今年诺奖风向标“引文桂冠奖”的一组获奖者来自合成生物学领域：研究者们因其“在合成基因电路方面的开创性工作， 开创了合成生物学研究”而入选。
作为全世界都在推动的“第三次生物技术革命”，资本、政策和资源都在向合成生物学领域倾斜。Tecan凭借其在自动化领域的专业和创新能力，不断为合成生物学客户提供助力，加速合成生物学的研发进程，并在合成生物学领域积累了雄厚的客户基础。
客户案例
今天向大家介绍的客户案例是加拿大蒙特利尔大学，研究人员来自系统生物学和合成生物学研究所，也在做基因电路相关研究，致力于开发人工电路和传感器以研究细胞生长和细胞分裂的机制。研究人员使用Freedom EVO®200工作站整合Pickolo™克隆挑选模块和其他各种功能组件，实现了合成生物学的DNA组装方案自动化，简化了克隆工作流程，提高了研究实验的通量和可靠性。
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研究背景
合成生物学融合了分子和系统生物学、计算机建模与新的基因工程方法。作为蒙特利尔大学免疫学与癌症研究所的一部分，由Michael Tyers教授领导的系统生物学和合成生物学研究所使用复杂细胞网络的系统性研究来构建细胞行为模型。然后通过合成生物学方法对这些模型进行测试，使团队能够重新设计自然途径，构建能够发挥新生物功能的人工网络。该单位高级研究员Almer van der Sloot解释道：“总的来说，我们设计和开发了人工信号电路和传感器，主要使用基于蛋白质的合成生物学方法，研究酵母和哺乳动物细胞如何对这些信号做出反应。通过结合编码不同功能的DNA元件，我们可以创建新的分子回路并研究它们对细胞的影响，以期在生物医学和药物发现中具有潜在的应用。”
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工作流程
该实验室前高级研究员Raik Grünberg继续说道：“为了实现这些目标，我们决定在Freedom EVO®工作站上实施DNA组装和克隆挑选全流程的自动化。我们的工作流程从手动或半自动设计DNA构建体和组装引物开始，然后我们对模板构建体进行PCR扩增和纯化，再进行Gibson等温组装并转化进大肠杆菌细胞。再将转化后的细菌接种到琼脂上，置于6孔板或12孔平板中进行培养。培养后，我们进行克隆挑选，以验证组装是否正确。”
工作流程示意图
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工作站配置
Freedom EVO®200工作站配置有1个八通道移液机械臂、1个移板/平皿机械臂、2个温控振荡模块、1个条形码读取器、1个Te VacS™ 真空抽滤模块和系列加热/冷却装置。此外最重要的，该平台还集成了SciRobotics的Pickolo™克隆挑选模块 。Raik继续说道：“自动化克隆挑选至关重要，我们不再需要实验人员坐下来耗费大量时间进行手工挑选。Pickolo™提供了一种具有成本效益和节省空间的解决方案，并且很容易集成到我们的工作流程中。大量琼脂平板的制备是另一个瓶颈，所以我们也实现了自动化。自动化不仅加快了琼脂平板的制备，而且比手动操作更具可重复性，确保每个琼脂平板都能可靠地灌装到指定的体积。”
将Pickolo和其他第三方模块整合到工作站上是DNA组装工作流程自动化的关键
Freedom EVO还用于制备均一的琼脂平板
在琼脂平板上接种细菌是另一个重要步骤，传统上难以自动化。Freedom EVO®的移液机械臂机械臂可以在每个孔的琼脂表面上以螺旋模式移液，将细菌细胞散布到较大面积实现螺旋涂布。该团队还开发了第二种琼脂划线策略：先在SLAS格式的8通道储液板中进行琼脂铺板，之后再通过移液机械臂将大肠杆菌培养物移液到通道的一端，然后由移板机械臂抬起这一端，液体沿着通道向下流动，使细菌细胞在琼脂表面很好地扩散。这在技术上更简单，提供了更高的通量，但与螺旋涂板相比，较高的细胞密度下减少了单个克隆的数量。“总的来说，自动化为我们提供了更高的通量，” Almer补充道，“我们现在可以从头到尾常规地执行48次甚至96次DNA组装反应，而过去我们手动操作只能进行大约12次。重要的是，我们的克隆和DNA组装工作流程的自动化提高了准确性和重复性，因为Freedom EVO®200工作站的先进液体处理能力消除了移液或克隆挑选错误。”
螺旋涂布示意图
SLAS格式的8通道储液板
“同时，由于Freedom EVO工作站提供的可扩展性，我们现在在设计实验时可以‘想得更远’。我们还计划在该系统上实现蛋白质相互作用研究的自动化，并已开始将ForteBio Octet®分子相互作用系统整合到Freedom EVO®上。一旦完成，这将使我们能够在一个平台上直接实现克隆与蛋白质相互作用的测量。”Raik总结道。
Almer van der Sloot and Raik Grünberg
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