新冠肺炎疫情如何彻底改变了生命科学

2020 年连续几个月，新闻报道都报道人们排着长队等待数小时接受 SARS-CoV-2（导致 COVID-19 的新型冠状病毒）检测。数百万人想知道自己是否感染了病毒，但检测结果很难获得，许多人因此落选。而那些能够接受检测的人往往要等待几天或几周才能得到结果，这使得整个过程对于阻止疾病传播的努力几乎毫无用处。检测混乱的原因很复杂——需求量大、供应稀缺、人员配备问题——但一个主要瓶颈很明显：处理临床检测的实验室根本无法满足需求。大多数实验室根本没有足够的能力来处理大量测试样本。

事实上，COVID-19 疫情暴露了传统实验室的一个重大缺陷：大多数实验室无法迅速从常规运营中转变，以满足全球卫生危机迅速升级的需求。他们的设计和程序（设备、供应链、工作流程等）无法扩展以满足诊断测试的迫切需求。但一些创新实验室能够迅速提高以满足需求。到年中，曼哈顿的疫情应对实验室、欧洲的许多医院诊所以及世界各地的许多其他实验室已经彻底改革了他们的运营方式，每天处理数千个测试样本，有些甚至从头开始。他们是如何做到的？他们采用了最新一代的实验室自动化技术，其基石是 Opentrons 的液体处理机器人，这些机器人易于使用、开源，也许最重要的是价格实惠。

为我们其他人服务的机器人
几十年来，机器人一直被用于实现生命科学实验室流程的自动化。但它们通常不太易于使用。大多数都是使用专有软件的复杂机器。它们需要陡峭的学习曲线，并将用户锁定在一个供应商上。它们没有提供科学合作的选择，因此协议和结果很少共享，从而延迟了科学进步。而且它们价格昂贵。
相反，Opentrons 的移液机器人是生命科学领域的一场真正的革命。小型诊所和研究项目、生物技术初创公司、DIY 研究人员和许多其他人都可以使用它们，它们正在帮助世界各地的科学家快速解决冠状病毒检测瓶颈等重大问题，并合作探索气候变化和全球粮食短缺等其他重要问题。

“生命科学将成为 21 世纪最重要的技术，”Opentrons 联合创始人兼首席产品官 Will Canine 说。“我们正在建立一家让每个人都能更轻松地使用生命科学工具的公司。”
想象一下你的实验室可以用机器人做什么？

以用户为中心的设计：为科学家打造的工具

难道现在您不应该使用专为您自己而非供应商的技术人员打造的工具吗？

大多数实验室科学家都经历过手工吸取数百或数千个液体样本的枯燥乏味。这项工作可能需要数小时甚至数天的时间。一次失误、一次计算错误都可能意味着整个实验都受到影响。重复性压力损伤很常见。

标准实验室自动化系统承诺可以减轻这种痛苦。但它们在时间和金钱方面都付出了高昂的代价。大多数这样的系统都很复杂，操作起来很难。仅仅订购一个系统就意味着需要几个月的时间进行规范和定制构建过程。然后，一旦交付和安装，它们通常需要数周的用户培训。一名工作人员可能需要数月的时间才能学会如何使用它——而且他们是唯一可以操作它的人。如果出现问题，通常意味着关闭机器，直到供应商可以派编程专家到现场排除故障。

此外，标准机器人通常是封闭系统，由供应商编程为仅使用供应商的试剂完成一项特定任务。他们很难适应其他工作——比如处理数以万计的冠状病毒检测样本。

极其简单的机器人
Opentrons 的实验室机器人与众不同。它们是极其简单的开源即插即用系统，无需任何编码知识即可开始使用。与购买个人电脑类似，一旦拆箱并放在实验台上，这些机器人就可以开始工作。
有了 Opentrons 机器人，设计和运行实验就变得非常简单。可以使用无代码的拖放模块开发协议，也可以从免费协议库（其中包括 Opentrons 开发的协议以及世界各地科学家共享的协议）下载协议。
那些想要发挥创造力的人可以调整现有程序或使用开源 Python API 编写自己的程序。Opentrons 技术人员也可以在线帮助开发工作流程。
将协议上传到 Opentrons 应用程序后，机器将完成剩下的工作。以前手工完成的实验室工作（移液、连续稀释、NGS 文库制备、PCR 样品制备、qPCR 制备等）需要花费数小时，现在已完全自动化，让您和您的同事可以专注于研究，而不是移液。

“COVID-19 是 Opentrons 为应对的挑战。”
— Opentrons 联合创始人兼首席产品官 Will Canine

应对 COVID-19 危机正如世界各地的实验室在 2020 年发现的那样，Opentrons 机器人的用户友好功能也使许多实验室能够快速转向应对全球公共卫生危机。
2020 年初，Opentrons 发表了一篇博客文章，解释了如何快速部署一组八个 Opentrons 机器人来自动执行冠状病毒测试的几个步骤——样品接种、RNA 提取和 qPCR 设置——并每天运行 2,400 次测试。
几周之内，新开发的 Opentrons COVID-19 测试系统（包括硬件和开源协议）已被全球数十个临床站点订购并部署。

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