讓機(jī)器人做實(shí)驗(yàn)而你在喝咖啡 多美好的事情

　　自動(dòng)化和流水線早就成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要模式，但是科學(xué)實(shí)驗(yàn)在自動(dòng)化方面并不是那么“先進(jìn)”，許多實(shí)驗(yàn)操作都必須是人工操作，人工操作一方面效率比較低，另一方面也容易導(dǎo)致誤差，客觀上自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)有存在的必要，另外隨著計(jì)算機(jī)和機(jī)器人技術(shù)水平的快速提升，也給自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)提供了技術(shù)可能。現(xiàn)在美國(guó)一些公司已經(jīng)給科學(xué)家提供這種自動(dòng)化或半自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)技術(shù)的服務(wù)，相信隨著這種服務(wù)技術(shù)的提高，未來科學(xué)家完全有可能從具體的實(shí)驗(yàn)操作中解放出來。只要有研究經(jīng)費(fèi)和思路，機(jī)器人幫助科學(xué)家完成所有的實(shí)驗(yàn)工作，甚至數(shù)據(jù)分析。你只要將設(shè)計(jì)方案作好，然后倒杯咖啡，等待者機(jī)器人給你完成實(shí)驗(yàn)和分析報(bào)告，這對(duì)科學(xué)家來說，這是多么美好的事情?！　?/p>

　　Max Hodak的研究主要是幫助科學(xué)家更方便收集研究數(shù)據(jù)，當(dāng)在杜克大學(xué)學(xué)習(xí)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的時(shí)候，他就感到使用紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)記錄本非常不方便，研究人員需要通過頁面搜索才能找到相關(guān)數(shù)據(jù)。2008年，他將所有實(shí)驗(yàn)記錄檢索輸入計(jì)算機(jī)，并編寫了一個(gè)計(jì)算機(jī)軟件，用戶可方便地檢索到所需要的內(nèi)容。當(dāng)時(shí)有人認(rèn)為這是浪費(fèi)時(shí)間，因?yàn)檫@個(gè)工作不能發(fā)表論文。但是18個(gè)月后當(dāng)他回到這個(gè)實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)大家都非常喜歡使用他的軟件。這件事告訴他一個(gè)信息，實(shí)驗(yàn)室工作也需要一些提高工作效率的技術(shù)。他本人一直對(duì)如何快速有效分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有興趣，于是考慮能不能在這方面做一些工作?

　　Hodak的夢(mèng)想是建立一個(gè)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室，這種實(shí)驗(yàn)室能自動(dòng)開展實(shí)驗(yàn)、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。他將這種實(shí)驗(yàn)室命名未生物數(shù)據(jù)中心。2012年他創(chuàng)辦了一個(gè)公司Transcriptic。這個(gè)公司成立的目的是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件和機(jī)器人代替科學(xué)家開展繁瑣的重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作，讓他們更容易獲得和分析研究數(shù)據(jù)，最終建立更經(jīng)濟(jì)更有效率也更具有重復(fù)性的研究模式。

　　Transcriptic 和EmeraldTherapeutics兩家公司共同致力于給科學(xué)家提供遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)操作，許多大型生物實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)具有自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)設(shè)備，例如自動(dòng)化測(cè)序儀等。他們希望能走的更遠(yuǎn)，是將更多常規(guī)實(shí)驗(yàn)如電泳和分離核酸蛋白分子，并將這種服務(wù)提供給各類生物實(shí)驗(yàn)室。

　　在Transcriptic的協(xié)助下，用戶可以使用實(shí)驗(yàn)軟件操作系統(tǒng)將所有實(shí)驗(yàn)步驟轉(zhuǎn)變成機(jī)器識(shí)別語言，用戶訂單和任何樣本都可送到Transcriptic，實(shí)驗(yàn)根據(jù)用戶要求在計(jì)算機(jī)控制下自動(dòng)完成，在不同機(jī)器之間機(jī)器人協(xié)助完成PCR、讀去數(shù)據(jù)、溶液添加、冰凍和孵育等常規(guī)操作。用戶可在線實(shí)時(shí)獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

　　這種服務(wù)讓科學(xué)家從乏味的實(shí)驗(yàn)操作中解放出來，節(jié)省的時(shí)間可以專心用于閱讀文獻(xiàn)、撰寫論文和申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)。加州大學(xué)戴維斯分校合成生物學(xué)家JustinSiegel正在設(shè)計(jì)制造一些新的酶，Transcriptic現(xiàn)在能開展分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓他的學(xué)生節(jié)省了大約1/3的時(shí)間，尤其是反復(fù)進(jìn)行的DNA克隆和突變方面的工作。

　　Siegel利用Transcriptic的服務(wù)完成了一種檢測(cè)橄欖油的生物傳感器的工作，完成這一工作的學(xué)生2014年11月3日獲得2014年國(guó)際基因工程機(jī)器競(jìng)賽大獎(jiǎng)，由于效率提高，讓他們有勇氣嘗試更多設(shè)計(jì)。

　　Emerald公司正在檢驗(yàn)Emerald云實(shí)驗(yàn)室，該技術(shù)將給科學(xué)家用戶提供一站式在線服務(wù)，用戶通過該系統(tǒng)能下實(shí)驗(yàn)訂單、分析數(shù)據(jù)和建立合作關(guān)系。最早于2015年，試用用戶可以對(duì)40多種常規(guī)實(shí)驗(yàn)技術(shù)下訂單，這些實(shí)驗(yàn)包括westernblots蛋白分析、高壓液相分離目標(biāo)成分等。當(dāng)實(shí)驗(yàn)訂單下好后，技術(shù)人員將在公司的自動(dòng)化工作站設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，操作樣本盤在機(jī)器之間按照程序傳遞并按照程序完成實(shí)驗(yàn)操作，用戶從云實(shí)驗(yàn)室直接獲得研究數(shù)據(jù)。利用云實(shí)驗(yàn)室，用戶可以試用文本功能分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也可以回顧所有的實(shí)驗(yàn)過程，包括所有的機(jī)器和試劑等信息，以及其他用戶授權(quán)公開的研究數(shù)據(jù)。

　　這種服務(wù)和傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)類似，但是數(shù)據(jù)采集可更精確，可控性更強(qiáng)。也許有科學(xué)家擔(dān)心費(fèi)用會(huì)不會(huì)很高，Hodak說他們提供的基因克隆和突變和普通實(shí)驗(yàn)室的費(fèi)用相當(dāng)，甚至更便宜，考慮到穩(wěn)定性和人工費(fèi)用，最終可以減少50%的費(fèi)用。

　　當(dāng)然作為新生事物，有不少人觀望和懷疑，而且由于目前技術(shù)的限制，也不是所有的實(shí)驗(yàn)操作都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。另外一個(gè)大的問題室設(shè)備之間的兼容性和通訊障礙問題。