会议邀请 | Opentrons 邀您一起探讨 AI 自动化检测技术,展望分子生物学实验前沿

查看详情

数字生物学:平台现状

本文改编自 Will Canine 在 SynBioBeta SF 2015 自动化和生物技术物联网会议期间发表的演讲。 21 世纪的生物学 我们正处于软件世纪 — 一个万物皆有 API 的世界。 然而,我们进行生命科学研究的方式

本文改编自 Will Canine 在 SynBioBeta SF 2015 自动化和生物技术物联网会议期间发表的演讲。

21世纪的生物学

我们正处于软件世纪——一个万物皆有 API 的世界。 然而,我们进行生命科学研究的方式仍然是手工的。

总的来说,生物学家在实验的每一步中都使用费力的手工过程,不仅依赖于他们的科学知识,还依赖于他们的微量移液器工艺。 现状——每年有 280 亿美元浪费在不可重复的研究上,根据一些研究,这一比例令人震惊,占研究的 80%——对于一个需要生物技术解决方案来维持自身的世界来说是难以维持的。

数字化我们实验和设计生活的方式将使利用生物技术改变世界成为可能。 组织混乱的生物学以理解其复杂的系统是解决从医学到农业等各个领域的重大问题的关键,而管理复杂性是软件最擅长的。 我们只能希望我们能看到更多的软件“吃掉”生物学。

基于软件运行生物学实验的数字平台是所有这些的关键——我们需要一个用于湿实验室的 API,它将生命科学带入数字时代,并为软件开发解锁生物技术。 为此,这里概述了人们可以编写代码来进行生物学研究的硬件平台。

首先,有大型机

第一个数字生物平台是瑞士制造的 Tecan Sampler 500 系列,于 1985 年发布。它是一个“过程控制的移液机器人”——工程师可以编写机器执行的协议,以工业规模将液体从一个小瓶转移到另一个小瓶 以前不可能。 有了这台机器,高通量液体处理范例诞生了,许多其他机器人品牌(如下面的汉密尔顿)从此进入市场。

这种范例对于工业风格的机器人技术来说很常见:昂贵、笨重、专有技术,需要经过认证的工程师才能运行。

很长一段时间以来,这种规模的实验的唯一真正需求——处理的样本和收集的数据比手动工作流程所能提供的数量级多——来自制药公司。 药物试验需要对数以万计的组织样本进行大量测试,而这正是这些机器人的设计目的。 三十年后,他们仍然以大致相同的方式做事。

这些平台非常适合它们的用途——集中式高吞吐量工作流程。 从人类基因组计划到 Ginkgo Bioworks 的香水生产微生物工程,都使用这些大型机取得了巨大的效果。 但它们也是非常有限的平台; 如果我们希望生物学家能够像软件开发人员一样工作——去中心化、相互关联、前期投资低——我们需要一个能够实现这一点的数字生物学基础设施。

咖啡厅生物技术:云实验室

接下来是云实验室、Transcriptic 和 Emerald。 他们的目标是像 Amazon Web Services (AWS) 在服务器维护方面所做的那样,对实验室工作进行自动化处理。 有了这些平台,科学家们就可以在遥远的机器人实验室中“启动”实验,并且可以用笔记本电脑构建生物技术。

Cloud

我是这两家公司的忠实粉丝。 他们正在通过完全数字化的机器人实验室颠覆传统的外包实验室业务,并且应该大大降低扩展新生物技术的成本。 云实验室将成为未来生物技术创新基础设施的重要组成部分。

我特别欣赏 Autoprotocol,这是 Transcriptic 用于实验的开源数据格式。 它和 Antha 等其他公司正在建立湿实验室软件表示的一些核心原则。

但是,仅云还不够。 对于许多项目来说,外包是不可能的,尤其是在开发的最初阶段。 当一切都在场外完成时,实验室中发生的大部分创造性即兴创作都被消除了——你如何在云端进行修补? 当创新生态系统去中心化、工具就在人所在的地方时,它就会蓬勃发展。 我们需要一个人们可以自己使用的数字生物学平台。

OpenTrons:实验室自动化 PC

Personal lab robot

在 OpenTrons,我们正在构建世界上第一个个人数字生物学平台。 OT-One 是生物学家自己使用的一款机器人,可以通过自己的网络浏览器在自己的实验室工作台上进行实验。

您可以从 Mix.Bio 下载实验方案以在 OT-One 上运行。 这些都经过了 OpenTrons 团队的审核,并且越来越多地经过了我们的用户社区的审核。 我们正在构建开放的主力方案 - 简单的 PCR 制备、系列稀释、ELISA、转化等 - 每个人都可以使用它来自动化他们的工作。

OpenTrons 的使命是使数字生物学工具民主化。 我们希望让尽可能多的人能够编写生物学代码——每个从事生命科学的人都应该拥有一个实验室机器人。 这就是 OT-One 起价为 3,000 美元的原因。

OT-One 将数字生物学带入每个人的实验室。 这是第一次出现一个由个人组成的社区,他们可以编写实验代码以在自己的机器人上运行。 只有时间才能证明这个分布式数字生物技术社区将取得什么成果(请观看此博客了解新闻),但 OT-One 机器人已经出现在全球 40 多个实验室中,而且这个数字每周都在增长。

结论

是时候停止仅仅谈论 DNA 如何成为生命的代码,而开始使用代码来研究生物学了。

由于生物技术与数字技术的融合,它即将迎来寒武纪大爆发。 我们终于看到了用于数字化生物学的完整工具集的出现——大型机、云和个人平台——这将加速下一代研究。 对于生物技术行业来说,这是一个激动人心的时刻!

联系我们

经验丰富的服务团队和强大的生产支持团队为客户提供无忧的订单服务。