211service.com
Een stap in de richting van robotwetenschap
Vorige week maakten wetenschappers in het VK bekend dat ze een robot hebben ontwikkeld die in staat is om zelf eenvoudige wetenschappelijke ontdekkingen te doen.
Lab assistent: Ross King, een computerwetenschapper aan de Aberystwyth University, is een hoofdonderzoeker achter Adam en Eva.
Het robotsysteem, Adam genaamd, veronderstelt welke genen in gist coderen voor de enzymen die verantwoordelijk zijn voor het katalyseren van bepaalde biochemische reacties. Vervolgens voert het experimenten uit om te bewijzen dat zijn hypothesen goed of fout zijn.
De onderzoekers beschreven de resultaten van Adams experimenten in het tijdschrift Wetenschap . De groep ontwikkelt Eve, een ander robotlaboratoriumsysteem, dat een vergelijkbare aanpak zal gebruiken voor het ontdekken van medicijnen en deze zomer zou moeten functioneren.
Geavanceerde robotlaboratoriumsystemen zoals Adam en Eva kunnen een grote impact hebben op toekomstige geneesmiddelen- en genomische tests, zeggen experts. Jarenlang heeft een techniek die high-throughput screening (HTS) wordt genoemd, bedrijven in staat gesteld om snel experimenten uit te voeren met behulp van geautomatiseerde apparaten. Een HTS-systeem kan snel en nauwkeurig honderdduizenden verbindingen in monsters injecteren. Deze geautomatiseerde systemen kunnen in een paar dagen doen wat een team van wetenschappers veel langer nodig zou hebben om met de hand te voltooien.
Maar onderzoekers moeten de resultaten van experimenten nog steeds zelf evalueren, ook al gebruiken ze vaak softwareprogramma's om enorme hoeveelheden gegevens te analyseren. Adam en Eve willen de evaluatieprocessen integreren om laboratoriumtests nog sneller en efficiënter te maken.
Laboratoriumrobotica testen duizenden en tienduizenden verbindingen op een brute-force manier, zegt Ross King , een professor in computerwetenschappen aan de Aberystwyth University en een hoofdonderzoeker van de intelligente robotsystemen. Ons idee is om te proberen dit op een intelligentere manier te doen. King zegt dat Adam en Eva de eerste systemen zijn die grote bibliotheken met wetenschappelijke gegevens combineren met machine learning-technieken en geavanceerde laboratoriumhardware.
De soorten experimenten die robots kunnen uitvoeren zijn heel eenvoudig, zegt Jim Engels , de adjunct-directeur van het Chemical Genomics Center van het National Institute of Health. Ze kunnen niet meerdere stappen doen; ze moeten een heel eenvoudig protocol hebben. Slimmere robothelpers kunnen deel uitmaken van wat het nieuwe tijdperk van robotica in de wetenschap zal brengen, zegt hij. We kunnen geen 10 jaar meer nodig hebben om een medicijn te ontwikkelen. We moeten dit allemaal sneller kunnen doen.
Eve zal uiteindelijk medicijnen testen voor de behandeling van malaria en schistosomiasis (een infectie veroorzaakt door verschillende soorten parasitaire wormen). Eve zal dit doen door te voorspellen hoe medicijnmoleculen moeten interageren met laboratoriummonsters. De robot heeft een grote databank over chemische verbindingen; machine learning zal worden gebruikt om het te leren hoe verschillende vormen zich verhouden tot chemische activiteit.
Nadat Eve een paar belangrijke verbindingen heeft ontdekt - stoffen die de gewenste activiteit of reacties in het laboratorium genereren - zal ze hypothesen opstellen over wat belangrijk zou kunnen zijn aan de vorm van de chemische stof die de activiteit veroorzaakt, zegt King. Vervolgens zal het verdere experimenten uitvoeren op basis van die aannames.
Zo'n geautomatiseerd systeem zou zeker nuttig kunnen zijn, omdat er zoveel gegevens zijn, zegt Anthony Johnson, CEO van Empire Genomics , een servicelab dat high-throughput-tests uitvoert. Als je een machine zou hebben die het einddoel van een bepaald onderzoeksproject zou kunnen begrijpen en een reeks experimenten zou kunnen ontwerpen, zou dat geweldig zijn, zegt hij.
Omdat genomische testen echter zo complex zijn, is Johnson van mening dat een dergelijk systeem zeer nuttig zou kunnen zijn als een manier om het huidige onderzoek efficiënter te maken, in plaats van als een middel om zelf nieuwe ontdekkingen te doen.
Uiteindelijk zullen de twee robots samenwerken: Adam zal gistculturen creëren die Eve in zijn experimenten zal gebruiken. Over 10 tot 20 jaar zou ik denken dat dergelijke systemen relatief veel voorkomen in laboratoria, zegt King.