Mitsubishi Electric, Labomatica ve Perlan Technologies iş birliğiyle Polonya Bilimler Akademisi Biyoorganik Kimya Enstitüsünde geliştirilen AGAMEDE robotik sistemi, SARS-CoV-2 teşhisini hızlandırıyor. Sistem, yapay zekâ ile donatılmış ileri seviye otomasyon teknolojisi sayesinde günde 15 bin örneği test etme kapasitesine sahip. Teknoloji; yeni ilaç araştırmaları, bireye özel kanser tedavileri ve hatta kozmetik formüller geliştirme üzere öteki uygulama alanlarında da kullanılabilecek.
Tarihteki birinci bayan bilim insanı olarak kabul edilen AGAMEDE, Polonya Bilimler Akademisi Biyoorganik Kimya Enstitüsü’nde geliştirilen laboratuvar otomasyon sistemine verilen ismin ilham kaynağı oldu. Laboratuvar süreçlerinin otomasyonu yaygın bir uygulama olmakla birlikte AGAMEDE robotik sistemi, otomasyon ve yapay zekâyı (AI) birleştirerek eşsiz bir kapalı devre deney ortamı sunmaya başladı. Deneyleri hazırlayan robotlar, Labomatica Yeniden GameTM yazılımıyla makul vakitlerde sonuçları okurken öteki taraftan dataları yorumluyor ve sonraki deney döngüsünü bağımsız bir biçimde hazırlıyor. Böylelikle araştırmacılara yalnızca soruyu tanımlama, deney sistemini tasarlama ve sistemin meselesiz çalışmasını takip etme vazifeleri kalıyor. Robot AGAMEDE ise günde 24 saat çalışarak deney yapıyor ve sonuçları bildiriyor.
Yapay zekâ ve otomasyonun yüksek süratlerde çıktı üretebilen bir sistemde birleşimi bir atılım olarak öne çıkıyor. Birden fazla otomatikleştirilmiş yüksek süratli çıktı sistemi, bir döngü tamamlandıktan sonra bir operatörün sonuçları okumasını ve bir sonraki deney dizisini planlamasını gerektiriyor. AGAMEDE ise bunu bağımsız olarak insan müdahalesi olmadan yapabiliyor.
“Yapay zekâ modülü sayesinde AGAMEDE, yalnızca matematiksel modellere dayanarak insan müdahalesi olmadan deneyleri yorumluyor” diyen sistemin mucidi ve baş mühendisi Prof. Dr. Radoslaw Pilarski kelamlarını şöyle sürdürdü: “Sistem; merkezi teşhis laboratuvarları, tıbbi ilaç geliştiren ilaç şirketleri ve hastaya özel terapileri araştıran onkoloji laboratuvarların yanı sıra biyo-proseslerin optimizasyonu için kimya ve biyoteknoloji şirketlerinin Ar-Ge departmanlarında kullanılabilecek.”
EPICELL projesi için geliştirilmişti
AGAMEDE çalışmaları, 2015 yılında IBCH PAS bünyesinde başladı. Sistem, öncelikle STRATEGMED “Modern Çağ Hastalıklarının Önlenmesi ve Tedavisi” programı kapsamında Ulusal Araştırma ve Geliştirme Merkezi tarafından finanse edilen EPICELL projesi için geliştirilmişti. Projenin maksadı, kardiyomiyosit kültürü için optimize edilmiş bir besiyeri geliştirmekti. Bu çalışmada, küçük molekül epigenetik modülatörlerin uygun bir karmasını tasarlamak için gerekli olan deney sayısı karşılaşılan en kıymetli zahmet oldu. Örneğin, on bileşen ve on farklı konsantrasyona sahip bir formül 10 milyon deney gerektiriyor. AGAMEDE ise bu noktada çok boyutlu solüsyon sisteminde bileşenlerin yanlışsız kombinasyonunun araştırılmasında kullanıldı. Bu sayede EPICELL One tekrar programlama besiyerinin içeriği geliştirildi.
Günde 15 bin test yapabiliyor
IBCH PAS’ın kurulduğu günden beri RNA ve DNA nükleik asitleri üzerine çalıştığını ve SARS-CoV-2 teşhis süreçleri için gerekli olan tüm ekipman ve imkânlara sahip olduklarını söyleyen IBCH/PAS Yöneticisi Prof. Marek Figlerowicz; “Enstitümüz, Polonya’da SARS-CoV-2 tespiti için test geliştiren birinci kuruluş oldu. Kısa bir müddet sonra AGAMEDE’nin otomasyon yeteneklerini testlerimizle birleştirmeye karar vererek bir günde 15 bin örneği test etmemizi sağlayan bir süratli teşhis protokolü geliştirdik. Akredite edilmiş bir teşhis laboratuvarına sahip olmamamıza karşın inanılmaz bir sonuç elde ettik, zira bir insan bir günde en fazla birkaç yüz numune tahlil edebiliyor. AGAMEDE ile ise 15 bin test yapabilmeyi başardık” dedi.
Robotlar, PLC ve yazılım Mitsubishi Electric tarafından sağlandı
Mitsubishi Electric, Labomatica ve Perlan Techologies teknoloji ortaklarının takviyesiyle hayata geçirilen AGAMEDE projesinde Mitsubishi Electric’in 6-akslı robotu, PLC kontrolörleri ve MELFA Basic yazılımı kullanıldı. Uzun bir kola sahip endüstriyel robot, sistemin ana bileşenini oluşturuyor. Entegre bir robotik araç yardımıyla 96 ve 384 gözlü mikro analiz plağı üzerinde mikro ölçekte deneyler yapabilen robot, analitik ekipmanı daima olarak kullanan bir laboratuvar teknisyeninin çalışmasını taklit ediyor. Bunun için operatör tarafından denetim yazılımına girilen deney protokolleri kullanılıyor.
Uygulamada ayrıyeten endüstriyel hücre kültürü inkübatörleri, plaka ve uç besleyiciler, pipetleme istasyonları, etiketleme aygıtları, barkod tarayıcılar, plaka kapatıcılar, flüoresans okuyucular ve spektrofotometreler kullanıldı. Öne çıkan bir aygıt olarak dört flüoresans kanalına sahip otomatik bir konfokal mikroskop HCA, AGAMEDE sistemi içinde yer alıyor. Bu aygıt, biyoteknoloji dünyası için Hubble teleskobunun mikrokozmoza getirilmiş muadili manasına geliyor. Astronomik objeler yerine, milyonlarca hücre ve doku yapısını tıpkı kalite ve verimlilikle fotoğraflayarak tahlil ediyor. Aygıt, ortama nanolitre (mililitrenin milyonda biri) aralığında sıvı unsur veren akustik bir dağıtıcı ile tamamlandı. Böylesine küçük hacimlerde sıvıların süratli bir halde verilmesi araştırma maliyetlerini azaltarak çalışma suratını artırıyor. Bu sayede 115 bin üzeri kimyasal unsur koleksiyonu kullanılarak deneylerin kısa müddetler içinde yapılmasına imkan tanınıyor.
Mitsubishi Electric’in küresel gücünden gelen tecrübe
Robotlarla laboratuvar ekipmanlarının birlikte çalıştığı böylesine ileri seviye bir sistemin Polonya’da birinci kez uygulanmasında memleketler arası tecrübeden faydalandıklarını vurgulayan Mitsubishi Electric Polonya Hayat Bilimleri Dalı Tahlilleri Koordinatörü Roman Janik; “Bu projede, yenilikçi projelere kendini adamış Mitsubishi Electric’in küresel tertibinin dayanağı son derece faydalı oldu. Laboratuvar teknisyenlerini mümkün olan en kısa müddette rahatlatacak bir tahlil geliştirmek için hepimiz kısa mühlet içinde çok çalıştık ve haftalık 100 bin örnek teslim etmeyi başardık. Bu bizim için inanılmaz bir sonuç oldu” dedi.
Birçok disiplini bir ortaya getirdi
AGAMEDE projesinin robotik, bilgisayar bilimi, endüstriyel tasarım, matematik, biyoloji ve kimya dünyalarını bir ortaya getiren disiplinler ortası; vakit baskısı olmasaydı bile karmaşık bir proje olacağını söyleyen Mitsubishi Electric Robotik Mühendisi Tomasz Scholz, kelamlarını şöyle sürdürdü: “Bu proje için kullandığımız tahliller yenilikçi ve benzersiz… Birçok projede geçerli olduğu üzere en büyük zahmet maksadı ve maksada nasıl ulaşacağımızı tanımlamak oldu. Yanıt ise farklı uzmanlık alanlarından insanların birebir seviyede irtibat kurarak beklentileri netleştirecekleri ortak bir teknik lisan bulmaktı. Soyut kavramlarla düşünen akademik dünya ile tipik olarak sabit bir sistemi takip eden endüstriyel dünya ortasında köprü kurmak sıklıkla güç bir vazife oluyor, lakin biz de bunu başardık.”
Laboratuvar planlamasında yeni yaklaşımlar
AGAMEDE’nin dizaynıyla Antik Yunan’a atıfta bulunduklarını, başta bilim dünyasındaki bayanlar olmak üzere bilimsel düşünmenin başlangıcına gösterdikleri bir hürmetin bir sözü olduğunu söyleyen Prof. Dr. Radosław Pilarski, planlamada sistemin yerleştirildiği laboratuvar alanına da kıymet verdiklerini vurguladı ve kelamlarını şöyle tamamladı: “Çoğu laboratuvarda penceresiz olan, aseptik hücre kültürü için kullanılan pak odaya büsbütün yeni bir görünüm kazandırılarak yerleşik standartlardan ayrıldı. Dikkatle kapatılmış büyük pencereler sayesinde ortam çok yeterli bir halde aydınlatılıyor. Eklenen cam panellerle pak oda tulumları giyilmeden sistemin daima müşahede ve denetim altında tutulması sağlanıyor. Ayrıyeten çalışmada kullanılan yüksek çözünürlüklü 4K monitörler ve kameralar sayesinde AGAMEDE ve yapılan deneyler dünyanın rastgele bir yerinden uzaktan izlenebiliyor.”
Kaynak: (BHA) – Beyaz Haber Ajansı