Het robotsysteem AGAMEDE, ontwikkeld aan het Instituut voor Bio-organische Chemie van de Poolse Academie van Wetenschappen in samenwerking met Mitsubishi Electric, Labomatica en Perlan Technologies, versnelt de diagnose van SARS-CoV-2. Dankzij geavanceerde automatiseringstechnologie uitgerust met kunstmatige intelligentie, heeft het systeem de capaciteit om 15 duizend monsters per dag te testen. Technologie; Het kan ook worden gebruikt in andere toepassingsgebieden, zoals onderzoek naar nieuwe geneesmiddelen, gepersonaliseerde kankerbehandelingen en zelfs de ontwikkeling van cosmetische formules.
AGAMEDE wordt beschouwd als de eerste vrouwelijke wetenschapper in de geschiedenis en was de inspiratie voor de naam die werd gegeven aan het laboratoriumautomatiseringssysteem dat werd ontwikkeld aan het Instituut voor Bio-organische Chemie van de Poolse Academie van Wetenschappen. Hoewel automatisering van laboratoriumprocessen gebruikelijk is, is het AGAMEDE-robotsysteem begonnen een unieke gesloten-lus-experimentomgeving te bieden door automatisering en kunstmatige intelligentie (AI) te combineren. De robots die de experimenten voorbereiden, lezen de resultaten op bepaalde tijden met de Labomatica Gene GameTM-software, interpreteren de gegevens en bereiden zelfstandig de volgende experimentcyclus voor. Zo hebben onderzoekers alleen de taak om de vraag te definiëren, het experimentele systeem te ontwerpen en de goede werking van het systeem te bewaken. Robot AGAMEDE daarentegen werkt 24 uur per dag om te experimenteren en de resultaten te rapporteren.
De combinatie van kunstmatige intelligentie en automatisering in een systeem dat met hoge snelheden output kan produceren, valt op als een doorbraak. Bij de meeste geautomatiseerde high-speed outputsystemen moet een operator de resultaten lezen en de volgende reeks experimenten plannen nadat een cyclus is voltooid. AGAMEDE daarentegen kan dit zelfstandig zonder menselijke tussenkomst.
"Dankzij de kunstmatige-intelligentiemodule interpreteert AGAMEDE experimenten zonder menselijke tussenkomst alleen op basis van wiskundige modellen", zei de uitvinder en hoofdingenieur van het systeem, prof. dr. Radoslaw Pilarski vervolgde zijn woorden als volgt: “Het systeem; Het kan worden gebruikt in centrale diagnostische laboratoria, farmaceutische bedrijven die medicijnen ontwikkelen en oncologische laboratoria die patiëntspecifieke therapieën onderzoeken, evenals in de R&D-afdelingen van chemische en biotechnologische bedrijven voor de optimalisatie van bioprocessen.”
Ontwikkeld voor het EPICELL-project
AGAMEDE werken begonnen in 2015 binnen het lichaam van IBCH PAS. Het systeem is voornamelijk ontwikkeld voor het EPICELL-project dat wordt gefinancierd door het National Research and Development Center in het kader van het STRATEGMED-programma "Prevention and Treatment of Modern Age Diseases". Het doel van het project was om een geoptimaliseerd medium voor cardiomyocytencultuur te ontwikkelen. De grootste uitdaging in deze studie was het aantal experimenten dat nodig was om een geschikte mix van epigenetische modulatoren met kleine moleculen te ontwerpen. Voor een formule met tien ingrediënten en tien verschillende concentraties zijn bijvoorbeeld 10 miljoen experimenten nodig. AGAMEDE werd op dit punt gebruikt om te zoeken naar de juiste combinatie van componenten in een multidimensionaal oplossingssysteem. Dit verbeterde de inhoud van het EPICELL One herprogrammeringsmedium.
Het kan 15 tests per dag doen.
Bewerend dat IBCH PAS sinds de oprichting aan RNA- en DNA-nucleïnezuren heeft gewerkt en dat ze over alle apparatuur en faciliteiten beschikken die nodig zijn voor diagnostische processen voor SARS-CoV-2, zei IBCH/PAS-directeur prof. Marek Figlerowicz; “Ons instituut heeft als eerste in Polen een test ontwikkeld voor de detectie van SARS-CoV-2. Kort daarna besloten we de automatiseringsmogelijkheden van AGAMEDE te combineren met onze tests en ontwikkelden we een snel diagnostisch protocol waarmee we 15 monsters per dag konden testen. Hoewel we geen geaccrediteerd diagnostisch laboratorium hebben, hebben we een ongelooflijk resultaat bereikt, omdat een persoon op een dag maximaal enkele honderden monsters kan analyseren. Met AGAMEDE konden we 15 duizend tests uitvoeren', zei hij.
Robots, PLC en software geleverd door Mitsubishi Electric
Het AGAMEDE-project, uitgevoerd met de steun van de technologiepartners van Mitsubishi Electric, Labomatica en Perlan Techologies, maakte gebruik van de 6-assige robot van Mitsubishi Electric, PLC-controllers en MELFA Basic-software. De industriële robot met lange arm is het hoofdbestanddeel van het systeem. Met behulp van een geïntegreerd robotgereedschap kan de robot experimenten op microschaal uitvoeren op micro-assayplaten met 96 en 384-wells, waarbij het werk wordt nagebootst van een laboratoriumtechnicus die voortdurend analytische apparatuur gebruikt. Hiervoor worden experimentele protocollen gebruikt die door de operator in de besturingssoftware zijn ingevoerd.
Industriële celcultuurincubators, plaat- en tipfeeders, pipetteerstations, labelers, barcodescanners, plaatsealers, fluorescentielezers en spectrofotometers werden ook gebruikt in de toepassing. Een automatische confocale microscoop HCA met vier fluorescentiekanalen als highlight-apparaat is opgenomen in het AGAMEDE-systeem. Voor de wereld van de biotechnologie vertegenwoordigt dit apparaat het microkosmos-equivalent van de Hubble-telescoop. In plaats van astronomische objecten analyseert het miljoenen cel- en weefselstructuren door ze met dezelfde kwaliteit en efficiëntie te fotograferen. Het apparaat is uitgerust met een akoestische diffusor die vloeistof in het nanoliter (miljoenste van een milliliter) bereik levert. De snelle levering van dergelijke kleine hoeveelheden vloeistoffen verlaagt de onderzoekskosten en verhoogt de werksnelheid. Op deze manier is het mogelijk om in korte tijd experimenten uit te voeren met een verzameling van meer dan 115 chemicaliën.
Ervaring van Mitsubishi Electric's wereldwijde kracht
Benadrukkend dat ze hebben geprofiteerd van internationale ervaring bij het implementeren van een dergelijk geavanceerd systeem waarin robots en laboratoriumapparatuur voor het eerst samenwerken in Polen, Mitsubishi Electric Poland Life Sciences Sector Solutions Coordinator Roman Janik; “De steun van de wereldwijde organisatie van Mitsubishi Electric, die zich inzet voor innovatieve projecten, is zeer nuttig geweest bij dit project. We hebben allemaal in korte tijd hard gewerkt om een oplossing te ontwikkelen die laboranten zo snel mogelijk op hun gemak zou stellen, en we waren in staat om 100 monsters per week te leveren. "Dit is een ongelooflijk resultaat voor ons."
Veel disciplines samenbrengen
Het AGAMEDE-project is interdisciplinair en brengt de werelden van robotica, informatica, industrieel ontwerp, wiskunde, biologie en scheikunde samen; Mitsubishi Electric Robotics Engineer Tomasz Scholz, die zei dat het zelfs zonder tijdsdruk een complex project zou zijn, vervolgde zijn woorden als volgt: "De oplossingen die we voor dit project hebben gebruikt, zijn innovatief en uniek... Zoals bij veel projecten, was de grootste uitdaging het definiëren het doel en hoe we het doel zouden bereiken. Het antwoord was om een gemeenschappelijke technische taal te vinden waarin mensen uit verschillende vakgebieden op hetzelfde niveau konden communiceren en verwachtingen konden verduidelijken. Het overbruggen van de academische wereld, die abstract denkt, en de industriële wereld, die typisch een vast systeem volgt, is vaak een lastige opgave, maar het is ons gelukt.”
Nieuwe benaderingen in laboratoriumplanning
Beweren dat ze verwijzen naar het oude Griekenland met het ontwerp van AGAMEDE, prof. dr. Radosław Pilarski benadrukte dat ze ook belang hechtten aan de laboratoriumruimte waar het systeem in de planning wordt geplaatst, en sloot zijn woorden af door te zeggen: “De cleanroom die wordt gebruikt voor aseptische celkweek, die in de meeste laboratoria zonder ramen is, is gescheiden van de gevestigde normen. door een geheel nieuwe look te geven. De omgeving is goed verlicht dankzij de zorgvuldig gesloten grote ramen. Met de toegevoegde glaspanelen wordt ervoor gezorgd dat het systeem onder constante observatie en controle wordt gehouden zonder het dragen van een cleanroom-overall. Dankzij de hoge resolutie 4K-monitoren en camera's die in het onderzoek zijn gebruikt, kunnen AGAMEDE en de experimenten bovendien overal ter wereld op afstand worden bekeken.”
Wees de eerste om te reageren