High-throughput optogenetica-experimenten in gist met behulp van het geautomatiseerde platform Lustro
4 augustus 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.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit protocol beschrijft de stappen voor het gebruik van het geautomatiseerde platform Lustro voor de high-throughput karakterisering van optogenetische systemen in gist. Lustro maakt betrouwbare en efficiënte karakterisering in real-time mogelijk door koppeling met vloeistofbehandelingsrobots voor verbeterde automatisering.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Optogenetica
- High-throughput screening
- Gistmodelsystemen
Achtergrond
- Optogenetische systemen maken nauwkeurige controle over het cellulaire gedrag mogelijk.
- Huidige apparaten omvatten bioreactoren en illuminatoren voor microwellplaten.
- Bioreactoren bieden een fijne temporele resolutie, maar een beperkte doorvoersnelheid.
- Apparaten voor microwellplaten bieden een hogere doorvoersnelheid, maar missen automatisering.
Doel van de studie
- Om Lustro te gebruiken voor high-throughput karakterisering van optogenetische systemen.
- Om de automatisering bij het registreren van outputs over een tijdsverloop te verbeteren.
- Om de efficiëntie van assays die met liquid-handling robots worden uitgevoerd, te verhogen.
Gebruikte methoden
- Gebruik van het Lustro-platform voor karakterisering.
- Integratie met vloeistofbehandelingsrobots voor assay-automatisering.
- Realtime monitoring van optogenetische systemen.
- Vergelijking met traditionele bioreactor- en microwellplate-methoden.
Belangrijkste resultaten
- Lustro biedt een betrouwbare karakterisering van optogenetische systemen.
- Hoge doorvoercapaciteiten overtreffen traditionele methoden.
- Real-time dataregistratie verbetert de experimentele nauwkeurigheid.
- Automatisering vermindert handmatige interventies en fouten.
Conclusies
- Lustro is een effectieve tool voor high-throughput optogenetische studies.
- Automatisering verbetert de experimentele workflows aanzienlijk.
- Toekomstige toepassingen kunnen worden uitgebreid naar andere biologische systemen.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Managers
High-throughput optogenetica in gist, mogelijk gemaakt door het Lustro-platform, pakt de knelpunt van iteratieve design-build-test cycli in de synthetische biologie en gene circuit engineering aan. Door automatisering van lichtstimulatie en kwantitatieve read-outs verbetert Lustro het voorspellend vertrouwen en versnelt het vroege discovery inflection points voor programmeerbare celsystemen. Deze capaciteit ondersteunt de evaluatie van optogenetische constructen op portefeuilleniveau, waardoor de cyclustijd en de intensiteit van resources in R&D-pipelines worden verminderd.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt snelle analyse van genencircuitfuncties onder gecontroleerde lichtomstandigheden mogelijk.
- Ondersteunt biologische risicoreductie door de dynamiek van optogenetische responsen in meerdere constructen te kwantificeren.
- Faciliteert functionele targetvalidatie via nauwkeurige, programmeerbare stimulatie en meting.
- Verhoogt het voorspellende vertrouwen voor de verdere ontwikkeling van synthetisch biologische assets.
Screening & assay-ontwikkeling
- Automatiseert de preparatie en stimulatie van giststammen voor gestandaardiseerde, reproduceerbare assays.
- Levert high-throughput, kwantitatieve fluorescentie- en groeimetingen voor robuuste screening.
- Maakt schaalbare evaluatie mogelijk van optogenetische systeemparameters zoals duty cycle en intensiteit.
- Ondersteunt betrouwbare beoordeling van verbindingen of constructen in gemultiplexte formaten.
Translationeel & preklinisch onderzoek
- Stemmet de prestaties van het optogenetische systeem af op ziekte-relevante cellulaire gedragingen, indien van toepassing.
- Biedt continuïteit van ontdekking naar preklinische validatie voor programmeerbare genexpressiesystemen.
- Vermindert mechanistische ambiguïteit door lichtinput te koppelen aan kwantitatieve fenotypische output.
Integratie van Pipeline & Workflow
Lustro integreert in het continuüm van ontdekking tot lead-identificatie door de karakterisering van optogenetische systemen te automatiseren en datagestuurde selectie van constructen voor verdere ontwikkeling mogelijk te maken.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothese-testen en pathway-verduidelijking via programmeerbare lichtstimulatie en real-time metingen.
- Screening: Levert assay-ready, reproduceerbare en kwantitatieve resultaten voor de triage van constructen.
- Analytics: Biedt tijdopgeloste fluorescentie- en groeidata om optogenetische responsen over verschillende condities te vergelijken.
- Translationeel onderzoek: Faciliteert continuïteit voor programmeerbare systemen die worden ontwikkeld richting preklinische modellen.
- Bedrijfsmatige hergebruik: Creëert een herbruikbaar automatiseringsplatform voor iteratieve workflows in de synthetische biologie.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen en vermindert mechanistische onzekerheid bij de ontwikkeling van optogenetische systemen.
- Operationele waarde: Standardiseert en schaalt optogenetische assays, waardoor handmatige interventie en fouten worden geminimaliseerd.
- Strategische waarde: Versnelt go/no-go-beslissingen en optimaliseert de toewijzing van middelen binnen synthetische biologie-portfolio's.
- Impact op portfolio: Maakt risicogecorrigeerde prioritering van activa voor programmeerbare cellsystemen mogelijk.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in optogenetica, automatiseringsprogrammering en het ontwerp van kwantitatieve assays.
- Afhankelijk van geïntegreerde instrumentatie: verlichtingsapparaat, plaatlezer, schudmachine en robotarm.
- Vereist standaardisatie van protocollen en dataformaten tussen teams voor reproduceerbaarheid.
- Aanpassing aan andere modelsystemen kan hardware- en protocolwijzigingen vereisen.
- Doorvoer en assaycomplexiteit worden beperkt door de platformconfiguratie en het plaatformaat.
