Automation of super resolution spatial sequencing

הרקע לפרויקט:

במעבדה שלנו חוקרים רקמות בעזרת טכנולוגית ריצוף מולקולרי המאפשרת לדעת, בדיוק ננומטרי, מה מיקומם המרחבי של מאות גנים בתוך הרקמה. טכנולוגיה זו נמצאת בחזית המחקר ואף נכנסת לשימוש בתעשייה. הטכנולוגיה מאפשרת אפיון עמוק של מחלת הסרטן, אלצהיימר, עיוורון כתוצאה ממחלות רשתית, אוטיזם ועוד. הטכנולוגיה מבוססת על תהליכים אנזימטיים המתרחשים ברקמה וזיהוי מיקום המולקולות ע"י שימוש במיקרוסקופ כך שמתקבלות מפות גנומיות מדויקות של אזורים שונים ברקמה. בעזרת הריצוף ניתן לדעת היכן כל גן מתבטא ברקמה ומה רמת הביטוי של כל גן. ההכנה של הרקמות לריצוף והריצוף עצמו כוללים שלבים רבים של פעילות אנזימטית וצילום במיקרוסקופ. כיום שלבי ההכנה ושלבי הריצוף מתבצעים באופן ידני במעבדה כך שהכנה של רקמה לריצוף אורכת זמן רב והצילום גם כן ארוך ובזבזני. אוטומציה של תהליך הכנת הדוגמה ושל תהליך הריצוף תוכל לאפשר להשתמש בטכנולוגיה על מספר גדול יותר של רקמות ביעילות רבה יותר, שיפור שבאופן יש לו גם משמעות קלינית.

מטרת הפרויקט:

מטרת הפרויקט היא לאפשר אוטומציה של הכנת הרקמות לריצוף וריצופן.
הפרויקט יכלול תכנון ותכנות של רובוט שיאפשר הכנה אוטומטית של הרקמות לריצוף ותכנון ובניה של מערכת מיקרופלואידית שתאפשר אוטומציה של שלבי הריצוף האנזימטיים תחת המיקרוסקופ. בניית המערכת דורשת תכנון הנדסי מדויק כך שתכיל תא-זרימה (Flow Cell) אשר יותקן על במת המיקרוסקופ. בתוך תא הזרימה יונחו רקמות הניסויי ואל התא יוזרמו אנזימים וראגנטים שונים בזמנים מדוייקים ובטמפרטורות שונות. המערכת כולה צריכה לפעול על יד מחשב המיקרוסקופ ולכן יהיה צורך בהבנת חומרה ותוכנה. הפרויקט יאפשר ריצוף מרחבי אוטומטי בסופר רזולוציה.

תכולת הפרויקט:

• הכרת הרובוט ומערכת המיקרוסקופיה הקיימת במעבדה ושל וכן תוכנות האנליזה לצורך הבנה בסיסית של הפרויקט
• למידה של אופן תכנות הרובוט וכיולו
• למידת שלבי הפרוטוקול הנדרשים לאוטומציה
• חיבור במת המיקרוסקופ, תא הזרימה, המשאבות והמחשב למערכת אחת
• הבנת הפקודות הנדרשות להפעלה מרחוק של המשאבות
• יצירת קוד עבודה שיאפשר לכלל הרכיבים לפעול יחד
• ריצוף לדוגמא והשגת דאטא
• סיכום התוצאות

קורסי קדם:

מבוא להנדסת תוכנה ומחשבים

דרישות נוספות:

• רקע בביולוגיה מומלץ
• רקע בתכנות חובה
• רקע בחומרה יתרון

מקורות:

https://www.alonlab.org/technology