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2019 年 12 月 27 日

Opentrons 如何帮助纽约大学的 iGEM 团队提高类黄酮产量

纽约大学的 iGEM 团队在 Opentrons OT-2 自动化移液平台的帮助下,构思了一种更具可扩展性的方法来制造类黄酮。

在今年iGEM盛会上,Opentrons 赞助了十支团队,本期报导我们将展示纽约大学iGEM团队的努力成果。他们的项目(通过寻找更可扩展的方式来制造类黄酮)既有野心又实用,既体现了 Opentrons 的开源精神,也符合 iGEM 利用合成生物学改变世界的原则。

通过实验室自动化提高可及性和可扩展性

类黄酮是一种天然存在于植物中的化合物,具有抗氧化剂、抗癌和抗炎以及抗诱变的作用。这使得从制药到化妆品再到纺织品等众多行业对它们有广泛的需求。

但由于提取方法成本高且困难,目前市场上类黄酮的供应有限。植物生长周期长,且任何特定植物中类黄酮的浓度较低导致产量低。纽约大学想知道实验室生产是否可以加快植物的代谢过程,如果是的话,是否可以提供一种更有效、可重复和可扩展的类黄酮提取方法。

于是团队开始设计一种可复制、可扩展的工程大肠杆菌生产类黄酮的方法。他们的目标是通过代谢工程途径来生产重组类黄酮,利用一种新型的光遗传学方法,减少了对更传统的化学诱导过程的依赖。

“我只用过另一种自动化移液平台,但 OT-2 实际上非常好用。它的表现非常出色。”

“我们的计划是将 NEB 生物实验室的限制酶消化和连接协议整合在一起,使其完全自动化。”纽约大学校友和博士生候选人史蒂文·伊奥诺夫(Steven Ionov)说,他领导着一支由八名本科生组成的团队。团队成员知道提高实验室效率将有助于实现他们的目标,因此他们打算将 Opentrons OT-2 移液机器人纳入他们项目中最核心的程序:3A组装协议的消化和连接。

他们的程序包括“在恒温循环器中用 200 毫升管准备消化反应”,伊奥诺夫说。他和本科生尼尔·潘迪亚斯学会了如何使用 OT-2,而其他团队成员设计了一个生物反应器,用绿光激活和生长细胞,减少了传统上对化学诱导剂的依赖。

“我只用过另一种移液工作站,”伊奥诺夫说,“但OT-2实际上非常好用。它很出色。不仅学习 Python 是一次了不起的经历,而且校准的便利性和 Opentrons 实际编程材料的直观性,都让它的使用体验非常好。”

潘迪亚斯同意伊奥诺夫的热情评价。“与 Opentrons 合作对我们团队来说非常令人兴奋,”她说。“机器人很容易校准;我们进行了一些试验,依靠 Opentrons 网站和 API 进行指导。”除了将项目定制为使用 300 毫升移液吸头外,纽约大学 iGEM 还轻松地将 Opentrons 整合到他们现有的实验室工作流程中,几乎不需要进行额外的定制。

自适应问题解决和项目结果

尽管如此,纽约大学 iGEM 发现,仅仅凭借熟练的技术操作无法克服协议挑战。3A 组装连接不起作用,团队花了很多时间进行故障排除:问题出在酶、细胞还是协议本身?团队对这些问题的故障排除过程进行了精心记录,以确保未来团队能够减少错误并取得更多进展。

“这是我们第一年,”潘迪亚斯解释说。“我们有一个学习曲线,就像每个第一年的iGEM团队一样。”考虑到这些问题和比赛的时间限制,纽约大学 iGEM 被迫从原来的计划转向使用 OT-2 进行采样,而不是按原计划准备消化反应。幸运的是,OT-2 也很好地完成了这项任务。大多数情况下。“有一次只有一滴 EcoRI 而不是一微升,这会有一些差别,”伊奥诺夫说。“我们在实验台上也遇到了同样的问题,”潘迪亚斯补充道。“即使你用手持式移液枪进行采样,也很难从移液管头中取出这么少量的粘性物质。我能理解为什么自动化移液平台也有类似的问题。”

暂时的挫折,长足的进步

尽管在实验室中遇到了挫折,但该项目的整体规划展现出一种长期的愿景。因此,OT-2 的使用限制只是暂时的挫折,不会影响项目的长期发展。纽约大学 iGEM 对他们的领域有了更好的理解,同时没有削弱他们项目的长期可行性。如今OT-2已成为他们实验室中值得信赖的技术平台,帮助他们自动化运行实验流程,未来,OT-2 将继续为他们提供更多的自动化服务。

我们非常欣赏纽约大学的辛勤工作,并期待看到他们如何取得进展。

如果您对自动化是否适用于您的实验室工作流程感到好奇,请与我们联系以进行免费咨询

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