Kristin Ellis 最近訪問了位于加州圣拉斐爾的 Biomarin 制藥公司總部。在那里，她與 Biomarin 蛋白質(zhì)生物化學(xué)的高級研究助理 Elaine Phan 進(jìn)行了交談。Elaine Phan 一直在使用 OT-1 PRO進(jìn)行蛋白質(zhì)定量分析。

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Kristin:?我非常高興聽到Biomarin如何利用 OT-1 PRO，那么，首先，能否分享一下您使用 Opentrons 的體驗？

Elaine:?非常棒！你們提供的協(xié)議讓我得以順利執(zhí)行。目前為止，我主要是根據(jù)你們給我的自動化 Bradford Assay 的說明進(jìn)行操作，然后在你們的網(wǎng)站上查找如何編寫協(xié)議的細(xì)節(jié)。我想你們有一個專門的頁面供人學(xué)習(xí)吧？

Kristin:?您是指Opentrons的開源API文檔嗎？

Elaine:?對，還有 Artyom 推薦的 Python 學(xué)習(xí)平臺 SoloLearn。起初，我是根據(jù) Will 在博客上分享的 JSON協(xié)議進(jìn)行學(xué)習(xí)的，這讓我更容易理解 Python 的相關(guān)內(nèi)容。

Kristin:?哦，真的？您為什么這么認(rèn)為？

Elaine:?因為開始時，我覺得 Python 看起來更復(fù)雜。但通過閱讀你們提供的 JSON 說明，我能夠更好地理解并編寫各種命令。當(dāng)我拿到硬件后，我能夠迅速組裝機(jī)器，并調(diào)整已有的 Bradford Assay 代碼。對我而言，我已經(jīng)進(jìn)行了十多年的加樣工作，這款設(shè)備真的減輕了我手臂的負(fù)擔(dān)。

Kristin:?你能否簡要介紹一下你們團(tuán)隊的工作內(nèi)容？

Elaine:?我們專注于蛋白質(zhì)純化，屬于蛋白質(zhì)科學(xué)研究團(tuán)隊。我們的工作流程非常龐大，而我還處于研究的初級階段。我們獲取許多餾分，并需要確定每個餾分的純度。這意味著我們需要進(jìn)行凝膠電泳、Bradford實驗等操作，然后集中所有所需的材料。接下來，我們要制備足夠的材料，用于臨床前樣本，以展示藥物的療效。簡而言之，我們需要制備足夠的藥物，以便提供給其他團(tuán)隊進(jìn)行實驗。一旦完成這些實驗，我們將藥物用于小鼠模型，觀察其效果。擁有 Opentrons 機(jī)器人可以大大加快這一流程，使其更加高效。

Kristin:?你們測試的蛋白質(zhì)最初是從哪里獲得的？

Elaine:?我們有另一個團(tuán)隊專門進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。他們?yōu)槲遗囵B(yǎng)所需的細(xì)胞。我們使用哺乳動物細(xì)胞和 E.coli 兩種細(xì)胞。目前，我主要研究 E. coli，并在其上表達(dá) His-tag。這個過程相對簡單。通過 His 結(jié)合柱將蛋白質(zhì)結(jié)合，然后洗脫，再將其放入餾分中，就可以觀察到蛋白質(zhì)的位置。

Kristin:?這樣你們就能觀察到蛋白質(zhì)的表達(dá)情況了。

Elaine:?是的，流程大致是這樣的。首先，進(jìn)行加載步驟，將樣本裝入儀器中，未與柱子結(jié)合的物質(zhì)會流出。這樣，所有不需要的雜質(zhì)都可以被去除。接下來是洗滌步驟，用于沖洗柱子。然后通過咪唑梯度將材料洗脫出來，最終只有我想要結(jié)合的物質(zhì)才會與柱子結(jié)合。將這些與柱子結(jié)合的物質(zhì)收集起來，并分成多個餾分。然后通過凝膠電泳分析其純度。我還要進(jìn)行 Bradford 實驗，以量化所有蛋白質(zhì)并顯示回收率。之后，可以對每個餾分進(jìn)行凝膠電泳，或者將幾個餾分合并后進(jìn)行凝膠電泳，然后通過 Western blot 觀察蛋白質(zhì)的位置。這就是我們通常所做的工作！

我們最終的目標(biāo)是讓 OT-1 能夠進(jìn)行 ELISAs 實驗。我們需要展示活性等數(shù)據(jù)。我個人不從事 ELISAs 方面的工作，但其他人會進(jìn)行這方面的研究。因此，一旦他們確定了工作流程，我就可以從他們那里獲得 ELISAs和其他活性檢測方法，并嘗試將其應(yīng)用于機(jī)器人上。

Kristin:?是的，這也是我們目前與其他幾個團(tuán)隊合作的項目之一——我們希望實現(xiàn)各種類型的 ELISAs 的自動化。不僅是單一的 ELISA ，還包括 MSD 板、Luminex 等我們可以開發(fā)的任何東西。這是我們想要進(jìn)入的一個領(lǐng)域。

Elaine: 很好！一旦我決定開始這方面的研究，我將向您咨詢更多問題。

Kristin:?當(dāng)然！這就是我們存在的意義，也是我們建立這個社區(qū)的原因！

你已經(jīng)使用 OT-1 PRO 一個半月了。你說你已經(jīng)從事生物學(xué)和手動移液工作 10 年了。然后你得到了OT-1 PRO，并開始學(xué)習(xí)如何編程和如何圍繞自動化構(gòu)建實驗。與手工操作相比，編程實驗對你的實驗室工作體驗有何影響？

Elaine:?這臺機(jī)器完全顛覆了我的認(rèn)知。我一直從事生物學(xué)和手動移液工作 10 年，從未想過能接觸到這個全新的領(lǐng)域?，F(xiàn)在，這臺機(jī)器幾乎成了我的實驗助手。它幫我處理了很多日常的實驗工作，比如運(yùn)行Bradfords 和其他一些常規(guī)實驗，這為我節(jié)省了大量時間。現(xiàn)在，我可以把更多精力投入到閱讀文獻(xiàn)、理解實驗原理和改進(jìn)實驗方法上。此外，學(xué)會編程后，我仿佛打開了新世界的大門。我現(xiàn)在腦海中充滿了各種想法，只是還沒有完全表達(dá)出來，因為還有許多東西需要學(xué)習(xí)。

而且這臺機(jī)器有如此多的可能性——比如使用不同的移液器。即使你們說這臺機(jī)器可能無法與Rainin 移液器配合使用，我還是想嘗試一下。我不會輕易放棄，總是想挑戰(zhàn)新事物！

Kristin:?我們當(dāng)然不會阻止你！這也是我們讓 Opentrons 平臺保持開源的原因之一，這樣當(dāng)我們對你說“哦，你知道嗎，我們這邊不這么做”時，你就可以自己解決！

我知道你覺得編程部分很酷，而且你已經(jīng)開始調(diào)整硬件了。那么，你對硬件模塊化以及可以隨意組合東西有什么看法？

Elaine:?這真是太棒了，因為我可以把任何東西放在平臺上！我以前甚至都沒有考慮過這些好用的東西（指著裝有 Beckman Coulter 儲液池的吸頭架），因為我們通常使用一次性的塑料吸頭架，但現(xiàn)在我可以想到一百萬種可以放在那里的液體。

Biomarin 公司已經(jīng)將 Opentrons 的吸頭架重新利用，改造成了 Beckman Coulter 儲液池的支架。

Elaine:?我還想認(rèn)識其他從事這方面工作的人，了解他們的想法。我知道你們在 Slack 頻道上有小型的社區(qū)，但如果我能與人們見面，解釋我正在做的事情，同時他們也向我解釋他們在做什么，那么這些想法真的會匯聚在一起。

Kristin:?聽起來你對社區(qū)方面也很感興趣。作為一名在科學(xué)領(lǐng)域經(jīng)驗豐富的人，你認(rèn)為這種社區(qū)對于發(fā)展和建設(shè)非常重要嗎？

Elaine:?我認(rèn)為是的，尤其對我而言，因為現(xiàn)在我是公司里唯一一個使用它的人。所以除了你們，我真的不知道該和誰討論這臺機(jī)器能做些什么更廣泛的事情。比如，你今天提到有人在使用磁珠、亞馬遜的 Alexa等。實際上，我的編程水平還處于初級階段。我能進(jìn)行多少更多的編程工作？我應(yīng)該如何開始學(xué)習(xí)？

Kristin:?這就是我們Protocol Library背后的理念。最近我們重新推出了這個庫，我們之所以說“我們與Biomarin 合作開發(fā)了 Bradford Assay”，部分原因是為了讓人們可以在圖書館中看到這個方案。然后，如果他們對這個方案有疑問，可以進(jìn)入社區(qū)頻道問你們：“嘿，你是如何開發(fā)這個方案的？”此外，用戶越多，我們添加的方案就越多。然后，你可以下載它們查看代碼并開始理解，就像你最初開始時那樣。

Elaine:?是的，那將會非常有幫助。能夠在看到方案后向他們提問，使得 Protocol Library 也成為對話的起點。我們實際上計劃引入一個平臺，而我開始意識到你們可以做他們能做的所有事情。他們有一些很好的想法，而他們只是拖放操作，這對于不懂編程的人來說真的很簡單……但如果我能學(xué)習(xí)編程，我就可以讓OT-1 來完成它，而且它的成本非常低廉，這讓我感到非常興奮。

Kristin:?這個觀點其實很有趣！那么，如果你回顧一下職業(yè)生涯的起點，假設(shè)你一開始就擁有像 OT-1 這樣的工具，比如這個和一臺 3D 打印機(jī)，那會帶來哪些可能性呢？

Elaine:?那將會是太棒了！我現(xiàn)在想想，如果當(dāng)時有這個工具，我可以用它來寫很多實驗。很多事情，尤其是分離……你知道，有時候你不得不加班到很晚才能完成某些工作，因為不能等待，也不能放入冰箱，否則蛋白質(zhì)會沉淀。所以，你只能完成到某個階段，然后停下來或冷凍起來。在很多這樣的情況下，如果有一個助手幫忙，那就太棒了。

Kristin:?你是如何決定從 Bradford Assay 開始的？這是你們實驗室的迫切需求嗎？

Elaine:?是的，這是每個人都要運(yùn)行的實驗，也是每個新來的人都要學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識，因為每個人都需要時刻知道蛋白質(zhì)的濃度。所以我們想，如果機(jī)器能運(yùn)行這個 Bradford Assay，那么它也能運(yùn)行 ELISAs，可以做凝膠制備，可以做標(biāo)準(zhǔn)曲線。Bradford Assay 只是每個人在實驗室開始時必須做的基本移液實驗。如果你能非常準(zhǔn)確地完成這些，那么你可能就能完成我們實驗室需要的所有實驗。

Elaine 最初沒有編程經(jīng)驗，但通過學(xué)習(xí)，她現(xiàn)在已經(jīng)成長為 Opentrons 的超級用戶！她的反饋幫助我們改善了用戶體驗，她對 Protocol Library 的貢獻(xiàn)使科學(xué)對每個人來說都更具可重復(fù)性。