自动化实验室望显著提高研究效率及可靠性—新闻—科学网

网络工具“出炉”旨在减少动物研究缺陷

作者:宗华 来源:中国科学报 发布时间:2014/12/11 11:11:54 选择字号:小
中 大 解放科学家的双手 自动化实验室望显著提高研究效率及可靠性

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图片来源:Project Twins

开发实验设计助手的Nathalie Percie Du Sert

Max
Hodak将自己学业中的大部分时间都用在修正科学家收集数据的方式。作为一名曾在杜克大学学习生物医学工程的学生,他对实验室在纸质笔记本上记录试验数据的做法非常沮丧,因为这会使研究人员不得不翻阅数页,才能找到相关数据。于是,2008年Hodak把笔记本上的所有数据在电脑上作了索引,并且写了一个程序供使用者查阅资料。当时人们都在问我,为何要在这上面浪费时间?Hodak回忆说。不过,一年半后,当Hodak从硅谷重回实验室时却发现,很多当初的质疑者都在使用他的系统。对于Hodak而言,这是一个信号,鼓舞他在提高实验室效率问题上继续探索。

图片来源:Welcome Trust

位于加利福尼亚的一间仓库成了Hodak梦想的寄托。他打算在那里建一个自动化实验室,用于开展实验和记录结果。用他的话来说,这是一个生物数据中心。2012年,Hodak的公司Transcriptic成立,并成为一批同类初创公司的先驱。这些公司对外宣称的口号基本相同:软件和机器人技术方面的进步将帮助研究人员从手工的苦差事中解放出来,让他们的数据更容易储存和查询,最终使得科研成本更低、工作更高效且重现性提高。

应该有一种免费在线工具,可以让动物实验设计可视化,并提出重要的反馈,这样可以把科学家从糟糕的研究设计歧路上拉回来。这正是一些软件研发者所希望的目标。

Transcriptic和另一家位于加利福尼亚的公司Emerald
Therapeutics寄希望于通过远程计算机为科学家控制生物实验室提供便利。很多大型生物实验室已经利用自动化机器测序或复制DNA片段。不过,它们还想将自动化技术用于其他常规实验,如通过凝胶来移动、分离蛋白质或DNA片段。Transcriptic和Emerald为各种大大小小的实验室提供这种功能。

过去几年,研究人员在发表的动物研究成果中挑选出大量的设计和报告错误,他们指出这些可能会导致偏见。作为回应,数百家期刊就报道动物研究论文达成自愿性指导规则,形成最佳操作实践清单,如利用什么样的统计计算避免错误。

顾客首先利用Transcriptic的应用程序接口对实验进行编程,从而将实验方案的每一步转为机器可读的代码。随后,顾客指令和所有实物样本到达Transcriptic位于门洛帕克的仓库。实验在一个由树脂玻璃密封而成的工作站内进行。里面的台子上摆满了仪器,均由一台接收工作指令和操控各种机器的电脑指挥。台架上的机械手与工作站的长度一致,将培养皿在聚合酶链反应装置、酶标仪、移液器、冷藏箱、恒温恒湿箱等不同机器间传送,以此开展实验。用户可实时接收来自每个实验步骤的数据。

但是这些清单在科学家递交稿件后才会发挥作用,英国伦敦更换、细化和减少动物研究国家中心实验设计专家Nathalie
Percie du
Sert说。“如果已经到达汇报阶段,事情就晚了。”她说,“我们希望研究人员在设计阶段就考虑到这个问题。”

Emerald则正在测试所谓的云实验室。在这个一站式网上商店里,顾客可定购实验项目、分析数据并同他人开展合作。从明年年初开始,测试用户能从40种常用实验方法清单中自主选择任何一种,比如用于蛋白质分析的免疫印迹法或分离混合物成分的高效液相色谱法。

Percie du
Sert的解决办法是一个叫作实验设计助手的软件,该软件在2015年10月开始启动。她希望这款软件有助于提高动物研究质量,甚至可能成为动物研究不可分割的一部分。

在某种意义上,这些公司类似于传统的研究外包机构,但自动化系统和数据采集为科学家提供了更加细微的细节以及对实验设计的控制。或许有人认为,如此复杂的设备会让实验成本变高。