High-throughput optogenetica-experimenten in gist met behulp van het geautomatiseerde platform Lustro
August 4th, 2023
Dit protocol schetst de stappen voor het gebruik van het geautomatiseerde platform Lustro om high-throughput karakterisering van optogenetische systemen in gist uit te voeren.
Er zijn momenteel verschillende apparaten beschikbaar, zoals bioreactoren en microtiterplaatverlichting. Bioreactoren bieden een prima temporele resolutie, maar zijn beperkt in doorvoer. Microtiterplaatapparaten bieden een hogere doorvoer, maar missen automatisering voor een betrouwbare registratie van uitgangen in de loop van de tijd.
Lustro biedt betrouwbare en hoge doorvoerkarakterisering van optogenetische systemen in realtime. Het kan ook worden gekoppeld aan tests die kunnen worden uitgevoerd door liqui-handlingrobots. Optogenetische systemen zijn een aantrekkelijk hulpmiddel vanwege de fijne ruimtelijke en temporele controle die ze bieden over cellulair gedrag.
Het vermogen om sneller optogenetische systemen te ontwerpen, bouwen en testen, zal de weg vrijmaken voor een beter begrip en controle van biologisch gedrag.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Overzicht
Dit protocol beschrijft de stappen voor het gebruik van het geautomatiseerde platform Lustro voor het uitvoeren van high-throughput karakterisering van optogenetische systemen in gist. Lustro biedt betrouwbare en efficiënte karakterisering in real time, met interface met robots voor vloeistofverleiding voor verbeterde automatisering.
Belangrijke onderdelen van het onderzoek
Wetenschapsgebied
- Optogenetica
- High-throughput screening
- Gist modelsystemen
Achtergrond
- Optogenetische systemen maken nauwkeurige controle over cellulair gedrag mogelijk.
- Huidige apparaten omvatten bioreactoren en microwell plate verlichters.
- Bioreactoren bieden fijne temporele resolutie maar beperkte doorvoer.
- Microwell plate apparaten bieden hogere doorvoer maar ontbreken automatisering.
Doel van het onderzoek
- Om Lustro te gebruiken voor high-throughput karakterisering van optogenetische systemen.
- Om de automatisering in de registratie van uitvoer over tijd te verbeteren.
- Om de efficiëntie van assays uitgevoerd met robots voor vloeistofverleiding te verbeteren.
Gebruikte methoden
- Gebruik van het Lustro platform voor karakterisering.
- Integratie met robots voor vloeistofverleiding voor assay automatisering.
- Real-time monitoring van optogenetische systemen.
- Vergelijking met traditionele bioreactor en microwell plate methoden.
Belangrijkste resultaten
- Lustro biedt betrouwbare karakterisering van optogenetische systemen.
- Hoge doorvoer capaciteiten overtreffen traditionele methoden.
- Real-time data registratie verbetert experimentele nauwkeurigheid.
- Automatisering vermindert manuele interventie en fouten.
Conclusies
- Lustro is een effectief hulpmiddel voor high-throughput optogenetische studies.
- Automatisering verbetert experimentele workflows aanzienlijk.
- Toekomstige toepassingen kunnen zich uitbreiden naar andere biologische systemen.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
High-throughput optogenetics in yeast, enabled by the Lustro platform, addresses the bottleneck of iterative design-build-test cycles in synthetic biology and gene circuit engineering. By automating light stimulation and quantitative readouts, Lustro enhances predictive confidence and accelerates early discovery inflection points for programmable cell systems. This capability supports portfolio-wide evaluation of optogenetic constructs, reducing cycle time and resource intensity in R&D pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables rapid interrogation of gene circuit function under controlled light conditions.
- Supports biological de-risking by quantifying optogenetic response dynamics across multiple constructs.
- Facilitates functional target validation through precise, programmable stimulation and measurement.
- Improves predictive confidence for advancing synthetic biology assets.
Screening & Assay Development
- Automates preparation and stimulation of yeast strains for standardized, reproducible assays.
- Delivers high-throughput, quantitative fluorescence and growth measurements for robust screening.
- Enables scalable evaluation of optogenetic system parameters such as duty cycle and intensity.
- Supports reliable compound or construct assessment in multiplexed formats.
Translational & Preclinical Research
- Aligns optogenetic system performance with disease-relevant cellular behaviors when applicable.
- Provides continuity from discovery to preclinical validation for programmable gene expression systems.
- Reduces mechanistic ambiguity by linking light input to quantitative phenotypic outputs.
Pipeline & Workflow Integration
Lustro integrates into the discovery-to-lead identification continuum by automating optogenetic system characterization and enabling data-driven construct selection for downstream development.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification via programmable light stimulation and real-time measurement.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible, and quantitative outputs for construct triage.
- Analytics: Provides time-resolved fluorescence and growth data to compare optogenetic responses across conditions.
- Translational Research: Facilitates continuity for programmable systems advancing toward preclinical models.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable automation platform for iterative synthetic biology workflows.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic uncertainty in optogenetic system development.
- Operational Value: Standardizes and scales optogenetic assays, minimizing manual intervention and error.
- Strategic Value: Accelerates go/no-go decisions and optimizes resource allocation across synthetic biology portfolios.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of programmable cell system assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in optogenetics, automation programming, and quantitative assay design.
- Depends on integrated instrumentation: illumination device, plate reader, shaker, and robotic arm.
- Demands cross-team standardization of protocols and data formats for reproducibility.
- Adaptation to other model systems may require hardware and protocol modifications.
- Throughput and assay complexity are limited by platform configuration and plate format.
