Experimentos de optogenética de alto rendimiento en levaduras utilizando la plataforma automatizada Lustro
4 de agosto de 2023
Este protocolo describe los pasos para utilizar la plataforma automatizada Lustro para realizar una caracterización de alto rendimiento de los sistemas optogenéticos en levaduras.
Actualmente se dispone de diferentes dispositivos, como biorreactores e iluminadores de placas de micropocillos. Los biorreactores ofrecen una buena resolución temporal, pero tienen un rendimiento limitado. Los dispositivos de placas de micropocillos ofrecen un mayor rendimiento, pero carecen de automatización para un registro fiable de las salidas a lo largo del tiempo.
Lustro ofrece una caracterización fiable y de alto rendimiento de los sistemas optogenéticos en tiempo real. También puede interactuar con ensayos que pueden ser realizados por robots de manipulación de líquidos. Los sistemas optogenéticos son una herramienta atractiva debido al fino control espacial y temporal que ofrecen sobre el comportamiento celular.
La capacidad de diseñar, construir y probar sistemas optogenéticos más rápidamente allanará el camino para una mejor comprensión y control del comportamiento biológico.
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Descripción general
Este protocolo describe los pasos para utilizar la plataforma automatizada Lustro y realizar la caracterización de alto rendimiento de sistemas optogenéticos en levadura. Lustro permite una caracterización fiable y eficiente en tiempo real, e interactúa con robots de manipulación de líquidos para mejorar la automatización.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Optogenética
- Selección de alto rendimiento
- Sistemas modelo de levadura
Antecedentes
- Los sistemas optogenéticos permiten un control preciso sobre el comportamiento celular.
- Los dispositivos actuales incluyen biorreactores e iluminadores de placas de micropocillos.
- Los biorreactores ofrecen una resolución temporal fina pero un rendimiento limitado.
- Los dispositivos de placas de micropocillos ofrecen un mayor rendimiento pero carecen de automatización.
Objetivo del estudio
- Utilizar Lustro para la caracterización de alto rendimiento de sistemas optogenéticos.
- Mejorar la automatización en el registro de resultados a lo largo del tiempo.
- Incrementar la eficiencia de los ensayos realizados con robots de manipulación de líquidos.
Métodos Utilizados
- Utilización de la plataforma Lustro para caracterización.
- Integración con robots de manipulación de líquidos para la automatización de ensayos.
- Monitoreo en tiempo real de sistemas optogenéticos.
- Comparación con métodos tradicionales de biorreactor y placas de micropozos.
Resultados principales
- Lustro proporciona una caracterización confiable de los sistemas optogenéticos.
- Las capacidades de alto rendimiento superan a los métodos tradicionales.
- El registro de datos en tiempo real mejora la precisión experimental.
- La automatización reduce la intervención manual y los errores.
Conclusiones
- Lustro es una herramienta eficaz para estudios optogenéticos de alto rendimiento.
- La automatización mejora significativamente los flujos de trabajo experimentales.
- Las aplicaciones futuras podrían ampliarse a otros sistemas biológicos.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La optogenética de alto rendimiento en levaduras, posibilitada por la plataforma Lustro, aborda el cuello de botella de los ciclos iterativos de diseño-construcción-prueba en biología sintética e ingeniería de circuitos genéticos. Al automatizar la estimulación lumínica y las lecturas cuantitativas, Lustro mejora la confianza predictiva y acelera los puntos de inflexión en el descubrimiento temprano para sistemas celulares programables. Esta capacidad permite la evaluación integral de construcciones optogenéticas en toda la cartera, reduciendo el tiempo de ciclo y la intensidad de recursos en las líneas de I+D.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite una rápida evaluación de la función del circuito genético bajo condiciones controladas de luz.
- Apoya la reducción de riesgos biológicos mediante la cuantificación de la dinámica de respuesta optogenética en múltiples constructos.
- Facilita la validación funcional de objetivos mediante estimulación y medición precisa y programable.
- Mejora la confiabilidad predictiva para el avance de activos en biología sintética.
Desarrollo de Pruebas y Cribado
- Automatiza la preparación y estimulación de cepas de levadura para ensayos estandarizados y reproducibles.
- Proporciona mediciones cuantitativas de fluorescencia y crecimiento de alto rendimiento para cribados robustos.
- Permite la evaluación escalable de parámetros del sistema optogenético, como el ciclo de trabajo y la intensidad.
- Facilita la evaluación confiable de compuestos o constructos en formatos multiplexados.
Investigación Traductiva y Preclínica
- Alinea el rendimiento del sistema optogenético con los comportamientos celulares relevantes para la enfermedad, cuando sea aplicable.
- Proporciona continuidad desde el descubrimiento hasta la validación preclínica para sistemas de expresión génica programables.
- Reduce la ambigüedad mecanicista al vincular la entrada de luz con salidas fenotípicas cuantitativas.
Integración de la Línea de Procesamiento y Flujo de Trabajo
Lustro se integra en el continuo de identificación desde el descubrimiento hasta la etapa de candidato líder mediante la automatización de la caracterización de sistemas optogenéticos y permitiendo la selección de constructos basada en datos para el desarrollo posterior.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis y la aclaración de vías mediante la estimulación lumínica programable y mediciones en tiempo real.
- Selección: Proporciona resultados cuantitativos, reproducibles y listos para ensayos para la selección de constructos.
- Análisis: Ofrece datos de fluorescencia y crecimiento resueltos temporalmente para comparar respuestas optogenéticas entre diferentes condiciones.
- Investigación Traducional: Facilita la continuidad de sistemas programables que avanzan hacia modelos preclínicos.
- Reutilización Empresarial: Establece una plataforma de automatización reutilizable para flujos de trabajo iterativos de biología sintética.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva y reduce la incertidumbre mecanicista en el desarrollo de sistemas optogenéticos.
- Valor operativo: Estandariza y escala los ensayos optogenéticos, minimizando la intervención manual y los errores.
- Valor estratégico: Acelera las decisiones de avance/no avance y optimiza la asignación de recursos en carteras de biología sintética.
- Impacto en la cartera: Permite la priorización ajustada al riesgo de activos en sistemas celulares programables.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en optogenética, programación de automatización y diseño de ensayos cuantitativos.
- Depende de instrumentación integrada: dispositivo de iluminación, lector de placas, agitador y brazo robótico.
- Exige estandarización entre equipos de trabajo en protocolos y formatos de datos para lograr reproducibilidad.
- La adaptación a otros sistemas modelo puede requerir modificaciones en el hardware y en los protocolos.
- El rendimiento y la complejidad del ensayo están limitados por la configuración de la plataforma y el formato de la placa.
