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自动化移液系统如何提升基因测序效率?3大场景实测数据揭秘

在基因测序领域,实验效率与数据质量始终是科研人员关注的焦点。传统人工移液操作不仅耗时费力,还易因操作误差导致样本交叉污染或数据波动。随着自动化技术的突破,以美杏高德为代表的自动化移液系统正通过精准控制、高通量处理与标准化流程,重新定义基因测序的效率边界。本文结合三大典型应用场景的实测数据,解析自动化移液系统如何成为基因测序实验室的“效率引擎”。


TPSES全自动移液工作站.jpg

一、场景一:PacBio长读长测序——从“碎片化”到“标准化”的跨越


PacBio测序技术因其超长读长优势,在基因组组装、结构变异检测中表现卓越,但其对DNA片段尺寸的严苛要求(平均15-20kb,分布10-30kb)曾是技术瓶颈。传统机械剪切法(如超声、雾化)依赖高成本专用设备,且操作复杂,难以稳定控制片段分布。


美杏高德解决方案:通过自动化移液剪切技术,利用Opentrons Flex自动化移液工作站,将DNA样本稀释于缓冲液后,通过精准控制移液速度与液面高度,实现高分子量(HMW)DNA的定向片段化。实验数据显示:


样本兼容性:无论是完整HMW DNA(如血液提取样本)还是部分降解DNA(如FFPE组织样本),剪切后均能满足PacBio文库构建标准。例如,3μg完整HMW DNA剪切后平均片段达18,337bp,5μg降解DNA剪切后平均片段为15,916bp,GQN(基因组质量数值)均高于4.5,符合测序要求。

效率提升:单次操作可同时处理384个样本,较传统方法节省90%试剂用量,且批间差CV值<3%,确保数据重复性。

二、场景二:NGS文库构建——从“手动瓶颈”到“全流程自动化”


NGS(下一代测序)文库构建涉及核酸提取、片段化、末端修复、接头连接等十余个步骤,传统人工操作需数小时,且易因移液误差导致文库质量不稳定。


美杏高德解决方案:其自动化NGS文库制备工作站整合了磁珠纯化、热循环、移液分配等功能模块,通过预设程序实现全流程自动化。以某基因测序中心的应用为例:


通量突破:单日可完成5000个样本的文库构建,较人工操作效率提升400%。例如,在新冠病毒核酸检测中,系统通过机械臂与叠板机联动,实现“样本解冻-核酸提取-文库构建”无人值守运行,单批次检测240个样本仅需60分钟。

质量控制:内置LIMS系统(实验室信息管理系统)自动记录每步操作参数(如移液体积、温度、时间),数据可追溯至FDA CFR 21 Part 11电子记录规范,确保合规性。

三、场景三:药物研发高通量筛选——从“低效试错”到“精准加速”


药物研发中,化合物活性筛选需对成千上万种样本进行梯度稀释与反应配制,传统人工操作不仅耗时,且易因移液误差导致假阳性/阴性结果。


美杏高德解决方案:其自动化移液系统支持1/8/12/16/24/96/384多规格移液通道,可灵活适配不同孔板需求。在某CRO企业的ADME(药物吸收、分布、代谢、排泄)筛选中:


精准梯度稀释:通过12通道移液头完成抗体-抗原复合物的梯度稀释,配合震荡器模块实现均质化反应,单次检测通量达96样本/小时,批间差CV值<3%。

成本优化:EZ-Load吸头装载系统通过实时压力反馈与密封性检测,将吸头更换时间压缩至0.5秒/个,单次实验吸头成本从1200元降至200元,显著降低大规模筛选的运营压力。

结语:自动化移液系统——基因测序的“效率革命”


从PacBio长读长测序的片段化控制,到NGS文库构建的全流程自动化,再到药物研发的高通量筛选,美杏高德自动化移液系统通过硬件创新(如多通道移液、机械臂联动)与软件算法(如LIMS数据追溯、3D模拟编程)的深度融合,正在重塑基因测序实验室的技术标准。其核心价值不仅在于提升效率,更在于通过标准化操作减少人为误差,为科研人员提供更可靠、可重复的实验数据,从而加速基因组学、精准医疗等领域的突破进程。