合成生物学前沿 | 高通量 RapidFire-MS赋能合成生物学效率提升

国家发展改革委员会印发的《“十四五”经济发展规划》中，提出“开展前沿生物技术创新”。其中合成生物学作为引领未来发展的新赛道，成为我国战略性新兴产业之一。

伴随着生物学、生物信息学、计算机科学、化学及材料等多学科的迅猛发展，合成生物学基于“设计—构建—测试—学习”的 DBTL 循环，可以实现对底盘细胞进行多维度的改造，大幅提高目标代谢产物生产水平及生产效率，将涵盖医药、化工、能源、食品和农药等各个领域。

但由于生物系统高度复杂性及目前理性设计能力的不足，合成生物学依然处于依赖大量试错的阶段。因此利用高通量自动化技术赋能 DBTL 循环，加速合成生物学迭代能力，是合成生物学从基础研究到产业转化并最 终到工业化应用的关键一环。Agilent RapidFire-MS 通过高通量全自动样品前处理系统与质谱检测技术结合，不仅把样本分析速率提升到秒级，并且结合了质谱灵敏度高、特异性强的优势，以及集成的自动在线样品前处理功能为加速合成生物学设计及研发提供了强有力支撑。

对于高通量自动化菌株筛选，借助 Agilent RapidFire-MS 技术可以更加精 准快速地筛选表达目标产物的工程菌株，并通过不断进行构建与迭代，最 终可筛选得到高产的工程菌株。

图 1. 数秒内完成在线样品前处理及 MS 检测

针对关键酶的定向进化，质谱技术与传统酶活性筛选使用的比色法和荧光法等相比具有更高的专一性、灵敏度及分析通量。Agilent RapidFire-MS 技术对于复杂样本中低浓度目标物可在数秒内完成准确且可靠的高通量定量分析，从而极大加速酶定向进化的筛选进程。 

合成生物学中另一个重要环节是对代谢通路的构建及优化，以得到创新型目标产物。利用 Agilent RapidFire-MS 质谱联用技术可以对构建代谢通路得到的海量样本进行快速解析，同时深入挖掘并进行代谢重构，从而实现通过代谢调控获得具有工业价值的高产工程菌株。

安捷伦高通量筛选合成生物学解决方案

图 2. Agilent RapidFire-MS 系统

Agilent RapidFire 高通量全自动质谱样品前处理系统可容纳 96、384、1536 孔板，通过集成的机械臂实现自动化多孔板处理，在无人值守的情况下执行数千次乃至上万次进样。

Agilent RapidFire 系统中每根 SPE 柱可重复用于数千个样品。从而大幅减少溶剂和消耗品的使用，节省每个孔的分析成本，并可降低样品的复杂性；每个样品的分析周期仅数秒，可以很好地解决合成生物学高通量样本分析瓶颈问题。

Agilent RapidFire 系统可与安捷伦四极杆质谱仪及飞行时间质谱仪联用从而实现可靠、准确的高通量测定；结合自动在线样品前处理、高样品容量、自动取样、快速进样、样品管理和数据分析等功能，可大幅提高研发的自动化程度及效率。