使用 Opentrons 进行 COVID-19 检测

Opentrons 的 COVID-19 检测系统可以帮助运行公共卫生监测项目的实验室立即扩大规模，每天筛查 2,400 次检测。
Opentrons 的使命是通过更广泛地使用实验室机器人来加速生命科学的发展。世界现在比以往任何时候都更需要这种能力。
大规模的 COVID-19 检测是限制死亡率的最佳方法之一。大规模检测可以快速发现和隔离感染，限制病毒的传播并保护脆弱人群。为了正确调查人群，需要处理数百万个 COVID-19 检测试剂盒。世界各地的组织都在努力尽快提高其能力。

这就是 Opentrons 为应对这种挑战而建立的。

Opentrons 的 COVID-19 检测系统是运行 COVID-19 公共卫生监测项目的实验室的最佳解决方案，这些实验室需要立即扩大到自动化操作。Opentrons 可以在下订单后的几天内安装每天自动进行多达 2,400 次测试的系统。我们目前正在加利福尼亚州帕洛阿尔托的开放医学研究所部署这种监测能力，很快还会有更多监测项目。

我们可以与任何试剂供应商合作，甚至提供最佳和最实惠的选择建议。如果您的实验室需要扩大 COVID-19 监测业务，请通过 covid-19@opentrons.com 与我们联系。

Opentrons 和开放医学研究所渴望与当地和联邦机构合作，确定该系统是否可在紧急使用授权 (EUA) 下用于临床诊断，并提供测试带宽以满足日益增长的极高需求。

以下是有关我们开发的系统以及如何将其部署用于大规模 COVID-19 测试的详细信息。

测试过程
与许多传染病检测一样，检测 COVID-19 病毒的检测采用定量聚合酶链反应 (qPCR) 技术。对于像 COVID-19 这样的冠状病毒，该检测实际上是一种逆转录酶 qPCR (RT-qPCR)，因为它测量的是 RNA 而不是 DNA。 RT-qPCR 能够检测从患者样本中纯化的 RNA 中目标 COVID-19 序列的存在和水平，从而告诉您某人是否被感染，如果被感染，大约感染了多长时间。

第一步是收集样本。收集发生在医生下令进行测试后。医院、实验室和公共卫生机构擦拭患者的鼻子或嘴巴，并立即将测试拭子放入试管中。然后，这些患者样本被安全地带到检测实验室。

一旦收集管到达实验室，有三个自动化步骤：

1.样品接种
2.RNA 提取
3.qPCR 设置

每个步骤都有指定的 OT-2 工作站（检测除外，检测在实验室提供的 qPCR 仪器上进行）。以下是如何在 Opentrons 上实现流程自动化：

站点 A – 样品铺板：将 96 个装有悬浮在失活缓冲液中的患者样品的收集管放在第一个 Opentrons 机器人上，重新格式化以提取 RNA。机器人将样品和阳性对照从管中移液到深孔板中。

站点 A 配置：9,050 美元

p20 + p300 单通道移液器
温度模块（主动冷却对照 RNA）
4x 管架
96 深孔提取板
1x 20ul 架 + 1x 200ul 滤芯吸头架
站点 A 的 OT-2 甲板布局
站点 A 的 OT-2 甲板布局
站点 A 应该位于某种“进样”室。此站点的主要瓶颈通常不是实际的重新格式化，而是为机器人贴标签、记录、开盖和将收集管装入架子。最好将样品进样室与进行样品处理的任何空间分开，以防止污染。一旦样本和阳性对照 RNA 放入深孔板，即可将其移至 B 站。

B 站 – RNA 提取：96 个深孔板（包含样本）被移至第二个机器人，使用磁性微珠进行 RNA 提取。这是自动化过程的主要部分，因为需要多次清洗步骤才能完全纯化 RNA。

B 站配置：7,750 美元

p300 8 通道移液器
磁性模块
96 深孔提取板
96 孔洗脱板
5 个 200ul 滤嘴架
2 个 12 通道试剂容器
2 个 1 通道液体垃圾容器

还应该有一个专门的提取室，用于安置所有 B 站提取机器人。如果吞吐量需要，这个房间还可以容纳一个试剂填充站，为 B 站机器人准备磁性微珠和缓冲液，以进行 RNA 提取。如您在上面的甲板图中所见，此过程需要大量试剂和吸头。

C 站 - 检测设置：从样本中分离出的 RNA（洗脱）随后被移至第三个房间，该房间容纳 qPCR 仪器，并设计为尽可能“干净”，以最大限度地减少污染。将装有纯样本 RNA 的板放在 Opentrons 机器人上，为 RT-qPCR 检测做准备。

C 站 OT-2 配置：7,500 美元

p20 单通道
Opentrons 温度模块
96 孔洗脱板
96 孔 PCR 板
3x 架 20ul 过滤吸头

RT-qPCR 所需的试剂分别放置在温度模块上进行主动冷却。这些试剂被组合成母液混合物，然后被分配到板中并与纯化的 RNA 结合。经过此过程后，板就可以放入 qPCR 机器中并分析是否存在 COVID-19。

吞吐量
我们开发了一个由 8 个机器人组成的系统（2 个 A 站、4 个 B 站、2 个 C 站），可以每 12 小时自动准备 12 个 96 孔板，或每天大约 2,400 次测试。

8 个机器人系统的过程时间安排如下：

该系统加上备件和实验室安装费用为 100,000 美元，可用于监测项目。我们可以在 3 月份每周安装 1 次，然后在 4 月份每周安装 4 次。如果我们实现这一目标，我们有望在 6 月底之前在 Opentrons 系统上自动完成 100 万次测试。

我们目前正在努力在加利福尼亚州帕洛阿尔托的开放医学研究所安装第一个高通量系统，并渴望使用我们的机器人帮助实验室完成这个关键项目。

如果您有兴趣与 Opentrons 合作以扩展您的实验室运行 COVID-19 测试的能力，请联系 covid-19@opentrons.com。