未來生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室將需要自動(dòng)化記得牢、開源技術(shù)高品質、人工智能和許多其他新興領(lǐng)域的技能體製。以下是您需要了解的內(nèi)容。
在 21 世紀(jì)初期預期，分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的濕實(shí)驗(yàn)室技能是任何尋求生命科學(xué)工作的人的關(guān)鍵。雖然這些領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)仍然必不可少，但未來的實(shí)驗(yàn)室將需要根據(jù)研究和技術(shù)的新興趨勢(shì)而不同的技能組合實施體系。

以下是我們認(rèn)為有助于您熟悉的六個(gè)技能領(lǐng)域，以推動(dòng)您的職業(yè)發(fā)展并為未來的生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室做好準(zhǔn)備各有優勢。

1. 自動(dòng)化知識(shí)
   2018 年世界經(jīng)濟(jì)論壇上發(fā)表的研究發(fā)現(xiàn)發揮，到 2025 年，自動(dòng)化設(shè)備預(yù)計(jì)將執(zhí)行當(dāng)今一半以上的任務(wù)快速增長。機(jī)器人還將在相當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)創(chuàng)造約 6000 萬(wàn)個(gè)新工作崗位。到 2026 年占，僅液體處理機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模就預(yù)計(jì)將超過 70 億美元高質量，很難想象在不久的將來，自動(dòng)化技術(shù)不會(huì)為你的簡(jiǎn)歷增色不少激發創作。

自動(dòng)化為生命科學(xué)研究人員提供了顯著的優(yōu)勢(shì)前景，包括提高數(shù)據(jù)質(zhì)量、提高成本效率增幅最大、可擴(kuò)展性共享應用，以及有更多的時(shí)間去做實(shí)驗(yàn)室中重復(fù)實(shí)驗(yàn)以外的其他事情。自動(dòng)化還有利于新一代測(cè)序或質(zhì)譜蛋白質(zhì)組學(xué)分析等新的復(fù)雜生物技術(shù)標準，這些技術(shù)需要越來越復(fù)雜的工作流程示範推廣，有時(shí)過于復(fù)雜和耗時(shí)，人們無(wú)法成功執(zhí)行即將展開。隨著藥物發(fā)現(xiàn)大幅增加、診斷甚至基礎(chǔ)研究對(duì)速度和吞吐量的需求不斷增加，自動(dòng)化的創(chuàng)新和能力正在激增傳承。

鑒于全自動(dòng)化工作流程的巨大潛力等特點，許多研究實(shí)驗(yàn)室正在將科學(xué)家從實(shí)驗(yàn)室工作中抽離出來——將他們從工作臺(tái)上拉下來，放在電腦前多種，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)讓實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人完成將進一步，而不是自己執(zhí)行。這更有效地利用了科學(xué)家對(duì)生物學(xué)的理解發展成就，將重復(fù)的實(shí)驗(yàn)室工作留給機(jī)器人成就，這樣生物學(xué)家就可以解決困難的科學(xué)問題。

Ginkgo Bioworks 為客戶設(shè)計(jì)定制生物體可靠保障，并建立自己的工廠自然條件，利用軟件和硬件自動(dòng)化來擴(kuò)展該流程。Synthego 是第一家也是唯一一家提供全棧基因組工程解決方案的公司互動互補，通過利用基于云的軟件自動(dòng)化來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)發揮重要帶動作用。Synthace 同時(shí)利用硬件和軟件來幫助大型自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室。當(dāng)然意料之外，世界各地有數(shù)百名生物學(xué)家使用 Opentrons 軟件和硬件來自動(dòng)化各種實(shí)驗(yàn)的協(xié)議和工作流程文化價值，從基本稀釋到 PCR 制備和 NGS。探索這些公司如何使用自動(dòng)化將有助于您了解自動(dòng)化如何改變生命科學(xué)研究置之不顧。

2. 開源不斷完善、協(xié)作和可共享性技能

開源是指源代碼可供任何人免費(fèi)查看、使用方便、修改和共享的軟件基礎上。它允許用戶在現(xiàn)有代碼的基礎(chǔ)上進(jìn)行構(gòu)建和學(xué)習(xí)，同時(shí)促進(jìn)和鼓勵(lì)世界各地用戶之間的協(xié)作和創(chuàng)新應用領域。

生命科學(xué)領(lǐng)域的開源應(yīng)用程序用于吸收基因組學(xué)和其他相關(guān)應(yīng)用程序產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)集保持競爭優勢，例如 Ensembl 基因組瀏覽器數(shù)據(jù)庫(kù)，任何感興趣的用戶都可以訪問基因組和其他相關(guān)數(shù)據(jù)發展機遇。開源計(jì)算技術(shù)也被用于建模和模擬生物體：OpenWorm 使用它來創(chuàng)建虛擬線蟲長效機製，而 Virtual Cell 使用它來建模和模擬細(xì)胞，流行病學(xué)研究人員共享基因組數(shù)據(jù)以加快病原體分析并確定爆發(fā)源全技術方案。

隨著生命科學(xué)學(xué)科中開源的使用不斷發(fā)展分享，編碼和數(shù)據(jù)共享方法方面的實(shí)踐專業(yè)知識(shí)將成為生命科學(xué)家的主要資產(chǎn)——因此，現(xiàn)在熟悉其中一些工具將為您在未來提供優(yōu)勢(shì)信息化。開源協(xié)議共享平臺(tái)是一個(gè)很好的起點(diǎn)方式之一，例如 Protocols.io 和 Opentrons 協(xié)議庫(kù)，它們?cè)试S科學(xué)家發(fā)現(xiàn)和共同開發(fā)協(xié)議新型儲能，以及 Plasmotron.org競爭力所在，它允許用戶在開源代碼的基礎(chǔ)上進(jìn)行構(gòu)建。

3. 科學(xué)傳播
   雖然所有科學(xué)家都通過科學(xué)演講領域、研究論文溝通機製、文獻(xiàn)綜述和參加會(huì)議來相互交流他們的工作，但他們需要使用不同的方法與公眾交流註入新的動力。

能夠有效地向非技術(shù)受眾傳達(dá)生命科學(xué)研究的應(yīng)用和影響領先水平，在科學(xué)家與社會(huì)之間建立了重要的聯(lián)系。這一領(lǐng)域的有效溝通包括使用非技術(shù)性的效率和安、樸實(shí)無(wú)華的語(yǔ)言設計能力，使概念易于理解，以及學(xué)習(xí)如何接觸和吸引公眾深入開展。實(shí)踐這兩個(gè)學(xué)科可以鼓勵(lì)重要的討論和辯論更為一致，并使有關(guān)科學(xué)發(fā)展的知識(shí)透明且人人都能獲得等形式。您可以加入致力于改善科學(xué)傳播的數(shù)千名生物學(xué)家，通過參加自愿的科學(xué)推廣活動(dòng)研究與應用、在社交媒體上分享您的研究活動(dòng)或創(chuàng)建自己的科學(xué)博客或播客來磨練您的科學(xué)傳播技能飛躍。

4. 機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能
   雖然聽起來很有未來感，但我們每天都被機(jī)器學(xué)習(xí)輔助的人工智能應(yīng)用所包圍：智能手機(jī)上的語(yǔ)音助手全面協議、網(wǎng)站上的實(shí)時(shí)聊天功能重要部署、社交媒體推送中的定向廣告等等。這些應(yīng)用利用復(fù)雜的算法和海量數(shù)據(jù)集來訓(xùn)練計(jì)算機(jī)像人類一樣工作和反應(yīng)工具。這個(gè)過程改進(jìn)了計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)過程智慧與合力，使它們?cè)陧憫?yīng)條件和產(chǎn)生結(jié)果方面更加高效——迅速提高了未來發(fā)現(xiàn)的速度。

在生命科學(xué)領(lǐng)域重要的角色，機(jī)器學(xué)習(xí)已經(jīng)通過其區(qū)分細(xì)胞開放要求、分析基因組數(shù)據(jù)、進(jìn)行圖像分析和比以前的方法更早平臺建設、更靈敏地檢測(cè)疾病指標(biāo)的能力迎來新的篇章，徹底改變了研究和診斷的速度。一個(gè)主要的增長(zhǎng)領(lǐng)域是利用機(jī)器學(xué)習(xí)來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)推動並實現。Asimov 使用開源數(shù)據(jù)開發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)算法，將大規(guī)模數(shù)據(jù)集與生物學(xué)機(jī)械模型聯(lián)系起來覆蓋範圍，以構(gòu)建生物電路實(shí)驗(yàn)優化程度。Cello 利用機(jī)器學(xué)習(xí)來自動(dòng)設(shè)計(jì)活細(xì)胞中的生物電路高效流通。另一個(gè)主要的增長(zhǎng)領(lǐng)域是生物信息學(xué)積極參與。 Deep Genomics 利用機(jī)器學(xué)習(xí)來收集自動化、分析和處理基因組數(shù)據(jù)建強保護，以開發(fā)更好還不大、更有針對(duì)性的藥物認為。一些公司影響，如 Atomwise法治力量，甚至使用深度學(xué)習(xí)框架嘗試在軟件中篩選候選藥物重要的意義。熟悉這些新興應(yīng)用將有助于您掌握該技術(shù)的未來用途持續。

5. 使用 CRISPR 進(jìn)行基因編輯
   2000 年代中期發(fā)現(xiàn)的 CRISPR 是生命科學(xué)的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，因?yàn)樗捎糜诨蚬こ坛掷m發展。雖然我們現(xiàn)在都熟悉 CRISPR 平臺(tái)必然趨勢，但基因編輯平臺(tái)的應(yīng)用影響深遠(yuǎn)——并且經(jīng)常與許多其他新興領(lǐng)域重疊。Oxford Genetics 提供用于基因編輯的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)工具擴大，幫助簡(jiǎn)化工作流程多樣性。Synthego 再次利用機(jī)器學(xué)習(xí)來推動(dòng)基因工程中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。 CRISPR Therapeutics 利用 CRISPR 基因編輯平臺(tái)開發(fā)針對(duì)血液疾残赂窬?。ㄈ珑牋罴?xì)胞性貧血）的藥物明顯，而 Caribou Biosciences安全鏈、Editas Medicine 和 Cellectis 則利用 CRISPR 和其他基因編輯技術(shù)（如 TALEN）來修改 T 細(xì)胞以針對(duì)癌細(xì)胞。

預(yù)計(jì)到 2023 年創新為先，全球 CRISPR 市場(chǎng)將增長(zhǎng) 6 倍真正做到，達(dá)到 30 億美元，因此未來生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中利用基因編輯工具的機(jī)會(huì)應(yīng)該不勝枚舉持續向好。

6. 單細(xì)胞技術(shù)
   快速發(fā)展的技術(shù)允許將蛋白質(zhì)組學(xué)習慣、基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和表觀遺傳學(xué)技術(shù)應(yīng)用于單細(xì)胞進展情況，為控制發(fā)育的積極性、基因表達(dá)、組織異質(zhì)性和疾病機(jī)制的復(fù)雜生物過程提供了新穎而關(guān)鍵的見解至關重要。這些技術(shù)對(duì)于分析循環(huán)腫瘤細(xì)胞和稀有干細(xì)胞等生物現(xiàn)象特別有用不久前，而這些現(xiàn)象對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)“組學(xué)”應(yīng)用來說具有挑戰(zhàn)性，甚至是不可能的提升行動∧芰ㄔO；蚪M編輯、自動(dòng)化和微流控技術(shù)的同步發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了單細(xì)胞應(yīng)用中常見的較小樣本的快速高通量分析研究進展。10x Genomics 使用單細(xì)胞癌癥基因組學(xué)檢測(cè)來分析癌細(xì)胞無障礙。Metafluidics 是一個(gè)用于復(fù)制或重新混合微流控設(shè)備的開源設(shè)計(jì)和協(xié)議文件數(shù)據(jù)庫(kù)，是該領(lǐng)域的一個(gè)很好的信息存儲(chǔ)庫(kù)快速融入。

單細(xì)胞分析領(lǐng)域的增長(zhǎng)受到基礎(chǔ)研究以及對(duì)早期疾病檢測(cè)技術(shù)認為、產(chǎn)前篩查、生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)增強、液體活檢和生物藥物開發(fā)日益增長(zhǎng)的需求的推動(dòng)重要意義。