使用机器视觉引导的胚胎微注射机器人,对多细胞生物进行高通量基因操纵
Andrew D Alegria1, Amey S Joshi1, Jorge Blanco Mendana2
1Department of Mechanical Engineering, University of Minnesota, Minneapolis, MN 55455, USA.
Genetics
|February 19, 2024
概括
一个新的机器人系统自动化了果和斑马鱼胚胎的微注射,增加了吞吐量并改善了冷保存. 这种机器视觉引导的机器人提高了研究中的转基因和基因组操纵效率.
科学领域:
- 生物技术和生物医学工程 生物技术和生物医学工程
- 发展生物学 发展生物学
- 遗传学 遗传学 是一个
背景情况:
- 微注射对于转基因,突变基因和冷保存至关重要,但需要专门的技能,并且是劳动密集型的.
- 目前的微注射方法限制了速度,对大规模实验构成了挑战.
研究的目的:
- 开发和验证一种机器视觉引导的机器人系统,用于对Drosophila melanogaster和Danio rerio胚胎进行完全自动化的微注射.
- 提高转基因和冷保存的微注射的吞吐量,效率和成功率.
主要方法:
- 使用机器学习进行胚胎检测和3D解剖定位的通用机器人的构建.
- 双视图显微镜和数万个胚胎的自动连续微注射.
- 针对果和斑马鱼的机器人微注射协议的优化.
主要成果:
- 与手工方法相比,机器人微注射在Drosophila中实现了高达4倍的吞吐量增加.
- 从1713个注射胚胎中生成超过400个独特的转基因Drosophila线,使用条码等离子体.
- 通过机器人微注射显著提高了冷保存的斑马鱼胚胎的玻璃化率和解后生存率.
结论:
- 开发的机器人系统自动化了微注射,其能力与人类专家相美,使得大规模的基因操纵和冷保存成为可能.
- 这项技术为全基因组研究和各种生物体的高效冷保存提供了可扩展的解决方案.
- 机器人微注射推进了发育生物学和基因工程领域的研究能力.
