo aisku, kad technologija vis dar yra kudikiska. Siandienos biomediciniuose tyrimuose robotai gali pasirodyti paplite, taciau jie jau seniai vystosi.

Viena vertus, robotai negali lengvai egzistuoti kartu su zmonemis, kuriems reikia dirbti saugiai uzdarose vietose. Fraunhoferio institutas studijavo si aspekta ir sukure LISA, mobiliojo laboratorijos asistento prototipa su prisilietimu jautriu "oda" ir silumos jutikliais, kad sustabdytu jos istrigima i zmones ir atvirksciai.

Taciau net "LISA" greiciausiai atrodys nepakankamai, nes "Wright" skrajute karta biomedicija, 3D spausdinimas ir nanotechnologijos tikrai pradeda veikti. Galimybiu zvilgsni siulo "Columbia University" inicijuotas robotu inkaras.

Tokie biobotai ar Niujorko universiteto ir Micigano universiteto sukurtos DNR vorai yra tik siek tiek patrauklus, o tuo paciu baisiausi zaislai. Taciau jie nurodo ateiti, kai robotai isplaukia uz tyrimo laboratorijos i operacine kambari arba netgi i molekuline karalyste.

Demencija ir Alzheimerio liga moterims - kitas galimas rizikos veiksnys

Remiantis tyrimu, kuri internete paskelbe Neurologijos archyvas, vienas is JAMA / Archyvu zurnalu, hormonas, gautas is visceraliniu riebalu, vadinamas adiponektinu, gali buti svarbus visu priezasciu demencijos ir Alzhaimerio ligos (AD) vystymosi veiksnys. moterims. Pasaulyje siuo metu yra 36 milijonai zmoniu, kuriuos patiria demencija. Numatoma, kad skaiciai, kurie per ateinancius 20 metu bus dvigubai didesni, bus dvigubai didesni.

(Health)

Galimas genetinis testas, padedantis diagnozuoti autizma

Naujausi tyrimai del genetiniu tyrimu gali buti naudingi nustatant genetines mutacijas, susijusias su autizmo spektro sutrikimu, - paskelbtas JAMA paskelbtas tyrimas. Genetiniai tyrimai buvo labiau informatyvus nei chromosomu profiliai. Tyrimai labiau linke nustatyti vaiku, turinciu tam tikru fiziniu anomaliju, pogrupio mutacijas, todel klinikinis tyrimas yra svarbus budas atrinkti tuos autizmo spektro sutrikimus turincius vaikus (ASD), kurie labiausiai galetu pasinaudoti genetiniais tyrimais.

(Health)