本期報(bào)導(dǎo)我們采訪(fǎng)到了 YouSeq 的資深科學(xué)家 Tom Huckvale，他將為大家分享他在 YouSeq 如何使用三臺(tái) Opentrons OT-2 自動(dòng)化移液平臺(tái)開(kāi)發(fā)定制基因面板以及使用磁珠純化 DNA。

?YouSeq 公司成立于2018年，是英國(guó)的一家生物技術(shù)公司，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)并制造易于使用的下一代DNA測(cè)序（NGS）試劑盒、面板和試劑。

我們采訪(fǎng)了 YouSeq 公司的資深科學(xué)家 Tom Huckvale ，他為我們分享了 YouSeq 如何使用三臺(tái) Opentrons OT-2 自動(dòng)化移液平臺(tái)開(kāi)發(fā)定制基因面板以及使用磁珠純化DNA。

Opentrons: 您的 OT-2 移液平臺(tái)主要應(yīng)用與哪些具體工作，它們?nèi)绾芜m應(yīng)您的工作流程？

Tom Huckvale:?首先，它們被用于提取引物。我們的 NGS 面板引物對(duì)來(lái)自制造商的96孔板。我們需要從特定板上的特定孔中獲取特定體積的引物，并將其混合到單個(gè)管中-這樣我們就有了用于 NGS 試劑盒的單獨(dú)引物池。

有時(shí)，我們會(huì)希望將每個(gè)[引物]的等量體積混合到一個(gè)管中。然而，隨著我們的需求越來(lái)越多，我們也開(kāi)始嘗試更多不同的方案。例如，我們可能需要處理成千上萬(wàn)的引物，并希望從一百多個(gè)板中取出每個(gè)引物的不同體積，然后放入單個(gè)管中進(jìn)行反應(yīng)。我們可能不會(huì)希望從一塊板上取走所有的東西，我們可能只取走一部分，然后再?gòu)牧硪粔K板上取走一些。因此，這就是 Opentrons 移液平臺(tái)的應(yīng)用價(jià)值所在。

這些移液平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)在于獨(dú)特的開(kāi)放性，我們可以建立龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，包含所有的引物、所有的引物對(duì)、它們的表現(xiàn)以及已經(jīng)完成的質(zhì)控。所有這些參數(shù)都可以用來(lái)創(chuàng)建成移液平臺(tái)可以讀取的電子表格。在使用許多其他設(shè)備廠商的軟件時(shí)，您通常會(huì)受到他們軟件處理方式的限制。存在許多專(zhuān)有的文件格式。但對(duì)于OT-2 而言，我們只需給 OT-2 提供很常見(jiàn)的 CSV 文件，其中包含體積、孔位 ID、所需位置等信息，OT-2 可以完美地轉(zhuǎn)化這些信息，然后執(zhí)行操作。

我們還擁有另一臺(tái)帶有磁性模塊的 Opentrons 移液平臺(tái)，位于另一個(gè)房間中，用于使用磁珠進(jìn)行 DNA 純化。我們的許多實(shí)驗(yàn)都涉及到反應(yīng)板，而手工使用磁珠來(lái)進(jìn)行反應(yīng)板的清洗是很麻煩的。我和同事 Daniel 從零開(kāi)始，花了一周時(shí)間開(kāi)發(fā)出適合這種移液平臺(tái)的磁珠清洗方法。每次執(zhí)行都非常出色，因此我們可以將其用于整個(gè) 96 孔板的 DNA 清洗工作，OT-2 移液平臺(tái)可以在后臺(tái)自動(dòng)完成。

實(shí)話(huà)說(shuō)，我們自己也可以手動(dòng)完成這項(xiàng)工作，而且由于我們經(jīng)常進(jìn)行磁珠清洗工作，因此我們做起來(lái)也很快。僅僅從磁珠清洗的速度而言，自動(dòng)化并沒(méi)有節(jié)省多少時(shí)間。但是，能夠設(shè)置任務(wù)并利用這段時(shí)間撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、提出新想法、進(jìn)行其他工作，這確實(shí)非常重要。您可以將這些簡(jiǎn)單的重復(fù)性工作交給移液平臺(tái)去做，相信它的表現(xiàn)與您的手工操作相差無(wú)幾。

Opentrons: 我了解到您一直在使用 Python 編寫(xiě)協(xié)議腳本。您為什么選擇這種方法，而不是使用 Protocol Designer ？

Tom:?我們?cè)?jīng)使用過(guò) Opentrons Protocol Designer 應(yīng)用程序來(lái)制定協(xié)議。對(duì)于使用移液平臺(tái)的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，它的使用技術(shù)門(mén)檻很低，操作效果非常好。但這種方法有一些局限性，特別是在磁珠清洗方面。您無(wú)法使用 Protocol Designer 應(yīng)用程序編寫(xiě)使用磁性模塊的協(xié)議。

因此，我們研究了Python腳本，發(fā)現(xiàn)它們實(shí)際上非常簡(jiǎn)單易懂，特別是借助Opentrons網(wǎng)站上的Opentrons API。此外，為了方便參考，我們可以將相關(guān)信息打印成PDF文件，隨時(shí)在旁邊查看。這樣，您可以在腳本中找到任何想要執(zhí)行的操作。雖然初次設(shè)置需要花費(fèi)一些時(shí)間，但一旦設(shè)置好并運(yùn)行起來(lái)，幾乎無(wú)需任何額外的輸入。

Opentrons: 我本來(lái)想問(wèn)您為什么選擇 Opentrons 而不是更大的制造商，但我不知道您是否能回答這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)槟尤牍緯r(shí)這些設(shè)備就已經(jīng)存在了。

Tom:?我們所處的市場(chǎng)中，存在一些非常大的參與者。這些大公司通常有很高的進(jìn)入門(mén)檻，需要大量的前期投資。由于我們公司資金有限，我們必須合理地利用我們的初創(chuàng)資金，并盡可能保持對(duì)公司的控制。為了在價(jià)格和產(chǎn)品質(zhì)量上與這些大公司競(jìng)爭(zhēng)，我們需要引入自動(dòng)化技術(shù)。自動(dòng)化可以降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，使我們的產(chǎn)品更具競(jìng)爭(zhēng)力。

使用 Opentrons 意味著我們不需要為了編寫(xiě)協(xié)議而訂閱或?qū)W習(xí)新軟件。在以前使用自動(dòng)化的工作中，您需要學(xué)習(xí)特定制造商特定機(jī)器人的新軟件。學(xué)習(xí)特定設(shè)備的特定軟件的操作需要幾周的時(shí)間，通常當(dāng)一個(gè)人學(xué)會(huì)如何使用之后，這臺(tái)設(shè)備就只能由這個(gè)人來(lái)操作。

我們希望公司里的每個(gè)人都能為這些 Opentrons 機(jī)器人編寫(xiě)腳本。我希望看到十臺(tái)設(shè)備并排放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，公司里的每個(gè)人至少在某些時(shí)候能與它們有一些互動(dòng)，即使你只是為了好玩或嘗試新事物而使用。

Opentrons: 您提到，有了 OT-2 后，你們?cè)诿鎸?duì)更大、更有資歷的公司時(shí)具備了競(jìng)爭(zhēng)力。如果您沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，您認(rèn)為業(yè)務(wù)會(huì)有何不同？

Tom: 我認(rèn)為如果我們沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，我們就只能提供更少、更簡(jiǎn)單的產(chǎn)品，而且可能只有少數(shù)幾種。另外，我們也將難以承接新的訂單。由于自動(dòng)化技術(shù)的開(kāi)放性，我們現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與 OT-2 的良好集成，一旦有定制訂單，OT-2 也可以非?？焖俚赝度胧褂?。當(dāng)然，我們還需要解凍一些試劑，但一旦所有東西都解凍了，您可以在半小時(shí)或 20 分鐘內(nèi)收到訂單并開(kāi)始制備實(shí)驗(yàn)孔板。如果我們手工操作，將無(wú)法達(dá)到這樣的速度。

此外，手工操作可能會(huì)有失誤，從而帶來(lái)真正的麻煩。我們需要一個(gè)始終表現(xiàn)良好的東西。如果能夠?qū)⑵鋸腻e(cuò)誤中解放出來(lái)，這聽(tīng)起來(lái)有些令人傷感，但是將實(shí)驗(yàn)從人為錯(cuò)誤中解放出來(lái)，這確實(shí)更能讓客戶(hù)滿(mǎn)意。

Opentrons: NGS（下一代測(cè)序技術(shù)）本質(zhì)上就是要求高通量、更快、更便宜、更精確。實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化如何影響您的實(shí)驗(yàn)通量和精確度？

Tom:? 就這些產(chǎn)品的研發(fā)而言，我們可以做得更多。如果我要設(shè)計(jì)一個(gè)必須手工完成的實(shí)驗(yàn)，那么在很多時(shí)候我能夠測(cè)試的變量就會(huì)減少。使用實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化移液平臺(tái)，你可以對(duì)許多實(shí)驗(yàn)進(jìn)行精細(xì)調(diào)整。例如，在引物池中，你可以調(diào)整體積和濃度，進(jìn)行單獨(dú)的測(cè)定，這實(shí)際上是你無(wú)法用手完成的。這可能需要花費(fèi)你幾天的時(shí)間，而且會(huì)讓你崩潰的。

使用自動(dòng)化移液平臺(tái)……你可以調(diào)整體積和濃度，進(jìn)行單獨(dú)的測(cè)定，這實(shí)際上是你無(wú)法用手完成的。這可能需要花費(fèi)你幾天的時(shí)間，而且會(huì)讓你崩潰的。但是你可以在一個(gè)下午就讓機(jī)器人完成這些工作。

這意味著你可以更快地獲得更好的產(chǎn)品。你可以?xún)?yōu)化你的許多流程。你可以更快地得到答案。你可以嘗試更多的事情，這意味著你可以用更少的步驟得到你喜歡的產(chǎn)品質(zhì)量。

總的來(lái)說(shuō)，這產(chǎn)生了很大的影響。毫無(wú)疑問(wèn)，我會(huì)向所有人推薦 Opentrons 。我們有客戶(hù)想要進(jìn)入 NGS 領(lǐng)域，他們來(lái)找我們?yōu)樗麄冊(cè)O(shè)計(jì)面板。但我們也建議他們研究 Opentrons 和在機(jī)器人上完成磁珠純化的工作。我們與他們共享腳本，然后他們就可以開(kāi)始運(yùn)行。Opentrons 提供了這方面的幫助。沒(méi)有專(zhuān)有的文件格式，沒(méi)有安全問(wèn)題。你不需要特殊的密碼。你只需發(fā)送一個(gè)文本文件，他們就可以讓機(jī)器人讀取，無(wú)論距離有多遠(yuǎn)，同樣的事情都能在實(shí)驗(yàn)室里發(fā)生。

YouSeq 的理念之一是 NGS 根本不需要復(fù)雜化。很多實(shí)驗(yàn)室都想做 NGS，但看到很多行話(huà)，很多東西真的沒(méi)有意義，聽(tīng)起來(lái)真的很復(fù)雜，你不需要大量的數(shù)據(jù)，你不需要特殊的工具……我們想說(shuō) NGS 其實(shí)不是這樣的，它真的很簡(jiǎn)單，我們會(huì)教你如何做到這一點(diǎn)。Opentrons 也符合這種理念。很高興能找到與我們思維方式相同的公司。無(wú)論如何，我們都非常尊重 Opentrons 所做的事情，所以我們也想支持這一點(diǎn)。碰巧他們的東西很有效，我們也很喜歡它。

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