Высокопроизводительные оптогенетические эксперименты на дрожжах с использованием автоматизированной платформы Lustro
August 4th, 2023
В этом протоколе описаны шаги по использованию автоматизированной платформы Lustro для выполнения высокопроизводительной характеристики оптогенетических систем в дрожжах.
В настоящее время доступны различные устройства, такие как биореакторы и микролуночные пластинчатые осветители. Биореакторы обеспечивают высокое временное разрешение, но имеют ограниченную пропускную способность. Планшеты с микролунками обеспечивают более высокую пропускную способность, но им не хватает автоматизации для надежной записи выходных данных с течением времени.
Lustro предлагает надежную и высокопроизводительную характеристику оптогенетических систем в режиме реального времени. Он также может взаимодействовать с анализами, которые могут выполняться роботами, работающими с жидким газом. Оптогенетические системы являются привлекательным инструментом из-за тонкого пространственного и временного контроля, который они обеспечивают над клеточным поведением.
Способность проектировать, строить и тестировать оптогенетические системы быстрее проложит путь к лучшему пониманию и контролю биологического поведения.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Обзор
Этот протокол описывает шаги для использования автоматизированной платформы Lustro для высокопроизводительного анализа оптогенетических систем в дрожжах. Lustro обеспечивает надежную и эффективную характеристику в реальном времени, взаимодействуя с роботами для работы с жидкостями для повышения автоматизации.
Ключевые компоненты исследования
Область науки
- Оптогенетика
- Высокопроизводительное скринирование
- Модели дрожжевых систем
Фон
- Оптогенетические системы позволяют точно контролировать поведение клеток.
- Существующие устройства включают биореакторы и освещательные пластины с микробьенками.
- Биореакторы обеспечивают точное временное разрешение, но ограниченную пропускную способность.
- Устройства с микробьенками обеспечивают более высокую пропускную способность, но не имеют автоматизации.
Цель исследования
- Использовать Lustro для высокопроизводительного анализа оптогенетических систем.
- Улучшить автоматизацию записи выходных данных с течением времени.
- Повысить эффективность анализов, выполняемых с роботами для работы с жидкостями.
Используемые методы
- Использование платформы Lustro для анализа.
- Интеграция с роботами для работы с жидкостями для автоматизации анализов.
- Мониторинг оптогенетических систем в реальном времени.
- Сравнение с традиционными методами использования биореакторов и пластин с микробьенками.
Основные результаты
- Lustro обеспечивает надежный анализ оптогенетических систем.
- Высокие возможности пропускной способности превосходят традиционные методы.
- Запись данных в реальном времени повышает точность эксперимента.
- Автоматизация уменьшает ручное вмешательство и ошибки.
Выводы
- Lustro является эффективным инструментом для высокопроизводительных оптогенетических исследований.
- Автоматизация значительно улучшает экспериментальные рабочие процессы.
- Будущие применения могут распространиться на другие биологические системы.
Часто задаваемые вопросы
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.
