自动化 PCR 电子书

PCR实验自动化的益处

PCR 是一种分子生物学的核心应用之一，用于检测和定量特定基因，是基因组学和转录组学等下游应用的重要组成部分。PCR是一项耗时、耗人力且容易出错的分子生物学技术。往往高质量的PCR实验需要耗费大量时间和金钱，这两点成为了很多科研工作者的项目瓶颈。然而，通过十多年的优化和改进，实验室自动化应运而生，实验室自动化技术的应用能够减少人力和预算限制，为科学家提供更高效、准确的结果。

自动化为PCR实验带来了很多有效的帮助。本文将讨论其中三个最核心的优势:
1、改善数据质量
2、提高通量
3、降低成本

提高数据质量：准确度和精确度
PCR 包括两个工作步骤:1)反应设置;2)梯度加热在 PCR 实验过程中，准确度和精确度非常关键。试剂和样品必须按精确的量分装、混合和转移，以获得高质量的结果。因此，精准移液是一个严重影响产品质量的关键性能因素。
在进行PCR时，大多数实验室通常会使用微量移液器，并且将体积降至最低为1以。在这个体积下，大多数自动化系统可媲美熟练的人工技术人员，使得实际移液体积与目标体积相差不超过 5%。

降低变异性和错误
自动化系统可以最大限度地减少变异性并消除错误且在面临复杂的实验步骤或大量样品时，人工执行难度较大，此时，自动化可以替代人工完成这项挑战。

PCR 实验的步骤可能涉及众多独立的操作，这些操作会在长达几个小时的过程中进行，考虑到大多数PCR实验的规模，移液任务在整个项目中会被反复执行无数次(更多讨论请参阅第三章)
即使是熟练的人工技术人员也会出现注意力不集中和移液错误。通常的解决办法就是重新执行整个过程。然而，机器人系统可以不知疲倦地执行移液操作，并且可以做到每次都将正确的液体移至正确的孔中。通过消除人工失误带来的重复操作，可以节省您的试剂和宝贵的时间(有关成本节约的更多信息请参下文)。此外，通过消除错误，自动化系统可以提供更准确的下游数据。

复现性和一致性
生物科研实验需要具备复现性和一致性，不仅是为了确保结果的正确性，也是为了增加研发人员的信心。自动化能够更好地实现实验的复现性和一致性。而移液操作是影响测定复现性的一个关键因素。自动化消除了实验者技术上的变异性，因为机器人每次都以相同的方式执行每个步骤，同时，这有助于更好的后续分析。

减少人工操作时间，提高吞吐量
除了提高数据质量外，自动化还可以增加实验室的吞吐量，更快地运行更多的 PCR反应，并释放宝贵的人工操作时间。PCR 应用的时间长度可能有很大的差异。对于典型的 PCR 过程，包括设置和运行，通常需要1-2小时的时间。自动化系统可以在相似的时间内完成PCR反应，但仅需不到 15 分钟的人工操作时间，而且自动化系统可以在夜间和周末工作。减少人工操作时间，让科研人员可以把时间聚焦在实验设计和数据分析上，发挥他们宝贵的知识技能。

降低成本
自动化系统可能需要一笔相当大的采购费用。但是，通过提高效率和性能，许多实验室的产出将可以抵消其设备投入，并且还可以节省总体成本。将繁琐的手工移液操作替换为高效的机器人技术可以在多个方面节省成本。通过消除错误操作导致的重复实验的需要，自动化可以避免样本、试剂和耗材的浪费。此外，通过缩短实验周期，自动化还可以节省长时间实验的固定成本。尽管短期内投资和学习曲线似乎很大，但通过引用自动化，多数实验室真正实现了降本增效。

投资回报率预估(ROI)
实验室通过自动化获得的投资回报率(ROI)可以通过当前手动工作流程成本与使用自动化系统后潜在成本之间的差异进行计算。这些成本将取决于实验室的整体需求，例如特定试剂的价格或实际操作时间的费用。但事实上对ROI影响最大的因素是实验室的吞吐量。

确切地量化成本可以通过将样品、试剂、耗材、劳动力和设备归纳为一个衡量指标:每个样品的成本(CPS)。实验室可以使用CPS作为基准，根据当前和未来的吞吐量进行推算，并与自动化的成本进行对比。
要计算CPS，首先将实验室在一定时期内的试验费用相加。接下来，加上手动操作所需的劳动力小时数的衡量指标。全职当量(FTE)可用于量化这些小时数。FTE会为所进行的工作分配一个每小时工资。

这可以是技术人员的实际工资或一个合理的估计值。您还可以将 FTE 以小时而不是货币方式进行量化，以便关注节省的时间。然后将这些成本除以该时期运行的样品数量商就是您的 CPS，可以以每个样品的美元或美元和 FTE 小时来表示。

计算投资回报率的下一步是用自动化系统量化您的CPS只需将使用新系统的等量样品的试剂和 FTE 成本相加。然后加上与自动化系统本身相关的成本，如购买价格(请参考第 4章)。将这个总和除以您打算运行的样品数量，就可以得到一个可比较的 CPS.

具有良好投资回报率的自动化系统将提供价格适中的机器，并且具有最低的运营成本，并能够通过降低成本获得所讨论的结果。您运行的样品越多，就可以节省更多的操作时间和减少更多的错误测定废料，这样节省成本的净值效果就会被放大。

原文地址：自动化 PCR 电子书