Китайская лаборатория AutoDNA сама планирует и проводит опыты с ДНК
- Шанхайский университет Цзяотун создал автоматизированную лабораторию AutoDNA, которая сама планирует молекулярно-биологические эксперименты, управляет оборудованием и анализирует результаты.
- В ходе испытания система записала данные в молекулы ДНК и восстановила их без ошибок, выполнив 11 382 аппаратные операции.
- По данным разработчиков, параллельное выполнение протоколов ускоряет исследования в 3,2 раза; полностью обойтись без специалистов пока нельзя.
Обычно автоматизированные лаборатории работают по последовательности действий, заранее заданной учёными. AutoDNA устроена иначе: получив задачу, она сама организует эксперимент. За это отвечает несколько ИИ-агентов, и каждый выполняет свою часть: один изучает научную литературу, другой разрабатывает протокол опыта, третий подбирает реактивы, четвёртый управляет приборами, пятый обрабатывает результаты.
Физическую работу выполняет роботизированная платформа, которая объединяет более 20 типов лабораторного оборудования. Манипуляторы переносят образцы между приборами, автоматические дозаторы отмеряют жидкости в микролитровых объёмах. Система проводит сложные процедуры по нескольку шагов подряд, проверяет промежуточные результаты и решает, что делать дальше.
Как ДНК стала носителем данных
Самым наглядным испытанием стала запись цифровой информации в ДНК. Система сама перевела исходные данные в последовательности нуклеотидов, синтезировала ДНК и затем считала записанное. По итогам опыта первоначальные данные были восстановлены полностью, без единой ошибки. Для такого эксперимента понадобились 11 382 операции на оборудовании.
Платформу проверили и на задачах, где нельзя просто следовать заранее написанному сценарию. Она анализировала генетические изменения и выявила мутацию KRAS G13D, которая встречается при некоторых злокачественных опухолях. Здесь важна работа с промежуточными результатами: от них зависит, какой шаг будет следующим.
Где нужна помощь людей
Полностью исключить специалистов из процесса пока не получается. Сотрудники лаборатории по-прежнему пополняют запасы реактивов, заменяют расходные материалы, обслуживают оборудование и следят за безопасностью экспериментов. Автоматизация снимает с людей рутину, но не избавляет их от технической работы.
По словам разработчиков, главный выигрыш даёт параллельный запуск нескольких протоколов: при таком режиме исследования идут в 3,2 раза быстрее, чем при последовательном выполнении операций. Авторы связывают перспективы системы с разработкой лекарств, изучением наследственных заболеваний и созданием новых биоматериалов. Особенно выгодной такая схема выглядит там, где нужны сотни и тысячи однотипных опытов с небольшими изменениями условий: машина выдерживает такой ритм, который для людей был бы слишком утомительным.
По материалам: Новая наука
