合成生物学ワークフローの自動化

QPixで手動の合成生物学ワークフローを自動化

ストレインエンジニアリングのようなハイスループット合成生物学アプリケーションは、当社のQPix® 微生物コロニーピッカーのようなロボット制御型のコロニーピッキング装置による生産性の向上から大きな恩恵を受けます。この装置は、1日最大30,000コロニーのピッキングが可能で、自動ピックランのデータトラッキングおよびデータベース管理機能を備えています。QPixシステムは、分子生物学的ワークフロー全体に統合可能であり、スループットの向上と作業からの解放時間（ウォークアウェイタイム）の増加を実現します。これにより、DBTLアプローチにおける“学習”のプロセス、すなわち次世代ストレイン設計へのフィードバックに、より多くの時間を割くことが可能になります。

・プレーティング：プレーティングは合成生物学研究の最初のステップで、微生物細胞や遺伝子構築物を固体寒天プレートに広げて個々のコロニーを形成させます。このプロセスを効率化するために、ロボットコロニープレーターのような自動化システムを採用することができます。これらのシステムは高密度アレイ技術を使用し、正確かつ効率的な方法で多数のサンプルを同時にプレーティングすることができます。この自動化により時間が節約され、人為的ミスの可能性が減少するため、研究者はより短時間でより多くのサンプルをプレーティングすることができます。

・スクリーニング：プレーティングの次のステップは、コロニーをスクリーニングして目的のコロニーを同定することです。従来は、研究者が目視で検査し、特定の特徴に基づいてコロニーを選別するという手作業で行われてきました。しかし、スループットを向上させるため、自動コロニー・スクリーニング・システムの人気が高まっています。これらのシステムは画像解析と機械学習アルゴリズムを利用し、あらかじめ定義された基準に基づいてコロニーを迅速に同定・分類します。このプロセスを自動化することで、大量のコロニーを迅速にスクリーニングすることができ、時間の節約と評価の主観性の低減が可能になります。

・ピッキング：目的のコロニーが確認されたら、ピッキングを開始します。従来、この工程は、滅菌ピペットチップ、つまようじ、または接種ループを使用するなどの手作業に頼っていました。しかし、自動コロニーピッカーを採用することで、スループットが向上します。これらの高度なシステムは、微細なチップや針を備えたロボットアームを利用し、選択したコロニーを様々な下流アプリケーションに正確かつ迅速に移送します。自動コロニーピッカーは1時間あたり多くのサンプルを処理できるため、スループットが大幅に向上し、労働集約的な作業が軽減されます。

・複製：合成生物学研究において重要なステップであるコロニーを複製することは、さらなる分析や実験のために遺伝物質を保存し、分配することを可能にします。手作業による複製では、コロニーを複数のプレートにストリークする必要があり、時間がかかるだけでなく、人為的なミスが起こりがちです。このプロセスを合理化するには、自動コロニー複製システムを使用します。これらのシステムは、ロボット工学と高密度アレイ技術を採用し、複数のプレートに同時にコロニーを複製することで、一貫性と効率性を確保します。

・再アレイ化：再アレイ化とは、長期保存や追加実験のために、コロニーを元のプレーティングから新しいフォーマットや容器に移すことです。このステップは、大規模な遺伝資源のコレクションを維持し、ハイスループットなワークフローを促進するために不可欠です。バーコードリーダーやリキッドハンドリング機能を備えたロボットコロニーピッカーのような自動再アレイ化システムは、正確かつ効率的にコロニーをマイクロプレートや保存チューブのような異なるフォーマットに移すことができます。再アレイ化を自動化することで、研究者は標準化されたエラーのない移植プロセスを実現し、遺伝資源の効率的な整理と利用しやすさを高めます。