Le système robotique AGAMEDE, développé à l'Institut de chimie bioorganique de l'Académie polonaise des sciences en collaboration avec Mitsubishi Electric, Labomatica et Perlan Technologies, accélère le diagnostic du SARS-CoV-2. Grâce à une technologie d'automatisation avancée dotée d'intelligence artificielle, le système a la capacité de tester 15 XNUMX échantillons par jour. La technologie; Il pourrait également être utilisé dans d'autres domaines d'application tels que la recherche de nouveaux médicaments, les traitements personnalisés contre le cancer et même le développement de formules cosmétiques.
Considérée comme la première femme scientifique de l'histoire, AGAMEDE a inspiré le nom donné au système d'automatisation de laboratoire développé à l'Institut de chimie bioorganique de l'Académie polonaise des sciences. Alors que l'automatisation des processus de laboratoire est une pratique courante, le système robotique AGAMEDE a commencé à offrir un environnement d'expérimentation unique en boucle fermée en combinant l'automatisation et l'intelligence artificielle (IA). Les robots préparant les expériences lisent les résultats à certains moments avec le logiciel Labomatica Gene GameTM, d'autre part, interprètent les données et préparent indépendamment le prochain cycle d'expériences. Ainsi, les chercheurs n'ont plus qu'à définir la question, concevoir le système expérimental et contrôler le bon fonctionnement du système. Le robot AGAMEDE, quant à lui, travaille 24 heures sur XNUMX pour expérimenter et rapporter les résultats.
La combinaison de l'intelligence artificielle et de l'automatisation dans un système capable de produire une sortie à grande vitesse se distingue comme une percée. La plupart des systèmes de sortie à grande vitesse automatisés nécessitent qu'un opérateur lise les résultats et planifie la prochaine série d'expériences après la fin d'un cycle. AGAMEDE, en revanche, peut le faire de manière autonome sans intervention humaine.
"Grâce au module d'intelligence artificielle, AGAMEDE interprète les expériences sans intervention humaine en se basant uniquement sur des modèles mathématiques", a déclaré l'inventeur et ingénieur en chef du système, le Pr. Dr. Radoslaw Pilarski a poursuivi ses propos ainsi : « Le système ; Il peut être utilisé dans les laboratoires centraux de diagnostic, les sociétés pharmaceutiques développant des médicaments et les laboratoires d'oncologie recherchant des thérapies spécifiques aux patients, ainsi que dans les départements R&D des sociétés chimiques et biotechnologiques pour l'optimisation des bioprocédés.
Développé pour le projet EPICELL
Les travaux d'AGAMEDE ont débuté en 2015 au sein du corps de l'IBCH PAS. Le système a été développé principalement pour le projet EPICELL financé par le Centre national de recherche et de développement dans le cadre du programme STRATEGMED "Prévention et traitement des maladies de l'âge moderne". L'objectif du projet était de développer un milieu optimisé pour la culture des cardiomyocytes. Le principal défi de cette étude était le nombre d'expériences nécessaires pour concevoir un mélange approprié de modulateurs épigénétiques à petites molécules. Par exemple, une formule avec dix ingrédients et dix concentrations différentes nécessite 10 millions d'expériences. AGAMEDE a été utilisé à ce stade pour rechercher la bonne combinaison de composants dans un système de solution multidimensionnelle. Cela a amélioré le contenu du support de reprogrammation EPICELL One.
Il peut faire 15 XNUMX tests par jour.
Déclarant que l'IBCH PAS travaille sur les acides nucléiques d'ARN et d'ADN depuis sa création et qu'ils disposent de tous les équipements et installations nécessaires aux processus de diagnostic du SRAS-CoV-2, le directeur de l'IBCH/PAS, le Prof. Marek Figlerowicz; « Notre institut a été le premier en Pologne à développer un test de détection du SARS-CoV-2. Peu de temps après, nous avons décidé de combiner les capacités d'automatisation d'AGAMEDE avec nos tests et avons développé un protocole de diagnostic rapide qui nous a permis de tester 15 15 échantillons par jour. Bien que nous n'ayons pas de laboratoire de diagnostic accrédité, nous avons obtenu un résultat incroyable, car une personne peut analyser au maximum plusieurs centaines d'échantillons par jour. Avec AGAMEDE, nous avons pu effectuer XNUMX XNUMX tests », a-t-il déclaré.
Robots, API et logiciels fournis par Mitsubishi Electric
Le projet AGAMEDE, mis en œuvre avec le soutien des partenaires technologiques de Mitsubishi Electric, Labomatica et Perlan Techologies, a utilisé le robot 6 axes de Mitsubishi Electric, des contrôleurs PLC et le logiciel MELFA Basic. Le robot industriel à bras long est le composant principal du système. À l'aide d'un outil robotique intégré, le robot peut réaliser des expériences à l'échelle microscopique sur des microplaques de 96 et 384 puits, imitant le travail d'un technicien de laboratoire qui utilise constamment du matériel d'analyse. Pour cela, des protocoles expérimentaux saisis dans le logiciel de contrôle par l'opérateur sont utilisés.
Des incubateurs de culture cellulaire industriels, des chargeurs de plaques et de pointes, des stations de pipetage, des étiqueteuses, des lecteurs de codes-barres, des scelleuses de plaques, des lecteurs de fluorescence et des spectrophotomètres ont également été utilisés dans l'application. Un microscope confocal automatique HCA avec quatre canaux de fluorescence comme dispositif de surbrillance est inclus dans le système AGAMEDE. Pour le monde de la biotechnologie, cet appareil représente l'équivalent en microcosme du télescope Hubble. Au lieu d'objets astronomiques, il analyse des millions de structures cellulaires et tissulaires en les photographiant avec la même qualité et la même efficacité. L'appareil est équipé d'un diffuseur acoustique qui délivre un liquide de l'ordre du nanolitre (millionième de millilitre). La livraison rapide de si petits volumes de liquides réduit les coûts de recherche et augmente la vitesse de travail. De cette façon, il est possible de réaliser des expériences en peu de temps en utilisant une collection de plus de 115 XNUMX produits chimiques.
L'expérience de la force mondiale de Mitsubishi Electric
Soulignant qu'ils ont bénéficié d'une expérience internationale dans la mise en œuvre d'un système aussi avancé dans lequel des robots et des équipements de laboratoire fonctionnent ensemble pour la première fois en Pologne, le coordinateur des solutions du secteur des sciences de la vie de Mitsubishi Electric Pologne, Roman Janik ; « Le soutien de l'organisation mondiale de Mitsubishi Electric, qui s'engage dans des projets innovants, a été extrêmement utile dans ce projet. Nous avons tous travaillé dur en peu de temps pour développer une solution qui mettrait à l'aise les techniciens de laboratoire le plus rapidement possible, et nous avons pu livrer 100 XNUMX échantillons par semaine. "Cela a été un résultat incroyable pour nous."
Regroupant de nombreuses disciplines
Le projet AGAMEDE est interdisciplinaire, réunissant les mondes de la robotique, de l'informatique, du design industriel, des mathématiques, de la biologie et de la chimie ; L'ingénieur robotique de Mitsubishi Electric, Tomasz Scholz, qui a déclaré que ce serait un projet complexe même sans pression de temps, a poursuivi ses propos comme suit : "Les solutions que nous avons utilisées pour ce projet sont innovantes et uniques... Comme dans de nombreux projets, le plus grand défi a été de définir l'objectif et comment nous atteindrions l'objectif. La réponse était de trouver un langage technique commun dans lequel des personnes de différents domaines d'expertise pourraient communiquer au même niveau et clarifier les attentes. Faire le pont entre le monde académique, qui pense en termes abstraits, et le monde industriel, qui suit généralement un système fixe, est souvent une tâche difficile, mais nous avons réussi.
Nouvelles approches dans la planification des laboratoires
Affirmant qu'ils se réfèrent à la Grèce antique avec la conception d'AGAMEDE, le Prof. Dr. Radosław Pilarski a souligné qu'ils attachaient également de l'importance à la zone de laboratoire où le système est placé dans la planification, et a conclu ses propos en disant : « La salle blanche utilisée pour la culture cellulaire aseptique, qui est sans fenêtre dans la plupart des laboratoires, est séparée des normes établies. en donnant un tout nouveau look. L'environnement est bien éclairé grâce aux grandes fenêtres soigneusement fermées. Avec les panneaux de verre ajoutés, il est garanti que le système est surveillé et contrôlé en permanence sans porter de combinaison de salle blanche. De plus, grâce aux moniteurs et caméras 4K haute résolution utilisés dans l'étude, AGAMEDE et les expériences peuvent être visualisées à distance depuis n'importe où dans le monde.
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