如何使用自动化台式热循环仪节省实验室时间

PCR 技术的省时演进

在液体处理器的平台上使用和不平台上使用自动热循环仪的区别在于回收的时间。如果实验室里有六个额外的小时，你会做什么？

与生命本身一样，现代生物技术基于精确复制 DNA 的能力。生物学家劫持了细胞中内置的核酸复制机制，创建了聚合酶链式反应 (PCR)——这是现代分子生物学的基石方法，允许它们自己复制 DNA。
1983 年，诺贝尔奖获得者凯里·穆利斯 (Kary Mullis) 表明，您可以通过精确的温度序列来协调样本，从而操纵目标 DNA 序列的复制。当时，进行 PCR 实验意味着科学家需要花费数小时手动将试管移入和移出不同温度的水浴，以实现这些温度循环。
1988 年，Celtis 和 Perkin-Elmer 推出了一种名为热循环仪的设备，用于自动执行 PCR 实验所需的精确温度变化。
它比水浴法更快、更高效，但成本超过 100,000 美元——远远超出了大多数生物学家的承受能力。直到 90 年代中期，ML Laboratories 等公司开始制造价格更实惠的带加热盖的机器，大多数实验室才开始使用热循环仪。

PCR 技术的省时演进

如今，PCR 的省时创新似乎停滞不前。尽管已经创建了新型 PCR（如定量和数字 PCR），但自 20 世纪 90 年代中期以来，在省时方面并没有取得重大进展。大多数生物学家仍在使用与 20 年前发明的热循环仪技术上类似的热循环仪，并且每周仍要花费数小时手动准备反应。Opentrons 热循环仪代表了 PCR 用户在省时方面的下一个重大飞跃。

为什么节省时间如此重要

机器人让您可以并行工作，以更快完成更多工作——尤其是配备热循环仪的机器人，它们可以处理更长的工作流程。

第一种节省时间的方式是基本的一对一任务完成的好处。如果一个人可以在一小时内准备 100 个样本，并在一小时内回复 10 封电子邮件，那么他们需要 2 小时来完成这两项任务。但如果他们让机器人进行样品准备，他们可以在 1 小时内完成这两项任务——这是一种相当简单的提高生产率的方法。

但是，当您考虑更长的时间段时，节省的时间会成倍增加。假设您有 600 个样本需要准备，以每小时 100 个样本的相同速度进行机器人运行。还有一个六小时的会议，您有机会出席。

您可以自动准备样品并参加会议吗？

理论上，当然可以：6 小时 x 100 个样本/小时 = 600 个样本。但是谁来装载和卸载机器人？谁来在运行之间设置自动化？你可以自动化所有 6 小时的样品准备，但你只能在六个一小时的时间段内完成。所以，即使你可以为自己节省六个小时的生产力，你也不能去参加会议。你需要的（在这个例子中）是一个可以在一次运行中完成所有 600 个样本的机器人。这样，你就可以点击“开始”，在六个小时后在会议上展示后回来，完成你所有的实验室工作。一个六小时的时间段和六个一小时的时间段之间的差异可能是有意义的工作和忙碌的工作之间的差异。此外，有些工作只需要长时间不间断的时间来完成。在《制造者的时间表，经理的时间表》一文中，保罗·格雷厄姆指出，一些创造性的任务，如写一篇文章或编写一个算法，最好以这种方式完成：一个小时是不够的，不足以集中精力并取得有意义的进展。只有两个小时的时间来完成这些复杂的任务，你几乎没有足够的时间进入状态——更糟糕的是，一旦你进入心流状态，你就不得不放弃。

台式热循环仪如何为您节省大量时间

如果您的实验室已经实现了从基因分型和测序到克隆和基因编辑等工作流程的自动化，那么在液体处理机器人上添加一台台式热循环仪可以将您的空闲时间增加 3 倍。充分利用集成热循环仪的协议非常复杂，涉及孵育或 PCR 步骤之前和之后的多个子协议。让我们以下一代测序 (NGS) 文库制备协议为例。通过仅自动化工作流程中的移液和磁珠处理步骤，您可以减轻大约 2/3 的工作量。
这就是酶促制备（碎片化 + a-tailing 等）、清理、索引和池化步骤，这些步骤可以由带有磁性模块的 OT-2 机器人完成。
如果机器人的甲板上没有热循环仪，那么一个人（或另一个更昂贵的机器人）必须亲自将准备好的反应物移入热循环仪。扩增完成后，他们还需要亲自取回样品——将它们从热循环仪上取下，然后放回机器人上，进行最后的磁性和移液步骤。

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