“真正的明星是这个机器人，”HHMI Janelia研究园区的小组负责人大卫·斯特恩说。“这是一项极具创意的工程。”
该项目由斯特恩实验室的前博士后贾斯汀·克罗克(Justin Crocker)领导，他现在是位于德国海德堡的欧洲分子生物学实验室(EMBL)的一名组长。在过去，为了研究调控区域在发育中的作用，科学家们一次只研究了几个突变的影响。但是克罗克和斯特恩想研究数百个突变，以确定一个调控区域中每个位置的作用。这些实验需要一个复杂的准备程序，以完全相同的方式在数千个果蝇胚胎上重复。即使样品制备过程中稍有不一致也会改变结果。
因此，两人与Janelia实验技术团队(jET)合作，设计并制造了一个机器人，它可以完成制备样品的精细工作。克罗克说:“采取这些措施的时机至关重要。“对我们来说，我们的目标是尽可能地消除人类因素，让事情变得非常标准化。”
广告
广告
jET的工程师们在实验室里跟着克罗克，看着他执行复杂协议的每一步，甚至亲自动手。然后，他们为每个步骤开发了创造性的解决方案，最终设计出了一个可以将手动动作转换为自动化步骤的机器人。这个团队花了好几年的时间，用了两次失败的原型，才最终确定了一个获奖的设计:一个烤面包机大小的精巧装置，可以持续保存和染色数百个处于不同发展阶段的苍蝇胚胎。
克罗克和他的同事们使用“杂交器”机器人来研究一种增强子突变的影响，斯特恩实验室已经研究了几十年。过去的研究表明，这种增强子的确切基因序列有很大的灵活性——突变有很大的空间来改变序列，而不会对功能产生很大影响。但在杂交器的帮助下，新的全面调查呈现出一幅不同的画面。
克罗克的团队创造了这种增强子的许多变体，每一种都有少量随机突变。然后，他们创造了800种不同的苍蝇菌株，每一种都携带不同的增强子变体。斯特恩的实验室过去曾对这种增强器做过一次性的修改。但是，如果没有“杂交器”的技术协助，就不可能分析数百种不同的可能变化的结果。
克罗克和斯特恩最初认为这个实验可以突出几个对增强器功能至关重要的小区域。但令人惊讶的是，他们发现大多数突变都以某种方式改变了基因表达。这些突变发生在哪里并不重要:几乎增强子的所有区域似乎都在编码有价值的信息。斯特恩说:“基因的调控区域编码信息的密度比以前预想的要大得多。”此外，单个突变通常有几种不同的影响——例如，果蝇某些部位的基因表达减少，而其他部位的基因表达增加。“这两个事实可能会限制监管区域如何发展，”斯特恩说。
科学家们还不确定为什么会出现这种情况，也不确定他们的发现如何与增强子通常进化非常快的事实相吻合。斯特恩说:“我们希望它能引导人们开始以不同的方式思考这些区域，设计新的实验来更深入地探索这个问题。”
克罗克现在正与EMBL的工程师合作改进杂交器，并设计新的机器人工具，他希望这将使他所在领域的其他人能够自动化类似的实验。克罗克说:“它使我们能够做全新类型的实验，并回答人们以前从未接触过的问题。”
研究小组在杂志上描述了这一发现以及机器人本身自然．
来源:霍华德休斯医学研究所
