自动化实验室望显著提高研究效率及可靠性

来源:双胞胎项目

马克斯·霍达克花了他大部分的研究来纠正科学家收集数据的方式。作为一名在杜克大学学习生物医学工程的学生，他对实验室将测试数据记录在纸质笔记本上的做法感到非常沮丧，因为这将迫使研究人员浏览几页来寻找相关数据。因此，在2008年，Hodak将电脑笔记本中的所有数据编入索引，并编写了一个程序供用户查阅数据。"那时，人们问我，为什么在这上面浪费时间？"霍达克回忆道。然而，一年半后，当霍达克从硅谷回到实验室时，他发现许多最初的怀疑者正在使用他的系统。对Hodak来说，这是一个鼓励他继续探索提高实验室效率的信号。

加利福尼亚的一个仓库成了霍达克的梦想。他计划在那里建立一个自动化实验室来进行实验并记录结果。用他的话说，这是一个“生物数据中心”。2012年，Hodak公司成立，成为一批类似初创企业的“先锋”。这些公司宣称的口号基本上是一样的:软件和机器人技术的进步将帮助研究人员从繁重的手工劳动中解脱出来，使他们的数据更容易存储和查询，并最终使科学研究更便宜、更高效、更可复制。

另一家总部设在加州的公司——转录和绿宝石治疗公司希望通过远程计算机促进科学家对生物实验室的控制。许多大型生物实验室已经使用自动化机器对DNA片段进行测序或复制。然而，他们也想将自动化技术应用于其他常规实验，如通过凝胶移动和分离蛋白质或DNA片段。转录和祖母绿为各种规模的实验室提供这一功能。

客户首先使用转录公司的应用程序接口对实验进行编程，从而将实验方案的每一步转化为机器可读代码。后来，顾客的指示和所有的实物样品都到达了门洛帕克的转录公司仓库。实验是在用有机玻璃密封的工作站中进行的。里面的桌子上摆满了仪器，都是由接收工作指令并控制各种机器的计算机“指挥”的。工作台上机械手的长度与工作站的长度相同，培养皿在聚合酶链式反应装置、酶标仪、移液管、冰箱、恒温恒湿箱等不同机器之间转移进行实验。用户可以实时接收每个实验步骤的数据。

祖母绿正在测试所谓的云实验室。在这个一站式在线商店，顾客可以订购实验项目，分析数据，并与其他人合作。从明年年初开始，测试用户将能够选择40种常用实验方法中的任何一种，如蛋白质分析的蛋白质印迹法或分离混合物成分的高效液相色谱法。

从某种意义上说，这些公司类似于传统的研究外包组织，但自动化系统和数据收集为科学家提供了更详细的细节和对实验设计的控制。有些人可能认为如此复杂的设备会使实验更加昂贵。

然而，Hodak说，转录组提供的实验项目的成本，如克隆和突变诱导，几乎等于甚至低于学术实验室，大约是传统研究外包公司要求的一半。部分原因是转录公司的工作站可以在没有人工操作的情况下运行，并且许多硬件是由公司自己制造的。

然而，旧金山投资公司欧莱利阿尔法科技投资公司的合伙人罗杰·陈(Roger Chen)认为，尽管这些实验室是强大的研究助手，但远程用户仅限于一系列标准化的实验和仪器。“我很难相信一个集中管理的自动化实验室会为您提供足够的*和灵活性，以满足您在进行创新实验时所需的所有要素。”

结果，陈投资了另一家奥克兰初创企业Riffyn。该公司正在构建一个云计算软件平台，该平台集成了从实验室仪器传输数据流的各种设备。其联合创始人蒂莫西·加德纳说，该软件允许用户设计工作流程，分析存储在远程服务器上的实验数据，并根据实验性能分析改变相关参数。

现有的科学仪器接受指令并以各种形式记录数据。祖母绿的联合创始人布莱恩·弗雷扎认为，协调这些软件比安装自动控制设备更难。加德纳同意这一说法，但表示公司正在努力创造一系列通用和开放的标准和软件。同时，他希望Riffyn提供的软件能够使实验室设备之间以及各种设备和科学家之间的对话更加顺畅。

最后，加德纳和其他自动化实验室的支持者认为，他们工作的直接回报可能是提高研究的整体质量。允许科学家更简单地监控和记录实验的每一个细节的工具可能有助于解决有争议的研究“重现危机”。这意味着许多实验完成得太匆忙，或者实验方法和数据记录不够准确，这使得其他人很难复制研究结果。

加德纳最坚定的支持者之一、加州定量生物制药研究所副所长道格拉斯·克劳福德说，改变现状需要技术和观念的双重改变。加德纳对此表示同意，但希望包括Riffyn在内的公司能从消除其中一个障碍开始。“如果你没有让事情变得更简单的工具，我认为这些文化和教育上的变化不会持续下去。”(宗华)

中国科学新闻(2014-12-11第三版国际版)

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