ポーランド科学アカデミーの生物有機化学研究所でMitsubishiElectric、Labomatica、Perlan Technologiesと共同で開発されたAGAMEDEロボットシステムは、SARS-CoV-2の診断を加速します。人工知能を備えた高度な自動化技術のおかげで、システムは15日あたりXNUMXサンプルをテストする能力を備えています。テクノロジー; また、新薬の研究、個別化された癌治療、さらには化粧品の処方の開発など、他のアプリケーション分野でも使用できます。

歴史上最初の女性科学者と見なされているAGAMEDEは、ポーランド科学アカデミーの生物有機化学研究所で開発されたラボラトリーオートメーションシステムに付けられた名前のインスピレーションでした。実験室プロセスの自動化は一般的な慣行ですが、AGAMEDEロボットシステムは、自動化と人工知能（AI）を組み合わせることにより、独自の閉ループ実験環境を提供し始めています。一方、実験を準備するロボットは、Labomatica Gene GameTMソフトウェアを使用して特定の時間に結果を読み取り、データを解釈して、次の実験サイクルを独自に準備します。したがって、研究者は、質問を定義し、実験システムを設計し、システムの円滑な動作を監視するタスクのみを残されます。一方、Robot AGAMEDEは、24時間体制で実験を行い、結果を報告します。

高速で出力を生成できるシステムでの人工知能と自動化の組み合わせは、画期的なものとして際立っています。ほとんどの自動化された高速出力システムでは、オペレーターが結果を読み取り、サイクルが完了した後に次の一連の実験を計画する必要があります。一方、AGAMEDEは、人間の介入なしにこれを独立して行うことができます。

「人工知能モジュールのおかげで、AGAMEDEは、数学モデルのみに基づいて、人間の介入なしに実験を解釈します」と、システムの発明者でありチーフエンジニアである教授は述べています。博士Radoslaw Pilarskiは、次のように彼の言葉を続けました。中央診断研究所、医薬品を開発している製薬会社、患者固有の治療法を研究している腫瘍学研究所、およびバイオプロセスの最適化のための化学およびバイオテクノロジー企業の研究開発部門で使用できます。」

EPICELLプロジェクトのために開発されました

AGAMEDEの作品は、2015年にIBCHPASの本体内で開始されました。このシステムは、主に、戦略化された「現代の病気の予防と治療」プログラムの下で国立研究開発センターによって資金提供されたEPICELLプロジェクトのために開発されました。プロジェクトの目的は、心筋細胞培養用に最適化された培地を開発することでした。この研究の主な課題は、小分子エピジェネティックモジュレーターの適切な混合物を設計するために必要な実験の数でした。たとえば、10の成分とXNUMXの異なる濃度の数式には、XNUMX万回の実験が必要です。この時点で、AGAMEDEを使用して、多次元ソリューションシステムのコンポーネントの適切な組み合わせを検索しました。これにより、EPICELLOne再プログラミングメディアのコンテンツが改善されました。

15日XNUMX回のテストが可能です。

IBCH PASは設立以来RNAおよびDNA核酸に取り組んでおり、SARS-CoV-2診断プロセスに必要なすべての機器と設備を備えていると述べ、IBCH / PASディレクター教授。 Marek Figlerowicz; 「私たちの研究所は、SARS-CoV-2の検出のためのテストを開発したポーランドで最初の機関でした。その後まもなく、AGAMEDEの自動化機能をテストと組み合わせることを決定し、15日15サンプルをテストできる迅速な診断プロトコルを開発しました。認定された診断ラボはありませんが、XNUMX日に最大で数百のサンプルを分析できるため、驚くべき結果が得られました。 AGAMEDEを使用すると、XNUMX回のテストを実行できました」と彼は言いました。

三菱電機が提供するロボット、PLC、ソフトウェア

AGAMEDEプロジェクトは、三菱電機、ラボマティカ、ペルトランテクノロジーのテクノロジーパートナーの支援を受けて実施され、三菱電機の6軸ロボット、PLCコントローラー、およびMELFABasicソフトウェアを使用しました。アームの長い産業用ロボットがシステムの主要コンポーネントです。統合されたロボットツールを使用して、ロボットは96ウェルおよび384ウェルのマイクロアッセイプレートでマイクロスケールの実験を実行でき、分析機器を常に使用する検査技師の作業を模倣します。このために、オペレーターによって制御ソフトウェアに入力された実験プロトコルが使用されます。

産業用細胞培養インキュベーター、プレートおよびチップフィーダー、ピペッティングステーション、ラベラー、バーコードスキャナー、プレートシーラー、蛍光リーダー、および分光光度計もこのアプリケーションで使用されました。 AGAMEDEシステムには、ハイライトデバイスとして115つの蛍光チャンネルを備えた自動共焦点顕微鏡HCAが含まれています。バイオテクノロジーの世界では、このデバイスはハッブル望遠鏡に相当する小宇宙を表しています。天体の代わりに、同じ品質と効率で写真を撮ることにより、何百万もの細胞や組織の構造を分析します。このデバイスには、ナノリットル（XNUMX万分のXNUMXミリリットル）の範囲の液体を供給する音響ディフューザーが装備されています。このような少量の液体を迅速に供給することで、研究コストが削減され、作業速度が向上します。このように、XNUMXを超える化学物質のコレクションを使用して、短時間で実験を実行することが可能です。

三菱自動車のグローバルな強みからの経験

ロボットと実験装置がポーランドで初めて連携するこのような高度なシステムの実装における国際的な経験から恩恵を受けたことを強調し、三菱電気ポーランドライフサイエンスセクターソリューションコーディネーターのRoman Janik; 「革新的なプロジェクトに取り組んでいる三菱自動車のグローバル組織のサポートは、このプロジェクトに非常に役立ちました。私たちは皆、ラボの技術者をできるだけ早く安心させるソリューションを開発するために短時間で一生懸命働き、週に100のサンプルを提供することができました。「これは私たちにとって素晴らしい結果でした。」

多くの分野をまとめる

AGAMEDEプロジェクトは学際的であり、ロボット工学、コンピューターサイエンス、工業デザイン、数学、生物学、化学の世界を結びつけています。時間のプレッシャーがなくても複雑なプロジェクトになると述べた三菱電気ロボティクスエンジニアのTomaszScholz氏は、次のように述べています。目標と、どのように目標を達成するか。答えは、さまざまな専門分野の人々が同じレベルでコミュニケーションを取り、期待を明確にすることができる共通の技術用語を見つけることでした。抽象的な言葉で考える学界と、通常は固定されたシステムに従う産業界をつなぐことは、しばしば困難な作業ですが、私たちは成功しました。」

実験室計画における新しいアプローチ

アガメデはそのデザインで古代ギリシャを指していると述べ、教授. 博士Radosław Pilarski 氏は、計画においてシステムが配置される実験室エリアも重要視していることを強調し、次のように締めくくりました。それは完全に新しい外観です。慎重に閉じられた大きな窓のおかげで、環境は十分に明るくなります。ガラスパネルを追加することで、クリーンルームのオーバーオールを着用しなくても、システムを常に監視および制御できるようになります。さらに、研究で使用された高解像度 4K モニターとカメラのおかげで、AGAMEDE と実験は世界中のどこからでもリモートで見ることができます。」

Covid-19とバイオテクノロジーとの戦いにおける画期的なロボット