[注] LEGO Mindstormsロボットシステム：LEGOコンポーネントを使用してロボットを組み立て、プログラムおよび制御できるDIYロボットキットシリーズであったが、2021年6月30日を以って販売が終了した。その後継製品として現在, SPIKEプライムが発売されている
合成生物学の分野では、実験プロセスの合理化を追求することで、研究パラダイムを再定義する革新的な技術が生まれている。従来のワークフローは、手間がかかり、エラーが発生しやすい段階が多く、所要時間とコストの増大を招いている。その中で、自律型液体処理システムが、精度と効率性を向上させる可能性を秘めた有望なツールとして登場している。しかしながら、多くの研究室が利用するには、その導入とメンテナンスに巨額の予算を要することが、障害になる。トルコのユスキュダル大学の研究チームは今回、LEGO Mindstormsロボットシステム（以下、LEGOロボット）を利用して、遠隔および自律型の遺伝子工学プラットフォームであるCRISPR.BOTを開発した。
合成生物学の分野では、実験プロセスの合理化を追求することで、研究パラダイムを再定義する革新的な技術が生まれている。従来のワークフローは、手間がかかり、エラーが発生しやすい段階が多く、所要時間とコストの増大を招いている。その中で、自律型液体処理システムが、精度と効率性を向上させる可能性を秘めた有望なツールとして登場している。しかしながら、多くの研究室が利用するには、その導入とメンテナンスに巨額の予算を要することが、障害になる。トルコのユスキュダル大学の研究チームは今回、LEGO Mindstormsロボットシステム（以下、LEGOロボット）を利用して、遠隔および自律型の遺伝子工学プラットフォームであるCRISPR.BOTを開発した。
教育用として広く知られてきたLEGOロボットは、実は、バイオテクノロジー実験に使用する液体処理システム [＊1]、蛋白質生成や細菌培養の供給システム [＊2]、即時適応型放射線治療のシミュレーター [＊3] など、研究にも利用されてきた。研究チームは今回、 LEGOロボットを利用して、機械学習、トランスジェニック細胞のスクリーニング、分析計算、遺伝子設計、遺伝子経路の選択、
実験設計、細胞クローニング、遺伝子経路解析を、人間の介入を最小限に抑え、誤差を最小限に抑えて実行可能とするプラットフォームを設計・実装した [Fig. 9引用右図概念図参照]。
実験設計、細胞クローニング、遺伝子経路解析を、人間の介入を最小限に抑え、誤差を最小限に抑えて実行可能とするプラットフォームを設計・実装した [Fig. 9引用右図概念図参照]。 具体的には、CRISPR.BOTは、緑色蛍光タンパク質（GFP）をコードするプラスミドDNAを細菌宿主に効率的に導入することから、レンチウイルスによる形質導入、そしてヒト細胞株におけるCRISPR-Cas9を介した遺伝子編集を含む複雑な操作に至るまで、一連の実験を通してその優れた能力を実証した。
CRISPR.BOTは特に、単一細胞のサブクローニングにおいて並外れた結果を達成し、90～100%という前例のない純度のGFP + CRISPR-gRNA +細胞を生成した。さらに、この研究は、CRISPR.BOTが安全な遺伝子工学の実践を促進し、研究者がSARS-CoV-2ウイルスのような病原性微生物を人間と直接接触することなく扱うことを可能にする可能性も示した。
LEGOロボットによるCRISPR.BOTの費用対効果を調査した結果、
この日常的な研究室のルーチン作業に適しているプラットフォームのコストは、市販の自律型システムの10分の1にまで抑制可能なことが確認された [右図はFig. 10から引用した研究室での設置イメージ]。
この日常的な研究室のルーチン作業に適しているプラットフォームのコストは、市販の自律型システムの10分の1にまで抑制可能なことが確認された [右図はFig. 10から引用した研究室での設置イメージ]。 CRISPR.BOTは合成生物学における変革の原動力となり、実験プロセスを再定義し、精度を高め、遺伝子工学における新たな可能性を切り開く道筋を提供する。
[注] 右図は、Fig. 3から引用したCRISPR.BOTの組み立て解説図
[注] 右図は、Fig. 3から引用したCRISPR.BOTの組み立て解説図[＊] 参考文献
- "Liquid-handling Lego robots and experiments for STEM education and research" Gerber LC [..] Riedel-Kruse IH. PLoS Biology. 2017-03-21.
- "An automated and parallelised DIY-dosing unit for individual and complex feeding profiles: construction, validation and applications" Wagner SG [..] Kremling A, Pflüger-Grau K. PLoS One. 2019-06-19.
- "A Novel Real-Time MATLAB/Simulink/LEGO EV3 Platform for Academic Use in Robotics and Computer Science" Montes N [..] Hilario L. Sensors. 2021-02-02.
[出典] "CRISPR.BOT an autonomous platform for streamlined genetic engineering and molecular biology applications" Erick F [..] Tastan C. Sci Rep. 2025-08-06. https://doi.org/10.1038/s41598-025-01655-2 [所属] Üsküdar University (トルコ), Maltepe University, iDNA Biotechnology Inc.
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