Automatización de Experimentos Bioquímicos para un Innovador de Silicon Valley

LeverX desarrolló una plataforma integral que automatizaba por completo los procedimientos de los experimentos bioquímicos, lo que permitió al cliente duplicar con creces el número de experimentos realizados en los seis primeros meses y acortar los ciclos de síntesis de nuevos compuestos.

Cliente y reto

El cliente es una empresa innovadora de Silicon Valley, con una división especializada en descubrir nuevos métodos para sintetizar compuestos bioquímicos. Sus principales clientes son empresas farmacéuticas y organizaciones relacionadas con la defensa, lo que plantea grandes exigencias en cuanto a velocidad y fiabilidad de los resultados.

Antes de ponerse en contacto con LeverX, el cliente realizaba experimentos bioquímicos de forma manual, lo que, a medida que crecía su negocio, consumía cada vez más tiempo y dinero, creando una serie de problemas críticos. El cliente se encontraba en una situación crítica, ya que sólo disponía de 12 meses para lanzar la solución en el marco de una subvención gubernamental y con un presupuesto suficientemente limitado.

Principales retos:

• Ralentización del desarrollo de moléculas diana: Los flujos de trabajo de síntesis manual, que requerían numerosas iteraciones y cálculos complejos, provocaban largos ciclos de desarrollo de nuevos compuestos.
• Alta intensidad de trabajo y escalabilidad limitada: La naturaleza manual del diseño y la ejecución de los experimentos limitaba la escalabilidad del trabajo de los científicos y creaba cuellos de botella en los procesos de descubrimiento.
• Problemas de reproducibilidad y calidad de los datos: Las reacciones diseñadas y ejecutadas manualmente no solían ser reproducibles, sobre todo en distintos laboratorios con equipos diferentes, lo que afectaba a la fiabilidad y precisión de los resultados.
• Falta de una base de datos única: Los datos obtenidos durante los experimentos no se sistematizaban en una base de datos única, lo que impedía utilizar hallazgos anteriores para acelerar nuevas investigaciones.
• Alto riesgo de error humano: La complejidad de la síntesis en varios pasos hacía que el proceso fuera propenso a errores humanos en cualquier etapa, lo que podía provocar retrasos significativos o requerir un reinicio completo.

Metodología y enfoque

Ante estos problemas críticos, el cliente recurrió a LeverX. Para responder rápidamente a la situación crítica, el cliente organizó un taller de dos días en el que nuestro equipo presentó una arquitectura de alto nivel para la futura solución. El cliente quedó impresionado con nuestro enfoque meticuloso y nuestra claridad, y por ello nos confió el desarrollo ulterior del proyecto.

Nuestra principal tarea era desarrollar y lanzar la solución en un plazo y con un presupuesto ajustados. Para hacerlo posible, LeverX aplicó un enfoque ágil, dividiendo el proceso de desarrollo en las cinco fases siguientes:

1. Descubrimiento y recopilación de requisitos: Colaboramos activamente con el cliente para aclarar los objetivos, las expectativas y las métricas de éxito, realizamos una investigación en profundidad y estudios de viabilidad, y llevamos a cabo talleres para recopilar requisitos y refinar el alcance del proyecto.
2. Diseño de la solución: Aprovechamos nuestra experiencia interfuncional, incluyendo BAs, arquitectos de soluciones y diseñadores de UI/UX, para desarrollar wireframes, recorridos de usuario y prototipos interactivos para una validación temprana. A continuación, creamos arquitecturas de sistemas escalables centradas en futuras mejoras.
3. Desarrollo y entrega ágiles: Organizamos varios equipos Scrum con distintas responsabilidades, como UI/UX, desarrollo de lógica de negocio e integración de sistemas, entregando módulos funcionales en sprints con feedback continuo del cliente.
4. Control de calidad y pruebas: Nuestro equipo realizó pruebas automatizadas y manuales, incluidas pruebas unitarias, de integración y de rendimiento. Validamos los datos en tiempo real, lo que implicó procesar y verificar grandes conjuntos de datos de telemetría y espectrometría de masas.
5. Despliegue y asistencia: En esta fase se llevó a cabo la implantación de la solución y su posterior soporte.

Conseguimos alcanzar los objetivos del cliente, entre ellos:

• Automatizar los procedimientos de síntesis bioquímica de principio a fin para reducir el tiempo necesario para el diseño de moléculas, la configuración, la ejecución y el análisis de experimentos.
• Optimizar el uso del hardware robótico, permitiendo realizar hasta cinco experimentos simultáneamente, lo que aumentó la productividad.
• Creación de una plataforma capaz de gestionar cargas de trabajo cada vez mayores y procesos de síntesis bioquímica complejos.
• Integración perfecta con los sistemas existentes, como las herramientas de diseño de fórmulas y el software de espectrometría de masas, para crear un flujo de trabajo unificado.
• Desarrollar una plataforma que pudiera desplegarse y probarse completamente a distancia, lo que resolvió los problemas causados por la pandemia COVID-19.
• Implantar con éxito la solución dentro del presupuesto asignado y de unos plazos ajustados.

Solución

Basándose en la arquitectura presentada durante un taller de dos días, e impresionado con nuestro enfoque, el cliente nos confió la ejecución del proyecto. En un plazo ajustado y con un presupuesto limitado, LeverX desarrolló y entregó una solución lista para el mercado: una plataforma que automatiza por completo el ciclo de experimentación bioquímica.

Módulos clave de la solución:

• Planificación de rutas basada en IA: Los algoritmos de IA sugieren rutas sintéticas óptimas, reduciendo el tiempo y los recursos necesarios para el diseño.
• Automatización de experimentos: La plataforma traduce configuraciones JSON en comandos para robots, integrándose con complejos robóticos propios.
• Ejecución en paralelo: El sistema permite ejecutar hasta cinco experimentos simultáneamente, lo que maximiza significativamente la utilización del hardware y el rendimiento.
• Integración de espectrometría de masas: Los resultados de los análisis se importan automáticamente a la plataforma, lo que reduce la manipulación manual de los datos.
• Recogida y procesamiento de datos telemétricos: La plataforma recopila y procesa los datos telemétricos de los sensores en tiempo real, proporcionando una visualización y un análisis eficaces.
• Informes automatizados y bucles de retroalimentación: Los datos procesados se convierten en informes detallados. A partir de estos datos, el sistema puede sugerir ajustes de parámetros o nuevas configuraciones experimentales.
• Base de datos unificada: La creación de una base de datos única permitió sistematizar los datos experimentales, lo que proporcionó valiosas perspectivas analíticas que antes no estaban disponibles.

Pila tecnológica

La plataforma se desarrolló utilizando la siguiente pila tecnológica:

• Base de datos: PostgreSQL.
• Backend: Python (para la lógica de negocio) y GoLang (para los agentes).
• Frontend: React / Redux.
  

Resultados

LeverX proporcionó al cliente una solución bien pensada. El proyecto se lanzó con éxito dentro del plazo y presupuesto acordados.

El cliente logró los siguientes resultados medibles:

• Aumento del rendimiento: En los seis primeros meses tras el lanzamiento de la solución, el número de experimentos completados se duplicó con creces gracias a la automatización del flujo de trabajo y la ejecución de tareas en paralelo.
• Aceleración del tiempo de descubrimiento: La automatización del diseño, la ejecución y el procesamiento de datos redujo significativamente el trabajo manual y aceleró los ciclos de síntesis.
• Mayor precisión y reproducibilidad: La recopilación de datos en tiempo real y los informes automatizados redujeron al mínimo los errores humanos y aumentaron la fiabilidad de los resultados.
• Creación de una única fuente de la verdad: gracias a la centralización de los datos, los conocimientos analíticos que antes no estaban disponibles se convirtieron en la base para la toma de decisiones.
• Superación de limitaciones: LeverX superó con éxito el reto de desarrollar y lanzar la solución en un plazo muy ajustado y con un presupuesto limitado.