Nei loro esperimenti, i ricercatori sono stati in grado di utilizzare questo robot automatizzato per manipolare la genetica di organismi multicellulari, inclusi il moscerino della frutta e gli embrioni di pesce zebra. La tecnologia farà risparmiare tempo e denaro ai laboratori, consentendo loro di condurre più facilmente nuovi esperimenti genetici su larga scala che in precedenza non erano possibili utilizzando tecniche manuali

La ricerca, intitolata "Manipolazione genetica ad alto rendimento di organismi multicellulari utilizzando un robot di microiniezione embrionale guidato dalla visione artificiale", è pubblicata sulla copertina del numero di aprile 2024 di GENETICS , una rivista ad accesso aperto. Il lavoro è stato co-diretto da due studenti laureati in ingegneria meccanica dell'Università del Minnesota, Andrew Alegria e Amey Joshi. Il team sta anche lavorando per commercializzare questa tecnologia per renderla ampiamente disponibile attraverso la start-up dell'Università del Minnesota, Objective Biotechnology.

La microiniezione è un metodo per introdurre cellule, materiale genetico o altri agenti direttamente negli embrioni, nelle cellule o nei tessuti utilizzando una pipetta molto fine. I ricercatori hanno addestrato il robot a rilevare embrioni grandi un centesimo di un chicco di riso. Dopo il rilevamento, la macchina può calcolare un percorso e automatizzare il processo delle iniezioni.

"Questo nuovo processo è più robusto e riproducibile delle iniezioni manuali", ha affermato Suhasa Kodandaramaiah, professore associato di ingegneria meccanica dell'Università del Minnesota e autore senior dello studio. "Con questo modello, i singoli laboratori potranno pensare a nuovi esperimenti che non potrebbero essere realizzati senza questo tipo di tecnologia."

In genere, questo tipo di ricerca richiede tecnici altamente qualificati per eseguire la microiniezione, cosa che molti laboratori non dispongono. Questa nuova tecnologia potrebbe espandere la capacità di eseguire esperimenti di grandi dimensioni nei laboratori, riducendo tempi e costi.

"Questo è molto entusiasmante per il mondo della genetica. La scrittura e la lettura del DNA sono migliorate drasticamente negli ultimi anni, ma avere questa tecnologia aumenterà la nostra capacità di eseguire esperimenti genetici su larga scala in un'ampia gamma di organismi", ha affermato Daryl Gohl, ricercatore. coautore dello studio, capogruppo dell'Innovation Lab del Genomics Center dell'Università del Minnesota e professore assistente di ricerca presso il Dipartimento di genetica, biologia cellulare e sviluppo.

Questa tecnologia non solo può essere utilizzata negli esperimenti genetici, ma può anche aiutare a preservare le specie in via di estinzione attraverso la crioconservazione, una tecnica di conservazione condotta a temperature ultra-basse.

"È possibile utilizzare questo robot per iniettare nanoparticelle in cellule e tessuti che aiutano nella crioconservazione e nel successivo processo di riscaldamento", ha spiegato Kodandaramaiah.

Altri membri del team hanno evidenziato altre applicazioni della tecnologia che potrebbero avere un impatto ancora maggiore.

"Ci auguriamo che questa tecnologia possa eventualmente essere utilizzata per la fecondazione in vitro, dove è possibile rilevare gli ovuli a livello microscala", ha affermato Andrew Alegria, co-autore principale dell'articolo e assistente di ricerca laureato in ingegneria meccanica presso il Biosensing University of Minnesota. e Laboratorio di Biorobotica.

Oltre a Kodandaramaiah, Gohl, Alegria e Joshi, il team comprendeva diversi ricercatori del College of Science and Engineering dell'Università del Minnesota e dell'Innovation Lab dell'Università del Minnesota Genomics Center. Il team ha recentemente vinto il concorso di scienze della vita "Waleye Tank" dell'Università. Questo concorso nel campo delle scienze della vita offre opportunità formative e promozionali per aziende mediche e di scienze della vita emergenti e affermate.

Questa ricerca è stata completata in collaborazione con il Centro di ricerca ingegneristica per le tecnologie avanzate per la preservazione dei sistemi biologici (ATP-Bio) e l'Università del Minnesota Zebrafish Core.