Automatisation des expériences biochimiques pour un innovateur de la Silicon Valley

LeverX a développé une plateforme complète qui a entièrement automatisé les procédures pour les expériences biochimiques, ce qui a permis au client de plus que doubler le nombre d'expériences réalisées au cours des six premiers mois et de raccourcir les cycles de synthèse pour les nouveaux composés.

Client et défi

Le client est un innovateur de la Silicon Valley, avec une division spécialisée dans la découverte de nouvelles méthodes de synthèse de composés biochimiques. Ses principaux clients sont des sociétés pharmaceutiques et des organisations liées à la défense, ce qui impose des exigences élevées en matière de rapidité et de fiabilité des résultats.

Avant de contacter LeverX, le client menait des expériences biochimiques manuellement, ce qui, au fur et à mesure que son activité se développait, devenait de plus en plus long et coûteux, créant un certain nombre de problèmes critiques. Le client se trouvait dans une situation critique, n'ayant que 12 mois pour lancer la solution dans le cadre d'une subvention gouvernementale et avec un budget suffisamment limité.

Principaux défis :

• Ralentissement du développement des molécules cibles: Les flux de travail de synthèse manuelle, qui nécessitaient de nombreuses itérations et des calculs complexes, entraînaient de longs cycles de développement pour les nouveaux composés.
• Forte intensité de main-d'œuvre et évolutivité limitée: La nature manuelle de la conception et de l'exécution des expériences a limité l'évolutivité du travail des scientifiques et a créé des goulets d'étranglement dans les processus de découverte.
• Problèmes de reproductibilité et de qualité des données: Les réactions conçues et exécutées manuellement n'étaient souvent pas reproductibles, en particulier dans différents laboratoires dotés d'équipements différents, ce qui affectait la fiabilité et la précision des résultats.
• Absence de base de données unique: Les données obtenues au cours des expériences n'étaient pas systématisées dans une base de données unique, ce qui empêchait d'utiliser les résultats antérieurs pour accélérer les nouvelles recherches.
• Risque élevé d'erreur humaine: La complexité de la synthèse en plusieurs étapes a rendu le processus vulnérable aux erreurs humaines à tous les stades, ce qui pouvait entraîner des retards importants ou nécessiter un redémarrage complet.

Méthodologie et approche

Face à ces problèmes critiques, le client s'est tourné vers LeverX. Pour répondre rapidement à la situation critique, le client a organisé un atelier de deux jours au cours duquel notre équipe a présenté une architecture de haut niveau pour la solution future. Le client a été impressionné par notre approche méticuleuse et notre clarté, et nous a donc confié la suite du développement du projet.

Notre principale tâche consistait à développer et à lancer la solution dans un délai et un budget serrés. Pour ce faire, LeverX a appliqué une approche Agile, divisant le processus de développement en cinq phases :

1. Découverte et recueil des besoins: Nous nous sommes activement engagés avec le client pour clarifier les objectifs, les attentes et les mesures de réussite, nous avons effectué des recherches approfondies et des études de faisabilité, et nous avons organisé des ateliers pour recueillir les exigences et affiner la portée du projet.
2. Conception de la solution : Nous avons tiré parti de notre expertise interfonctionnelle, y compris les BA, les architectes de solutions et les concepteurs UI/UX, pour développer des wireframes, des parcours utilisateurs et des prototypes interactifs pour une validation précoce. Ensuite, nous avons créé des architectures de système évolutives en nous concentrant sur les améliorations futures.
3. Développement et livraison agiles : Nous avons organisé plusieurs équipes Scrum avec des responsabilités distinctes, telles que l'UI/UX, le développement de la logique d'entreprise et l'intégration du système, en livrant des modules fonctionnels par sprints avec un retour d'information continu de la part du client.
4. Assurance qualité et tests : Notre équipe a effectué des tests automatisés et manuels, y compris des tests unitaires, d'intégration et de performance. Nous avons validé les données en temps réel, ce qui impliquait le traitement et la vérification de vastes ensembles de données de télémétrie et de spectrométrie de masse.
5. Déploiement et soutien: À ce stade, la mise en œuvre de la solution et son soutien ultérieur ont été effectués.

Nous avons été en mesure d'atteindre les objectifs du client, notamment

• Automatiser les procédures de synthèse biochimique du début à la fin afin de réduire le temps nécessaire à la conception des molécules, à la configuration, à l'exécution et à l'analyse des expériences.
• Optimisation de l'utilisation du matériel robotique, permettant de réaliser jusqu'à cinq expériences simultanément, ce qui a augmenté la productivité.
• Créer une plateforme capable de gérer des charges de travail croissantes et des processus de synthèse biochimique complexes.
• Intégration transparente avec les systèmes existants, tels que les outils de conception de formules et les logiciels de spectrométrie de masse, afin de créer un flux de travail unifié.
• Développer une plateforme pouvant être déployée et testée entièrement à distance, ce qui a permis de résoudre les problèmes liés à la pandémie de COVID-19.
• Mise en œuvre réussie de la solution dans le respect du budget alloué et des délais serrés.

La solution

Sur la base de l'architecture présentée lors d'un atelier de deux jours, et impressionné par notre approche, le client nous a confié la mise en œuvre du projet. Dans un délai très court et avec un budget limité, LeverX a développé et livré une solution prête à être commercialisée - une plateforme qui automatise entièrement le cycle d'expérimentation biochimique.

Modules clés de la solution :

• Planification d'itinéraires assistée par l'IA: Les algorithmes d'IA suggèrent des itinéraires synthétiques optimaux, réduisant ainsi le temps et les ressources nécessaires à la conception.
• Automatisation des expériences: La plateforme traduit les configurations JSON en commandes pour les robots, en s'intégrant aux complexes robotiques propriétaires.
• Exécution parallèle: Le système permet d'exécuter jusqu'à cinq expériences simultanément, ce qui maximise considérablement l'utilisation du matériel et le débit.
• Intégration de la spectrométrie de masse: Les résultats d'analyse sont automatiquement importés dans la plateforme, ce qui réduit la manipulation manuelle des données.
• Collecte et traitement des données télémétriques: La plateforme collecte et traite les données télémétriques des capteurs en temps réel, ce qui permet une visualisation et une analyse efficaces.
• Rapports automatisés et boucles de rétroaction: Les données traitées sont converties en rapports détaillés. Sur la base de ces informations, le système peut suggérer des ajustements de paramètres ou de nouvelles configurations expérimentales.
• Base de données unifiée: La création d'une base de données unique a permis de systématiser les données expérimentales, ce qui a fourni des informations analytiques précieuses qui n'étaient pas disponibles auparavant.

Pile technologique

La plateforme a été développée à l'aide de la pile technologique suivante :

• Base de données: PostgreSQL.
• Backend: Python (pour la logique commerciale de base) et GoLang (pour les agents).
• Frontend: React / Redux.
  

Résultats

LeverX a fourni au client une solution bien pensée. Le projet a été lancé avec succès dans les délais et le budget convenus.

Le client a obtenu les résultats mesurables suivants :

• Augmentation du débit : Dans les six mois qui ont suivi le lancement de la solution, le nombre d'expériences réalisées a plus que doublé grâce à l'automatisation du flux de travail et à l'exécution des tâches en parallèle.
• Accélération du temps de découverte : L'automatisation de la conception, de l'exécution et du traitement des données a permis de réduire considérablement le travail manuel et d'accélérer les cycles de synthèse.
• Précision et reproductibilité accrues : La collecte de données en temps réel et l'établissement de rapports automatisés ont permis de minimiser les erreurs humaines et d'accroître la fiabilité des résultats.
• Création d'une source unique de vérité : grâce à la centralisation des données, des informations analytiques qui n'étaient pas disponibles auparavant sont devenues la base de la prise de décision.
• Surmonter les contraintes : LeverX a relevé avec succès le défi de développer et de lancer la solution dans un délai très court et avec un budget limité.