Automatisation de laboratoire 101 : Accès privilégié de notre expert en la matière
Dans le domaine des sciences de la vie, plus c’est mieux. Il est essentiel d’obtenir un grand nombre de données cohérentes et pertinentes pour obtenir une vue d’ensemble qualitative et quantitative de votre modèle. Cependant, il existe de nombreux défis pour réaliser des expériences avec de grands ensembles de données, notamment la nature sujette aux erreurs de la saisie manuelle, le contrôle de l’environnement et la consommation de temps, pour n’en citer que quelques-uns. Heureusement, l’automatisation de laboratoire peut faire des merveilles pour vos efforts de projet de recherche.
Pour ceux qui ne connaissent pas ce terme, l’automatisation de laboratoire intègre de nouvelles technologies pour améliorer la capacité et l’efficacité expérimentales. Du point de vue conceptuel, cela semble génial, mais comment cela se traduit-il dans la vie réelle ?
Nous avons rencontré Constantin Radu , responsable des propositions mondiales chez Molecular Devices, qui nous a ouvert les yeux sur les possibilités infinies d’automatisation de laboratoire avec des exemples de nos collaborations récentes.
Pourriez-vous vous présenter et présenter votre rôle chez Molecular Devices ?
Oui, absolument ; je m’appelle Constantin Radu. Je suis responsable des propositions mondiales au sein de l’équipe d’automatisation et de personnalisation de Molecular Devices et travaille avec l’entreprise depuis plus de quatre ans.
Avant Molecular Devices, j’ai passé de nombreuses années dans l’industrie à faire divers criblages. Ma carrière a commencé au Memorial Sloan Kettering Cancer Center en tant que responsable de laboratoire et chercheur en automatisation, mettant en œuvre et surveillant diverses campagnes de criblage. Au fil des ans, j’ai acquis beaucoup d’expérience dans le fonctionnement, la maintenance et l’utilisation de plateformes d’automatisation. L’expérience me donne des connaissances expertes sur les flux de travail scientifiques et la compréhension de la logistique de l’automatisation de ces flux de travail.
Mon rôle était de travailler avec les tests développés par les scientifiques et de comprendre comment les gérer d’un point de vue technique. Ces tests ont été développés dans des microplaques. Nous avons dû cribler environ 400 000 petites molécules dans des milliers de plaques. Mon objectif était de savoir comment réaliser ces tests sur de grandes plateformes.
Ces types de projets innovants se sont traduits de manière significative par mon poste actuel chez Molecular Devices. Mon rôle est de consulter et de comprendre les exigences des applications de nos clients, de déterminer à quoi ressemblent leurs flux de travail et le débit qu’ils souhaitent atteindre aujourd’hui et à l’avenir. Puis, je propose une solution de travail pour leurs besoins spécifiques, notamment le matériel de laboratoire, la robotique de laboratoire et les solutions logicielles.
Pourquoi les scientifiques souhaiteraient-ils automatiser leur flux de travail ?
Il existe de nombreuses raisons d’automatiser votre flux de travail, mais les six principales raisons incluent :
- Cohérence dans l’acquisition des données
- Flexibilité
- Réduire les erreurs humaines
- Améliorer la sécurité du laboratoire
- Augmentation du temps de travail sans surveillance
- Amélioration du débit
La cohérence dans l’acquisition des données est une chose. Imaginons que vous exécutiez un cours dans le temps sur vos plaques pendant 48 à 96 heures et que vous collectiez des données toutes les 6 heures. Attendre toute la nuit au laboratoire n’est pas faisable. Au lieu de cela, un système automatisé fournit une solution où les plaques entrent et sortent d’un incubateur automatisé pour l’imagerie ou la mesure à des points temporels programmés.
Un bras robotisé dans le système automatisé ne se fatigue jamais, mais les humains le font. Nous pouvons parfois oublier de lire ou d’imager une plaque à un moment donné. En fin de compte, c’est incohérent pour votre acquisition de données.
Un autre avantage de l’automatisation des flux de travail est l’augmentation du temps de travail sans surveillance. Lorsque des expériences sont menées sur la plateforme automatisée, les chercheurs peuvent utiliser ce temps de manière plus productive pour rédiger des subventions, travailler sur des articles scientifiques ou se concentrer sur d’autres aspects liés à la recherche plutôt que d’être constamment devant la paillasse.
Ces améliorations conduisent finalement à des résultats plus présentables dans des délais plus courts, améliorant ainsi le débit, et peuvent accélérer les publications, qui sont, après tout, la devise d’un scientifique et la clé des collaborations et de l’augmentation du financement. J’ai pu constater par moi-même comment l’automatisation de laboratoire a contribué au réseautage et au financement du Memorial Sloan Kettering Cancer Center.
Comment l’automatisation de laboratoire ajoute-t-elle de la valeur à divers types de tests ?
Un test ELISA, par exemple, peut bénéficier énormément de l’automatisation de laboratoire et faire partie d’un flux de travail de test sur plaque haut débit. Pendant le criblage de cellules vivantes avec des banques de composés, qui nécessitent un incubateur, le contrôle de l’environnement devient un défi majeur car l’incubateur est très sensible aux changements. La température doit être à 37°C avec 5 % de CO 2. Si ces valeurs s’écartent, cela pourrait ruiner l’expérience. N’oubliez pas que la procédure de test elle-même demande beaucoup de travail.
Une fois que les clients ont acheté le système ELISA de base, nous avons configuré un flux de travail ELISA prêt à être automatisé pour eux et nous suivons un processus qui peut ressembler à ceci :
- Le flux de travail a commencé par la manipulation automatisée des liquides pour la distribution des réactifs et des échantillons. Elle impliquait également une thermosoudeuse automatisée qui a conservé la température et empêché l’évaporation pendant l’incubation.
- Les plaques ont été transférées vers des décolleurs d’étanchéité, suivis d’un laveur de microplaques automatisé , effectuant un lavage simultané des plaques 96à 384et puits.
- Le flux de travail a généré automatiquement des lectures d’absorbance dans les lecteurs de microplaques utilisés pour calculer la concentration d’antigène cible des échantillons.
Le principal enseignement est que le flux de travail automatisé a apporté facilité et tranquillité d’esprit à ce qui aurait été une procédure très complexe à chaque étape du processus.
Je pense que le développement de lignées cellulaires est un autre exemple parfait où nous pouvons bénéficier de l’automatisation car vous caractérisez et analysez jusqu’à millions de cellules. Nous avons développé des flux de travail automatisés de criblage de clones, qui ont permis le développement continu de lignées cellulaires à partir de clones dérivés de cellules uniques tout en garantissant que tous les clones produisaient des niveaux élevés de protéines cibles. Là encore, la solution intégrée impliquait la coordination entre l’impression de cellules uniques, l’imageur, le lecteur de microplaques et l’incubateur automatisé. Vous pouvez en apprendre davantage sur nos solutions de criblage de clones haut débit sur notre site Web, mais comme dans l’exemple ELISA, vous économisez beaucoup de temps et de ressources.
Pourriez-vous décrire votre implication dans le Centre d’innovation des organoïdes de Molecular Devices ?
Mon implication a commencé par une collaboration entre Molecular Devices et le Cincinnati Children’s Center for Stem Cell and Organoid Medicine (CuSTOM) . En fait, nous les avons contactés pour identifier leurs besoins et leurs objectifs. À l’époque, leur groupe de recherche était un pionnier dans la recherche sur les organoïdes. Ils souhaitaient automatiser leur flux de travail pour la culture cellulaire 3D et le criblage d’organoïdes afin d’améliorer leurs résultats de recherche en médecine personnalisée.
Les instruments qu’ils utilisaient, incubateur, température ambiante et outils de stockage, n’étaient rien de nouveau. Cependant, nos méthodologies de flux de travail automatisé les ont aidés à optimiser la communication entre ces instruments.
Ensuite, nous avons réalisé une tendance commune parmi nos nouveaux clients : désir de travailler avec des échantillons biologiquement pertinents comme les organoïdes . Le défi était qu’ils ne savaient pas comment obtenir des résultats reproductibles. De plus, il n’y avait pas de procédure standardisée pour développer, imager et analyser ces échantillons complexes.
Avec l’établissement du Centre d’innovation des organoïdes (CIO), nous avons commencé à aider nos clients en présentant des flux de travail automatisés 3D pour leurs tests spécifiques en temps réel. CuSTOM a pu observer chaque étape, de la mise en culture des cellules à la différenciation et au criblage.
Avant le criblage, nous avons également effectué des tests de stabilité sur leurs réactifs. Il se peut que quelqu’un ait dû venir à certains intervalles pour préparer de nouveaux tampons, nous avons donc testé combien de temps un tampon resterait stable. Nous avons également formé nos clients à l’utilisation de leurs flux de travail désignés et à la réalisation de tests de stabilité.
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Pour résumer, l’OIC est devenue une plateforme permettant à nos clients de donner vie à leurs objectifs de recherche et aux méthodologies souhaitées.
Qu’est-ce qui différencie Molecular Devices de ses concurrents dans la personnalisation des solutions automatisées de laboratoire ?
Chez Molecular Devices, nous prenons le temps d’approfondir les flux de travail de nos clients et de comprendre l’application et l’objectif final. Nous démontrons une simulation de modèle de leur flux de travail idéal. Ce qui est fascinant dans l’automatisation de laboratoire à l’OIC, c’est sa capacité à imiter les étapes manuelles qu’un membre du laboratoire effectuerait pour la recherche sur les organoïdes. Cette fonction rend cette démonstration plus convaincante. Nous fournissons également des rapports écrits de nos tests d’instruments et de flux de travail par la suite. Ensuite, les clients sont assurés que ce flux de travail est adapté.
Nos techniciens de service fournissent une assistance à la clientèle dans le monde entier 24/7. De plus, notre équipe de service est la meilleure de sa catégorie et offre une assistance continue après l’installation.
Il peut être difficile d’obtenir rapidement l’assistance mondiale d’une entreprise basée aux États-Unis. Par exemple, je travaillais dans un laboratoire de recherche en Corée du Sud, mais l’assistance technique proviendrait d’Allemagne et les pièces de Singapour. Il fallait plusieurs mois pour que nos imageurs soient réparés. Chez Molecular Devices , nous travaillons avec diligence pour éliminer les retards résultant de différents fuseaux horaires.
Un autre exemple remarquable de nos solutions automatisées est la flexibilité des systèmes d’automatisation de laboratoire intégrés. Nous utilisons des instruments Molecular Devices et d’autres instruments tiers qui répondent aux besoins scientifiques du chercheur.
Quel est l’avenir de l’automatisation de laboratoire ?
L’automatisation n’est pas nouvelle ; elle est utilisée depuis le milieu des années 1990 pour le criblage de médicaments. La différence à l’époque était qu’il y avait plusieurs fournisseurs développant des imageurs et des plaques de différentes tailles, donc toutes les automatisations de laboratoire n’étaient pas compatibles avec chaque instrument.
L’automatisation de laboratoire a un énorme potentiel et de la place pour les découvertes. L’objectif suivant est d’améliorer l’expérience de l’utilisateur grâce à des robots mobiles sophistiqués qui pourraient aider les scientifiques à exécuter les flux de travail ou à travailler en étroite collaboration avec les chercheurs.
Je sais d’expérience que pour prendre soin de vos cellules, vous devez parfois vous rendre au laboratoire le samedi et le dimanche. Avec les restrictions liées à la COVID-19, les heures de travail doivent être plus flexibles pour les chercheurs. L’automatisation de laboratoire sera très pratique, en particulier dans la nouvelle normalité, vous n’aurez donc pas besoin d’être physiquement au laboratoire tous les jours et 24 h/24. L’automatisation laissera de la place à la productivité, grâce à l’augmentation du temps d’attente, vous permettant d’effectuer plusieurs tâches, car la robotique automatisée fera la plupart du travail lourd.
Découvrez les systèmes prêts pour l’automatisation
Quelle que soit la question scientifique ou l’application en question, un flux de travail automatisé peut apporter des réponses plus rapidement. En intégrant une technologie de pointe de l’industrie dans une cellule de travail flexible et personnalisable, les chercheurs peuvent optimiser considérablement leur temps en laboratoire et libérer des ressources pour d’autres tâches critiques, ce qui accélère la découverte.
Découvrez les flux de travail prêts pour l’automatisation de laboratoire dans une solution de criblage haut débit de bout en bout pour les éléments suivants :
- Criblage cellulaire haut contenu
- Criblage de clones haut débit
- Biologie des protéines et des cellules
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