Zephyrnet Logosu

Volta Labs: Genetik uygulamalar için iş akışlarını iyileştirme

Tarih:

DNA dizilemenin maliyeti, dizileme alanında büyük pazarlar açarak Moore Yasasından daha hızlı bir oranda düştü. Sadece kanser tedavisi için genomun 23 yılına kadar 2025 milyar dolara ulaşacağı tahmin ediliyor, ancak dizileme için örnek hazırlama maliyetleri durgunlaştı ve bu da uzayda önemli bir darboğaza neden oldu.

Örneğin, bir tükürük örneğinden DNA'yı bir sıralama makinesine beslenebilecek bir şeye dönüştüren geleneksel numune hazırlama, sıvı işleme robotuna dayanır. Esasen, sıvı numuneleri plastik plakalara ve güverteye yerleştirilmiş diğer aletlere hareket ettiren pipet uçlarıyla donatılmış mekanik bir koldur. Bu sistemler, reaktiflerin ve numunelerin zayıf kullanımına yol açan çoklu akışkan transferlerini içerir, bu da daha az DNA dizilimi anlamına gelir. Ayrıca, entegrasyondan yoksun ve pahalı sarf malzemelerine dayanan ayrı veri silolarından oluşan sistemlerdir.

Geleneksel sıvı işleme otomasyonunun aksine, MIT Media Lab yan kuruluşu Volta Labs tarafından geliştirilen çözümler paketi, çok çeşitli iş akışları için uçtan uca entegrasyon sağlar. Pahalı sıvı işleme makinelerine ve manuel pipetlemeye şık bir alternatiftir. Volta Labs'in kurucu ortağı ve Mühendislik Başkanı Will Langford SM '14, PhD, “Teknolojimiz, düşük maliyetli ve minimum sarf malzemesi kullanımına sahip, yeni biyolojik iş akışlarının hızlı ve esnek bir şekilde oluşturulmasını sağlayan küçük ölçekli, masaüstü bir cihazdır” diyor. '19.

Volta platformu, Langford'un kurucu ortağı Volta Labs CEO'su Udayan Umapathi SM '17 tarafından MIT'de geliştirilen dijital mikroakışkan teknolojisine dayanmaktadır. İnovasyonun arkasındaki temel ilkeye elektro-ıslatma denir. Kullanıcılarının, bir dizileme makinesinde çalıştırılabilen ham numuneden hazırlanmış kitaplığa kadar otomatik hale getirerek biyolojik reaksiyonları gerçekleştirmek için bir baskılı devre kartının etrafındaki damlacıkları manipüle etmesine olanak tanır.

Umapathi, Media Lab'e “sıfırdan bina otomasyonu için bir hayranlık” olarak tanımladığı şeyle geldi. Bir mühendis olarak eğitilmiş olmasına rağmen, Umapathi becerilerini çeşitli alanlara uyguladı. 2015 yılında, dijital üretim için içerik oluşturmayı sağlamak için web ve fiziksel araçlar oluşturan bir girişim kurdu. Bununla birlikte, sentetik bir biyoloji şirketi için çalışırken, genom mühendisliği çözümleri için sıvı işleme sistemleri tasarlarken, otomasyonun ölçeklenmesini bu alan için bir acı noktası olarak tanımladı.

Bu arada Langford, MIT günlerini bilgisayar bilimi ve fizik bilimi arasındaki sınırı araştıran gururla disiplinler arası bir program olan Bitler ve Atomlar Merkezi'nde geçirdi. Araştırması, mühendisliğin biyolojiden öğrenebileceği fikrine odaklandı. Başka bir deyişle, tüm yaşam 20 amino asitten oluşur, bu yüzden, diye düşündü Langford, neden mühendislikle benzer bir şey denemiyorsunuz?

Pratikte bu, küçük bir dizi milimetre ölçekli parçadan entegre robotlar inşa ettiği anlamına geliyordu. “Sonuçta, mühendisliği daha çok biyolojiye benzetmeye çalışıyordum” diye düşünüyor. "Volta'yı bunu tersine çevirmek ve biyolojiyi daha çok mühendislik gibi ele almak için otomasyonu kullanmak için bir fırsat olarak görüyorum. Biyologlara sıvıları ve biyolojik reaksiyonları daha ince bir ayrıntı düzeyinde ve daha fazla dijital esneklikle manipüle etmeleri için araçlar vermek istiyoruz.”

Volta'nın otomasyon platformu, karmaşık iş akışlarını entegre ederek numune hazırlamayı basitleştirirken, yeni bir sarf malzemesi yapısıyla alandaki maliyetleri de düşürür. Devre kartı ve numune kartı arasında, her çalıştırmadan sonra çıkarılan ve değiştirilen bir sarf malzemesi tabakası bulunur. Geleneksel sarf malzemeleri pahalı, iletken olarak kodlanmış plastikler veya büyük mikroakışkan yapılardır. Ancak Volta, sarf malzemelerinin maliyetini azaltmak için basit bir plastik film kullanıyor ve bu da gen dizilemenin yaygın olarak benimsenmesi için kapıyı açıyor.

Bütün bunlar, gen dizileme alanında daha verimli ve kapsayıcı bir modele işaret ediyor. Volta sayesinde, yakında otomasyona yatırım yapma yeteneğine sahip büyük biyoteknoloji şirketleri olmayacak. Akademik laboratuvarlar, temel tesisler ve küçük ve orta ölçekli biyoteknoloji şirketlerinin pahalı bir mekanik robotu karşılayıp karşılayamayacakları konusunda endişelenmelerine gerek kalmayacak. "Beni heyecanlandıran şey, erken aşama ve orta ila düşük verimli biyoteknoloji şirketlerine daha büyük oyuncularla rekabet etmelerini sağlayacak güçlü araçlar sağlıyor olmamız, bu da bir bütün olarak endüstri için iyi" diyor. Umapathi.

Ve gerçek şu ki, biyoteknoloji alanında kullanılan geleneksel otomasyon makineleri kendi problemleriyle birlikte geliyor. Hataya açıktırlar ve bunları ölçekleyemezsiniz. Illumina'nın NovaSeq sıralayıcısını düşünün. İki günden kısa bir sürede 48 tam insan genomunu sıralayabiliyor - bu 20 milyar benzersiz okuma - ancak şu anda bu makineleri uygun ölçekte besleyecek bir otomasyon yok. Umapathi, "Bu makineleri her gün çalıştırmak için maliyet mantıklı değil, bu yüzden sıralama ve numune hazırlama maliyetini ele almamız gerekiyor" diyor.

Volta'nın sistemi katı hal elektroniği üzerine kuruludur ve Boston merkezli başlangıç, yarı iletken imalat endüstrisinin ve PCB imalat endüstrisinin ölçeklenebilirliğinden yararlanmayı amaçlamaktadır. Langford, "Amaç," diye açıklıyor, "biyologların bir deney oluşturup onu hızla değiştirmelerini, üzerinde yinelemelerini ve biyolojiyi geniş ölçekte görmek için gerekli verileri üretmelerini sağlamaktır."

Numune hazırlama darboğazının ötesinde, sonunda Umapathi ve Langfordwork'ün çalışmaları, sentetik biyoloji endüstrisindeki ve biyofarma endüstrisindeki çeşitli uygulamaları etkileyecektir. Umapathi'ye göre teşhisler dönüştürülecek. Pipet uçlarının kullanımını 20 veya 50 kat azaltarak biyoloji endüstrisine yardımcı olabiliriz. Belirli iş akışlarında tedarik zincirindeki bu darboğazı neredeyse tamamen ortadan kaldırabiliriz” diyor.

Tüm bunları başarmak, biyoloji gibi karmaşık bir alanda gerçekten yenilik yapmak için Umapathi ve Langford, çok disiplinli bir sistem perspektifinin gerekli olduğu konusunda ısrar ediyor. Volta'nın özellikle genomik dizilemeye ve bir bütün olarak biyolojiye yaklaşımını bilgilendiren şey budur. Umapathi, "Volta yeni bir tür biyoteknoloji şirketi" diyor. "Daha fazla mühendis ve sistem düşünürünün ve biyolojiyi daha iyi tasarlamak için araçlar inşa etmek isteyenlerin bizimki gibi şirketlere katılması veya kendi şirketlerini kurması kaçınılmaz."

Biyolojiyi bir mühendislik ilkesine dönüştürmek küçük bir başarı değil, ancak Umapathi ve Langford'a göre bu bir zorunluluk.

Plato Ai. Web3 Yeniden Düşünüldü. Güçlendirilmiş Veri Zekası.
Erişmek için buraya tıklayın.

Kaynak: https://news.mit.edu/2021/volta-labs-improving-workflows-genetic-applications-1014

spot_img

En Son İstihbarat

spot_img