Robotický systém AGAMEDE, vyvinutý v Ústavu bioorganické chemie Polské akademie věd ve spolupráci s Mitsubishi Electric, Labomatica a Perlan Technologies, urychluje diagnostiku SARS-CoV-2. Díky pokročilé automatizační technologii vybavené umělou inteligencí má systém kapacitu otestovat 15 tisíc vzorků denně. Technika; Může být také použit v jiných aplikačních oblastech, jako je výzkum nových léků, personalizovaná léčba rakoviny a dokonce i vývoj kosmetických receptur.
AGAMEDE, považovaná za první vědkyni v historii, byla inspirací pro název systému automatizace laboratoří vyvinutého v Ústavu bioorganické chemie Polské akademie věd. Zatímco automatizace laboratorních procesů je běžnou praxí, robotický systém AGAMEDE začal nabízet unikátní experimentální prostředí s uzavřenou smyčkou kombinací automatizace a umělé inteligence (AI). Roboti připravující experimenty v určitých časech odečítají výsledky pomocí softwaru Labomatica Gene GameTM, na druhou stranu data interpretují a samostatně připravují další experimentální cyklus. Výzkumníkům tak zbývá pouze definovat otázku, navrhnout experimentální systém a sledovat hladký chod systému. Robot AGAMEDE naproti tomu pracuje 24 hodin denně, aby experimentoval a hlásil výsledky.
Kombinace umělé inteligence a automatizace v systému, který dokáže produkovat výstup při vysokých rychlostech, vyniká jako průlom. Většina automatizovaných vysokorychlostních výstupních systémů vyžaduje, aby operátor přečetl výsledky a naplánoval další sérii experimentů po dokončení cyklu. Na druhou stranu AGAMEDE to dokáže samostatně bez lidského zásahu.
„Díky modulu umělé inteligence AGAMEDE interpretuje experimenty bez lidského zásahu pouze na základě matematických modelů,“ uvedl vynálezce a hlavní inženýr systému Prof. Dr. Radoslaw Pilarski pokračoval ve svých slovech takto: „Systém; Může být použit v centrálních diagnostických laboratořích, farmaceutických společnostech vyvíjejících léčiva a onkologických laboratořích zabývajících se výzkumem specifických terapií pro pacienty, stejně jako ve výzkumných a vývojových odděleních chemických a biotechnologických společností pro optimalizaci bioprocesů.“
Byl vyvinut pro projekt EPICELL
Práce AGAMEDE byly zahájeny v roce 2015 v rámci orgánu IBCH PAS. Systém byl vyvinut především pro projekt EPICELL financovaný Národním výzkumným a vývojovým centrem v rámci programu STRATEGMED „Prevence a léčba nemocí moderní doby“. Cílem projektu bylo vyvinout optimalizované médium pro kultivaci kardiomyocytů. Hlavní výzvou v této studii byl počet experimentů potřebných k navržení vhodné směsi epigenetických modulátorů s malou molekulou. Například receptura s deseti přísadami a deseti různými koncentracemi vyžaduje 10 milionů experimentů. V tomto okamžiku byl AGAMEDE použit k hledání správné kombinace komponent ve vícerozměrném systému řešení. Tím se zlepšil obsah přeprogramovacího média EPICELL One.
Denně zvládne 15 XNUMX testů.
Ředitel IBCH/PAS Prof. Marek Figlerowicz; „Náš ústav jako první v Polsku vyvinul test pro detekci SARS-CoV-2. Krátce poté jsme se rozhodli spojit automatizační schopnosti AGAMEDE s našimi testy a vyvinuli rychlý diagnostický protokol, který nám umožnil testovat 2 15 vzorků denně. Přestože nemáme akreditovanou diagnostickou laboratoř, dosáhli jsme neuvěřitelného výsledku, protože člověk dokáže analyzovat maximálně několik stovek vzorků za den. S AGAMEDE jsme byli schopni provést 15 tisíc testů,“ řekl.
Roboty, PLC a software od Mitsubishi Electric
Projekt AGAMEDE, realizovaný s podporou technologických partnerů Mitsubishi Electric, Labomatica a Perlan Techologies, využíval 6osého robota Mitsubishi Electric, řídicí jednotky PLC a software MELFA Basic. Průmyslový robot s dlouhým ramenem je hlavní součástí systému. S pomocí integrovaného robotického nástroje může robot provádět mikroexperimenty na 96- a 384jamkových mikrotestových destičkách a napodobovat tak práci laboratorního technika, který neustále používá analytické vybavení. K tomu slouží experimentální protokoly zadané operátorem do řídicího softwaru.
V aplikaci byly také použity průmyslové inkubátory pro buněčné kultury, podavače destiček a špiček, pipetovací stanice, etiketovače, snímače čárových kódů, plomby destiček, fluorescenční čtečky a spektrofotometry. Automatizovaný konfokální mikroskop HCA se čtyřmi fluorescenčními kanály jako zvýrazňovacím zařízením je součástí systému AGAMEDE. Pro svět biotechnologií představuje toto zařízení mikrokosmický ekvivalent Hubbleova teleskopu. Místo astronomických objektů analyzuje miliony buněčných a tkáňových struktur tím, že je fotografuje se stejnou kvalitou a účinností. Zařízení je vybaveno akustickým difuzorem, který dodává kapalinu v rozsahu nanolitrů (miliontina mililitru). Rychlá dodávka tak malých objemů kapalin snižuje náklady na výzkum a zvyšuje rychlost práce. Tímto způsobem je možné v krátké době provádět experimenty se sbírkou přes 115 tisíc chemikálií.
Zkušenosti z globální síly Mitsubishi Electric
S důrazem na to, že těžili z mezinárodních zkušeností s implementací tak pokročilého systému, ve kterém roboti a laboratorní zařízení poprvé v Polsku spolupracují, koordinátor pro sektorová řešení pro sektor biologických věd společnosti Mitsubishi Electric Polska Roman Janik; „Podpora globální organizace Mitsubishi Electric, která se věnuje inovativním projektům, byla v tomto projektu mimořádně nápomocná. Všichni jsme tvrdě pracovali v krátkém čase, abychom vyvinuli řešení, které by co nejrychleji uklidnilo laboratorní techniky, a byli jsme schopni dodat 100 XNUMX vzorků týdně. "Byl to pro nás neuvěřitelný výsledek."
Spojuje mnoho disciplín
Projekt AGAMEDE je interdisciplinární, spojuje světy robotiky, informatiky, průmyslového designu, matematiky, biologie a chemie; Inženýr Mitsubishi Electric Robotics Tomasz Scholz, který řekl, že půjde o komplexní projekt i bez časového presu, pokračoval ve svých slovech následovně: „Řešení, která jsme pro tento projekt použili, jsou inovativní a jedinečná... Stejně jako v mnoha projektech bylo největší výzvou definovat cíl a jak bychom cíle dosáhli. Odpovědí bylo najít společný technický jazyk, ve kterém by lidé z různých oborů mohli komunikovat na stejné úrovni a ujasnit si očekávání. Spojení akademického světa, který uvažuje v abstraktních pojmech, a průmyslového světa, který se obvykle řídí pevným systémem, je často obtížný úkol, ale uspěli jsme.“
Nové přístupy v plánování laboratoří
Prof. Dr. Radosław Pilarski zdůraznil, že při plánování přikládali důležitost také laboratorní oblasti, kde je systém umístěn, a uzavřel slovy: „Čistý prostor používaný pro aseptickou buněčnou kulturu, který je ve většině laboratoří bez oken, je oddělen od zavedených standardů tím, že je to úplně nový vzhled. Díky pečlivě uzavřeným velkým oknům je prostředí dobře prosvětleno. Díky přidaným skleněným panelům je zajištěno, že systém je neustále sledován a kontrolován, aniž by bylo nutné nosit kombinézu pro čisté prostory. Navíc díky 4K monitorům a kamerám s vysokým rozlišením použitým ve studii lze AGAMEDE a experimenty sledovat na dálku odkudkoli na světě.“
Buďte první kdo napíše komentář