Un nuevo estudio de prueba de concepto detalla cómo se puede diseñar un sistema automatizado impulsado por inteligencia artificial, construir, probar y aprender vías bioquímicas complejas para producir licopeno de manera eficiente, un pigmento rojo que se encuentra en los tomates y se usa comúnmente como colorante alimentario, abriendo la puerta a una amplia gama de aplicaciones biosintéticas, informe de los investigadores.

Los resultados del estudio, que combinó una plataforma robótica totalmente automatizada llamada Illinois Biological Foundry para biofabricación avanzada con IA para lograr la biofabricación, se publican en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

"Las bio-fundiciones son fábricas que imitan a las fundiciones que construyen semiconductores, pero están diseñados para sistemas biológicos en lugar de sistemas eléctricos, "dijo Huimin Zhao, profesor de ingeniería química y biomolecular de la Universidad de Illinois que dirigió la investigación.

Sin embargo, porque la biología ofrece muchas vías para la producción química, Los investigadores afirman que se requiere un sistema impulsado por IA y capaz de elegir entre miles de iteraciones experimentales para una verdadera automatización.

Los esfuerzos anteriores de bio-fundición han producido una amplia variedad de productos, como productos químicos, combustibles y células y proteínas modificadas genéticamente, los investigadores dijeron, pero esos estudios no se realizaron de forma totalmente automatizada.

"Los estudios anteriores sobre el desarrollo de la bio-fundición se centraron principalmente en sólo uno de los diseños, construir, probar y aprender elementos, "Dijo Zhao." Aún se necesitaba un investigador para realizar análisis de datos y planificar el próximo experimento. Nuestro sistema, apodado BioAutomata, cierra el diseño, construir, prueba y aprende y deja a los humanos fuera del proceso ".

BioAutomata completó dos rondas de construcción y optimización totalmente automatizadas de la vía de producción de licopeno, que incluye el diseño y la construcción de las vías del licopeno, transferencia de las vías que codifican el ADN a las células huésped, crecimiento de las células, y extracción y medición de la producción de licopeno.

"BioAutomata pudo reducir el número de posibles vías de producción de licopeno construidas a partir de más de 10, 000 hasta aproximadamente 100 y crear una cantidad optimizada de células superproductoras de licopeno en semanas, lo que reduce considerablemente el tiempo y el costo, "Dijo Zhao.

Zhao prevé que las bio-fundiciones totalmente automatizadas sean una revolución futura en la fabricación inteligente, no muy diferente de lo que hizo la automatización para la industria del automóvil.

"Hace cien años, la gente construía coches a mano, ", dijo." Ahora, ese proceso es mucho más económico y eficiente gracias a la automatización, e imaginamos lo mismo para la biofabricación de productos químicos y materiales ".