• Domů
  • Biovědci firmy UCB využívají roboty k testování buněk po milionech
  • Registrační formulář
  • Přihlášení

Factory Automation

Print page

Biovědci firmy UCB využívají roboty k testování buněk po milionech

Automatizovaná laboratoř na screening protilátek byla pro nadnárodní biofarmaceutickou firmu UCB navržena a zkonstruována firmou Peak Analysis and Automation (PAA) Ltd. Roboti firmy Mitsubishi Electric jsou použity na zrychlení výzkumu protilátek tím, že umožňují screening bilionů B buněk produkujících protilátky.
[Zdroj: UCB, Peak Analysis and Automation (PAA) Ltd.]

UCB S. A. je nadnárodní biofarmaceutická firma se sídlem v belgickém Bruselu, která se primárně zaměřuje na výzkum a vývoj léčby onemocnění souvisejících nervovým a imunitním systémem. Tato společnost vybrala firmu PAA Ltd. pro vývoj automatizovaného řešení pro screening životně důležitých buněk, který by nebyl manuálně realizovatelný. PAA navrhuje automatizovaná výzkumná pracoviště pro farmaceutické, biotechnologické, zdravotnické a genomické odvětví.

Aby se protilátka mohla stát potenciálním léčebným prostředkem, musí mít mnoho potřebných vlastností. Čím více je známo o biochemických a biofyzikálních vlastnostech protilátek, tím je seznam požadovaných vlastností delší. Proces hledání protilátek, které mají žádoucí vlastnosti, přináší další výzvy v oblasti výzkumu protilátek; pro výběr nejvhodnější protilátky k vývoji je potřeba pozorovat, testovat a vyhodnocovat větší množství buněk. Tento proces je založen na pečlivém návrhu a výběru primární a sekundární screeningové zkoušky.

Samotný počet protilátek zahrnutých ve výzkumu dělá z procesu ideálního kandidáta na automatizaci: laboratoř kombinuje vysoce výkonný screening a identifikaci buněčné kultury s izolací konkrétních B buněk jednotlivých antigenů, která je dosažena použitím patentované metody známé jako metoda ‘fluorescent foci' (fluorescenčně aktivované třídění buněk).

Robot umožňuje extrémně účinné provedení zkoušek celého souboru přírodních protilátek. V raném stádiu screeningu mohou být pozorovány biliony B buněk produkujíce protilátky, což vede k nalezení těch, které mají požadované vlastnosti. Takovéto množství buněk by bylo nepředstavitelné za použití manuálních metod. „Efektivní odběr vzorků v této laboratoři umožňuje rychlé objevení těch málo protilátek, které mají požadované vlastnosti,“ vysvětluje Dr. Malcolm Crook, technický ředitel firmy PAA.
V této laboratoři je robot využit k naočkování buněk do kultivačních 96-ti jamkových destiček pro tkáňové kultury, při čemž v každé jamce se nachází od 500 až po 5000 buněk. Na standardní experiment se může použít až 500 destiček, které jsou odlišeny čárovým kódem. Robot poté přesune naplněné destičky do inkubační stanice, kde se buňky dělí a vytváří protilátku.

Po týdnu od začátku inkubace přesune robot destičky na dopravníkový pás, který destičky přesune na pracoviště screeningu. Tam se odebere vzorek ze supernatantu buněčné kultury, který je robotem přenesen na testovací destičku. Zde se pak identifikují jamky destičky, které obsahují protilátku specifickou pro cílový protein, pomocí pečlivě navržené homogenní fluorescenční screeningová analýza. Destičky jsou po analýze přeneseny do třídící komory, kde robot vybere pozitivní jamky se supernatantem buněčné kultury a umisťuje je na hlavní destičku označenou čárovým kódem. Do vybraných jamek se přidává mrazící médium a celá destička s buňkami je zmrazena na -80°C. Dále následují velmi podrobné analýzy, po kterých dochází ke sběru nejlepších protilátek, který vede k navazujícímu výzkumu a vývoji léčby konkrétních nemocí.
Klíčovým přínosem laboratoře pro výzkum protilátek pro firmy jako UCB je snížení času potřebného k identifikaci potenciálního protilátky v porovnání s manuálními metodami. Poskytuje užitečné výchozí body, ze kterých vychází výzkum léčby a léků navazující na výzkum protilátek, mnohem rychleji než bylo dříve možné. Zároveň umožňuje realizaci několika projektů naráz, tím pádem zaměření na široké spektrum zdrojů nemoci.

Laboratoř je založena na šestiosém robotu firmy Mitsubishi Electric. V této aplikaci byl robot namontován na pojízdnou plošinu s kuličkovým šroubem tak, aby se mohl pohybovat mezi dvěma místy v laboratoři a vykonávat tak různé úlohy. Tento lineární pohyb je plně integrován v pohybových osách robota pomocí vysokorychlostní řídící sítě SSCNet. PAA vybavil robota samostatným ovladačem s SSCNet, i přes to, že Mitsubishi Electric také nabízí roboty, které mohou být ovládány ovladačem robotů PLC integrovaným v rámu robota.
Již zmiňovaný robot je model RV7-FLM-D1-S15 firmy Mitsubishi Electric, jednotka, která je oblíbená díky svému širokému využití od aplikací v oboru biověd a přesných montáží až po výrobu a manipulaci s materiály. Váží méně než 67 kg, avšak je schopný zvednout až 7 kg, má dosah až 900 mm a polohovou přesnost 0,02 mm. Jeho osa může rotovat o ±240 stupňů, což robotu dodává rozsáhlou pracovní obálku. Pokud toho ještě nebylo málo, tento model je ohodnocen stupněm krytí IP67, takže ho lze využít i ve velmi obtížných pracovních prostředích. Také nabízí velmi rychlé cykly a má spoustu bezpečnostních prvků jako například nastavitelné limity rychlosti, pozice a momentu.
Crook shrnuje, „Identifikace těch pár vhodných protilátek již v počáteční fázi vývoje je dosažitelná pouze, pokud výzkum začíná s obrovským množstvím buněk. Z těchto protilátek mohou být posléze vyvinuty léky a pouze robotická automatizace dělá tento proces uskutečnitelným.

zpět