Система AI-RACS, розроблена дослідниками Китайської академії наук, автоматизує ізоляцію стійких до алюмінію мікроорганізмів, просуваючи мікробні дослідження за допомогою високопродуктивних робочих процесів.

Дослідники з Одноклітинного центру Циндаоського інституту біоенергетики та технології біопроцесів, що є частиною Китайської академії наук (CAS), у співпраці зі своїми партнерами розробили систему сортування клітин за допомогою штучного інтелекту, активовану Раманом (AI-RACS). ) система. Ця передова система автоматизує виділення та функціональний аналіз стійких до алюмінію мікроорганізмів (ATM) із кислого ґрунту, що представляє значний стрибок від ручних, трудомістких методів до високопродуктивних автоматизованих робочих процесів.

Це дослідження було опубліковано в  Analytical Chemistry.

Мікробіоми — динамічні спільноти мікроорганізмів — пропонують невикористаний потенціал для розвитку біотехнологій і екологічної стійкості. Однак їх складність створює проблеми для ізоляції та детального вивчення конкретних функціональних мікробів.

Щоб розв’язати цю проблему, система AI-RACS об’єднує оптичні пінцети, одноклітинну раманівську спектроскопію (SCRS) і штучний інтелект. Ця інтеграція дозволяє точно ідентифікувати, сортувати та збирати окремі клітини, перетворюючи одноклітинні мікробні дослідження з низькопродуктивних ручних операцій на високопродуктивні автоматизовані робочі процеси.

Прорив в ізоляції банкоматів

Дослідники використовували інструмент RACS-Seq/Culture для ідентифікації та сортування банкоматів у зразках кислого ґрунту. Використовуючи SCRS для оцінки метаболічної активності клітин під впливом алюмінію, дослідники успішно ідентифікували та виділили 13 штамів, стійких до алюмінію, включаючи Burkholderia  spp., Rhodanobacter  spp. і Staphylococcus aureus. Ці штами демонстрували більш високу метаболічну активність порівняно зі штамами, ідентифікованими традиційними методами культивування. Використання SCRS як кількісного біомаркера дозволило дослідникам точно визначити та класифікувати метаболічно активні мікроби з неперевершеною точністю.

«AI-RACS дозволяє нам виявити, як банкомати процвітають у токсичних червоних ґрунтах, забезпечуючи нові перспективи виживання мікробів і відновлення здоров’я ґрунту», — сказав професор Ютін Лян, відповідний автор дослідження з Інституту ґрунтознавства CAS.

«Наша мета — розробити систему, яка автоматизує одноклітинний аналіз, одночасно підвищуючи точність і пропускну здатність, необхідні для вивчення складних мікробних спільнот», — сказав д-р Zhidian Diao, перший автор дослідження з Single-Cell Center. «Ця система дозволяє дослідникам з високою ефективністю досліджувати мікробіоми майже на місці».

Система AI-RACS відкриває нові можливості в таких сферах, як відновлення ресурсів, управління навколишнім середовищем і промислові біотехнології.