Une nouvelle étude de preuve de concept détaille comment un système automatisé piloté par l'intelligence artificielle peut concevoir, construire, tester et apprendre des voies biochimiques complexes pour produire efficacement du lycopène, un pigment rouge présent dans les tomates et couramment utilisé comme colorant alimentaire, ouvrant la porte à un large éventail d'applications biosynthétiques, rapport des chercheurs.

Les résultats de l'étude, qui a combiné une plate-forme robotique entièrement automatisée appelée Illinois Biological Foundry for Advanced Biomanufacturing avec l'IA pour réaliser la biofabrication, sont publiés dans la revue Communication Nature .

"Les biofonderies sont des usines qui imitent les fonderies qui fabriquent des semi-conducteurs, mais sont conçus pour les systèmes biologiques au lieu des systèmes électriques, " dit Huimin Zhao, un professeur de génie chimique et biomoléculaire de l'Université de l'Illinois qui a dirigé la recherche.

Cependant, parce que la biologie offre de nombreuses voies vers la production chimique, les chercheurs affirment qu'un système piloté par l'IA et capable de choisir parmi des milliers d'itérations expérimentales est nécessaire pour une véritable automatisation.

Les efforts antérieurs de la biofonderie ont produit une grande variété de produits tels que des produits chimiques, carburants, et des cellules et protéines modifiées, les chercheurs ont dit, mais ces études n'ont pas été réalisées de manière entièrement automatisée.

"Les études antérieures dans le développement de la biofonderie se sont principalement concentrées sur un seul de la conception, construire, tester et apprendre des éléments, " a déclaré Zhao. "Un chercheur était toujours nécessaire pour effectuer l'analyse des données et planifier la prochaine expérience. Notre système, surnommé BioAutomata, ferme la conception, construire, boucle de test et d'apprentissage et laisse les humains en dehors du processus."

BioAutomata a terminé deux cycles de construction et d'optimisation entièrement automatisés de la voie de production de lycopène, qui comprend la conception et la construction des voies du lycopène, transfert des voies de codage de l'ADN dans les cellules hôtes, croissance des cellules, et l'extraction et la mesure de la production de lycopène.

"BioAutomata a pu réduire le nombre de voies possibles de production de lycopène construites à partir de plus de 10, 000 jusqu'à environ 100 et créer une quantité optimisée de cellules surproductrices de lycopène en quelques semaines, ce qui réduit considérablement le temps et les coûts, " dit Zhao.

Zhao envisage que les biofonderies entièrement automatisées soient une future révolution dans la fabrication intelligente, un peu comme ce que l'automatisation a fait pour l'industrie automobile.

"Il y a cent ans, les gens construisaient des voitures à la main, " dit-il. " Maintenant, ce procédé est beaucoup plus économique et efficace grâce à l'automatisation, et nous imaginons la même chose pour la bioproduction de produits chimiques et de matériaux."