Da Riccardo Auriemma 
Con la rapida crescita del sequenziamento di nuova generazione (NGS), una soluzione di preparazione delle librerie solida e di facile automazione è ora essenziale per la gestione di campioni preziosi in varie applicazioni.
L’automazione del processo di preparazione delle librerie offre numerosi vantaggi, tra cui una maggiore produttività, una ridotta variabilità delle prestazioni e la potenziale eliminazione degli errori di tracciamento dei campioni. Tuttavia, il passaggio dal flusso di lavoro manuale all’automazione può spesso sembrare scoraggiante e dispendioso in termini di tempo.
Questo articolo descrive il percorso di TGen North, valutando molteplici soluzioni di preparazione delle biblioteche e sistemi di automazione. L’obiettivo dell’azienda è quello di passare dall’attuale preparazione manuale delle librerie a un flusso di lavoro automatizzato utilizzando SPT Labtech lucciola® Sistema In combinazione con il kit di preparazione della libreria del DNA dell’orologiaio con frammentazione.
introduzione
TGen North ospita la divisione Pathogens and Microbiome di TGen, con sede a Flagstaff, in Arizona. Il laboratorio HIVE presso TGen North è attivamente coinvolto in vari programmi di sorveglianza degli agenti patogeni, consentendo allo Stato dell’Arizona di contribuire a informare il pubblico e fornire assistenza alle comunità svantaggiate.
Il team utilizza il sequenziamento dell’intero genoma per monitorare le epidemie emergenti, facilitare risposte informate di sanità pubblica e supervisionare l’elaborazione dei campioni ad alto rendimento, compreso l’NGS. Questo gruppo gestisce progetti di grandi dimensioni presso TGen, tra cui accesso ai campioni, estrazione, controllo di qualità, sequenziamento e analisi dei dati.
Con l’urgente necessità di un monitoraggio accurato degli agenti patogeni, i processi manuali di preparazione delle librerie hanno presentato sfide, come un flusso di lavoro monotono con un aumento del rischio di potenziali errori umani e incoerenze tra il personale di laboratorio. Nel tentativo di migliorare l’efficienza e la qualità dei dati, questo articolo esplorerà la transizione al flusso di lavoro automatizzato di preparazione delle librerie.
Il passaggio all’automazione è reso possibile identificando innanzitutto le aree di miglioramento del flusso di lavoro e stabilendo criteri di valutazione sia per le soluzioni di preparazione dei campioni che per le piattaforme di automazione.
Il passo successivo è stato quello di condurre prove comparative per determinare la soluzione di preparazione dei campioni più solida e collaborare con il fornitore di automazione scelto, SPT Labtech, per automatizzare il flusso di lavoro di preparazione delle librerie preferito: il kit di preparazione delle librerie di DNA Watchmaker con frammentazione.
Le sezioni successive approfondiranno questo spostamento verso l’automazione e il suo potenziale nel rivoluzionare i flussi di lavoro NGS, garantendo risultati affidabili e riproducibili per analisi più efficienti e accurate.
Correzione manuale: identificazione delle aree di miglioramento
L’automazione della preparazione delle librerie può ridurre gli errori e far risparmiare tempo agli scienziati in laboratorio, consentendo loro di concentrarsi su attività più complesse.
Credito immagine: SPT Labtech
I passaggi richiedono molto tempo e sono soggetti a errori
normalizzazione
- Disposizione dei campioni
- Regolare la diluizione del campione secondo necessità
Costruire la biblioteca
- Purificare la perla e scegliere la dimensione
- Gestire le contraddizioni nella gestione dei fluidi tra gli scienziati
- Gestione e monitoraggio dei trasferimenti di campioni
Assemblea della biblioteca
- Campioni mancanti ed errori di campionamento
- Risultati di sequenziamento disuguale
Perché automatizzare?
- Veloce e affidabile
- Riduce il rischio di contaminazione incrociata
- Riduce gli errori umani nell’indicizzazione, nel raggruppamento e nel tracciamento dei campioni
- Mantiene il monitoraggio della versione del protocollo
- Garantisce la coerenza delle entrate della biblioteca
- Fornisce risultati di sequenziamento affidabili, riducendo il sovraccarico del sequenziamento
Sono stati valutati diversi sistemi automatizzati di gestione dei liquidi di vari fornitori. Alla fine, TGen North ha scelto Firefly per i seguenti motivi:
- Costa: Costa circa la metà del costo di altri sistemi
- Impronta digitale del laboratorio: Il design verticale della lucciola si adatta al piano di un tavolo standard
- Software intuitivo: Abilitato per il cloud e intuitivo
- supporta: Gli scienziati delle applicazioni sul campo e gli ingegneri dell’assistenza di SPT Labtech forniscono assistenza reattiva nello sviluppo di nuovi protocolli
- Flessibilità: Il sistema è dotato di 16 posizioni del deck, uno splitter positivo senza contatto, funzionalità dual-core per gestire terminali 384, 96 e nastro e un modulo termico e un pad termico integrati opzionali
- efficienza: L’integrazione di un dispenser senza contatto a spostamento positivo riduce il volume di reagente morto necessario per automatizzare il flusso di lavoro di preparazione delle librerie
Selezionare il kit della libreria del DNA appropriato per la misurazione
Sette kit di preparazione della libreria del DNA Sono stati confrontati utilizzando otto isolati di DNA indipendenti provenienti da cellule GM12878, tutti elaborati utilizzando il protocollo Chemagic Cell Pellet di Revvity, eliminando la variabilità del processo.
Oltre all’elaborazione dei controlli positivi, per ciascun gruppo sono stati elaborati i controlli di estrazione negativa (NEC) e i controlli non modello (NTC), con quantità di input conformi alle raccomandazioni di ciascun gruppo.
Criteri di valutazione per la preparazione della libreria dell’intero genoma
Frazionamento enzimatico di qualità
- Risultati coerenti
- Evitare la necessità di una selezione bilaterale
- Efficienza del collegamento e della conversione
- Intervallo di quantità immesso
- Facilità di protocollo
- Requisiti di tempo
- supporta
- Tecnologia, vendita e automazione
- Artefatti e bias di sequenza minimi
- GC, bias di insorgenza
Figura 1. Confronta l’efficienza di conversione. Il calcolo presuppone che il campione non venga perso durante il processo. ((Molarità QPCR [pM] /1×109) × (Dimensione [bp] × 660 × Dimensioni [uL])/(Inserisci DNA [ng] )) x 100. Credito immagine: SPT Labtech
Figura 2. Tester del kit della libreria del DNA dell’orologiaio D5000 TS con vendita al dettaglio. Non è richiesta alcuna selezione aggiuntiva della dimensione. Dimensioni e produzione uniformi tra campioni (rosa), controlli negativi puliti (verde acqua), controllo positivo (grigio scuro) e ladder (grigio chiaro). L’efficienza di trasformazione di Watchmaker WGS con 4 cicli di amplificazione PCR e 100 ng di DNA è stata del 70–80% (molto probabilmente più alta, il prodotto post-legatura è diluito 2x). L’efficienza di conversione è stata calcolata utilizzando i dati di Tapestation come segue: (((Library [ng/uL] Dimensioni × [uL]) / (1,65^#cicli PCR)) / Ingresso DNA [ng]) ×100. Credito immagine: SPT Labtech
Figura 3. Immagine gel virtuale delle librerie finali dell’orologiaio da 8 isolati di DNA indipendenti (F6-E7), scala (L4), controllo positivo (F7), controlli negativi (G7-H7). Credito immagine: SPT Labtech
Il kit di preparazione della libreria del DNA Watchmaker con frazionamento include un potente modulo di frazionamento enzimatico che fornisce risultati sintonizzabili e coerenti (vedere Figura 2). Ciò si ottiene anche con diverse quantità di input senza la necessità di ulteriori passaggi di dimensionamento.
Dei sette kit testati, il kit Watchmaker DNA Library con frammentazione ha mostrato i tassi di conversione più elevati (vedere Figura 1). Inoltre, presenta un flusso di lavoro semplificato e facile da automatizzare (vedere Figura 4) ed è compatibile con le opzioni prive di PCR.
Il kit include anche una ridondanza sufficiente per l’automazione e Watchmaker dispone di un team di supporto scientifico esperto pronto ad aiutare in caso di necessità.
Figura 4. Kit di preparazione della libreria del DNA dell’orologiaio con panoramica del flusso di lavoro della frammentazione. Credito immagine: SPT Labtech
Conclusione
Passaggio alla preparazione automatizzata delle librerie utilizzando Kit di preparazione della libreria del DNA dell’orologiaio Con la segmentazione su Firefly, il flusso di lavoro di sorveglianza degli agenti patogeni di TGen North è stato notevolmente migliorato.
Il potente modulo di frazionamento enzimatico di Watchmaker Group, abbinato a tassi di conversione elevati e a un flusso di lavoro facile da usare e compatibile con l’automazione, ha svolto un ruolo fondamentale nel raggiungimento di una migliore efficienza e qualità dei dati.
Il sistema di automazione Firefly scelto offre convenienza, efficienza dello spazio, software facile da usare e supporto eccezionale da parte del team scientifico di SPT Labtech.
Grazie a una maggiore flessibilità e a uno spreco ridotto di reagenti, la preparazione automatizzata delle librerie ha consentito a TGen North di gestire campioni preziosi in modo più efficiente, garantendo una sorveglianza tempestiva degli agenti patogeni e liberando risorse per attività più complesse all’interno del laboratorio.
Informazioni su SPT Labtech
SPT Labtec Progetta e produce soluzioni robuste, affidabili e facili da usare per le scienze della vita. Diamo potere agli scienziati della vita attraverso la collaborazione, una profonda conoscenza applicata e un’ingegneria all’avanguardia per accelerare la ricerca e fare la differenza insieme. Offriamo una gamma di prodotti nell’ambito della gestione dei campioni, della manipolazione dei liquidi e del rilevamento multiplex che riducono i volumi dei test, riducono i costi di gestione dei materiali e restituiscono gli strumenti di scoperta nelle mani degli scienziati.
Al centro di ciò che facciamo
Molte delle nostre innovazioni sono nate dal desiderio di trovare soluzioni ai problemi esistenti dei clienti; È questo spirito che guida gli sforzi di ricerca e sviluppo di SPT Labtech. I nostri punti di forza derivano dalla fiducia dei nostri clienti nello sviluppo di tecnologie robotiche davvero uniche per soddisfare le loro esigenze. Uniamo scienza all’avanguardia e ingegneria di prima classe per mettere i clienti al centro di tutto ciò che facciamo.
Uno stato mentale volto alla risoluzione dei problemi
L’ampiezza della significativa esperienza all’interno della nostra azienda ci consente di partecipare all’intero ciclo di vita dei nostri prodotti, dal concetto di progettazione iniziale, all’ingegneria meccanica, al software e alla prototipazione, fino alla produzione finale e alla vendita. Queste qualità ci permettono di fornire il miglior supporto tecnico e meccanico possibile per tutte le attrezzature che forniamo, mantenendo così ottimi rapporti con i clienti.
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