Expériences d’optogénétique à haut débit dans la levure à l’aide de la plateforme automatisée Lustro
4 août 2023
Ce protocole décrit les étapes de l’utilisation de la plate-forme automatisée Lustro pour effectuer une caractérisation à haut débit des systèmes optogénétiques chez la levure.
Différents appareils tels que des bioréacteurs et des illuminateurs à plaques à micropuits sont actuellement disponibles. Les bioréacteurs offrent une résolution temporelle fine, mais leur débit est limité. Les dispositifs à plaques Microwell offrent un débit plus élevé, mais manquent d’automatisation pour un enregistrement fiable des sorties au fil du temps.
Lustro offre une caractérisation fiable et à haut débit des systèmes optogénétiques en temps réel. Il peut également s’interfacer avec des tests qui peuvent être effectués par des robots manipulateurs de liqui. Les systèmes optogénétiques sont un outil attrayant en raison du contrôle spatial et temporel fin qu’ils offrent sur le comportement cellulaire.
La capacité de concevoir, de construire et de tester des systèmes optogénétiques plus rapidement ouvrira la voie à une meilleure compréhension et à un meilleur contrôle du comportement biologique.
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Aperçu
Ce protocole décrit les étapes permettant d'utiliser la plateforme automatisée Lustro pour réaliser une caractérisation à haut débit de systèmes optogénétiques chez la levure. Lustro offre une caractérisation fiable et efficace en temps réel, en interface avec des robots de manipulation liquide pour une automatisation accrue.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Optogénétique
- Écranage à haut débit
- Systèmes modèles de levure
Contexte
- Les systèmes optogénétiques permettent un contrôle précis du comportement cellulaire.
- Les dispositifs actuels incluent des bioréacteurs et des illuminateurs de plaques multicuvettes.
- Les bioréacteurs offrent une excellente résolution temporelle mais un débit limité.
- Les dispositifs utilisant des plaques multicuvettes offrent un débit plus élevé mais manquent d'automatisation.
Objectif de l'étude
- Utiliser Lustro pour la caractérisation à haut débit de systèmes optogénétiques.
- Améliorer l'automatisation de l'enregistrement des résultats dans le temps.
- Accroître l'efficacité des tests réalisés à l'aide de robots de manipulation de liquides.
Méthodes utilisées
- Utilisation de la plateforme Lustro pour la caractérisation.
- Intégration avec des robots de manipulation liquide pour l'automatisation des tests.
- Surveillance en temps réel des systèmes optogénétiques.
- Comparaison avec les méthodes traditionnelles de bioréacteur et de plaque de microplaques.
Résultats principaux
- Lustro fournit une caractérisation fiable des systèmes optogénétiques.
- Les capacités de haut débit surpassent les méthodes traditionnelles.
- L'enregistrement de données en temps réel améliore la précision expérimentale.
- L'automatisation réduit l'intervention manuelle et les erreurs.
Conclusions
- Lustro est un outil efficace pour les études optogénétiques à haut débit.
- L'automatisation améliore considérablement les protocoles expérimentaux.
- Les applications futures pourraient s'étendre à d'autres systèmes biologiques.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle dans l'industrie
L'optogénétique à haut débit chez la levure, rendue possible par la plateforme Lustro, répond au goulot d'étranglement que représentent les cycles itératifs conception-réalisation-test en biologie synthétique et en ingénierie de circuits génétiques. En automatisant la stimulation lumineuse et les mesures quantitatives, Lustro améliore la confiance prédictive et accélère les points critiques de découverte précoce pour les systèmes cellulaires programmables. Cette capacité permet une évaluation à l'échelle du portefeuille des constructions optogénétiques, réduisant ainsi le temps de cycle et l'intensité des ressources dans les chaînes de développement et de recherche.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Découverte précoce et validation de cibles
- Permet une interrogation rapide de la fonction du circuit génétique dans des conditions de lumière contrôlées.
- Facilite la réduction des risques biologiques en quantifiant la dynamique de réponse optogénétique pour plusieurs constructions.
- Permet une validation fonctionnelle de la cible grâce à une stimulation et une mesure précises et programmables.
- Améliore la fiabilité prédictive pour le développement d'actifs en biologie synthétique.
Tests et développement de dosages
- Automatise la préparation et la stimulation de souches de levures pour des tests standardisés et reproductibles.
- Permet des mesures quantitatives à haut débit de la fluorescence et de la croissance pour un criblage robuste.
- Permet une évaluation évolutive des paramètres des systèmes optogénétiques, tels que le cycle de travail et l'intensité.
- Prend en charge l'évaluation fiable de composés ou de constructions dans des formats multiplexés.
Recherche translationnelle et préclinique
- Aligne les performances du système optogénétique avec les comportements cellulaires pertinents pour la maladie, le cas échéant.
- Assure une continuité entre la découverte et la validation préclinique pour les systèmes d'expression génique programmables.
- Réduit l'ambiguïté mécanistique en reliant l'entrée lumineuse à des sorties phénotypiques quantitatives.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Lustro s'intègre à la continuité entre la découverte et l'identification de candidats précliniques en automatisant la caractérisation des systèmes optogénétiques et en permettant une sélection de constructions fondée sur les données pour le développement en aval.
- Biologie de la découverte : Soutient la vérification d'hypothèses et la clarification des voies biologiques grâce à une stimulation lumineuse programmable et à des mesures en temps réel.
- Criblage : Fournit des résultats quantitatifs, reproductibles et prêts à être utilisés dans des tests pour le tri des constructions.
- Analytique : Fournit des données de fluorescence et de croissance résolues dans le temps afin de comparer les réponses optogénétiques selon différentes conditions.
- Recherche translationnelle : Facilite la continuité des systèmes programmables en vue de leur développement vers des modèles précliniques.
- Réutilisation en entreprise : Met en place une plateforme d'automatisation réutilisable pour des flux de travail itératifs en biologie synthétique.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'incertitude mécanistique dans le développement de systèmes optogénétiques.
- Valeur opérationnelle : Normalise et permet l'augmentation d'échelle des tests optogénétiques, en minimisant l'intervention manuelle et les erreurs.
- Valeur stratégique : Accélère les décisions d'avancement ou d'abandon et optimise l'allocation des ressources au sein des portefeuilles de biologie synthétique.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation ajustée au risque des actifs des systèmes cellulaires programmables.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en optogénétique, en programmation d'automatisation et en conception d'essais quantitatifs.
- Repose sur un instrumentation intégrée : dispositif d'illumination, lecteur de plaques, agitateur et bras robotique.
- Exige une standardisation interéquipes des protocoles et des formats de données pour assurer la reproductibilité.
- L'adaptation à d'autres systèmes modèles peut nécessiter des modifications du matériel et des protocoles.
- Le débit et la complexité des essais sont limités par la configuration de la plateforme et le format des plaques.
