Um novo estudo de prova de conceito detalha como um sistema automatizado conduzido por inteligência artificial pode projetar, construir, testar e aprender caminhos bioquímicos complexos para produzir licopeno com eficiência, um pigmento vermelho encontrado em tomates e comumente usado como corante alimentar, abrindo a porta para uma ampla gama de aplicações biossintéticas, relatório de pesquisadores.

Os resultados do estudo, que combinou uma plataforma robótica totalmente automatizada chamada Illinois Biological Foundry for Advanced Biomanufacturing com AI para alcançar a biomanufatura, são publicados no jornal Nature Communications .

"Biofoundries são fábricas que imitam as fundições que constroem semicondutores, mas são projetados para sistemas biológicos em vez de sistemas elétricos, "disse Huimin Zhao, um professor de engenharia química e biomolecular da Universidade de Illinois que liderou a pesquisa.

Contudo, porque a biologia oferece muitos caminhos para a produção química, os pesquisadores afirmam que um sistema conduzido por IA e capaz de escolher entre milhares de iterações experimentais é necessário para a verdadeira automação.

Esforços anteriores de biofoundry produziram uma grande variedade de produtos, como produtos químicos, combustíveis, e células e proteínas projetadas, os pesquisadores disseram, mas esses estudos não foram realizados de maneira totalmente automatizada.

"Estudos anteriores em desenvolvimento de biofoundry focaram principalmente em apenas um dos projetos, construir, testar e aprender elementos, "Zhao disse." Um pesquisador ainda precisava realizar a análise de dados e planejar o próximo experimento. Nosso sistema, apelidado de BioAutomata, fecha o design, construir, teste e aprenda o loop e deixa os humanos fora do processo. "

BioAutomata completou duas rodadas de construção totalmente automatizada e otimização do caminho de produção de licopeno, que inclui o projeto e a construção das vias de licopeno, transferência das vias de codificação de DNA para as células hospedeiras, crescimento das células, e extração e medição da produção de licopeno.

"BioAutomata foi capaz de reduzir o número de vias de produção de licopeno possíveis construídas a partir de mais de 10, 000 para cerca de 100 e criar uma quantidade otimizada de células com superprodução de licopeno em semanas - reduzindo muito o tempo e o custo, "Zhao disse.

Zhao prevê que as biofoundries totalmente automatizadas serão uma revolução futura na fabricação inteligente, não muito diferente do que a automação fez para a indústria automobilística.

"Cem anos atrás, as pessoas construíam carros manualmente, "disse ele." Agora, esse processo é muito mais econômico e eficiente graças à automação, e imaginamos o mesmo para a biofabricação de produtos químicos e materiais. "