在合成生物學(xué)工藝開發(fā)中，培養(yǎng)基優(yōu)化作為影響產(chǎn)物滴度（Titer）、生產(chǎn)速率（Rate）和得率（Yield）的重要條件，其優(yōu)化效率至關(guān)重要。近期發(fā)表于Communications Biology的研究，開發(fā)了一種基于AI機(jī)器學(xué)習(xí)算法（Automated Recommendation Tool, ART），結(jié)合BioLector高通量培養(yǎng)與Biomek自動(dòng)化培養(yǎng)基組分制備及產(chǎn)物檢測(cè)的方法，成功優(yōu)化了惡臭假單胞菌（Pseudomonas putida KT2440）生產(chǎn)黃菊素（Flaviolin）的培養(yǎng)基。

使用基于集成模型的機(jī)器學(xué)習(xí)算法ART工具（Automated Recommendation Tool, ART）。

• 過程：根據(jù)ART推薦的培養(yǎng)基設(shè)計(jì)，工作站自動(dòng)混合15種培養(yǎng)基組分的儲(chǔ)備液，精確配制指定濃度的培養(yǎng)基。

• 過程：配制好的培養(yǎng)基被分裝至48孔梅花微孔板（BioLector專用“flower plate”）的孔中。液體工作站自動(dòng)接種工程化P. putida菌株。該步驟實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)基制備和接種的高度自動(dòng)化，減少了人為誤差。

• 過程：接種后的微孔板在BioLector中進(jìn)行高通量嚴(yán)格控制氣體環(huán)境和培養(yǎng)條件的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

• 培養(yǎng)參數(shù)：48小時(shí)、30°C、800 rpm、80%相對(duì)濕度。

• 檢測(cè)：培養(yǎng)結(jié)束后，Biomek工作站整合系統(tǒng)自動(dòng)處理樣品。使用酶標(biāo)儀和HPLC測(cè)量黃菊素產(chǎn)量。

• 數(shù)據(jù)管理：所有培養(yǎng)基設(shè)計(jì)信息和黃菊素產(chǎn)量（指標(biāo)值及HPLC值）上傳至實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（Experiment Data Depot, EDD）。

ART從EDD獲取最新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。利用所有累積數(shù)據(jù)重新訓(xùn)練和更新其預(yù)測(cè)模型。學(xué)習(xí)步驟為下一個(gè)DBTL周期的設(shè)計(jì)步驟提供更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)基礎(chǔ)。

成功實(shí)現(xiàn)了快速DBTL循環(huán)（~3天/循環(huán)，含48小時(shí)培養(yǎng)）。自動(dòng)化顯著提高了實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)性，人工操作時(shí)間大大減少（約4小時(shí)/循環(huán)）。發(fā)現(xiàn)了NaCl濃度是重要影響因子，高濃度的NaCl（而非低濃度）對(duì)提高產(chǎn)量有強(qiáng)烈的正向影響。