DIYバイオDX:タンパク質分子進化工学の自律化による「誰でもバイオDX」の実証

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本研究は、安価な実験室自動化システムの構築によるラボオートメーションの普及と研究開発の加速への貢献を目的とし、そのPoCとしてロボットAI駆動のタンパク質機能改変を行う。具体的にはSaito et al., 2018 (doi.org/10.1021/acssynbio.8b00155)をベースとし、蛍光タンパク質GFPの蛍光を黄色へと変化させるような機能改変を行う。研究を以下の3つの小課題「① 変異導入とセレクションによるタンパク質機能改変系の構築」、「② DIYロボティクスによるタンパク質機能改変実験の自動化」、「③ DIYロボティクスとAIによる自律的タンパク質機能改変」に分け、順次執り行っている。本年度は小課題①の実験系の構築が完了した。さらに小課題②に向け、自動化に適した操作への実験系の改変にも成功した。具体的には変異体ライブラリの構築手法としてIn-Fusionクローニングを導入することで反応ステップを削減できた。また蛍光タンパク質のスペクトル強度比の評価に関し、蛍光測定に用いるフィルターの組み合わせを詳細に検討することにより、大腸菌からタンパク質を抽出せずに評価できる系を構築できたSaito et al., 2018にて公開されている変異導入用プライマー配列を用いて変異体ライブラリの構築や評価実験を行い、改変後の実験プロトコルを用いてタンパク質変異体の作製が可能であることを確認した。小課題②の自動化システムの実装に関して、搬送に用いるロボットアームの選定と調達を行い、マイクロプレートを把持するための治具を製作し、搬送精度の評価系の構築と評価試験を行った（論文準備中）。また、半自動分注機や周辺機器を外部制御により連携させるためのIoT通信システムや駆動ユニットの試作を行い、単体での動作検証を行った。