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

DIY Bio DX：通过自主蛋白质分子进化工程演示“Anyone Bio DX”

• 批准号: 22K06195
• 负责人: 堀之内 貴明
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06195/
• 关键词: 実験自動化; バイオDX; 分子進化工学; ロボットアーム; OT-2; 機械学習; DIY; ラボオートメーション

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。

This study aims to improve the quality of the AI system by improving its functions in the construction, popularization and development of the automation system. Saito et al., 2018 (doi.org/10.1021/acssynbio.8b00155) will be available, and the function changes will be implemented. The following three sub-topics were studied: (1) Construction of quality function improvement system for variable import and export,(2) Automation of quality function improvement for DIY and export,(3) Quality function improvement for DIY and export, and (4) Sequential implementation. This year, the construction of a small project ① has been completed. The goal of this project is to improve the automation and operation system successfully. The specific construction method of different types of materials is introduced into the system and reduced. Saito et al., 2002, 12: 12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,12,13,12,12,12,12,12,12,12,13,13,13,13,13,13,13,13,13,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2, 2018 - 09 - 08 00: Small topic 2: How to make the fixture for automatic system installation, selection, adjustment, operation, control, construction and evaluation of system for conveying accuracy (thesis preparation) The test run of the IoT communication system is carried out in a semi-automatic injection machine and a peripheral machine, and the test run of the single operation is carried out.

项目成果

進化工学とデータ駆動型アプローチによる微生物ストレス耐性の理解と制御

通过进化工程和数据驱动的方法了解和控制微生物的应激耐受性

• 发表时间: 2023
• 作者: 佐藤祥子;滝沢由政;Dacher Mariko;田中大貴;立和名博昭;飯倉ゆかり;鯨井智也;Ho Cheng-Han;安達成彦;胡桃坂仁志;石原悟;堀之内 貴明;堀之内貴明
• 通讯作者: 堀之内貴明

生物工学分野における実験自動化の今昔

生物技术领域实验自动化的前世今生

• DOI: 10.34565/seibutsukogaku.100.8_441
• 发表时间: 2022
• 期刊: Seibutsu-kogaku Kaishi
• 作者: 佐藤祥子;滝沢由政;Dacher Mariko;田中大貴;立和名博昭;飯倉ゆかり;鯨井智也;Ho Cheng-Han;安達成彦;胡桃坂仁志;石原悟;堀之内 貴明
• 通讯作者: 堀之内 貴明

研究代表者のWebページ

研究代表的网页

ロボットとかがエラーを出したりしたときにやるべきこと

当机器人出错时该怎么办

• 发表时间: 2023
• 作者: 佐藤祥子;滝沢由政;Dacher Mariko;田中大貴;立和名博昭;飯倉ゆかり;鯨井智也;Ho Cheng-Han;安達成彦;胡桃坂仁志;石原悟;堀之内 貴明;堀之内貴明;堀之内貴明
• 通讯作者: 堀之内貴明

自動化のススメ

自动化推荐

• 发表时间: 2023
• 作者: 佐藤祥子;滝沢由政;Dacher Mariko;田中大貴;立和名博昭;飯倉ゆかり;鯨井智也;Ho Cheng-Han;安達成彦;胡桃坂仁志;石原悟;堀之内 貴明;堀之内貴明;堀之内貴明;堀之内貴明
• 通讯作者: 堀之内貴明