近(5)日，美國賓州大學(University of Pennsylvania)的Penn Engineering研究團隊研發出可對秀麗隱桿線蟲 (C. elegans) 進行實驗的機器人WormPicker，此機器人能夠對秀麗隱桿線蟲進行影像辨識、移動及複雜的基因操作，能夠讓遺傳研究的操作更精準快速。此研究發表於《PNAS Nexus》。
 
秀麗隱桿線蟲體型小、生命週期短，能夠進行多項遺傳學研究，是生物學研究中最廣泛使用的模式生物。不過線蟲研究依賴高度精細的手動操作，耗時且費力，此研究為這個瓶頸帶來關鍵性突破。
 
WormPicker系統包含一個配有鋼絲圈的機械手臂、光學影像系統、蓋子操縱器和安裝在3D電動平台上的其他元件，可搭配多達144孔瓊脂培養基(agar plate)排列盤使用。透過低放大倍率 ( 0.035x )和高放大倍率 ( 10x )光學顯微鏡進行觀察，能清楚拍攝線蟲個體的影像。也能透過LED、螢光光學配件及高倍率顯微鏡，觀察紅色及綠色螢光影像。
 
傳統操作過程中，實驗用的鋼絲圈需要用火消毒。為了避免火為自動化系統來風險，WormPicker改用電滅菌方法，使電流通過電阻加熱線圈，進行滅菌。此外，機械拾取手臂會進行精密的控制，避免損壞線蟲或是瓊脂表面。
 
針對WormPicker挑選過程中是否對線蟲造成損害，研究團隊使用不同大小、形狀的線蟲，將自動挑選24小時後的結果與手動挑選進行比較。自動挑選的成功率及完整率高達90%，並且速度與人類研究人員相當。實驗證明WormPicker對於移動許多不同階段與類型的線蟲是安全有效的。
 
研究團隊表示，WormPicker的影像系統還能夠自動辨識線蟲的年齡、性別、形狀、螢光基因的表現以及表型。更將辨別和挑選線蟲的功能結合，開發軟體WormPickerControl。該軟體協助進行遺傳篩選、遺傳圖譜分析、轉殖基因及基因體整合等研究。
 
綜合以上成果，研究團隊證明了 WormPicker 作為線蟲遺傳學工具的有效性和多功能性。不過，團隊仍表示，他們的目的不是實驗全自動化，而是提供工具，提高研究人員的生產力和效益，也期盼藉此加速線蟲生物學研究，他們未來也會繼續改良這套系統。
 
參考資料：https://phys.org/news/2023-07-scientists-robot-genetic-elegans.html
論文：https://academic.oup.com/pnasnexus/article/2/7/pgad197/7218344?login=false
 
(編譯/實習記者 黃珮嫻)