{"id":3309,"date":"2022-04-01T09:11:04","date_gmt":"2022-04-01T09:11:04","guid":{"rendered":"https:\/\/www.publiteconline.it\/controlloemisura\/?p=3309"},"modified":"2022-04-01T09:14:04","modified_gmt":"2022-04-01T09:14:04","slug":"biotecnologia-lunione-fa-la-forza-contro-il-covid","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/controlloemisura\/biotecnologia-lunione-fa-la-forza-contro-il-covid\/","title":{"rendered":"Biotecnologia: l\u2019unione fa la forza contro il Covid"},"content":{"rendered":"\n

Mitsubishi Electric<\/a> ha fornito robot, PLC e software per un sistema di automazione da laboratorio dedicato alla diagnosi del Covid 19. Un progetto interdisciplinare che ha unito robotica, informatica, design industriale, matematica, biologia e chimica.<\/h2>\n\n\n\n

Il sistema robotico Agamede \u00e8 stato progettato per accelerare considerevolmente la diagnosi del Covid 19. Grazie alla combinazione fra intelligenza artificiale (AI) e automazione, il sistema pu\u00f2 analizzare 15.000 singoli campioni al giorno. Fra le altre applicazioni spiccano la ricerca di nuovi farmaci, lo sviluppo di terapie antitumorali personalizzate e l\u2019elaborazione di formule cosmetiche. Questo sistema di automazione da laboratorio \u00e8 stato sviluppato dall\u2019Institute of Bioorganic Chemistry della Polish Academy of Sciences (IBCH PAS), e ha potuto contare su una triplice collaborazione: Mitsubishi Electric, Labomatica e Perlan Technologies.<\/p>\n\n\n\n

Oltre ad automatizzare le comuni attivit\u00e0 di laboratorio, il sistema robotico Agamede genera infatti un\u2019esclusiva configurazione \u201ca circuito chiuso\u201d. Ci\u00f2 significa che sono i robot a predisporre le prove, leggere i risultati al momento opportuno e interpretare i dati sfruttando il software Gene GameTM<\/sup> di Labomatica, per preparare in autonomia il successivo ciclo sperimentale. Gli operatori devono solo impostare il quesito, progettare il sistema sperimentale e verificare la correttezza di sequenze e operazioni. Agamede \u00e8 quindi in grado di eseguire analisi ed elaborarne i risultati per 24 ore al giorno.<\/p>\n\n\n\n

Quando AI e automazione si integrano per combattere il Covid<\/h3>\n\n\n\n

L\u2019integrazione di AI e automazione in una soluzione ad elevata produttivit\u00e0 \u00e8 un importante passo in avanti. La maggior parte degli attuali sistemi automatizzati ad alto rendimento infatti richiede ancora che un operatore consulti i risultati, e pianifichi la successiva batteria di esperimenti dopo il completamento del ciclo. Agamede lo fa di default. \u201cIl modulo AI consente ad Agamede di interpretare le prove senza interventi da parte dell\u2019uomo, ma basandosi unicamente su modelli matematici\u201d spiega Rados\u0142aw Pilarski, PhD, inventore e ingegnere capo del sistema. \u201cQuesta soluzione pu\u00f2 essere impiegata da laboratori diagnostici centrali, aziende farmaceutiche per lo sviluppo di medicinali, laboratori oncologici in cerca di terapie mirate per i pazienti, o anche reparti R&D di aziende chimiche e biotecnologiche per ottimizzare i bioprocessi.\u201d<\/p>\n\n\n\n

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\"La
La camera bianca per colture cellulari perfettamente asettiche.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"Grazie
Grazie al software Gene Game di Labomatica il sistema \u00e8 \u201ca circolo chiuso\u201d.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"Il
Il robot Mitsubishi Electric dispone \ndi un braccio \na lunga portata \ne strumenti \na controllo robotico.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"Agamede
Agamede combina intelligenza artificiale \ne automazione.\n<\/figcaption><\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n

Il primo progetto riguardava la cardiologia<\/h3>\n\n\n\n

L\u2019IBCH PAS ha iniziato a sviluppare Agamede nel 2015, destinandolo all\u2019inizio a Epicell, un progetto finanziato dal National Centre for Research and Development (NCBiR) nell\u2019ambito del programma \u201cPrevenzione e trattamento delle malattie della civilt\u00e0\u201d \u2013 Strategmed. Il progetto voleva sviluppare mezzi specifici per la coltura dei cardiomiociti derivati da cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC). <\/p>\n\n\n\n

Il consorzio Epicell riunisce l\u2019IBCH PAS, l\u2019Institute of Human Genetics PAS e tre ospedali di Poznan. Partendo da un solido know-how, ha condotto studi per lo sviluppo futuro di metodi per trasformare le iPSC, e adattarle agli scopi della medicina rigenerativa. In particolare, la prima applicazione allo studio \u00e8 stato l\u2019impianto mirato nel cuore di pazienti che hanno subito un infarto miocardico, per riportare la gittata cardiaca ai livelli precedenti. L\u2019ostacolo principale era il numero di esperimenti richiesti per formulare il corretto mix di modulatori epigenetici a piccole molecole. Una ricetta con dieci componenti e dieci diverse concentrazioni, ad esempio, richiede 10.000.000 di esperimenti. \u201cAgamede ci ha messi in condizione di cercare la giusta miscela di composti in un sistema di soluzioni multidimensionale, arrivando allo sviluppo del mezzo di riprogrammazione Epicell One\u201d spiega il Prof. Wojciech T. Markiewicz, responsabile del progetto.<\/p>\n\n\n\n

Covid: si possono verificare 15.000 campioni al giorno<\/h3>\n\n\n\n

A marzo 2020, con la pandemia tutto \u00e8 cambiato. Dedicato fin dalla fondazione agli acidi nucleici RNA e DNA, l\u2019IBCH PAS ha dirottato tutte le infrastrutture sulla diagnosi del SARS-CoV-2. Come spiega il Prof. Marek Figlerowicz, direttore dell\u2019IBCH PAS, l\u2019istituto polacco aveva sviluppato un test per il rilevamento del virus. Applicando da subito agli esami le funzioni di automazione di Agamede, ha messo a punto un protocollo diagnostico che consente di verificare 15.000 campioni al giorno. Questo, almeno, \u00e8 il potenziale, perch\u00e9 in quanto ente scientifico l\u2019IBCH PAS non dispone di un laboratorio di diagnosi accreditato. Un risultato incredibile se si conta che con il metodo tradizionale manuale, un tecnico pu\u00f2 analizzare al massimo qualche centinaio di campioni al giorno.<\/p>\n\n\n\n

L\u2019impiego di robot, PLC e software<\/h3>\n\n\n\n

Mitsubishi Electric ha fornito i controllori logici programmabili (PLC), il software MELFA Basic e un robot industriale antropomorfo a braccio lungo, componente cardine del sistema. Gli strumenti robotici integrati consentono di svolgere esperimenti su microscala con micropiastre da 96 a 384 pozzetti, replicando il lavoro di un tecnico di laboratorio che utilizza ininterrottamente gli strumenti di analisi. La procedura si svolge in conformit\u00e0 con i protocolli sperimentali inseriti dall\u2019operatore nel software di gestione. L\u2019applicazione include anche incubatori per colture cellulari industriali, erogatori di piastre e puntali, stazioni di pipettaggio, etichettatrici, lettori di codici a barre, sigillatori per piastre, lettori per misure in fluorescenza e spettrofotometri. Una delle specificit\u00e0 di Agamede \u00e8 quella di essere dotato di un microscopio confocale automatico a quattro canali di fluorescenza per High-Content Analysis (HCA). Questo strumento fotografa e analizza milioni di cellule e strutture tissutali con efficienza e qualit\u00e0. Il dispositivo \u00e8 completato da un dispenser acustico che rilascia quantit\u00e0 di liquido nell\u2019ordine dei nanolitri (milionesimi di millilitro) a intervalli rapidissimi. In questo modo, \u00e8 possibile condurre esperimenti sfruttando un catalogo di oltre 115.000 composti chimici.<\/p>\n\n\n\n

Esperti di campi diversi capaci di comunicare sullo stesso piano<\/h3>\n\n\n\n

\u201cIl contributo di un\u2019azienda di respiro globale come Mitsubishi Electric \u00e8 stato preziosissimo\u201d afferma Roman Janik, coordinatore delle soluzioni per il settore life science in Polonia, che sottolinea anche le tempistiche strettissime del progetto. \u201cAbbiamo dovuto correre contro il tempo per sviluppare una soluzione in grado di ridurre quanto prima il carico di lavoro dei tecnici. Siamo riusciti a raggiungere un volume settimanale di 100.000 campioni, che comunque \u00e8 scalabile\u201d. Tomasz Scholz, Robotics Engineer di Mitsubishi Electric, aggiunge: \u201cL\u2019impresa sarebbe stata ardua anche senza il fattore tempo. Agamede \u00e8 un progetto interdisciplinare che unisce pi\u00f9 mondi: robotica, informatica, design industriale, matematica, biologia, chimica. Come in molti altri progetti, la sfida principale era stabilire un obiettivo ben preciso e la via per raggiungerlo. Il segreto \u00e8 stato trovare un linguaggio tecnico comune, che permettesse a esperti di campi diversi di comunicare sullo stesso piano e chiarire le loro aspettative. Spesso \u00e8 stato difficile colmare il gap tra l\u2019universo accademico, che ragiona in termini astratti, e quello industriale, che invece segue un modello fisso\u201d.<\/p>\n\n\n\n

Un completo restyling anche estetico<\/h3>\n\n\n\n

Il risultato di questo sforzo congiunto \u00e8 un sistema non solo funzionale, ma anche interessante dal punto di vista estetico. La pianificazione ha tenuto conto dello spazio fisico a cui era destinato il sistema. La camera bianca, che garantisce una coltura cellulare asettica e nella maggior parte dei laboratori non ha finestre, \u00e8 stata sottoposta a un completo restyling. Le ampie finestre, opportunamente sigillate, offrono un\u2019illuminazione ottimale, mentre i pannelli in vetro consentono di osservare e controllare costantemente il sistema senza indossare le apposite tute. Il lavoro \u00e8 ulteriormente semplificato dalle videocamere e dagli schermi in 4 K ad alta risoluzione, utili per monitorare
Agamede e gli esperimenti da qualsiasi parte del mondo.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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