211service.com
Ett steg mot Robo-Science
Förra veckan meddelade forskare i Storbritannien att de har utvecklat en robot som kan göra enkla vetenskapliga upptäckter på egen hand.
Labassistent: Ross King, datavetare vid Aberystwyth University, är en huvudforskare bakom Adam och Eva.
Robotsystemet, kallat Adam, har en hypotes om vilka gener i jäst som kodar för de enzymer som är ansvariga för att katalysera vissa biokemiska reaktioner. Den utför sedan experiment utformade för att bevisa att dess hypoteser är rätt eller fel.
Forskarna beskrev resultaten av Adams experiment i tidskriften Vetenskap . Gruppen utvecklar Eve, ett annat robotlabbsystem, som kommer att använda ett liknande tillvägagångssätt för läkemedelsupptäckt och bör fungera i sommar.
Sofistikerade robotlaboratoriesystem som Adam och Eva kan ha stor inverkan på framtida läkemedels- och genomtester, säger experter. I flera år har en teknik som kallas high-throughput screening (HTS) gjort det möjligt för företag att snabbt utföra experiment med hjälp av automatiserade enheter. Ett HTS-system kan snabbt och exakt injicera hundratusentals föreningar i prover. Dessa automatiserade system kan göra på några dagar vad ett team av forskare skulle behöva mycket längre tid att slutföra för hand.
Men forskare måste fortfarande utvärdera resultaten av experiment själva, även om de ofta använder program för att analysera enorma mängder data. Adam och Eva strävar efter att integrera utvärderingsprocesserna för att göra laboratorietester ännu snabbare och effektivare.
Laboratorierobotar testar tusentals och tiotusentals föreningar på ett brute-force sätt, säger Ross King , professor i datavetenskap vid Aberystwyth University och huvudforskare av de intelligenta robotsystemen. Vår idé är att försöka göra detta på ett mer intelligent sätt. King säger att Adam och Eva är de första systemen som kombinerar stora bibliotek av vetenskaplig data med maskininlärningstekniker och sofistikerad labbhårdvara.
De typer av experiment robotar kan utföra är mycket enkla, säger Jim engelska , biträdande chef för National Institute of Healths Chemical Genomics Center. De kan inte göra flera steg; de måste ha ett väldigt enkelt protokoll. Smartare robothjälpare kan vara en del av det som kommer att föra in den nya eran av robotik i vetenskapen, säger han. Vi kan inte ta 10 år att utveckla ett läkemedel längre. Vi måste kunna göra allt det här snabbare.
Eve kommer så småningom att testa läkemedel för att behandla malaria och schistosomiasis (en infektion som orsakas av flera typer av parasitiska maskar). Eve kommer att göra detta genom att förutsäga hur läkemedelsmolekyler ska interagera med laboratorieprover. Roboten har en stor databank om kemiska föreningar; maskininlärning kommer att användas för att lära det hur olika former relaterar till kemisk aktivitet.
Efter att Eve har upptäckt några nyckelföreningar – de som genererar önskad aktivitet eller reaktioner i laboratoriet – kommer den att göra hypoteser om vad som kan vara viktigt med formen på kemikalien som orsakar aktiviteten, säger King. Sedan kommer den att utföra ytterligare experiment baserat på dessa antaganden.
Ett sådant automatiserat system kan definitivt vara användbart, eftersom det finns så mycket data där ute, säger Anthony Johnson, VD för Empire Genomics , ett servicelabb som utför tester med hög genomströmning. Om du hade en maskin som kunde förstå slutmålet för ett givet forskningsprojekt och designa en serie experiment skulle det vara jättebra, säger han.
Men eftersom genomisk testning är så komplex, tror Johnson att ett sådant system skulle kunna visa sig vara mest användbart som ett sätt att göra nuvarande forskning mer effektiv, snarare än som ett sätt att göra nya upptäckter på egen hand.
Så småningom kommer de två robotarna att arbeta tillsammans: Adam kommer att skapa jästkulturer som Eva kommer att använda i sina experiment. Om 10 till 20 år skulle jag tro att sådana system skulle vara relativt vanliga i labb, säger King.