獲勝的 iGEM 團隊使用 Opentrons 為基因工程創建了 3 倍更快的底盤

今年的iGEM Giant Jamboree為高年級組的大獎獲獎團隊Team Marburg 帶來了一個現實生活中的科學童話，Team Marburg是一支由15 名德國碩士生組成的團隊，學習傳統生物學、分子和細胞生物學、化學、物理、和電腦科學。這個想法最初是在2017 年的一次會議上誕生的，很大程度上是由實驗室自動化領導者Opentrons的OT-2 移液機器人實現的，最終獲得了大獎和一種新的生物工具，可以改變合成生物學家創造新產品的方式。代謝途徑、遺傳迴路和其他 DNA 結構。

獲勝的項目？ VibriGens，基於一種新的細菌底盤生物：納特里根弧菌，這是世界上生長最快的細菌，倍增時間僅為10 分鐘或更短（相比之下，黃金標準底盤生物大腸桿菌每半小時翻倍）。該團隊致力於建立用V. natriegens進行克隆、蛋白質表現和蛋白質相互作用研究的方案，並建立了一組針對每種應用進行優化的菌株（任何研究人員都可以向團隊發送電子郵件索取）。他們還創建了「 Marburg Collection」是一個基於金門的克隆工具箱，使研究人員能夠將任何質粒複製起點、抗生素抗性和他們想要的目標基因結合起來，從而無需依賴載體。雖然克隆工具箱最初是針對V. natriegens創建的，但該團隊最終將其設計為普遍適用於許多不同的宿主生物。與他們的最佳化菌株一樣，馬爾堡菌株也將提供給研究人員。

很久以前…一個想法誕生了

V. natriegens的選擇並非偶然。團隊首次聽說這種生物體是在 2017 年德國合成生物學協會在馬爾堡舉行的會議上。其中一位演講者正在介紹V. natriegens，當團隊不僅了解到它的生長速度有多快，而且還知道沒有人真正使用這種生物體時，他們開始考慮使用它來幫助合成生物學界。 ，它是一種從未在 iGEM 比賽中使用過的有機體，所以我們可以實現一個新的東西——它確實可以幫助很多人。因為在合成生物學的每個領域，你都需要一個有機體來建構你的結構。因此，我們將有一個影響每個人的項目，因此我們認為建立它對我們來說可能是件好事。 「團隊成員Daniel Marchal 解釋道。由於它生活在鹽水中，V. natriegens也能耐受比E更高水平的鹽分。 . 大腸桿菌，使其更適用於一些需要更高鹽含量的環境應用（例如，優化海洋中塑膠的細菌降解）。的實驗方案也不太可能受到污染，這在以高純度DNA 或蛋白質為最終目標時至關重要。黴素來舉例。

「抗黴素的開發花了大約七年時間。試想一下，如果您使用了弧菌，我們可以加快這些過程，即開發時間嗎？」他問道。他也認為弧菌是合成生物學家研究蛋白質演化、工程蛋白質和酵素或設計遺傳電路的有用工具。基本上，透過使用世界上生長最快的生物體可以提高開發各種零件的速度，這對於合成生物學來說是一件好事。隨著越來越多的研究小組、公司和其他組織努力加速合成生物學的各個方面隨著研究的不斷深入，合成生物學堆疊（生物試劑、流程執行工具和生物CAD/CAM 工具的分層集成，以促進快速產品設計和開發）正在不斷發展。馬爾堡團隊實質上在合成生物學堆疊的生物學層創建了一種新工具，正在順利實現讓世界各地的合成生物學家更快、更輕鬆地進行科學研究的目標。自動化在幫助他們實現這一目標方面發揮了關鍵作用。

透過自動化使專案成為可能

「當你想到在一天或12 小時內進行克隆時——我們所提議的，很多人會說這對於在日常工作流程中實施來說太過分了。我們在專案的早期就得到了這樣的回應， 」因克曼說。 「所以我們考慮了實驗室自動化以及如何儘早實現這一目標。」團隊向多家實驗室自動化公司提交了提案，以獲得對其專案的自動化支援。 Opentrons 就是其中一家公司。 “我們在兩週內收到了77 份提案”，Opentrons 的科學發展總監克里斯汀·埃利斯(Kristin Ellis) 說，該公司發現很難從收到的所有優秀提交材料中僅選擇十個團隊。但選擇馬爾堡團隊是「理所當然的」。 「我對他們的提議感到震驚，」艾利斯說。她尤其被他們將細菌轉化時間從幾天縮短到 12 小時的願景所吸引——許多其他人對相同的願景表示懷疑。

艾利斯也讚賞馬爾堡團隊提出的iGEM 實驗室間研究，他們計劃透過研究與其他iGEM 團隊分享V. natriegens及其方案，以了解細菌在其他實驗室中的行為方式。這是 Opentrons 的一個特別重要的組成部分，它強調並支持開源、協作和可重複的科學。因為在提案到期時OT-2 甚至還沒有發布（它於3 月宣布並於6 月發布） ），馬爾堡團隊和其他九個獲得OT-2 的iGEM 團隊是世界上第一批使用機器人（可以說是豚鼠）來生產全新產品的人。實驗室自動化方面的經驗——我們中的一些人學過幾門大學課程，但沒有真正的經驗，」因克曼說。「但事實證明，使用 OT-2 非常容易。

「事實上，他們的第一個方案（在96 孔板中複製菌株）僅一天就在OT-2 上建立並運行。至關重要的是，有了OT-2，團隊就可以將時間花在在設計和構思專案上，而機器人則為他們運行實驗，從而節省了數月的人力時間，並使團隊能夠在夏天完成專案。鼓勵所有使用者這樣做。個組件，無需任何進一步的輸入即可建立用戶的客製化質粒。