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隨著生物藥產業(yè)的不斷發(fā)展以及高通量自動化技術的日新月異，以往在藥物研發(fā)環(huán)節(jié)中耗時、耗力的DOE實驗操作和生物檢測與驗證實驗已經能夠被多種自動化高通量的技術替代。例如現(xiàn)在市場上廣泛使用的自動化核酸提取技術，一般96個樣本不到30min即可完成；NGS以及微陣列等技術可以一次檢測獲得大量基因的序列或表達信息；利用質譜技術可以對大量的蛋白質進行分析和研究等。高通量自動化技術的應用可以顯著提高藥物的研發(fā)效率以及降低研發(fā)成本，如今越來越多的實驗室開始了自動化、高通量、智能化的布局，在藥物研發(fā)的賽道上爭做領先人。
丹納赫生命科學旗下多家運營公司擁有多種高通量自動化的技術和設備，并能根據(jù)實驗目的實現(xiàn)靈活整合。siRNA(Smallinterfering RNA)是一種雙鏈小分子RNA（約21~25nt），可通過同源互補的方式與序列特異的目的基因mRNA 結合，從而對特定的目的基因進行降解，使細胞或機體產生基因沉默的表型。因此，根據(jù)目的基因的特定序列，可以人為設計特定的siRNA序列，實現(xiàn)目的基因的沉默。siRNA文庫即是針對全基因組、某一類特殊基因或信號通路基因等設計合成，每個基因設計多對siRNA，組成預制型和定制型siRNA文庫，用以進行特定功能基因篩選、解析復雜信號通路網(wǎng)絡以及開發(fā)新的藥物靶點。
對siRNA文庫的篩選，需要在高密度的孔板中進行可靠和可重復的多因子細胞轉染實驗。采用丹納赫生命科學旗下貝克曼庫爾特生命科學帶有HEPA過濾外殼的Biomek i7自動化工作站整合美谷分子儀器的帶有 MiniMax 300細胞成像系統(tǒng)的SpectraMax i3X多功能酶標儀，并配置一個細胞培養(yǎng)箱，可完成細胞轉染DOE以及轉染效率分析的實驗。在此過程中將自動化工作站的Span-8靈活8通道和96多通道的移液設備配合，系列稀釋不同濃度的脂質轉染試劑，并將多梯度的轉染試劑與兩種濃度的FAM標記的siRN（siGLO Green）混合，得到的48個條件再復制到384孔板中，并添加兩種不同密度的細胞，得到96個正交條件384孔板，每個條件包含4個重復。此過程中的138個移液操作步驟不到20分鐘即可完成。
貝克曼庫爾特生命科學的Biomek i7自動化工作站及其細胞轉染DOE實驗操作示意圖
而丹納赫生命科學旗下美谷分子儀器的SepctraMex i3x多功能酶標儀的MiniMax 300可以對轉染效率和細胞毒性進行評估。用FAM標記的siRNA轉染后24小時，加入DRAQ7以測量轉染誘導的細胞毒性。MiniMax 300的細胞成像系統(tǒng)可進行轉染細胞和死細胞的成像及計數(shù)，并通過軟件數(shù)據(jù)分析以確定最佳轉染效果。
另外，高通量成像與小體積移液系統(tǒng)也常常用于需要進行大量操作及分析的siRNA文庫篩選的工作中。美谷分子儀器的ImageXpress Confocal HT.ai智能型共聚焦高內涵成像系統(tǒng)擁有 8 個成像通道的 7 色激光光源，可實現(xiàn)高擴展性的多通道成像分析，其配置的MetaXpress® 軟件和 IN Carta ? 軟件的組合使用能夠簡化高級表型分類和 3D 圖像分析的工作流程，并具有機器學習能力，支持亞細胞到整體組織水平的成像分析。另外，配套的濕度、CO2 水平、溫度調控的環(huán)境控制模塊可保持細胞的活力狀態(tài)，以進行從幾分鐘到幾天不等的延時實驗。ImageXpress Confocal HT.ai 以此高配置條件在進行siRNA文庫篩選中的高通量成像分析時，不但讀取快還可以獲得更深層次的數(shù)據(jù)。
總細胞成像（明場）
轉染細胞成像 （541nm熒光）
死細胞成像（713nm熒光）
疊加圖
美谷分子儀器的SepctraMex i3x多功能酶標儀
另外，高通量成像與小體積移液系統(tǒng)也常常用于需要進行大量操作及分析的siRNA文庫篩選的工作中。美谷分子儀器的ImageXpress Confocal HT.ai智能型共聚焦高內涵成像系統(tǒng)擁有 8 個成像通道的 7 色激光光源，可實現(xiàn)高擴展性的多通道成像分析，其配置的MetaXpress® 軟件和 IN Carta ? 軟件的組合使用能夠簡化高級表型分類和 3D 圖像分析的工作流程，并具有機器學習能力，支持亞細胞到整體組織水平的成像分析。另外，配套的濕度、CO2 水平、溫度調控的環(huán)境控制模塊可保持細胞的活力狀態(tài)，以進行從幾分鐘到幾天不等的延時實驗。ImageXpress Confocal HT.ai 以此高配置條件在進行siRNA文庫篩選中的高通量成像分析時，不但讀取快還可以獲得更深層次的數(shù)據(jù)。
美谷分子儀器的ImageXpress Confocal HT.ai
智能型共聚焦高內涵成像系統(tǒng)
針對小體積移液，使用貝克曼庫爾特生命科學的Echo®聲波納米移液系統(tǒng)，只需納升級別體積的siRNA以及轉染試劑就可以完成高效率的細胞轉染工作。Echo®移液工作站是結合了動態(tài)液體分析技術?(DynamicFluid Analysis?)和聲波移液技術(Acoustic Droplet Ejection) ，將超聲波能量聚焦于液體液面，使母板孔內的微量液滴轉移至目標孔內，準確地移取各種液體。如將siRNA轉染進SYKE細胞，采用Echo®聲波納米移液系統(tǒng)取10nL到1000nL的siGLO和轉染試劑放入160μL(1.0×103)的 KYSE細胞中, 手動操作則加入20μL的siGLO和轉染試劑，其他體積保持不變，24小時后，采用Cytiva的IN Cell Analyzer 1000 活細胞圖像分析系統(tǒng)分析轉染效率，Echo®聲波納米移液系統(tǒng)的效果要好于手動操作的效果。
貝克曼庫爾特生命科學的Echo® 525 聲波移液處理系統(tǒng)
自動化高通量技術不僅可以將技術人員從重復性操作中解放出來，避免了人為誤差的發(fā)生，很大程度上提高了實驗重復性，讓藥物研發(fā)速度和質量邁上更高的臺階，而且這些技術正推動著生物醫(yī)藥行業(yè)向數(shù)字化和智能化轉型。
以上文章轉載自：丹納赫生命科學微信公眾號， 作者：Viny
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