应用笔记 | 在Opentrons Flex上使用Twist试剂盒进行自动化NGS文库制备

下一代测序（NGS）文库制备是一个复杂而精细的过程，涵盖 DNA 片段化、末端修复、接头添加以及 PCR 扩增等多个关键步骤。这一系列步骤中还穿插着多个纯化环节，要求用户在各个孵育阶段之间频繁进行操作，这无疑增加了实验的繁琐度和时间成本。

为了简化这一流程，提升实验效率，我们在次本研究中介绍了一种在 Opentrons Flex 平台上实现的自动化协议。该协议使用 Twist Library Preparation Enzymatic Fragmenta-tion (EF)Kit 2.0和Twist Universal Adapters System 制备可用于测序的文库。通过在一个协议中实现整个文库制备流程的自动化，用户可以在实验过程中节省时间，专注于其他任务。

Opentrons Flex NGS 工作站

方法

1、酶促片段化和文库制备
在本研究中，我们使用50 ng的Promega人类男性基因组DNA作为起始材料，通过Twist Library Preparation Enzymatic Fragmentation (EF) Kit 2.0实现了96个样品的DNA片段化。随后，利用Twist Universal Adapters System的TruSeq Compatible 96样品板A添加接头，并通过UDI引物进行PCR扩增，完成文库构建。整个自动化流程在Opentrons Flex NGS工作站上执行，遵循Opentrons在线协议库中的相关协议（DOC-001239 REV 6.0）。

2、DNA文库分析
文库制备完成后，使用Agilent 4150 TapeStation配合High Sensitivity D1000 Reagents及High Sensitivity D1000 ScreenTape对DNA文库进行了质量分析，同时使用Qubit™ 1X dsDNA High Sensitivity Assay Kit和Qubit™ 4荧光计对DNA进行了精确的定量分析。

结果

在应用Twist Bioscience Library Preparation EF 2.0 with Enzymatic Fragmentation and Twist Universal Adapters System协议后，成功在Opentrons Flex平台上自动化完成了8个样品的DNA片段化和文库制备，整个过程耗时2小时40分钟。在自动化流程开始前，仅需约30分钟进行桌面布局和试剂样品准备。随着样本数量的增加，自动化文库制备时间相应延长，16个样本耗时3小时，24个样本耗时3小时30分钟，这反映了自动化平台处理更多样本时的合理时间增长。与手动操作相比，自动化流程显著提高了效率和准确性。

图 1：全自动化 Twist BioScience Library Preparation EF 2.0 工作流程减少了约 67% 的手动操作时间（样本数量为 8 个）

在文库制备完成后，我们对8个样品的产量和片段大小进行了分析，结果显示片段主要集中在300-500 bp范围内，符合预期。定量分析得出，文库的平均浓度为71.6 ng/µL，平均片段大小为328.1 bp，这些数据证明了自动化流程能够高效生成高质量的测序文库。

图2. 高产出以及长度均一的人类基因组 DNA 文库
数据为 8 个 Promega 人类男性基因组 DNA 样本，投入量为 50ng

结论

在本实验中，科学家只需花费 30 分钟进行桌面设置和试剂准备，随后整个流程即可在 Opentrons Flex 平台上自动运行，无需额外人工干预。该高度自动化的流程显著提高了实验效率，减少了人为操作的误差，提升了实验结果的准确性和可靠性。处理 8-24 个样本时，从准备到完成的运行时间仅为 3-3.5 小时，帮助科学家在短时间内处理大量样本，为大规模测序项目的快速推进提供了有力支持。
Opentrons Flex 与 Twist EF 2.0 文库制备工作流程的结合为 NGS 文库制备带来了革命性的变革。这一创新技术不仅提高了实验效率和准确性，还为生命科学研究的深入发展提供了强有力的技术支持。未来，随着自动化技术的不断发展和完善，我们有理由相信，NGS 文库制备的自动化程度将进一步提升，为生命科学领域带来更多惊喜和突破。