紐約大學(xué)的 iGEM 團(tuán)隊(duì)在 Opentrons OT-2 自動(dòng)化移液平臺(tái)的幫助下，構(gòu)思了一種更具可擴(kuò)展性的方法來(lái)制造類(lèi)黃酮。

在今年iGEM盛會(huì)上，Opentrons 贊助了十支團(tuán)隊(duì)，本期報(bào)導(dǎo)我們將展示紐約大學(xué)iGEM團(tuán)隊(duì)的努力成果。他們的項(xiàng)目（通過(guò)尋找更可擴(kuò)展的方式來(lái)制造類(lèi)黃酮）既有野心又實(shí)用，既體現(xiàn)了 Opentrons 的開(kāi)源精神，也符合 iGEM 利用合成生物學(xué)改變世界的原則。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化提高可及性和可擴(kuò)展性

類(lèi)黃酮是一種天然存在于植物中的化合物，具有抗氧化劑、抗癌和抗炎以及抗誘變的作用。這使得從制藥到化妝品再到紡織品等眾多行業(yè)對(duì)它們有廣泛的需求。

但由于提取方法成本高且困難，目前市場(chǎng)上類(lèi)黃酮的供應(yīng)有限。植物生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，且任何特定植物中類(lèi)黃酮的濃度較低導(dǎo)致產(chǎn)量低。紐約大學(xué)想知道實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)是否可以加快植物的代謝過(guò)程，如果是的話，是否可以提供一種更有效、可重復(fù)和可擴(kuò)展的類(lèi)黃酮提取方法。

于是團(tuán)隊(duì)開(kāi)始設(shè)計(jì)一種可復(fù)制、可擴(kuò)展的工程大腸桿菌生產(chǎn)類(lèi)黃酮的方法。他們的目標(biāo)是通過(guò)代謝工程途徑來(lái)生產(chǎn)重組類(lèi)黃酮，利用一種新型的光遺傳學(xué)方法，減少了對(duì)更傳統(tǒng)的化學(xué)誘導(dǎo)過(guò)程的依賴(lài)。

“我只用過(guò)另一種自動(dòng)化移液平臺(tái)，但 OT-2 實(shí)際上非常好用。它的表現(xiàn)非常出色?！?/p>

“我們的計(jì)劃是將 NEB 生物實(shí)驗(yàn)室的限制酶消化和連接協(xié)議整合在一起，使其完全自動(dòng)化。”紐約大學(xué)校友和博士生候選人史蒂文·伊奧諾夫（Steven Ionov）說(shuō)，他領(lǐng)導(dǎo)著一支由八名本科生組成的團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)成員知道提高實(shí)驗(yàn)室效率將有助于實(shí)現(xiàn)他們的目標(biāo)，因此他們打算將 Opentrons OT-2 移液機(jī)器人納入他們項(xiàng)目中最核心的程序：3A組裝協(xié)議的消化和連接。

他們的程序包括“在恒溫循環(huán)器中用 200 毫升管準(zhǔn)備消化反應(yīng)”，伊奧諾夫說(shuō)。他和本科生尼爾·潘迪亞斯學(xué)會(huì)了如何使用 OT-2，而其他團(tuán)隊(duì)成員設(shè)計(jì)了一個(gè)生物反應(yīng)器，用綠光激活和生長(zhǎng)細(xì)胞，減少了傳統(tǒng)上對(duì)化學(xué)誘導(dǎo)劑的依賴(lài)。

“我只用過(guò)另一種移液工作站，”伊奧諾夫說(shuō)，“但OT-2實(shí)際上非常好用。它很出色。不僅學(xué)習(xí) Python 是一次了不起的經(jīng)歷，而且校準(zhǔn)的便利性和 Opentrons 實(shí)際編程材料的直觀性，都讓它的使用體驗(yàn)非常好。”

潘迪亞斯同意伊奧諾夫的熱情評(píng)價(jià)。“與 Opentrons 合作對(duì)我們團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)非常令人興奮，”她說(shuō)?！皺C(jī)器人很容易校準(zhǔn)；我們進(jìn)行了一些試驗(yàn)，依靠 Opentrons 網(wǎng)站和 API 進(jìn)行指導(dǎo)?！背藢㈨?xiàng)目定制為使用 300 毫升移液吸頭外，紐約大學(xué) iGEM 還輕松地將 Opentrons 整合到他們現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室工作流程中，幾乎不需要進(jìn)行額外的定制。

自適應(yīng)問(wèn)題解決和項(xiàng)目結(jié)果

盡管如此，紐約大學(xué) iGEM 發(fā)現(xiàn)，僅僅憑借熟練的技術(shù)操作無(wú)法克服協(xié)議挑戰(zhàn)。3A 組裝連接不起作用，團(tuán)隊(duì)花了很多時(shí)間進(jìn)行故障排除：?jiǎn)栴}出在酶、細(xì)胞還是協(xié)議本身？團(tuán)隊(duì)對(duì)這些問(wèn)題的故障排除過(guò)程進(jìn)行了精心記錄，以確保未來(lái)團(tuán)隊(duì)能夠減少錯(cuò)誤并取得更多進(jìn)展。

“這是我們第一年，”潘迪亞斯解釋說(shuō)?！拔覀冇幸粋€(gè)學(xué)習(xí)曲線，就像每個(gè)第一年的iGEM團(tuán)隊(duì)一樣?！笨紤]到這些問(wèn)題和比賽的時(shí)間限制，紐約大學(xué) iGEM 被迫從原來(lái)的計(jì)劃轉(zhuǎn)向使用 OT-2 進(jìn)行采樣，而不是按原計(jì)劃準(zhǔn)備消化反應(yīng)。幸運(yùn)的是，OT-2 也很好地完成了這項(xiàng)任務(wù)。大多數(shù)情況下?！坝幸淮沃挥幸坏?EcoRI 而不是一微升，這會(huì)有一些差別，”伊奧諾夫說(shuō)。“我們?cè)趯?shí)驗(yàn)臺(tái)上也遇到了同樣的問(wèn)題，”潘迪亞斯補(bǔ)充道?！凹词鼓阌檬殖质揭埔簶屵M(jìn)行采樣，也很難從移液管頭中取出這么少量的粘性物質(zhì)。我能理解為什么自動(dòng)化移液平臺(tái)也有類(lèi)似的問(wèn)題。”

暫時(shí)的挫折，長(zhǎng)足的進(jìn)步

盡管在實(shí)驗(yàn)室中遇到了挫折，但該項(xiàng)目的整體規(guī)劃展現(xiàn)出一種長(zhǎng)期的愿景。因此，OT-2 的使用限制只是暫時(shí)的挫折，不會(huì)影響項(xiàng)目的長(zhǎng)期發(fā)展。紐約大學(xué) iGEM 對(duì)他們的領(lǐng)域有了更好的理解，同時(shí)沒(méi)有削弱他們項(xiàng)目的長(zhǎng)期可行性。如今OT-2已成為他們實(shí)驗(yàn)室中值得信賴(lài)的技術(shù)平臺(tái)，幫助他們自動(dòng)化運(yùn)行實(shí)驗(yàn)流程，未來(lái)，OT-2 將繼續(xù)為他們提供更多的自動(dòng)化服務(wù)。

我們非常欣賞紐約大學(xué)的辛勤工作，并期待看到他們?nèi)绾稳〉眠M(jìn)展。

如果您對(duì)自動(dòng)化是否適用于您的實(shí)驗(yàn)室工作流程感到好奇，請(qǐng)與我們聯(lián)系以進(jìn)行免費(fèi)咨詢(xún)。