Исследователи представили автоматизированную технологию инъекции эмбрионов с широким спектром применения

Учёные из Университета Миннесоты (штат Миннесота) разработали искусственный робот , который с помощью машинного обучения автоматизирует сложную процедуру микроинъекции двух различных организмов, изучаемых в рамках курса генетики. Массовое производство позволило учёным использовать этот компонент автоматизации для манипуляций с организмами с достаточно развитой клеточной структурой, включая плодовых мушек и личинок рыб. Устройство сократит время и затраты на лабораторные исследования, упростив замену ручных методов на автоматизированные для проведения крупных генетических анализов, которые стали неэффективны при ручном выполнении.

Автоматизация генетических манипуляций

Исследование «Высокопроизводительная генетическая манипуляция многофазными организмами с помощью машины для эмбриональной микроинъекции с видеокамерой» опубликовано на обложке апрельского номера 2024 года электронного журнала GENETICS. Дваdentмашиностроения Университета Миннеаполиса, Алегрия Эндрю и Джоши Эми, провели исследование и ответили на вопросы. Созданная в компании команда по коммерциализации занимается продвижением технологии для широкого применения через стартап из Миннесоты Objective Biotechnology.

Микроинъекция — это тип манипуляции, при котором определённый материал вводится в клетки или ткани с помощью очень тонкой пипетки. Доставляемым объектом может быть клетка, генетический материал или что-то ещё. В настоящее время учёные разработали робота, способного распознавать эмбрионы толщиной менее волоса. После завершения распознавания машина прокладывает маршрут и контролирует весь процесс. Таким образом, робот помогает системе здравоохранения.

«Эти автоматизированные инъекции пришли на смену ручным, которые более надежны и эффективны», — прокомментировал Сухаса Кодандарамайя, профессор машиностроения в Университете Миннесоты и ведущий автор исследования. Такой сдвиг в исследовательской области позволит проводить новые эксперименты на уровне отдельных лабораторий, что было бы невозможно без подобных технологий». Как правило, выполнение микроинъекции является обязанностью квалифицированного специалиста, что недоступно во многих лабораториях. Эта революционная технология может расширить возможности предлабораторных процедур, сократив их продолжительность и снизив связанные с ними расходы.

«Это чрезвычайно вдохновляет генетику, которая является родиной этих новых инструментов». Кроме того, это прекрасная возможность узнать больше и раскрыть секреты нашего генетического кода. Хотя технологии записи и чтения ДНК значительно усовершенствовались в последние годы, расширение спектра организмов, на которых мы можем проводить крупномасштабные генетические эксперименты, станет возможным благодаря объединению наших технологий с возможностями секвенирования ДНК, считает соавтор исследования Дэрил Голь, доцент Лаборатории инноваций и кафедры генетики, клеточной биологии и развития Центра геномики Миннесотского университета.

Многогранные приложения

Эта технология может использоваться не только как инструмент в генетических экспериментах, но и как средство предотвращения вымирания многих видов посредством криоконсервации — метода, эффективность которого была продемонстрирована при глубокой заморозке. «С помощью этого робота вводить наночастицы в клетки и ткани, что может помочь сохранить их и восстановить в процессе повторного нагревания», — пояснил Кодандарамайя.

Кроме того, другие участники команды предложили несколько идей относительно других способов применения передовых технологий, которые могли бы внести ещё больший вклад. Технологические возможности могут стать ещё более значительными, поскольку имплантация эмбрионов может осуществляться по одному с помощью экстракорпорального оплодотворения, что снижает риск осложнений при использовании этой же технологии под руководством Эндрю Алегрии, соавтора статьи и ассистента-исследователя, выпускника факультета машиностроения в Лаборатории биосенсорики и биоробототехники Миннесотского университета.

Помимо соучредителей, в команду входили исследователи из Колледжа науки и техники и Инновационной лаборатории Центра геномики Университета Миннесоты. На последнем турнире наша команда стала чемпионом университетского конкурса биотехнологий «Walleye Tank». Посетители мероприятия получат знания в области бизнеса и маркетинга, а также возможность отметить достижения существующих и будущих компаний в медицинской и медико-биологической отраслях.