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2021年12月10日 | プレスリリース 世界初のロボット対応LCおよびLC-MSを含む自律型実験システムの有用性を神戸大学と検証
自動化を検討する研究者向けにプロトタイプを公開

島津製作所と国立大学法人神戸大学(以下、神戸大学)は、ロボットとデジタル技術、AI(人工知能)などを活用した自律型実験システム(Autonomous Lab)プロトタイプの有用性検証を開始いたしました。両者は同日から同システムのスマートセルインダストリー分野向けプロトタイプをバイオファウンドリー実験室(神戸大学統合研究拠点内)にて、自動化を検討する企業や大学などの研究者に向けて公開いたします。当社は、バイオ・製薬・新素材開発などにおける自律型実験システムの社会実装を目指していきます。

島津製作所と神戸大学(先端バイオ工学研究センター・蓮沼誠久教授ら)は、2018年度から3ヵ年にわたり「スマートセル」(先端バイオ工学を用いて人工的に遺伝子を変化させた細胞)の研究に共同で取り組んできました。従来は大量生産が困難だった物質をスマートセルによって生産可能にすることは、医薬品や食品、新素材、石油化学製品代替素材、環境など様々な領域で技術革新をもたらすといわれています。ただし、新たなスマートセルの開発や大量生産に道筋をつける実験デザインは非常に複雑です。そのため、生産工程の最適化には時間がかかっていました。

出展:経済産業省 バイオ小委員会報告書 バイオテクノロジーが開く「第5次産業革命」

出展:経済産業省 バイオ小委員会報告書 バイオテクノロジーが開く「第5次産業革命」

 

島津製作所と神戸大学は、今年6月から自律型実験システムの構築に向けて、本システムにて、Design(代謝設計/遺伝子設計)→ Build(宿主構築)→ Test(生産性評価/メタボローム解析)→ Learn(実験結果の解析)という「DBTLサイクル」の効率化の検証に共同で取り組んでおります。具体的な研究テーマは「高機能物質生産に繋がる代謝経路でボトルネックとなっている酵素機能の改善」および「培養条件の自動最適化」です。分析機器から得られるデータを基に、次の実験条件を策定するAIを活用し、迅速な高生産菌株の構築および培養条件の最適化を図ります。

本システムは神戸大学統合研究拠点内のバイオファウンドリー実験室(神戸市中央区港島南町)に設置し、バイオ・製薬・新素材開発などの分野への展開や、それらの社会実装を目的とした実証実験を進めます。この一環として、自動化を検討する研究者や企業向けに見学やデモも受け付けます。見学・デモをご希望する方は、下記の問い合わせフォームより所定の事項を記入してお申し込みください。
https://solutions.shimadzu.co.jp/form/press/autonomouslab/contact.html

当社は本年11月に神戸大学発バイオベンチャーである株式会社バッカス・バイオイノベーションに出資するとともに協業に関する合意書を締結しました。今後、島津製作所は、神戸大学およびバッカス・バイオイノベーションとともにスマートセル発展に資する研究開発に従事してまいります。

 

自律型実験システム(Autonomous Lab)プロトタイプの全容

自律型実験システム(Autonomous Lab)プロトタイプの全容

 

自律型実験システム(Autonomous Lab)のロボット対応LC

自律型実験システム(Autonomous Lab)のロボット対応LC

 

神戸大学に設置した自律型実験システムプロトタイプの特長

1.世界初となるロボット対応液体クロマトグラフ

島津製作所は、スカラ型ロボット(水平多関節ロボット)による検体プレートの移動に対応する機構を備えた液体クロマトグラフ(LC)を開発済みです。実験用ロボットの導入によって、従来は手作業工程だったプレートの設置・交換を自動化できます。LC内部の温度に影響を与えないスムーズな移動も可能です。

2.ビジュアルプログラミングによる簡便な実験プロトコルの設計

専用の管理アプリは実験全体の流れを視覚的に表現しており、クラウド経由で手順を指示する際も直感的かつ簡便な操作が可能です。複雑なプログラミング言語の入力は不要です。

3.実験の立案から結果の管理までを統合管理

前述の専用アプリが検体ごとに使用した容器・装置・試薬、分析手法、実験結果などをデータベースで管理するため、高いトレーサビリティを実現します。実験に関わる全データをアプリで解析・閲覧できます。

4.実験結果から新たな実験条件を立案するAI

「Autonomous Lab」は、ベイズ最適化(未知の関数を推定する機械学習の手法)などによって実験結果から次の実験条件を立案するAIと連携した自動実験システムです。研究者の勘や経験に拠らず、効率的に研究を進められます。

自律型実験システム(Autonomous Lab)のコンセプト

島津製作所は未来のラボのビジョンとして「ロボットとAIが自律的に科学的な発見するプラットフォーム」を掲げています。当社の基盤技術研究所が中心となって、その実現に向けた自律型実験システムを開発しています。本システムでは、まず研究者がクラウドサービス経由でプロトコル(実験手順)を入力します。次にロボットが実験を実行し、クラウドを介して実験結果を研究者に伝えます。データをAIで解析することで分析を支援したり、計画を自動で設定して実験を自律的に進めたりする未来のラボを目指しています。

自律型実験システム(Autonomous Lab)のイメージCG

自律型実験システム(Autonomous Lab)のイメージCG