미네소타 대학교 트윈시티 캠퍼스의 연구진이 기계 학습을 통해 유전학 수업에서 다루는 두 가지 생물체의 복잡한 미세주입 과정을 자동화하는 인공 로봇을 . 이 로봇의 대량 생산 덕분에 연구진은 초파리나 물고기 유충처럼 세포 구조가 충분한 생물체를 다루는 데에도 이 자동화 장치를 활용할 수 있게 되었습니다. 이 장치는 대규모 유전자 분석 작업을 자동화로 대체함으로써 실험실의 시간과 비용을 절감하는 데 기여할 것입니다. 기존의 수동 작업으로는 비효율적이었던 분석 작업들이 자동화를 통해 가능해질 것으로 기대됩니다.
유전자 조작 자동화
"카메라 비전 유도 배아 미세주입기를 이용한 다단계 유기체의 고처리량 유전자 조작"이라는 연구 논문이 온라인 학술지인 GENETICS 2024년 4월호 표지를 장식했습니다. 이 연구는 미니애폴리스 대학교 기계공학과dent인 알레그리아 앤드류와 조시 아메이가 수행했으며, 관련 질문에 답변했습니다. 회사 내에 구성된 상용화 팀은 미네소타의 스타트업 기업인 Objective Biotechnology를 통해 이 기술의 광범위한 적용을 위한 마케팅에 집중하고 있습니다.
미세주입은 매우 가는 피펫을 사용하여 특정 물질을 세포나 조직에 주입하는 시술입니다. 주입되는 물질은 세포, 유전 물질 등 무엇이든 될 수 있습니다. 최근 과학자들은 머리카락 굵기보다 가는 배아까지 식별할 수 있는 로봇을 개발했습니다. 배아를 식별한 후에는 로봇이 경로를 설정하고 전체 과정을 제어할 수 있습니다. 이처럼 로봇은 의료 분야에 다양한 방식으로 기여하고 있습니다.
미네소타 대학교 기계공학과 교수이자 이번 연구의 책임 저자인 수하사 코단다라마이아는 “이러한 자동 주입 방식은 기존의 수동 주입 방식을 대체하여 더욱 신뢰성 있고 효율적인 결과를 가져왔습니다.”라고 말했습니다. “연구 분야의 이러한 변화는 개별 연구실 차원에서 새로운 실험을 수행할 수 있도록 해줄 것이며, 이는 이러한 기술이 없었다면 불가능했을 것입니다.” 일반적으로 미세 주입은 자격을 갖춘 기술자가 수행해야 하지만, 많은 연구실에서 이러한 기술자를 확보하고 있지는 않습니다. 이 혁신적인 기술은 실험 전 준비 과정의 범위를 넓히는 동시에 소요 시간과 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대됩니다.
"이는 새로운 도구들의 영역인 유전학 분야에 매우 자극적인 소식입니다." 또한, 이는 우리의 유전 코드에 숨겨진 비밀을 더 많이 배우고 밝혀낼 수 있는 좋은 기회입니다. 최근 DNA 기록 및 판독 기술이 크게 발전했지만, 대규모 유전 실험을 수행할 수 있는 생물체의 범위를 넓히는 것은 이러한 기술과 DNA 시퀀싱 기술을 결합함으로써 가능해질 것이라고 미네소타 대학교 유전체학 센터 혁신 연구소 및 유전학, 세포 생물학 및 발달학과 조교수이자 연구 공동 저자인 대릴 골은 말했습니다.
다방면 응용 프로그램
이 기술은 유전학 실험 도구로만 사용되는 것이 아니라, 심층 냉동 보존을 통해 많은 종의 멸종을 막는 데에도 도움이 될 수 있습니다. 심층 냉동 보존법은 이미 그 효과가 입증된 방법입니다. 코단다라마이아는 "이 로봇을 세포와 조직에 나노입자를 주입하면 세포를 보존하고 해동 과정에서 회복시키는 데 도움이 될 수 있다"고 설명했습니다.
또한, 다른 팀원들은 첨단 기술의 다른 활용 방안에 대한 몇 가지 아이디어를 제시했는데, 이는 연구에 더욱 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다. 이 논문의 공동 저자이자 미네소타 대학교 생체 감지 및 생체 로봇 연구실의 기계 공학 대학원 연구 조교인 앤드류 알레그리아의 주도 하에, 체외 수정을 통해 배아를 하나씩 이식하여 합병증 발생 가능성을 낮추는 등 기술적 가능성은 더욱 확대될 수 있을 것입니다.
공동 창업자 외에도, 팀에는 미네소타 대학교 과학 및 공학대학과 유전체학 센터 혁신 연구소의 연구원들이 참여했습니다. 지난 대회에서 우리 팀은 미네소타 대학교 우승을 차지했습니다 . 이번 행사에 참석하는 방문객들은 비즈니스 및 마케팅 교육을 받을 뿐만 아니라 의료 및 생명과학 분야에서 이미 존재하거나 앞으로 탄생할 기업들의 성과를 축하할 기회를 갖게 될 것입니다.
