N.76 – Laboratorios automatizados “en la nube”

Durante siglos los investigadores debieron dedicar tiempo y otros recursos para constituir, equipar, abastecer, operar y mantener laboratorios, lo que dispersó su atención y sus capacidades para la investigación. Los actuales “laboratorios en la nube, (LN)” (“Cloud labs”) permiten a los investigadores focalizar su atención en el despliegue y concreción de sus ideas, con prescindencia de las inversiones, costos y cargas cotidianas asociadas a la gestión de laboratorios físicos. Ver anteriores reseñas del Newsletter DPT sobre LN (*).

Un LN consiste en cientos de máquinas operadas por líneas de código emitidas por investigadores desde diversas localizaciones remotas, con la supervisión de robots. Solo se necesitan uno o dos técnicos humanos para gestionar todo el proceso. Los LN dan eficaz respuesta a la tendencia –de las organizaciones usuarias- a subcontratar aspectos no centrales en su misión: “es como tener un laboratorio que funciona las 24 horas del día, los 7 días de la semana”.

Los investigadores pueden iniciar sesión en el panel del LN y especificar qué experimentos desean realizar y cuándo; configurar el equipo de acuerdo con sus preferencias; hacer ajustes durante el proceso; así como obtener actualizaciones en vivo de los procesos, visualizar sus experimentos en una cámara web y obtener lecturas y salidas en tiempo real. Un “robot experto” (basado en inteligencia artificial) actúa como un técnico calificado, ayudando a los usuarios a identificar y resolver eventuales problemas que puedan surgir en los experimentos.

Los LN ofrecen una gama completa de recursos, servicios y capacidades que permiten a los investigadores realizar cualquier experimento básico a través de una interfaz de software a la que pueden acceder desde cualquier localización. Los investigadores envían al LN sus protocolos experimentales en línea, hacen llegar -en caso necesario- las muestras, materiales y reactivos pertinentes, y reciben los resultados en los formatos convenidos, manteniendo pleno control sobre todos los aspectos de sus experimentos, desde el diseño hasta el análisis de datos y la producción de informes.

Para instituciones académicas, empresas farmacéuticas y organizaciones de investigación por contrato, los LN pueden reemplazar completamente a los laboratorios físicos con diversos beneficios, desde ahorros de costos hasta una menor carga de capital, mayor rendimiento, acceso a una diversidad de equipos y recursos, posibilidad de capacitar a investigadores en tecnologías avanzadas, así como la posibilidad de que profesores, investigadores y estudiantes de posgrado lleven rápidamente sus ideas al laboratorio y realicen los experimentos pertinentes desde localizaciones remotas.

La accesibilidad y flexibilidad que ofrecen los LN los constituyen en una opción atractiva para universidades que procuran crear entornos de aprendizaje más efectivos y estimulantes para sus alumnos, quienes pueden acceder al laboratorio desde cualquier parte del mundo, así como aprender los conceptos básicos de codificación y un conjunto de habilidades que les servirán en un futuro cada vez más digital.

En el caso de las empresas farmacéuticas, los LN les permiten realizar varios experimentos al mismo tiempo durante las 24 horas del día, los 7 días de la semana, potenciando así su capacidad para descubrir y desarrollar candidatos a fármacos prometedores.

Mejora en la reproducibilidad

Con relación a la denominada “crisis de reproducibilidad” se han identificado diversas causas, tales como instrumentos poco fiables, conjuntos de datos con escasa potencia, protocolos de investigación mal descritos y registros inconsistentes.

Los LN permiten a los investigadores diseñar y ejecutar sus experimentos de manera totalmente digital, a través de protocolos que se registran y almacenan en “la nube” de forma predeterminada. Como cada protocolo se asocia a un macrocomando completamente definido, los investigadores pueden ejecutar fácilmente los mismos protocolos varias veces, estableciendo flujos de trabajo completamente rastreables y reproducibles.

La operación semiautónoma de los LN contribuye también a reducir los errores, sesgos y prejuicios humanos que podrían interferir en el análisis e interpretación de resultados experimentales. Para asegurar a los investigadores que sus experimentos se están ejecutando correctamente, los LN vinculan al protocolo con todos los datos asociados a cada experimento (monitoreo ambiental, calibración de instrumentos, datos de muestras, certificados de materiales, etc.). Ello mejora la reproducibilidad , dado que los investigadores pueden verificar exhaustivamente todos los aspectos de un protocolo, así como solucionar rápidamente los eventuales resultados inconsistentes; por ejemplo, identificando que un determinado reactivo, utilizado en dos experimentos, proviene de diferentes lotes.

Democratización de la investigación

Además de reducir costos, acelerar el desarrollo de medicamentos y mejorar la reproducibilidad, los LN permiten que la investigación sea más inclusiva. Dado que no es necesario que los investigadores estén físicamente presentes en un laboratorio para realizar una investigación, es posible contratar investigadores talentosos con prescindencia de su lugar de residencia.

(*) Automatización de laboratorios y laboratorios en la nube: Para potenciar procesos de investigación” Newsletter DPT 66, Noviembre 2021

https://fundaciondpt.com.ar/actualidad-y-publicaciones/newsletter-2-2/newsletter-n-66-noviembre/n-66-automatizacion-de-laboratorios-y-laboratorios-en-la-nube/