2021盘点收藏 | 那些帮助合成生物学更便捷的利器

       合成生物学（Synthetic Biology）是生命科学在二十一世纪刚刚出现的一个新兴学科，近年来发展迅速，成为研究领域的一大热点, 是一门在学术界及工业应用领域都颇具影响力的交叉科学。它的核心思想与传统生物学不同，是通过工程学的方法通过基因编辑、调控基因网络等方法来改造或从头构建生命体，使其能够帮助人类进行疾病治疗、环境治理、能源生产、化工原料生产、农业生产等。

       各位，年末大餐来了——让我们一起来了解，2021年贝克曼库尔特给我们带来了些什么好东西？

工欲善其事，必先利其器——基因编辑工具的开发

       受基因编辑已经被越来越广泛的用于生物学的研究和应用当中，例如合成生物学，基因治 疗，药物靶点发现，mRNA剪接，蛋白定向进化等等。我们在使用各种各样的基因编辑工具时，不禁感叹这些工具是多么的精巧绝伦。但科研人员发现基因编辑工具，改进这些工具的功能、效率并非易事。高效、精 准、便捷的基因编辑工具，一直是人们梦寐以求的科研神器。

       对于基因编辑而言，需要基因编辑工具这个金刚钻。对于基因编辑工具的开发，更需要一把“利器”。Beckman可以为科研工作者提供基因编辑技术与工具开发的整套解决方案。

       无论使用哪种工具进行基因编辑，都需要构建载体，将基因编辑工具导入到细胞中，然后对细胞进行验证，筛选出被正确编辑的细胞构建载体过程包含了基因合成或扩增、基因组装、质粒转化、大肠杆菌培养、质粒验证、测序等步骤。然后将构建好的载体转入酵母细胞中，其中包含酵母转化、培养、克隆验证等步骤。基因编辑流程长、步骤多、需要熟练的操作，耗费了科研工作者大量的时间和精力，往往是抬头看文献、低头做实验，实验虐我千百遍，我待实验如初恋。

       如果可以将基因编辑使用的质粒像工业化生产线上的产品一样自动化生产，输入不同的基因片段，产出相应的质粒，然后再将其转入宿主细胞中进行基因编辑，将极大的提高科研以及研发效率，并且可以使科研人员从实验中解放出来，专注于实验的设计和数据分析。

       Beckman Coulter可以为您的基因编辑过程提供定制化服务，设计满足您需求的解决方案。

       基因组装的试剂费用将会是科研费用中的一项重要支出，一支内切酶或连接酶的价格少说几百元，动辄几千元，并且只有几十微升，可以说是烧钱利器！

       虽然可以通过缩小反应体系的方法来减少试剂的使用，但是像Golden Gate Assembly和Gibson Assembly的基因组装体系通常是在10-20ul，再缩小就会比较困难了。其中原因是因为缩小反应体系的同时，需要确保DNA片段加入量的准确，否则将引起各组装片段之间比例的变化，进而影响组装效率。Echo纳升级移液系统可以完 美的解决这些问题，让你在基因组装上的试剂费用可以节省90%以上。不光这步省，上游基因扩增体系可以减小，省试剂，下游转化体系可以缩小，省感受态，全流程省钱，堪称 “省钱神器 ”。

        组装成功的基因，均匀涂布在菌落平板上，采用菌落qPCR和高通量测序对正确组装的菌落进行鉴定和验证。使用Echo微量化的Quant-iT™ Picogreen® dsDNA 检测试剂盒方案定量质粒浓度。根据定量结果，对质量DNA进行归一化（0.1 ng/每个tagmentation反应）。后续采用基于Echo移液的微量化Nextera XT质粒Tagmentation和加测序接头反应，于Illumina MiSeq平台高通量测序。贝克曼库尔特 Echo 525纳升级移液器能够以低成本的工作流获得高质量的人工合成DNA构建物，极大扩展了基于工程设计的高通量测试，将为科学家探索更广泛的生物学领域助力。

图：使用 Echo 525移液器将大肠杆菌转化物点种在含100ug/mL 羧苄青霉素、60ug/ml X-Gal和0.1mM IPTG的LB Agar OmniTray培养板上

无细胞转录-翻译系统

       TXTL又称为无细胞转录-翻译系统，是合成生物学中用于生产重组蛋白的多功能平台，在从蛋白质工程到用于高通量筛选应用的合成生物学的许多科学领域中都广受欢迎。一般而言，TXTL主要过程是将核苷酸模板添加到包含 TXTL机制和基本结构单元的体外试剂混合物中，通过该混合物将DNA转录成RNA，并将RNA翻译成其编码的蛋白质。

       与传统的体内基因表达相比，TXTL具有多种优势。首先由于可以完全忽略细胞活力，将不再产生有毒蛋白质。此外，由于体外系统的开放反应设置，辅助因子（酶工程）、去污剂和膜形成支持试剂（膜蛋白生产）等外源物质的添加变得特别容易。最 后，完成设计-构建-测试周期的时间大大缩短，将基于细胞的测定数天的反应，缩短为仅仅数小时，成本降低并显着增加样本量。

       使用Echo 525构建高效的体外基因表达系统可减少总反应体积，从而减少试剂成本，同时仍能产生足够的蛋白质用于下游分析和功能测定。与手工操作相比，使用Echo 525上运行的优化实验，不仅结果可靠，还将试剂消耗降低了3倍，并节省了许多天的准备时间。

图：4μL myTXTL中，添加外源性T7 RNA聚合酶和T7p14-deGFP质粒，得到产物dGFP荧光值

       Echo525在模块化基因元件的组装上展现了优秀能力，再myTXTL体外蛋白表达系统也给出了亮眼成绩，开创了蛋白质工程的新时代，是合成生物学实验的不二选择。