基因研究中的机器人

遗传学需要机器人做什么?它们到底有什么区别呢?我们派米拉去威康基金会桑格研究所寻找答案……
九月二十三日

采访

莎拉·西姆斯和乔纳森·戴维斯,惠康信托桑格研究所

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桑格研究所的手机拾取机器人

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米拉——本周我在剑桥郡欣克斯顿的威康信托桑格研究所,在那里进行了大规模的DNA测序和分析,以帮助我们了解基因的作用和功能。这个地方对人类25000个基因基因组的三分之一进行了测序。但他们是怎么做到的呢?

为了准备好对基因进行测序,你需要将基因插入细菌中,因为你已经知道了细菌的DNA序列。你把这个基因插入到编码颜色的部分序列之间,比如蓝色,这样当细菌繁殖产生菌落时,含有你的插入物的细菌会在这种颜色中被破坏,保持无色。这可以让你从没有插入你基因的蓝色细菌菌落中挑选出它们。

一种手机拾取机器人制造技术然后你挑选你的菌落,打开细菌的细胞,提取DNA并将其装载到机器上进行测序。但是,尽管这听起来很顺利,但挑选殖民地等阶段可能既繁琐又耗时,而且还可能因选择殖民地的人的意见而有所不同。解决方案?让机器人帮你做这件事!

挑选菌落的机器人基本上是一个大盒子,底部有一个托盘,可以放很多培养皿,机器手臂从顶部垂下来,似乎可以滑动。但是这个盒子到底是如何挑选特定菌落的呢?

我要去见莎拉·西姆斯了,她会告诉我这些机器人是如何工作的……

萨拉:嗯,有一个摄像头可以观察每个培养皿,培养皿上有菌落,它可以看到菌落。它被设定为观察一定大小的蜂群,它是否是一个单一的蜂群,它是什么颜色的,因为那里有两种类型的蜂群。有q个有插入物的菌落和一个没有插入物的菌落,没有插入物的菌落是蓝色的,机器人能够识别它不选择蓝色的菌落,只选择有插入物的菌落。

米拉:就在我来到这里的这段时间里,你认为有多少个殖民地被采收了?

莎拉:嗯,它一小时能采集2000个菌落。在机器人出现之前,我们曾经挑选了大约800个菌落,而现在是2000个。

米拉:这真的是一个很大的区别……

萨拉:是的。这对我们的吞吐量产生了巨大的影响。

米拉:所以,我知道在挑选菌落的时候,你需要真正无菌的条件,因为东西很容易被污染。机器人是如何做到这一点的?

萨拉:嗯,我们所在的房间是无菌的,空气经过过滤,而且机器人被封闭在一个玻璃盒子里,这有助于防止空气进入污染物体。

米拉:我想不用我说你对引进机器人很高兴吧?

莎拉-是的,是的。如果没有更多的人员和更多的实验室空间,我们就无法生产出这么多的产品。

Meera -在桑格研究所了解了机器人带来的改变之后,我想知道它们是如何工作的,以及它们最初是如何设计的。今天和我在一起的是乔纳森·戴维斯,他是机器人团队的项目经理。

嗨,乔纳森,机器人是你设计的吧?

乔纳森:是的,我们看看实验室里的人想做什么,然后我们尝试设计一个机器人来处理他们想要执行的任务。

米拉-我今天早上碰巧看到的蜂群采摘器和移液器是你设计的吗?

乔纳森:是的,是这个小组设计的。

Meera -这些机器人的设计到底涉及到什么?

Jonathan:在相机成像和观察菌落方面有很多工作要做。当他们用手摘的时候,你得用自己的眼睛和手来判断,但是让机器人也做出这些判断,需要相当多的微调才能做到正确。

Meera:你会说机器人比人工取样更准确吗?

乔纳森:我认为更重要的是,它们能一次又一次地以同样的精确度完成同样的任务。当一个人在做这件事时,有时你会准确无误,有时则不然,但当一个机器人在做这件事时,你会一次又一次地得到同样的结果。这通常是我们想要的。

米拉-这些机器人对桑格研究所的工作产生了很大的影响。下一步是什么,未来的前景是什么?

乔纳森:我们正在努力研制更加灵活的机器人。你们看到的那些是为一项工作设计的它们只做一项工作。他们做得很好,但是人们想要根据他们得到的结果来做不同的任务,他们可能想要改变机器人来完成它。所以如果你愿意,他们想要添加一点智能,所以我们正试图沿着这条路走下去。

米拉:但是开发这样的机器人有什么风险吗,你可能会把实验室里的人挤到一边?

乔纳森:这些人类所做的决定,他们根本没有人类聪明,老实说,他们只能做出非常有限的决定。他们没有人类所拥有的直觉,而这种直觉是你获得新结果和事情向前发展所需要的。

Meera -看起来这只是机器人在基因测序中使用的开始,但我不认为这是机器人将取代人类角色的情况。机器人技术只是减轻了实验室工作的苦差事,让团队可以把时间花在更复杂的程序和理论上,并防止他们遭受重复性劳损……

我想知道我能否让他们设计一个机器人来帮我打字……

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