Automazione della biologia sintetica: cinque suggerimenti per migliorare il processo di clonaggio molecolare
Una delle maggiori preoccupazioni a livello globale è il nostro uso eccessivo di risorse e il suo impatto innegabile sull’ambiente. In particolare, i processi di produzione richiedono grandi quantità di energia derivata dai combustibili fossili come petrolio e gas, che stanno diminuendo la disponibilità e aumentando il prezzo, rendendoli insostenibili. Attraverso la reingegnerizzazione delle funzioni dei microorganismi, i ricercatori hanno iniziato con successo a generare prodotti alimentari, tessili e biofarmaceutici che consumano molto meno risorse durante il processo di produzione. Se hai mai mangiato l'impossible Burger venduto da Burger King, hai preso un boccone di un prodotto alimentare ingegnerizzato. Quel gusto di carne distinto è un prodotto di cloning molecolare, parte integrale della biologia sintetica. Per ottenere la giusta serie di caratteristiche (ad es. gusto e consistenza), i produttori isolano e introducono i frammenti di DNA in ceppi microbici per la produzione di proteine di massa.
Oggi, osserviamo i benefici dei metodi di biologia sintetica che stanno prendendo il via in vari settori. Con una crescente domanda di prodotti sintetici derivati dalla biologia riprogettata, sono diventati necessari metodi rapidi e accurati per l’ingegneria dei ceppi microbici ad alto rendimento e la clonazione molecolare. Sfortunatamente, i flussi di lavoro manuali di biologia sintetica sono ancora laboriosi, dispendiosi in termini di tempo e soggetti a errori umani.
Questo articolo riassume i comuni colli di bottiglia nei flussi di lavoro di biologia sintetica e come l'automazione può superare queste difficoltà per aumentare la rendimento e il tempo di fuga.
1. Dal prelievo manuale al prelievo automatico utilizzando un raccoglitore di colonie ad alta rendimento
Dopo che i geni di interesse sono amplificati, assemblati in vettori e trasformati in microbi, è necessario sottoporre a vaglio le colonie per diverse caratteristiche, dalle dimensioni all’intensità della fluorescenza. Facendolo manualmente con puntali per pinze, stuzzicadenti o anelli di inoculo, si possono causare strisce irregolari, specialmente quando l’obiettivo è un’alta rendimento. Ciò ostacola l’ulteriore analisi delle tue colonie.
https://share.vidyard.com/watch/7CVJQJdjp6r1ipoj4rdFon
Un dispositivo di prelievo automatico delle colonie potrebbe aiutarti a evitare i problemi del prelievo manuale. Ad esempio, il QPix Microbial Colonie Picker è uno strumento utile per raccogliere e inoculare rapidamente le colonie in blocchi a pozzo profondo con terreno di crescita. Se è il primo tentativo di automazione del prelievo delle colonie, è possibile scegliere un dispositivo di prelievo delle colonie di livello base, come il 420 sistema QPix, che ha una capacità di predisposizione rapida per il prelievo automatico fino a piastre di 12 96 pozzi. Ciò si traduce in un massimo di 3000 colonie analizzate all’ora. Poiché richiede un intervento minimo, si riduce il rischio di errori umani e contaminazione trasversale, offrendo al team un tempo di fuga aggiuntivo per il multitasking.
2. Integrazione dei dispositivi di laboratorio per un flusso di lavoro diclonazione molecolare completamente automatico
Anche se il pipetting manuale può essere pratico nel trasferimento di liquidi in applicazioni su piccola scala, non è pratico per l'elaborazione di centinaia di campioni. Invece, è possibile integrare il pipetting automatico nel flusso di lavoro del rivestimento molecolare per la preparazione del DNA, quindi eseguire la trasformazione dello shock termico dei microbi con i plasmidi di DNA utilizzando termociclatori su banco.
L’integrazione robotica del braccio è il metodo più comune per l’integrazione automatica di più strumenti che accettano i formati di piastra micro-titer standard come le piastre di ingombro SBS standard e a pozzo profondo senza muovere un muscolo. Cosa ancora più importante, l’automazione robotica può essere regolata per selezionare e raccogliere le colonie con tratti positivi, accelerando l’isolamento delle colonie colpite che può essere convalidato utilizzando i nostri lettore di piastre multi-dosaggio.
https://share.vidyard.com/watch/sLysxREbQ2b8NNX1Mp1L8a
Prima di integrare un braccio robotico nel progetto sperimentale, è necessario assicurarsi che sia 15066 conforme a ISO.
3. Ridurre la contaminazione trasversale
La contaminazione trasversale è un fattore di rischio significativo che può verificarsi in diverse occasioni, come un anello non sterile, la caduta del coperchio o lo slacciamento della piastra per troppo tempo. Ciò può invalidare i risultati e influire negativamente sulla loro riproducibilità, il che significa che non è possibile confrontarli con i risultati di altri laboratori di ricerca o precedenti cicli di cloning.
Per evitare la contaminazione trasversale durante i processi di cloning molecolare sono necessarie pratiche igienico-sanitarie meticolose. Si può accendere il loop o utilizzare loop usa e getta, ma nessuno dei due è una soluzione pratica per striature ad alta rendimento.
La sterilizzazione è un altro aspetto del rivestimento molecolare che può beneficiare dell'automazione. Con i raccoglitori di colonia automatici, è possibile trovare strumenti di sterilizzazione incorporati che richiedono un intervento umano minimo. Ad esempio, QPix Microbial Colony Pickers contiene lavaggi e la sterilizzazione a caldo alogena per eliminare la contaminazione trasversale tra i perni.
4. Versatilità per lo screening delle colonie
Un’altra difficoltà nei flussi di lavoro di prelievo delle colonie è lo screening efficiente per le colonie con le migliori prestazioni. In genere, l’utente sceglie le migliori colonie in base a parametri personalizzati ed esperienza nel prelievo manuale, che è spesso molto soggettivo. Il problema si verifica se è necessario sottoporre a vaglio un gran numero di colonie. Anche se la preparazione del campione e la piastratura sono automatiche, il prelevatore della colonia deve ancora imparare quali caratteristiche cercare in una colonia prima della selezione della colonia.
I selezionatori di colonie automatici come il 420 sistema QPix sono vantaggiosi perché il software è progettato per sorvegliare rapidamente le colonie in base a parametri come forma, dimensione, prossimità e intensità di fluorescenza. Inoltre, è possibile sottoporre a vaglio le colonie in diverse modalità di selezione, tra cui l’intensità della fluorescenza, lo screening blu/bianco e la zona di inibizione.
Il 420 sistema QPix offre la flessibilità necessaria per una selezione precisa delle colonie. Ad esempio, è possibile regolare le impostazioni per correggere la cavità in modo da scegliere le colonie che appaiono cave al centro, malgrado mostrino i livelli di espressione e le caratteristiche desiderati.
Il 420 sistema QPix è in grado di acquisire immagini in quattro diversi canali di fluorescenza, il che consente di monitorare potenzialmente quattro diverse espressioni proteiche marcate fluorescentmente nello stesso organismo.
Il vantaggio di utilizzare il prelievo di colonie automatico è la capacità di riprodurre la piastra master. È possibile analizzare i cloni su sottopiastre appena generate mantenendo la piastra master per un ulteriore prelievo di colonia.
5. Gestione dei dati nei flussi di lavoro di biologia sintetica
La raccolta manuale dei dati può essere ingombrante nei flussi di lavoro di biologia sintetica, specialmente quando i dati vengono raccolti su più strumenti. Questo crea ore FTE extra, spossatezza e un rischio maggiore di perdita di dati.
Il 420 sistema QPix può aiutare nella raccolta e nell'archiviazione dei dati. La testa dell'attuatore contiene una fotocamera ad alta risoluzione incorporata e un lettore di codici a barre per una tracciabilità dei dati affidabile. I dati delle immagini vengono registrati nel database integrato con un ampio percorso di verifica e opzioni di tracciamento dei campioni. In base alla lettura del codice a barre, il software QPix può essere utilizzato per tenere traccia delle informazioni su una colonia, come la sua posizione nelle piastre di origine e destinazione e la data e l'ora del prelievo. È inoltre possibile personalizzare i tag per i campioni importanti e raggruppare le proprie colonie in base ai loro tratti virfologici.
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I dati raccolti dal nostro dispositivo di raccolta delle colonie automatiche, così come i dati raccolti da più strumenti su una cella di lavoro di biologia sintetica, sono facilmente esportati in formati largamente accettati nel tuo sistema di gestione delle informazioni di laboratorio preferito.
per saperne di più sui processi automatici di biologia sintetica
L'automazione della biologia sintetica, in particolare la clonazione molecolare, non solo consente di risparmiare una quantità enorme di tempo e costi, ma aumenta anche la precisione dei risultati. Se desideri saperne di più sulle basi dei flussi di lavoro automatici di biologia sintetica, puoi iscriverti al nostro recente webinar di Dwayne E. Carter, PHD, Scienziato applicativo sul campo BioPharma. In questo webinar, puoi trovare illustrazioni e diagrammi di ogni passo coinvolto nell'automazione con esempi concrete.
