Sistema de laboratório automatizado usa equipamento robótico dirigido por IA para reengenharia de enzimas
SAMPLE consiste em um agente inteligente que aprende relações sequência-função e projeta proteínas para testar hipóteses. O agente envia proteínas projetadas para um ambiente de laboratório que realiza montagem genética, expressão proteica e caracterização bioquímica totalmente automatizada, e envia os dados resultantes de volta ao agente, que refina sua compreensão do sistema e repete o processo. Crédito:Engenharia Química da Natureza (2024). DOI:10.1038/s44286-023-00002-4 Um trio de bioquímicos da Universidade de Wisconsin-Madison desenvolveu um sistema que automatiza o processo de reengenharia de enzimas usando equipamento robótico e um modelo de IA. Em seu artigo publicado na revista
Nature Chemical Engineering, Jacob Rapp, Bennett Bremer e Philip Romero descrevem seu sistema.
A reengenharia de enzimas é um processo no qual os químicos submetem uma enzima de teste a experimentos, na esperança de criar uma enzima semelhante com propriedades desejadas, por exemplo, ser capaz de resistir à exposição a temperaturas superiores ao normal. O processo atual envolve triagem demorada e monótona, e os químicos gostariam de encontrar uma forma de automatizar o processo. Neste novo esforço, a equipe de pesquisa fez exatamente isso.
Os pesquisadores usaram uma instalação que hospeda robôs que conduzem experimentos químicos. Eles adicionaram um modelo de IA que foi capaz de monitorar os experimentos e usar seus resultados como ponto de partida para novos experimentos. A ideia era permitir que o sistema aprendesse enquanto funcionava. Infelizmente, a equipe descobriu que o equipamento robótico convencional não estava à altura da tarefa – eles acabaram transferindo essa parte do sistema para uma empresa baseada em nuvem especializada em trabalho químico remoto.
Depois de configurar o sistema e ajustá-lo para melhorar os resultados, os pesquisadores testaram-no identificando um grupo de enzimas e solicitando ao sistema que encontrasse novas versões que pudessem continuar a funcionar normalmente quando expostas a temperaturas mais altas. Eles deram ao sistema 20 rodadas para criar as enzimas recém-projetadas e o sistema produziu quatro – cada uma capaz de operar em ambientes 12°C acima do normal.
A equipa de investigação conclui que a sua abordagem é viável, embora observe que para que seja verdadeiramente útil, uma nova geração de hardware robótico terá de ser desenvolvida para aproveitar ao máximo as suas possibilidades.
Mais informações: Jacob T. Rapp et al, Laboratórios autônomos para navegar autonomamente no cenário de aptidão de proteínas,
Nature Chemical Engineering (2024). DOI:10.1038/s44286-023-00002-4
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