自動化NGS文庫製備電子書

自動化NGS文庫製備的優點

有價值的 NGS 數據取決於高品質的文庫製備；而有洞察力的測序則依賴於無偏的文庫覆蓋和良好的產量。不幸的是，文庫製備耗時、耗力且容易出錯。面對這些挑戰，高品質的文庫製備需要花費時間和金錢，但科學家很少擁有充足的時間和金錢。因此，研究人員發現他們雄心勃勃的目標受到文庫製備瓶頸的限制。現在，經過十多年的最佳化和改進，實驗室自動化的發展有望緩解這項限制。自動化為 NGS 文庫製備帶來了許多好處。本章將討論三個最重要的好處：提高資料品質、提高吞吐量和降低成本。我們將討論每個因素，著眼於可能讓自動化新手感到驚訝的方面，並強調對研究目標影響最大的方面。

提高資料品質：準確度和精確度準確度和精確度對於在文庫製備工作流程的每個步驟中實現理想的結果至關重要。在所有任務中，試劑和樣品必須以精確的量進行分裝、組合和轉移，以驅動靈敏的化學反應並提供高品質的結果。大多數實驗室在 NGS 文庫製備過程中可能需要將體積降至 1 μl。在此體積下，自動化系統和熟練的人工技術人員的表現相當，實際移液量在目標的 5% 以內，即 0.95-1.05 μl，稱為變異係數 (CV)。人工技術人員和自動化系統在移液變異性和錯誤率方面確實有所不同，如下所述。

減少變異性和錯誤自動化系統可最大限度地減少變異性並消除錯誤，而技術人員在處理複雜協議或大量樣本時可能會遇到這些方面的困難。文庫製備協議可能涉及數小時的漫長過程中的無數個單獨步驟，並且考慮到大多數 NGS 實驗的規模，移液任務在整個專案中重複無數次（有關更多討論，請參閱第二章）。

不可避免的是，即使是熟練的人類技術人員也會因為注意力不集中而犯下移液錯誤。通常，唯一的解決方案是重做整個程序。然而，機器人系統可以不知疲倦地、完美地執行移液。每次都將正確的液體移到正確的孔中。透過消除重複運行，可以節省昂貴的試劑和寶貴的時間（有關成本節約的更多信息，請參閱下文）。此外，透過消除錯誤，自動化可以提供更可靠的庫和下游數據。

可重複性和一致性分析需要具有可重複性和一致性，不僅要確保其結果正確，還要讓研究人員對其結果充滿信心。自動化比手動流程更好地支援分析的可重複性和一致性。影響檢測可重複性的關鍵因素之一是移液的變異性。自動化消除了實驗者技術的可變性，因為機器人每次都以相同的方式執行每個步驟。此外，這支持更好的下游分析。

在更短的時間內實現更高的吞吐量除了提高數據品質之外，自動化還可以提高實驗室的吞吐量，更快地產生更多庫並釋放寶貴的動手時間。每個手動程序需要 3-4 小時。相較之下，自動化系統可以在不到 3 小時內完成一個庫，動手時間不到 15 分鐘，而且自動化系統可以在下班時間工作。憑藉更快的周轉時間，自動化可以縮短實驗時間並更快地提供有影響力的數據。憑藉更高的吞吐量，自動化可以促進更雄心勃勃的實驗並為實驗設計開闢新的途徑。

由於實際操作時間減少，研究人員可以將更多精力投入實驗設計和數據分析上，以充分發揮其寶貴的技能。

降低成本自動化系統可能需要大量的初始投資，儘管一些現代系統更便宜（請參閱第 3 章，以了解有關比較自動化選項的提示）。但隨著效率和性能的提高，許多實驗室將收回其初始投資，實際上還可以節省總成本。用高效的機器人取代繁瑣的手動移液可以從多方面降低成本。透過消除在錯誤程序後重新運行的需要，自動化可以節省浪費的樣品、試劑和消耗品。此外，透過縮短週轉時間，自動化可以節省冗長實驗的間接成本。儘管短期投資和學習曲線看似很大，但這些改進的結果是大多數實驗室的淨節約。

估算預期投資報酬率 (ROI)實驗室的自動化投資報酬率可以計算為其目前手動工作流程成本與自動化系統潛在成本之間的差額。這些成本將取決於一些實驗室的具體細節，例如，特定試劑的價格或動手時間的成本。然而，對投資報酬率影響最大的是實驗室的吞吐量，因為它可以放大成本和節省。為了量化成本，將樣品、試劑、耗材、勞動力和機器提煉為一個單一的指標，每樣品成本 (CPS) 會有所幫助。實驗室可以使用他們的 CPS 作為基線，推斷他們當前和未來的吞吐量，並與自動化成本進行比較。要計算您的 CPS，請將實驗室在給定時期的檢測費用加起來。接下來，加上手動程序所花費的人工時間。可以使用全職當量 (FTE) 來量化這些小時數。 FTE 為正在執行的工作分配每小時工資。這可以是技術人員的實際工資或合理的估計。您還可以用小時數而不是美元來量化 FTE，以專注於節省時間。然後，將這些成本除以該期間運行的樣本數量。商數將是您的 CPS，以美元或美元和每個樣本的 FTE 小時為單位。

計算投資報酬率的下一步是使用自動化量化您的 CPS。只需將使用新系統的等量樣本的試劑和 FTE 成本相加。然後添加與自動化系統本身相關的成本，例如購買價格（請參閱第 3 章以確保您了解有時隱藏的成本）。將此總數除以您打算運行的樣本數量，您將獲得一個可比較的 CPS。具有良好投資回報率的自動化系統將提供價格合理且營運成本最低的機器，並提供如上所述的降低成本的結果。您運行的樣本越多，這些淨節省就越大，主要是透過節省更多的動手時間和減少更多的錯誤分析浪費。