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警钟敲响:自动化样品工作站将淘汰95%的科研劳动力!

在过去的几年里,类似华大科技和药明康德之类的生物技术公司一直因被誉为“中国生物技术产业的血汗工厂”而广受诟病。但凡跟生物沾边的人对于华大基因与药明康德都是无一不晓,前者是中国最大的测序机构,后者是全球药界最大外包研发工厂。


近10年来这类公司业务的高速发展以及每年吸收数以千计应届毕业生的壮举,都使得他们已成为公认的“生物制药界微软”、“生物制药界谷歌”,但在高速发展的同时,二者机械化的运作模式、高密度的工作量、人海战术等等也都保守社会诟病,因此也有人戏称二者为“生物富士康”、“技术民工聚集地”。


倘若你是生物制药界的老板,你或许会嫉妒他们高速发展的业务;倘若你是刚毕业的生物制药专业学生,你可能会渴望进入他们巨大的平台。


发展速度与竞争压力始终并存着,很多人曾担心这些科研外包巨头会因高比例的员工流失率和中层管理人员的离职,给企业带来或多或少的伤害。现在看来,这些都是多虑了,因为随着科研自动化仪器的发展,这一现象或将被改变,自动化的核酸提取工作站、样本存储系统等设备的出现或将淘汰95%的科研劳动力。


随着结合了人工智能的自动化前处理样品仪器的开发,过去需要大量人力重复性操作的“采样——提取——纯化”等前处理过程也或将被自动化机器取代。


转化医学催生了实验设备自动化、智能化的需求


随着后基因组时代的来临,对基因的研究引发了新的研究方法和手段的诞生,密切了基础医学与药物研发、临床医学之间的联系,使人民可以更加准确地理解环境和人类遗传分子之间的相互作用,以期精确地描绘疾病发生的本质,从而改进目前对于疾病的诊断和治疗,由此诞生了从实验室到病床、把基础研究所获得的知识、成果快速转化为临床上治疗的新方法,并通过新方法的试验反过来验证基础研究中发现或建立新的理论,被称为(B2B,Bench to Bedside)模式,即我们熟悉的转化医学(Translational Medicine),它一方面促使了新型的生物标志物在临床疾病检测中的应用;另一方面加快了新药研究的速度。


这让我们深刻地认识到,转化医学的应用离不开基础研究的成果,这些成果需要由大样本、大数据信息的支持,继需要建立专门的、标准化的生物样本库(Biobank)。做过科研的人都知道,使用生物样本的方式在过去20年间发生了很大的变化,含有丰富信息的高质量样本对未来的研究工作至关重要,但获取及存储这些样本并不像很多研究者想象的那么简单。


根据不完全统计,2000年左右,仅美国样本库的组织样本数量就超过了3亿份,并以每年2千万的速度不断递增,而且这还很可能是被低估的数字;但仍然有很多科学家抱怨无法获得足够的样本,2011年针对700多名肿瘤研究者的调查发现:其中47%的研究者在寻找高质量样本时遇到了困难。


一方面由于人为操作原因对生物样本产生影响的各因素使得我们不能充分地了解生物样本;另一方面并非所有样本库都会有某个样本冻融利用后再重新冻存的记录,也不是所有样本库都会监控冰箱的温度(然而即使是短暂的温度波动,也可能形成冰晶,从而损伤样本)。于是80%的研究者不得不缩小研究范围,而60%的研究者对自己的研究结果存有疑虑,这种对待分析样本无法预知变化的疑惑比没有样本可供分析更让人感觉糟糕。


因此,不能正确系统地处理样本(样本分装及前处理,样本存取与调取、样品后处理及分析),无论对是科研还是临床应用都将带来很大的局限和不准确性。于是乎,一些具有自动化和智能化的实验设备(全自动化试验工作站)应运而生。


自动化样品工作站:更好、更快、更简单、更准确


自动化工作站让实验操作更加简单高效,实验结果更加精确可靠,标准化的实验流程的建立减少了人为误差,提高实验的重复性,降低液体样品处理成本,此外不断升级的实验操作和应用使得现在和将来的多种实验应用齐头并进成为可能。



全自动的工作站实现了操作管理的智能化、流程设计的模块化、台面布局的灵活性和操作界面的图形化,一方面使科研工作者脱离了繁杂的实验操作,建立标准化的实验流程,消除了样本污染或混淆的风险,可将更多的精力投入到实验方案的设计;另一方面也将淘汰实验室里廉价的劳动力和人为重复性操作的成本。


在不久的将来,越来越多的实验室自动化工作站助力科研工作者精准地完成移液、梯度稀释、分液以及合并液体等液体处理工作,那些被广泛应用于生物工程、DNA质粒纯化、药物筛选、ELISA反应、PCR前处理、DNA测序处理、临床检验样品处理及血站系统高通量样品分析等人力工作将被机器取代。


警钟敲响:自动化样品工作站将淘汰95%的科研劳动力


随着科研国际化进程的加快,越来越多资金充裕的公司(科研院所)正在选择或即将选择自动化样品工作站,例如以民族为基础的爱沙尼亚基因组中心在2012年就实现了52000名供者血浆、DNA和细胞样本提取和供给的完全自动化;意大利国家化合物采集及化学筛查中心(CNCCS)从2010年开始设计了包括质粒重组、分析板制备、Hits picking 和QC等全自动化工作站,至今已对5万多种化合物进行持续有效地筛选和研究。


在中国,目前类似药明康德、睿智化学的医药研发外包企业以及华大基因研究院、安徽省疾病预防控制中心等科研单位也开始购置这些自动化的样品工作站。随着这些自动化样品工作站的普及,将淘汰95%的科研劳动力,使得整个实验室更加精简化和智能化。


别让自己成为廉价劳动力! 


无论是以汽车制造业还是其他服务产业,得益于廉价的劳动力,中国产业快速地崛起了;但廉价劳动力的惯性导致了我们不懂将自己的劳动力细化,将自己付出的时间细化成劳动力费用。因此,在全民倡导即将进入“工业4.0”的时代,我们仍然不得不为“美国式的创新”和“德国式的品质”点赞。


类似Illumina、Life Tech等美国式公司充分利用自己的创新能力,仅用了10多年的时间就让全球的基因测序技术走向一个新的高度;而来自德国、瑞士、意大利等欧洲的哈美顿公司(Hamilton)、耶拿公司、赛多利斯、梅特勒托利多等企业,则是在选择了在美国人创新的基础上,对整个流程进行了优化,并制造出满足了用户多种需求的高品质产品。


面对这些高精尖、现代化程度很高的技术,如何不像上世纪30年代那样的福特汽车厂里的工人那样被机器无情地淘汰,是我们每一个科研工作者、实验室工作人员需要深思的问题。在此,笔者也希望我国这些受过高等教育的“技术民工”在服务上追求创新与卓越,别让自己成为廉价劳动力!



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