Данио – один из наиболее часто используемых модельных организмов в генетике, онтогенезе и токсикологических исследованиях, а оборудование, разработанное компанией Bionomous, дочерней компанией EPFL, позволило сократить время, необходимое для сортировки этих эмбрионов, с нескольких часов до нескольких минут.
Рыбка данио имеет длину всего четыре-пять сантиметров и внешне почти идентична человеку. Поэтому вас может удивить тот факт, что она имеет 70 процентов общих генов с нами. Эти биологические характеристики, наряду с большим количеством икринок и прозрачностью, делают эту маленькую пресноводную рыбку особенно ценной для науки. Действительно, за последние два десятилетия на основе рыб-данио был достигнут значительный прогресс в исследованиях, начиная от генетических заболеваний, таких как миопатия, до рака, болезни Альцгеймера, открытия лекарств и скрининга токсичности.
Однако, существует фундаментальное препятствие для этой новой модели организма. Требуется кропотливая работа по изучению яиц под микроскопом для выявления здоровых особей, которые могут быть использованы для исследований, и Bionomous, дочерняя компания EPFL, разработала машину, сочетающую микроинженерию и искусственный интеллект, чтобы сократить процесс сортировки с нескольких часов до нескольких минут. Первое финансирование было завершено в начале этого года, и машина будет выпущена на рынок осенью. Компания также работает над увеличением мощности оборудования, чтобы ускорить сортировку семенных яиц, а также других видов яиц.
О преимуществах использования данио для исследований стало известно около 20 лет назад. С тех пор EPFL и многие другие исследовательские институты создали специальные питомники. Фрэнк Бонне, генеральный директор и соучредитель компании Bionomous, говорит, что Данио уникальны тем, что с раннего возраста растут вне тела матери”. Это делает их более этичным выбором, чем другие модели, такие как мыши, и поддерживает широкий спектр исследований по развитию рыб и, как следствие, позвоночных животных”.
Для своей диссертации Боннет работал над созданием роботизированной рыбы, которая могла бы войти в школу живых данио. Идея создания этого устройства возникла у него после того, как он увидел, как другие исследователи часами рассматривают икринки через микроскопы, чтобы отобрать жизнеспособные икринки.
Получив степень доктора философии, Боннет занялся разработкой машины, которая могла бы обрабатывать пробирки с тысячами яиц за один проход. Она использует микрофлюидическую систему для забора образцов по одному и выброса их на колесо. При вращении колеса яйца попадают под камеру. Здоровые образцы отправляются в отборочную пластину или чашку Петри, а отбракованные образцы отправляются в отдельный контейнер. Камера также поддерживает флуоресцентную визуализацию генетически модифицированных образцов, позволяя в реальном времени наблюдать такие особенности, как кровеносные сосуды и нервные клетки. Алгоритмы глубокого обучения могут быть адаптированы к требованиям исследователей, например, сортировка яйцеклеток по статусу оплодотворения, стадии развития, морфологическим характеристикам или специфическим биомаркерам.
С момента подачи заявки на патент в 2017 году компания получила начальное финансирование из нескольких мест и протестировала свою технологию в ряде лабораторий, включая один из крупнейших в Европе центров исследования животных, Институт Каролинка в Швеции. Одна из установок находится в постоянной эксплуатации в Университете штата Орегон, и уже заказано несколько установок следующего поколения”.
Выделение компании в 2021 году позволило привлечь 1,3 миллиона швейцарских франков в ходе первого раунда финансирования. Компания использовала эти средства для усовершенствования машины, запуск которой запланирован на осень этого года. В настоящее время разрабатывается новая версия для поддержки исследований других небольших биологических объектов.