10月11日,正在江蘇南京舉行的2018世界智能制造大會(huì)正式發(fā)布了本年度“世界智能制造十大科技進(jìn)展和中國(guó)智能制造十大科技進(jìn)展”。南開大學(xué)人工智能學(xué)院、機(jī)器人與信息自動(dòng)化研究所趙新教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“面向生命科學(xué)的原位顯微分析與操作儀”入選“2018中國(guó)智能制造十大科技進(jìn)展”。去年,該系統(tǒng)“操刀”完成克隆實(shí)驗(yàn),成功繁育出世界首例13頭機(jī)器人克隆豬,備受關(guān)注。
“面向生命科學(xué)的原位顯微分析與操作儀”具有可視化、微創(chuàng)化、定點(diǎn)化、定量化功能,集檢測(cè)分析與操作于一體等特點(diǎn),是微操作機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)突破。它將操作者從繁重的手工細(xì)胞操作中解放出來(lái),解決了克隆技術(shù)廣泛應(yīng)用的瓶頸問題。其創(chuàng)新點(diǎn)在于:建立面向細(xì)胞級(jí)操作的原位顯微分析與操作系統(tǒng);建立面向組織發(fā)育的數(shù)學(xué)生物學(xué)仿真平臺(tái)。
體細(xì)胞克隆是改良生物品種的經(jīng)典方法之一。然而,極低的成功率,成為體細(xì)胞克隆技術(shù)發(fā)展的瓶頸。“作為最復(fù)雜的微操作之一,體細(xì)胞克隆技術(shù)急需實(shí)現(xiàn)機(jī)器人化。通過(guò)機(jī)器人化體細(xì)胞核移植操作,提高后續(xù)細(xì)胞培養(yǎng)成功率,進(jìn)而提高整個(gè)體細(xì)胞克隆技術(shù)的成功率,是我們面臨的真正挑戰(zhàn)。”趙新說(shuō)。
針對(duì)這些問題,南開大學(xué)團(tuán)隊(duì)面向生命科學(xué)發(fā)展需求展開科研攻關(guān),研制出面向生命科學(xué)的原位顯微分析與操作儀,利用該儀器實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人化的細(xì)胞核移植流程。較之傳統(tǒng)的“手工操作”克隆技術(shù),機(jī)器人自動(dòng)化“操刀”,用力更小,精度更高,對(duì)細(xì)胞傷害更少,實(shí)現(xiàn)了數(shù)千例機(jī)器人化細(xì)胞核移植的全流程,將標(biāo)志克隆成功的囊胚率從手動(dòng)操作的10%提高到21%。
為了讓這項(xiàng)技術(shù)“開花結(jié)果”,南開大學(xué)團(tuán)隊(duì)與天津市畜牧獸醫(yī)研究所合作,將510個(gè)重構(gòu)胚移植到6頭代孕母豬體內(nèi),其中2頭懷孕。2017年4月,世界首批由機(jī)器人操作的13頭克隆豬在天津誕生。
據(jù)了解,目前,這項(xiàng)機(jī)器人育種技術(shù)已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。作為丹麥大白原種豬的“復(fù)制品”,首批誕生的13頭克隆小豬,品種特征突出,生產(chǎn)性能優(yōu)良,留種率達(dá)到69%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自繁種豬35%左右的留種率,極大降低了優(yōu)良品種的繁育成本,創(chuàng)造了巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。
中國(guó)科協(xié)智能制造學(xué)會(huì)聯(lián)合體副主席、中國(guó)工程院院士、中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)李駿介紹,“雙十”科技進(jìn)展的評(píng)選主要從創(chuàng)新性、應(yīng)用性、影響力、未來(lái)預(yù)期等方面考量。入選項(xiàng)目在智能制造方面具有新穎性或?qū)嵸|(zhì)性的突破,解決了智能制造領(lǐng)域技術(shù)難點(diǎn)或行業(yè)熱點(diǎn)問題,在勞動(dòng)生產(chǎn)率、投資回報(bào)率、對(duì)生態(tài)環(huán)境和生活環(huán)境改善以及對(duì)行業(yè)創(chuàng)新能力和競(jìng)爭(zhēng)力提升都具有突出貢獻(xiàn)。
據(jù)悉,“面向生命科學(xué)的原位顯微分析與操作儀”項(xiàng)目研發(fā)歷時(shí)十余年,獲得國(guó)家重大科研儀器研制專項(xiàng)、“863”計(jì)劃先進(jìn)制造領(lǐng)域、天津市智能機(jī)器人重大科技專項(xiàng)支持,曾獲2002年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。