合成生物学中分子克隆及蛋白筛选检测方案(共聚焦显微镜)

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DANAHER 前言 LSC-009A PRINTED IN CHINA 精准医学合成生物学解决方案 序言 精准医学 (Precision Medicine) 是以实现个体化医疗为目标，伴随基因组测序技术的快速发展以及生物信息与大数据科学的交叉应用而发展起来的新型医学概念与医疗模式。其本质是通过适合人群大队列研究的基因组、转录组、蛋白质组、翻译后修饰组和代谢组学等新一代“基因型-表型”的大数据，结合最先进的医学前沿技术与个体临床表型，对大样本人群与特定疾病类型进行生物标记物的分析、鉴定、验证与应用，从而精确寻找到疾病的病因和治疗的靶点，并对同一种疾病的不同状态和过程进行精确分类，提高疾病的预防效益与诊治效率，最终实现对患者进行个性化精准治疗。 我国的精准医学涵盖疾病“研究”、“诊断”和“个性化治疗”等三个方面，国家鼓励在基因组测序、多组学等生物标志物等研究技术的基础上，结合“合成生物学”、“系统生物学”、“疫苗”和“生物药”的最新技术与进展，借助“大数据”“大健康”、“人工智能”等新兴技术手段，促进“生物样本库”、“人群队列研究”往纵深方向发展，进而加快科学研究成果向临床应用的转化，不断推进个性化治疗。与此同时，国家对“癌症”、“疑难杂症”、“糖尿病”、“心脑血管疾病”等具有代表性的疾病投入了大量的资源，并且在监管和制度方面也给予了政策扶持，其目的就是为了集中力量快速实现研究、诊断及治疗疾病的“个性化”和“精准化”，全方位推进精准医学在我国的发展。 丹纳赫生命科学拥有丰富的精准医学解决方案和业界领先的技术创新。产品、流程与应用的有机组合，能更好地满足精准医学的市场需求，加速实验室的研究成果向临床转化。结合精准医学的具体实践，解决方案可以分为“基础/临床医学研究”“诊断”和“个性化治疗”三个方面，这三个方面层层递进，又互相依存，形成了支撑中国精准医学事业迈向纵深发展的的巨大宝库。 为了让大家全面了解丹纳赫精准医学的具体应用，我们推出了“合成生物学”“多组学”“高通量自动化二代测序”、“超微病理研究与应用”、“基因治疗与细胞治疗”等具有代表性的解决方案；同时，结合“新型冠状病毒解决方案”，一共推出了六大核心解决方案，希望大家喜欢。如需获取进一步的信息，欢迎大家扫描封底上的二维码，关注丹纳赫生命科学微信公众号，即时获得支持。 合成生物学被认为将催生新一代生物技术的革命，欧美等发达国家早在十多年前就开始设立立资助大型合成生物学研究中心。至今为止，美国政府已支持设立3个大型合成生物学研究中心，英国政府已经资助6个大型合成生物学研究中心。其中，美国国国高级研究计划局(DARPA)资助的“生命铸造厂(Living Foundries)计划”是实施最早、规模最大的计划之一，目标是利用用成生物学技术构建基于生物体的新型制造平台。德国、荷兰、日本、新加坡、澳大利亚等国也在紧密跟进，在各大研究中心与学术机构中，一般都搭建有生物铸造厂作为核心。 我国合成生物学领域的布局晚于欧美等发达国家，但推进速度快、投入集中、目标明确。2013年，中国把建设“合成生物研究重大科技基础设施”项目列入《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012-2030年)》的总体部署，并于2018年1月批复立项，设施计划投入9.4亿元人民币。同时，科技部从2018年至2020年连续3年发布国家重点研发计划“合成生物学”重点专项；教育部自2018年开始启动合成生物学前沿科学中心立项和建设。 丹纳赫生命科学平台整合了独特的优势技术、产品和方案，覆盖了合成生物学的“设计-构建-测试-学习”闭环工作流，针对现有生物铸造厂中试错实验量大、自动化手段少、大片段DNA合成成本高、研究维度单一等局限，提供了围绕贝克曼库尔特生命科学自动化工作平台为核心的高通量现代合成生物学工业平台。运用创新的纳升级声波移液系统、IDT单链寡核苷酸和双链DNA片段、美谷分子的智能微孔板检测系统、SCIEX基于高端质谱的代谢/脂质/蛋白等多组学分析技术、徕卡显微系统的高分辨和共聚焦显微镜等，有效降低成本、提升通量、拓展研究深度和广度。 合成生物学：催生新一代生物技术革命 1 合成生物学简介 ·基于分子生物学、系统生物学、组学和工程学的原理和方法，从基因片段、DNA分子、基因调控网络与信号传导路径到细胞的人工设计与合成，设计和创造新的生物组件和体系，或对现有的生物体系进行重新设计。 ▪从基本的生物组件构建复杂的人工生命体系，对整个生命过程进行重新设计、改造和构建。 ·生物医学、精细化学品、食品原料、生物质能、生物材料、生物传感器、生物计算机、环境修复等。 2合成生物学研究的挑战 ·高通量的基因克隆、克隆挑取、表达筛选工作，需要耗费大量的人力，人工操作错误频出 ·受限于人力资源，项目进展缓慢 ·基因合成试剂昂贵，研究者无法支付高昂的试剂 ·研究流程中多个高通量处理位点产生大量实验数据，数据归纳及整理困难 生物反应器培养 丹纳赫生命科学：合成生物学综合解决方案 耗材供给系统 SpectraMax Biomeki7自动化工作站 在线震荡培养箱酶标仪 1 QPix微生物克隆筛选系统 用于菌液涂布和菌落挑取 ·8根涂布针，快速涂布菌液至琼脂板 ·可根据克隆形态、间距、荧光强度等筛选克隆 ·96根挑针，可实现3000个克隆/小时的高速挑取 ·带轨道SCARA机器人 ▪用于连接Biomek i7自动化工作站、Echo纳升级声波移液系统、PCR仪、封膜机、撕膜机、离心机等设备 ▪带轨道多轴机器人能实现最大范围的控制面 ▪可在其控制范围内升级新的三方设备 简单化： 您可以更专制于科学研究 可靠性： 保障使用无忧 高效化： 在提高通量和效率的同时 保证高质量的实验结果 拓展性： 随应用需求无限拓展，随时升级 ·多色状态指示灯 ▪LED台面照明灯 ·红外光幕自动感应式防护系统 ·板位自动校准系统 ▪简单操作软件 ▪原装进口HEPA有效阻止外界粉尘干扰 ·内置摄像头，自动记录故障片段视频 ▪ Beckman Connect远程诊断维修系统 ·专业的培训和应用支持 ▪更多的板位数 ·全方位旋转斜侧夹板机械手 ·1mL大体积96通道加样器 ·智能的数据管理系统 ▪网格化的工作台面设计 ·开发性设计实现4D整合 基因组装及克隆表达的高通量方案：纳升级声波移液系统 Echo纳升级声波移液系统 Echo纳升级声波移液系统 Echo纳升级声波移液系统采用声波能量结合创新的动态液体分析技术TM (Dynamic Fluid AnalysisTM)和声波移液技术TM (AcousticDroplet EjectionTM)，准确地移取各种液体，适用于合成生物学研究的高通量移液需求。 Echo声波移液技术主要特点： ·非接触式移液：无交叉污染、无残留 ·移液准确度高：精准转移2.5nL或25nL液滴流，适用于不同类型液体 ·无需吸头：安全、环保、低耗、省时 ·任意孔移液：快速灵活 高通量合成小分子及蛋白产物确认和定量方案 Echo-MS的主要应用方向： ▪高通量筛选和定量平台 ▪基于目标产物的高通量生物体系筛选 ▪生物反应过程目标物产率监测 Echo-MS质谱分析系统的特点：超高灵敏度 ·独有的四极杆-线性离子阱串联质谱技术QTRAP@：同时实现精准定量和可靠定性 ·TurboVTM离子源设计：耐受大量基质羊品分析，稳定性好 ·灵敏度高：准确定量和确认低丰度小分子代谢物及蛋白质 Echo-MS声波激发进样系统的特点：分析速度超快 ▪非接触式直接从板上进行样品分析，超声雾化进样，无需LC，消除残留和错误。 超高的灵敏度和高重现性(CV5-8%)，不需样品前处理，直接取样分析；分析速度快，每秒可分析3个斤品(180个样品/分钟)，和传统方法相比分析速度提高50倍，100万种化合物的筛选时间从100天减少到4天。 1合成代谢网络研究方案：非靶向、半靶向及靶向代谢组学及代谢流量分析 分析物 TripleTOF系统· QTRAP系统 Triple QuadTM/QTRAP系统 非靶向代谢组学(IDA/SWATH) 多种靶向代谢组学方案(MRM-EPI) 靶向检测 (MRM) ·10-100个样品，上千个化合物 ·100-1000个样品，上千个可能的代谢物同时分析 ·100，000+样品/年，分析10-数百个 ·将数据分析时间从几个星期缩短到几天 目标物 ·无标品也能实现高通量代谢组学方法建立 √标准化方法定量： ·基于本地数据库，数据处理到可视化结果，仅需几分钟 √中心碳/能量代谢(330+) ▪拟靶向代谢组学 √内源性激素(20+) ·广靶代谢组学 √氨基酸及衍生物(80+) ·类靶向代谢组学 √上千种脂质(1300+) 2目标及非目标功能蛋白质研究方案：高通量发现蛋白质组学和定量蛋白质组学 Triple QuadTM/QTRAP系统 丹纳赫生命科学：合成生物学综合方案优势 应用 难点与挑战 方案 方案优势 品牌 需要耗费大量的人力、人工操作错误频出 Biomek高通量基因克隆及蛋白表达系统 全流程自动化操作，实现高通量，标准化和自动化 基因合成试剂昂贵 Echo纳升级声波移液系统 节省试剂及耗材成本，加速研究进程 BECKMANCOULTER Life Sciences 大量实验数据，数据归纳及整理困难 Dart |I数据管理系统 管理研究中产生的高通量数据 长片段拼装难度高 Ultramer单链寡核苷酸gBlocksTM双链DNA片段 高质量的合成生物学组装元件，有效降低长片段拼装难度 XXIDTNTEGRATED DNA CHNOLOGIS 大样本规模的细胞活性检测 SpectraMaxiD5智能型多功能微孔板检测系统 高通量且准确的目标生物大分子定量分析 OBPCULASEVICES 试错试验工作量大 Echo-MS声波激发质谱联用系统，Microflow系统 提供高通量、标准化方法 SCIEX 目标物产率极低，对灵敏度要求高 基于QTRAP的广泛靶向代谢组学及MIDAS方法 准确定性和定量生物体系中低 浓度蛋白质及代谢物 极性代谢产物难以预测 CESI-MS方案 有效分离和准确定量低丰度极性代谢物 代谢中间产物没有标准品 SWATH全景数据采集方案 采集所有预测内和外的产物信息 生物体系动态变化 代谢流方案 实时监测细胞代谢通路和动态结果 激光扫描共聚焦显微镜 高分辨率和快速细胞成像及动态记录 feica MICROSYSTEMS THUNDER高分辨宽场显微镜 高通量多维度长时间细胞形态及产物定量监控及统计 高通量生物基质样本前处理 基于96孔板样品纯化 高通量，低本底干扰，20种吸附模式满足不同需求 Kinetex核壳技术色谱柱 高柱效，11种填料方法多样性，准确、可重现的分析 丹纳赫：全球科学和技术的创新者aNo一 丹纳赫是全球科学和技术的创新者，致力于帮助我们的客户在全球各地应对复杂的挑战和改善生活品质。我们在最前沿和富有吸引力的领域拥有众多世界一流的品牌。我们是一支超过59000名员工的多样化团队，遵循同一个文化一丹纳赫商业系统(DBS)，该体系引领我们始终在日益激烈的商业竞争中处于领先地位。 目前，丹纳赫生命科学平台包括IDT、贝克曼库尔特生命科学、美谷分子、SCIEX、艾杰尔-飞诺美、徕卡显微系统、颇尔等七家公司，为食品安全、环境保护、法医检测、临床检查等应用市场客户提供先进的产品、技术和解决方案；为蛋白质、生物药和化学药物等分析提供创新的技术和分析诊断工具；为生命科学研究的客户提供包括仪器、试剂、软件和技术服务在内的一体化科学解决方案。 除标注已经获得NMPA认证的产品，其余产品仅可用于科学研究，不得用于临床诊断或治疗。 主要以Biomeki7(H)双臂自动化工作站为平台搭建，整合进Echo纳升级声波移液系统，高通量耗材供给站、高通量在线振荡培养箱、高速冷冻离心机、SpectraMax酶标仪、电动PCR仪、封膜机、撕膜机、QPi微生物克隆筛选系统，设备之间的连接以Biomek机械手、SCARA机械臂和轨道实现，用以完成分子克隆及蛋白筛选的全自动化操作。