神戸大など、実験から仮説立案まで自動で行う自律型実験システムを開発

神戸大学と島津製作所の両者は3月12日、バイオテクノロジーの研究開発を支援する「自律型実験システム」(ANL)を開発し、細胞培養から前処理、測定、分析、仮説立案を自律的に実行させる実証実験を行った結果、有用性の実証に成功したと共同で発表した。

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  自律型実験システムを構成する実験機器(出所:神戸大Webサイト)

同成果は、神戸大 科学技術イノベーション研究科の伏見圭司特命准教授(現・中部大学 応用生物学部 准教授)、神戸大 先端バイオ工学研究センターの蓮沼誠久教授、島津製作所の共同研究チームによるもの。詳細は、英オンライン総合学術誌「Scientific Reports」に掲載された。

現在のバイオものづくりの分野では、微生物による目的有用物質の生産性を向上させるため、大量の実験データの取得と解析が重要視されている。特にバイオ実験においては、培地組成、培養温度/pH/通気量、培養時間、反応時間など多くの実験条件に加え、ターゲット生産量、原料消費量、細胞増殖、副生成物生産量、代謝物量、酵素活性など、多種多様なデータを収集する必要がある。さらに実験データの解析には、化学構造や試薬の特性、実験プロトコルなどのメタデータに加え、膨大なデータ処理も求められ、多大な時間と労力が必要だ。

近年ではこの問題を解決するため、ロボット技術とAIを組み合わせ、データ取得から解析までを自動化する実験システムの開発が進められている。このようなシステムにより、人手を介さずとも実験の計画から実行までを担い、再現性の高いデータを迅速かつ低コストで取得できるようになる。しかし、従来の自動実験システムの多くは特定の用途に限定され、柔軟性や拡張性が課題だった。そこで研究チームは今回、それらを解決したANLを開発し、有効性の検証を目指したという。