オープンソースマイクロプレート互換照明パネルのアプリケーション
October 3rd, 2019
マイクロプレート支援ピペッティングライトエミッタ(M.A.P.L.E.)は、マイクロプレートの手動調製のためのガイダンスを提供するために、マイクロチターウェルを系統的に照射するコンピュータ駆動デバイスです。 M.A.P.L.E.は、データ記録管理を自動化しながら、マイクロプレート調製の精度を向上させます。 さらに、マイクロプレートの品質を調べるのを助けたり、エラーの検出を助けたりすることができます。
従来のバルク試薬をマイクロタイタープレートに手で移す方法は、遅く、人為的ミスを起こしやすい。この技術は、プロセスの効率を2倍以上にし、そのエラーを排除するのに役立ちます。この手法により、マイクロプレートで実行される操作を理解し、エラーの機会を減らし、手動ピペット操作中のユーザー効率を向上させることができます。
この技術は、修正されない場合でも、コストがかかり、生命を脅かす可能性のある間違いを取り除き、減らすことによって、前臨床および臨床現場での結果にプラスの影響を与えます。このオープンソースシステムは、マイクロプレートコピー検査などの他のアプリケーションに容易に適応し、化学および生物学的ニーズに対する化合物またはバイオアッセイ配置の不整合を排除することができます。サンプル転送手順のデモンストレーションは、リード識別ラボのコンパウンドマネージャーであるリナ・デルーカです。
半自動プレートからプレートへのサンプル転送を設定するには、スプレッドシート編集アプリケーションを使用して、ソースバーコード、コピー先バーコード、ソースウェル、転送先ウェル、転送量の列にラベルを付け、ソースプレートとデスティネーションプレートを含むCSVファイルを生成します。列の下に、ソースミルコプレートの英数字バーコードを示す各目的のピペット操作のファイルに1行を含め、存在する場合は、宛先マイクロプレートの英数字バーコードが存在する場合、ソースプレート内からパイプされる井戸の英数字行と列識別子、宛先プレートからパイプされる、およびソースバーコード列のソースウェルから宛先バーコード内の宛先ウェルに転送されるボリューム。ライトガイドプログラムを開き、マイクロプレート補助ピテッティングライトエミッタプレートからプレートへのグラフィックユーザーインターフェイスアプリケーションを開き、[チェリーピックファイルを選択]をクリックします。
ファイルブラウザウィンドウで、CSVファイルを開きます。アプリケーションは、CSVファイルの最初の行を解析し、ソースと宛先プレートの対応する井戸を照らします。必要に応じて、前のウェルと次のウェル」ボタンを使用して、CSVファイルを走査します。
グラフィックユーザーインターフェースは、以前に照らされた行を灰色でハイライト表示し、現在アクティブな行を茶色でハイライト表示します。必要に応じてピペット処理を実行して、ソースプレートのソースウェル間で、宛先プレートの宛先ウェルにサンプルを転送します。ユーザーインターフェイスに加えて、照明パネルに取り付けられたLCDディスプレイを介してプレートバーコードを確認することができます。
次に、[次へ] をクリックして、CSV ファイルの末尾に到達するまで続行します。新しい CSV ファイルを読み込むには、いつでも [チェリーピック ファイルを選択] をクリックします。プログラムを終了するには、インタフェースの右上隅にある赤いX"をクリックします。
マルチウェル イルミネーションの場合、マイクロプレート補助ピペット光エミッタシリアルデリューションアプリケーションを開き、目的の滴定モード、プレート密度、開始行または列を指定します。[次へ] ボタンと [前へ] ボタンを使用して、最初の開始行または列からプレートの最後の行または列まで、順番に行または列を移動します。「次へ」または「前」ボタンをクリックするたびに、ライトパネルはマイクロプレート上の対応するLEDを照らします。
プログラムを終了する前に、滴定シーケンスの終わりに達するまで続けます。アッセイを視覚的にシミュレートするには、マイクロプレートをポータブルライトガイドに配置します。ライトガイドには、バッテリとコンピュータとは独立して使用するために必要なすべての電子機器が含まれており、ガイドをハンドヘルドモードで使用できるようにしています。
ポータブルライトガイドエンクロージャの電源切り替えスイッチを使用してシステムの電源を入れ、実験に適したポータブルライトガイドモードを選択します。ハイスループットのスクリーニングデモモードでは、ポータブルライトガイドの上部にある右のプッシュボタンスイッチを使用して、サンプル照明パターンを切り替えます。赤色で照らされたウェルは、アッセイの試薬塗布をシミュレートします。
黄色で照らされた井戸は検出試薬の付加を模倣する。次に、励起光源が、すべてのウェルが青色に変わり、続いて放出された光のシミュレーションでシミュレートされます。ウェルの最初と最後の列は緑色で照らされ、中央のサンプルフィールド列はマイクロプレートリーダーで読み取られているプレートを示すために青色で照らされます。
サンプルフィールドのランダムウェルは、ヒットを表すために様々な強度の緑色を持っています。ライトガイドをハイスループットスクリーニングデモモードと滴定デモモードの間で切り替えるには、左のプッシュボタンスイッチを押します。ライトガイドが滴定デモモードに入ると、3列目と13桁目のすべてのウェルが黄色で照らされます。
右端の押しボタンスイッチを押すと、後続の列が順番に点灯します。列 12 と 22 列が到達した後に押しボタンを押すと、4 列から 12 列目、13 列目から 22 桁目のウェルが黄色の減少強度で照らされて滴定を表します。アーティファクト照明の場合、マイクロプレートをポータブルライトガイドに配置し、左端のプッシュボタンスイッチを2回押してライトガイドを照明モードに切り替えます。
右のプッシュ ボタンを使用して、アプリケーションの必要に応じて定義済みの色のセットを切り替えます。ライトパネルは、赤、青、緑、オレンジ、白、紫、黄色、および右ボタンの各プッシュで順番にインディゴのすべてのLEDをオンにします。オプションで、カメラやスマートフォンを使用して、照明付きプレートを撮影して、記録や文書を作成することができます。
プレート間のサンプルの移動と連続希釈の準備は、気晴らしやピペット操作が残っているのトラックを失うことを気にすることなく達成することができます。MAPLE プラットフォームを使用すると、マイクロプレートを照明して、沈殿物、空の井戸、部分的に充填された井戸、気泡などの潜在的なアーティファクトを特定できます。ユーザーは、下流の実験室プロセスにそれらを提供する前に、サンプルを改善するための措置を取ることができます。
この代表的な実験では、作業リストは、単一の384ウェル先のマイクロプレートでJoveを綴る色付き染料のランダムな品揃えを含む2つの384ウェルソースマイクロプレートから49のピペット操作で構成されていました。目的地プレートの井戸のレイアウトは、ユーザーが正しい井戸にパイプされたことを確認します。宛先プレートのウェルのカラーパターンを使用して、ユーザーがソースプレートの正しいウェルからパイプを行わなかったエラーを特定できます。
このテストの結果は、ユーザーが MAPLE とオフライン印刷作業リストを使用してこのテストを実行したときの平均時間節約 50% を示しています。さらに、MAPLE を使用して作成されたプレートのエラー率は、すべてのユーザーに対して 0% でしたが、サンプル準備タスクの作業リストを使用する初心者ユーザー 1 人に対しては 6% のエラー率が観察されました。薬物相乗効果製剤は、第1の薬剤のカラムによる連続希釈に基づく2Dマトリックス調製物、第2の薬剤の行による連続希釈を必要とする。
マイクロドロップレット塗布を照らすLEDライトパネルの使用を調査しています。LEDライトをストロボすることで、品質管理と分析のために液体サンプルの画像をキャプチャすることができます。この装置は、ユーザーの相互作用時間を短縮し、適切な試薬の使用を促進することにより、危険物やエージェントへのユーザーの露出を減らすことができます。
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概要
Microplate Assistive Pipetting Light Emitter (M.A.P.L.E.) は、コンピューター制御のデバイスで、マイクロプレートの準備を手動で行う際の効率を向上させるように設計されています。マイクロタイターウェルを体系的に照らすことで、M.A.P.L.E. は精度を向上させ、データ記録を自動化し、人為的ミスを大幅に減少させます。
研究の主要な構成要素
科学の分野
- マイクロプレートの準備
- 研究室環境における自動化
- ピペッティングにおけるエラー削減
背景
- 試薬を移送する従来の方法は遅く、エラーが発生しやすい。
- 研究室での研究精度には、マイクロプレートの準備の効率が重要です。
- ピペッティングにおける人為的エラーは、臨床環境で高額な過ちにつながる可能性があります。
- オープンソースのシステムは、様々な研究室の用途に適応できます。
研究の目的
- マイクロプレートの準備の効率を向上させる。
- 手動ピペッティング操作中の人為的エラーを最小限に抑える。
- サンプル移送手順を効果的に実証する。
使用された方法
- マイクロタイターウェルのコンピューター制御照明。
- マイクロプレートの準備のガイダンス。
- データ記録の自動化。
- マイクロプレートコピーの検査への適応。
主な結果
- M.A.P.L.E. は試薬移送の効率を2倍にします。
- ピペッティング中のエラーを大幅に減少させます。
- 前臨床および臨床結果にポジティブな影響を与えます。
- 様々な研究室のニーズに適応可能です。
結論
- M.A.P.L.E. はマイクロプレートの準備を改善するための価値あるツールです。
- 研究室環境におけるユーザーの効率と精度を向上させます。
- この技術は、ピペッティング以外にも多くの用途に適応できます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Manual microplate preparation in early discovery workflows is prone to human error, particularly as well density increases, impacting data integrity and compound tracking. The M.A.P.L.E. system addresses this by providing visual guidance for pipetting operations, reducing errors and improving efficiency in assay setup and quality control. This supports predictive confidence in hit-picking and serial dilution workflows critical to lead identification and preclinical progression.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables accurate compound transfer for hit-picking, supporting therapeutic hypothesis validation through precise well-to-well operations.
- Operational Value: Reduces manual pipetting errors, decreasing the need for repeat experiments and conserving valuable compounds.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Facilitates preparation of serial dilutions by row and column, enabling reliable dose-response matrix generation for drug synergy studies.
- Operational Value: Illuminates source and destination wells in real time, improving throughput and reducing cognitive load during manual plate-to-plate transfers.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports QC inspection of microplates by highlighting artifacts such as air bubbles, precipitate, or uneven filling, ensuring sample integrity before downstream processing.
- Operational Value: Enables visual documentation via smartphone imaging of illuminated plates, creating audit trails for compound placement and assay setup.
Pipeline & Workflow Integration
The M.A.P.L.E. system integrates into early discovery workflows by improving the accuracy and reproducibility of manual microplate operations that precede automated screening or lead optimization.
- Discovery Biology: Supports hypothesis-driven compound selection by ensuring precise transfer of library compounds during hit confirmation and validation.
- Screening: Enhances readiness of assay plates by minimizing formatting errors in compound or bioassay placement, improving data quality in HTS campaigns.
- Analytics: Enables traceability of liquid handling steps through well illumination patterns, supporting data reconciliation and error tracing.
- Translational Research: Promotes continuity from discovery to preclinical by reducing variability in sample preparation that could affect pharmacological profiling.
- Enterprise Reuse: Adaptable open-source design allows deployment across chemistry, biology, and formulation teams for diverse microplate-based applications.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in experimental outcomes by minimizing well-misassignment and formatting errors.
- Operational Value: Doubles efficiency of manual pipetting tasks and eliminates errors in trained users, as demonstrated in validation studies.
- Strategic Value: Reduces wasted reagents and repeat experiments, improving capital efficiency in early-stage projects.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted decision-making by ensuring data fidelity in compound tracking and assay setup.
Implementation Considerations
- Requires basic CSV file preparation and familiarity with the Light Guide Program interface for plate-to-plate or serial dilution workflows.
- Depends on access to microplate-compatible illumination panels and portable light guide hardware for benchtop or handheld use.
- Necessitates standardization of well-labeling conventions (alpha-numeric row/column) across teams for consistent CSV file interpretation.
- Adaptation to different plate densities (96, 384, 1536-well) requires configuration of titration mode and start positions within the software.
- Limited to visually guided operations; does not replace automated liquid handlers for ultra-high volume campaigns.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Title
0:56
Semiautomated Plate-to-Plate Sample Transfer Preparation
3:00
Multi-Well Illuminations for Parallel Transfers and Serial Dilutions
3:44
Assay Development and Screening Format Techniques
5:42
Artifact Illumination
6:26
Results: Manual vs. Microplate Assistive Pipetting Light Emitter (M.A.P.L.E.)-Guided Sample Preparation
7:58
Conclusion
