Результаты исследования, которое объединило полностью автоматизированную роботизированную платформу под названием Illinois Biological Foundry for Advanced Biomanufacturing с искусственным интеллектом для достижения биопроизводства, опубликованы в журнале Nature Communications.
«Биофабрики – это фабрики, которые имитируют литейные, которые производят полупроводники, но предназначены для биологических систем, а не электрических систем», – сказал Хуйминь Чжао, профессор химической и биомолекулярной инженерии Университета Иллинойса, руководивший исследованием.
Однако, поскольку биология предлагает множество путей к химическому производству, исследователи утверждают, что для настоящей автоматизации требуется система, управляемая ИИ и способная выбирать из тысяч экспериментальных итераций.
По словам исследователей, предыдущие усилия в области биофабрики производили широкий спектр продуктов, таких как химические вещества, топливо, инженерные клетки и белки, но эти исследования не проводились полностью автоматизированным способом.
«Прошлые исследования в области разработки биофабрик в основном были сосредоточены только на одном из элементов дизайна, сборки, тестирования и изучения», – сказал Чжао. "Исследователю все еще требовалось провести анализ данных и спланировать следующий эксперимент. Наша система, получившая название BioAutomata, замыкает цикл проектирования, сборки, тестирования и обучения и оставляет людей вне процесса."
BioAutomata завершила два раунда полностью автоматизированного построения и оптимизации пути продукции ликопина, которые включают в себя проектирование и построение путей ликопина, перенос путей, кодирующих ДНК, в клетки-хозяева, рост клеток, а также экстракцию и измерение производство ликопина.
«BioAutomata смогла сократить количество возможных путей производства ликопина, построенных с более чем 10 000 до примерно 100, и создать оптимальное количество клеток, продуцирующих ликопин, в течение нескольких недель, что значительно сокращает время и затраты», – сказал Чжао.
Чжао считает, что полностью автоматизированные биофабрики станут будущей революцией в интеллектуальном производстве, в отличие от того, что автоматизация сделала для автомобильной промышленности.
«Сто лет назад люди строили автомобили вручную», – сказал он. «Теперь этот процесс стал намного более экономичным и эффективным благодаря автоматизации, и мы представляем то же самое для биопроизводства химикатов и материалов."