Как автоматизация может удовлетворить растущий спрос на секвенирование нового поколения

Спасибо. Прослушайте эту статью, используя плеер выше. ✖

Спрос на секвенирование следующего поколения (NGS) быстро растет, и ожидается, что среднегодовой темп роста рынка составит от 15,7% до 15,7%. 27 миллиардов долларов к 2027 году. Достижения в технологии NGS в сочетании со снижением стоимости секвенирования генома увеличивают этот спрос в ряде терапевтических областей, включая рак, инфекционные заболевания и изучение наследственных заболеваний.

Но растущий интерес к NGS усиливает давление на исследователей, требующих найти новые способы повышения эффективности этого процесса. Подготовка библиотеки NGS является основным кандидатом на улучшение, а автоматизация является ключом к повышению эффективности этого процесса.

Сложности подготовки библиотеки NGS

Создание библиотеки зачастую является очень длительным и сложным процессом. Во-первых, Генетический материал, извлеченный для секвенирования, необходимо преобразовать в формат, читаемый секвенатором, который будет использоваться. Чистый генетический материал должен быть фрагментирован посредством физического, ферментативного или химического расщепления, а затем фрагменты преобразуются в библиотеку с помощью различных ферментативных методов и методов амплификации, которые добавляют адаптеры последовательностей и молекулярные штрих-коды.

В рабочих процессах целевого секвенирования библиотеки дополнительно обогащаются за счет методов амплификации или гибридизации. Очистка на основе шариков и выбор размера выполняются неоднократно в ходе рабочего процесса для оптимизации библиотеки и удаления побочных продуктов подготовки, таких как димеры адаптеров. Осторожное обращение с жидкостью жизненно важно на каждом этапе, и весь процесс может занять несколько дней.

Автоматизация может значительно сократить время практической работы и связанные с ней ошибки обработки, позволяя специалистам по данным настроить библиотеку за несколько простых шагов, а затем уйти. Это обещает освободить исследователей, чтобы у них было больше времени, чтобы сосредоточиться на значимых задачах, таких как анализ данных. Другими словами, автоматизация позволяет ученым заниматься реальной наукой, а не сосредотачиваться на утомительных задачах, таких как отбор проб вручную.

Автоматизируйте повторяющиеся процессы

Существует несколько новых технологий для автоматизации подготовки библиотек, в том числе автоматизированные платформы для обработки жидкостей, специально разработанные для приложений с высокой пропускной способностью. Эти инструменты сочетают в себе пробоотборные головки, роботизированные манипуляторы, встроенное оборудование, такое как термоциклеры, и программное обеспечение для автоматизации сложных рабочих процессов.

Новые устройства для обработки жидкостей, разработанные специально для приложений с низкой и средней производительностью, могут обрабатывать до 24 образцов, а инновационное аппаратное обеспечение и расходные материалы позволяют им сохранять функцию отбора, несмотря на небольшие размеры.

Одним из основных преимуществ автоматизации является то, что она позволяет уменьшить количество ошибок; Однако даже традиционные жидкостные процессоры оставляют место для ошибок пользователя на некоторых этапах процесса. Такие ошибки, как неправильная установка или неправильная установка реагентов и расходных материалов, являются распространенными и могут привести к ошибкам и сбоям в подготовке библиотеки.

Исследование, сравнивающее усовершенствованную автоматизированную систему подготовки библиотеки с обычным манипулятором для жидкостей, показало, что количество реакций, необходимых после запуска для обычного манипулятора, составило шесть, по сравнению с нулевым для новой автоматизированной системы.

Это связано с тем, что новая автоматизированная система может вмещать больше расходных материалов, проверять объемы реагентов посредством измерения уровня жидкости и включать новую оптическую технологию для мониторинга платформы во время установки. Этот мониторинг гарантирует, что реагенты и расходные материалы присутствуют в достаточном количестве и правильно расположены перед обработкой.

Уменьшите последовательный рабочий процесс

Другой метод подготовки библиотеки NGS, который становится все более популярным, — это миниатюризация, которая предполагает использование распространения звука и других методов миниатюризации для сокращения рабочего процесса секвенирования. Миниатюризация дает возможность уменьшить количество необходимых реагентов и образцов, увеличить скорость и продуктивность экспериментов и снизить общую стоимость одного образца.

На пути к точной медицине

Технология NGS играет все более важную роль во всем: от разработки диагностики до персонализированной медицины. Это технология, которая может значительно улучшить наше понимание сложных заболеваний человека, нашу способность бороться с новыми патогенами и многое другое.

В онкологии NGS может направлять персонализированное лечение на основе геномных данных отдельных пациентов или отдельных молекулярных изменений в опухолях. Внедрение автоматизации в исследованиях NGS повысит эффективность лабораторных операций и поможет ученым и аналитикам данных донести эти инновации до пациентов быстрее, чем когда-либо прежде.

Об авторе:

Александр Сам Он имеет более чем 15-летний опыт работы в области автоматизации и разработки процессов и является частью глобальной команды разработчиков продуктов NGS в компании Beckman Coulter Life Sciences.