实验室自动化系统赋能中医药研究

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2021年7月中国中医科学院医学实验中心与镁伽科技签订协议，共建“中医药机器人智能实验室”。这是中医药领域第一个以机器“智能”为研究核心的示范实验室，实验室建立的初心是以自动化、智能化加速中医药科学研究和新药研发，围绕中医药领域实验技术智能升级、中成药复杂作用解析、中药新药筛选三个目标发力。

经过近一年的研发攻关，目前共建实验室已经实现部分常规实验技术的自动化替代，形成了可对外的技术服务能力；我们提出了蛋白质热稳定性芯片的概念，该方法可与自动化的系统连接，实现非标记复杂组分的体外药物和靶点筛选，非常适用于中医药研发的场景，相关的专利、科学文章已经在申请、发表过程中。另外，双方科学家也开展了多项技术合作，例如针对阿霉素心脏毒性的活性分子高通量筛选、合作开展中医药前沿技术论坛、双方科研人员联合参加了首届全国博士后创新创业大赛，并获得金奖。这些成果的取得体现了智能自动化在中医药领域应用的巨大潜力。

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中医药研发与生命科学、药学研究有共同的地方，都高度依赖于化学、生物学、药理学等基础学科的交叉应用，同时中医药成分又更加复杂，分析、筛选工作量更大，我们科研人员和学生需要花费大量时间去进行实验条件摸索，人工实验的精度和可重复性一直是困扰我们的痛点，之前我们也进行了一些自动化的尝试，例如自动化工作站、核酸提取仪的使用，但是这些仪器都是单流程的高通量，他们之间的串联仍然需要人工介入，无法实现全流程自动化工作。

共建实验室在中医药机器智能领域迈出了关键的第一步，镁伽科技开发了普适性很强的智能自动化整合平台，帮助我们进行了个性化的全流程的实验体系整合，基于该平台我们部分常规实验操作已经实现了全流程无人化的工作，这样就节省了我们用在重复性实验上的时间，可以有更多的精力去查阅文献和思考科学问题。

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第一，自动化平台严格按照实验方案和流程设置进行，减少了人员在大量重复操作中可能导致的失误，同时实验过程能够精确追溯，实验结果可靠性更高，提高了人力、物力、时间的利用率。

第二，自动化平台的移液精度，时间控制都比人工精确，通过对ELISA实验、PCR实验、BCA曲线测定等实验的实际测算，实验结果的CV值显著低于人工。

以上两点确立了自动化平台在实验精度和可重复性上的优势。

第三，自动化平台的效率更高。以ELISA实验为例，人工检测，每增加一块板，实验精度就降低一点，5块板以上，就很容易产生批间差异。但自动化平台可以最大限度地减少批间差异，同时能保证日检测量至少40块以上。

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目前双方正在积极协商推进实验室的二期建设，二期建设将以中药特色基因文库、中药靶点以及新药高通量筛选等技术为基础打造中药新药发现与复杂作用智能解析平台，从智能自动化角度为解读中医药学原理作出贡献。