I ricercatori dell'Università del Minnesota Twin Cities hanno progettato un robot che, attraverso l'apprendimento automatico, automatizza una complessa procedura di microiniezione di due diversi organismi che costituiscono il corso di genetica. La produzione in serie ha permesso agli scienziati di utilizzare questo componente di automazione per manipolare organismi con una struttura cellulare adeguata, tra cui moscerini della frutta e larve di pesce. Il dispositivo ridurrà i tempi e i costi di laboratorio, semplificando la sostituzione dei metodi manuali con l'automazione per l'esecuzione di test genetici su larga scala, divenuti inefficaci con le operazioni manuali.
Automatizzare la manipolazione genetica
Lo studio di ricerca, "Manipolazione genetica ad alto rendimento di organismi multifasici mediante una macchina per microiniezione embrionale guidata da telecamera", è sulla copertina del numero di aprile 2024 di GENETICS, la rivista online. Duedentlaureati in ingegneria meccanica dell'Università di Minneapolis, Alegria Andrew e Joshi Amey, hanno condotto la ricerca e risposto alle domande. Un team di commercializzazione formato all'interno dell'azienda si concentra sulla commercializzazione della tecnologia per un'ampia applicazione attraverso la start-up del Minnesota Objective Biotechnology.
La microiniezione è un tipo di manipolazione che inietta un materiale specifico in cellule o tessuti utilizzando una pipetta molto sottile. Il materiale iniettato può essere una cellula, materiale genetico o qualsiasi altra cosa. Oggi gli scienziati hanno sviluppato un robot in grado di riconoscere embrioni con uno spessore inferiore a quello di un capello. Una volta completato il rilevamento, la macchina crea un percorso e può controllare l'intero processo. Questi sono i modi in cui il robot supporta il settore sanitario.
"Queste iniezioni automatizzate hanno sostituito le iniezioni manuali, che sono più affidabili ed efficienti", ha commentato Suhasa Kodandaramaiah, professoressa di ingegneria meccanica presso l'Università del Minnesota e autrice principale dello studio. Un tale cambiamento nel campo della ricerca consentirà la pratica di nuovi esperimenti a livello di singolo laboratorio, cosa che non sarebbe possibile senza questo tipo di tecnologia". In genere, è responsabilità di un tecnico qualificato eseguire una microiniezione, cosa che non è disponibile in molti laboratori. Questa tecnologia rivoluzionaria potrebbe ampliare le capacità delle procedure pre-laboratorio, riducendone al contempo la durata e i costi associati.
"Questo è estremamente stimolante per la genetica, che è la terra di questi nuovi strumenti". Inoltre, è una grande opportunità per saperne di più e scoprire i segreti del nostro codice genetico. Sebbene la tecnologia di scrittura e lettura del DNA sia notevolmente migliorata negli ultimi anni, l'ampliamento della gamma di organismi su cui possiamo condurre esperimenti genetici su larga scala sarà reso possibile dalla combinazione della nostra tecnologia con le capacità di sequenziamento del DNA, secondo il coautore dello studio Daryl Gohl, professore associato presso l'Innovation Lab e il Dipartimento di Genetica, Biologia Cellulare e Sviluppo del Genomics Center dell'Università del Minnesota.
Applicazioni multiformi
Questa tecnologia potrebbe essere utilizzata non solo come strumento negli esperimenti genetici, ma anche come aiuto per evitare l'estinzione di molte specie attraverso la crioconservazione, una metodologia la cui efficacia è stata dimostrata durante il congelamento profondo. "È possibile utilizzare questo robot per iniettare nanoparticelle in cellule e tessuti, il che può aiutare a preservarli e recuperarli nel processo di riscaldamento", ha spiegato Kodandaramaiah.
Inoltre, altri membri del team hanno avanzato alcune idee riguardanti altri utilizzi della tecnologia avanzata, che potrebbero apportare ulteriori contributi. Le possibilità tecnologiche potrebbero migliorare ulteriormente, poiché l'impianto degli embrioni potrebbe essere effettuato uno alla volta tramite fecondazione in vitro, riducendo così il rischio di complicazioni utilizzando questa stessa tecnologia, sotto la guida di Andrew Alegria, coautore dell'articolo e assistente di ricerca laureato in ingegneria meccanica presso il Laboratorio di Biosensori e Biorobotica dell'Università del Minnesota.
Oltre ai co-fondatori, il team comprendeva ricercatori universitari del College of Science and Engineering e dell'Innovation Lab del Genomics Center dell'Università del Minnesota. L'ultimo torneo ha visto il nostro team emergere come campione del concorso biotecnologico "Walleye Tank" dell'Università. I visitatori dell'evento riceveranno formazione in ambito aziendale e di marketing e avranno l'opportunità di celebrare i successi di aziende esistenti e future nei settori medico e delle scienze della vita.
