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BioTechniques:儀器發展新趨勢 - 體積越來越小,功能越來越強

日期:2017-02-09 09:14:13

 隨著新穎儀器的不斷出現,實驗室的空間已變得越來越寶貴。儀器開發商也注意到這一點,開始設計體積小巧、功能強大的儀器。在這一期的《BioTechniques》上,Nathan Blow就帶我們了解一些新上市的的小儀器。

 

智能顯微鏡

 

兩個月前,Nikon公司推出了最新版本的ECLIPSE倒置顯微鏡 – Ti2。在一系列新功能中,有一項是“輔助向導(Assist Guide)”。這是一個集成系統,可從顯微鏡的各個傳感器收集數據,以確定設置是否有誤。除了警告用戶,系統還能自動更正某些錯誤,從而設置理想的實驗。

 

Ti2是開發人員多年研發的成果,他們的目標是簡化細胞成像,讓顯微鏡更為直觀。Nikon的營銷經理Lynne Chang表示,輔助向導的動機是為新手用戶提供簡單而一致的方法,同時幫助高級用戶快速排除錯誤,提供詳細的元數據,以提高數據重復性。

 

通過自動化來提升成像體驗,Nikon并不是唯一一家。Leica公司也提供了倒置顯微鏡DMi8平臺。這款顯微鏡具有“智能自動化”的功能,這樣用戶在改變方法后,顯微鏡會自動調整照明設置、亮度和光圈位置。

 

小巧測序儀

 

多年來,DNA測序儀一直依賴熒光標記核苷酸的成像來分析堿基組成。這種方法意味著測序儀必須擁有復雜的檢測器和高速的照相機。為了開發出一種更小巧、更便宜的測序儀,一些研究人員決定另辟蹊徑。

 

納米孔測序則是一種十分巧妙的方法。它讓非常長的DNA鏈通過極小的開口(也就是納米孔)。隨著每個堿基穿過納米孔,它產生了不同的電荷差。通過讀取這些電荷差,序列可以被快速解碼,而不需要成像,節省了時間和成本,也減少了儀器占用的空間。

 

Oxford NanoporeMinION測序儀就是這樣一款納米孔測序儀。它的大小和U盤類似,重量不足100克,與其他那些重達數百磅的測序系統形成了鮮明對比。對于這樣一款小巧的測序儀,人們既抱有希望,又心生懷疑。的確,早期的MinION測序儀也存在一些問題:它的產量低,準確性只有75%

 

為了改善性能,Oxford的開發人員將重點放在兩方面:納米孔之間的傳感和幫助DNA穿過納米孔的酶。通過這些改進,如今,DNA穿過納米孔的速率已提高到每秒450個堿基,且堿基識別也大大改善。在去年秋天,納米孔測序達到了一個重要的里程碑 – 研究人員首次報告了利用Oxford Nanopore技術的人類全基因組測序。而在此之前,一些不太復雜的小型微生物的基因組測序已有報道。

 

盡管體積小巧是MinION的一個明顯優勢,但它現在的參數也相當引人注目。據介紹,單個流動槽可產生5-10 Gb的序列數據,而成本僅為1000美元。單次讀取運行的準確性已上升至90%以上,且兩條鏈同時測序的一致準確性可以達到99.96%。如此看來,納米孔測序已經調整到了合適的步伐。

 

流式細胞儀

 

如今,流式細胞儀不再是中心實驗室的標配,也開始進入個人實驗室。因此,小型的流式細胞儀愈發引人關注。美國ACEA Biosciences公司最近推出了桌面式的Novocyte流式分析儀。

 

據首席技術官Xiaobo Wang介紹,在過去流式細胞儀所使用的的光學平臺是很大的,這使得儀器占用的空間也很大。不過,隨著激光技術的進步,較小的儀器并不意味著檢測參數較少。目前的固態激光器要小得多,但它們仍然帶來了一臺高品質的儀器。光電倍增管及其他檢測器也是如此。

 

“這些新的流式細胞儀采用最新的光學元件,包括激光器、光電探測器以及電子處理芯片,這對儀器的大小和質量有著重要的影響,”Wang說。Novocyte系統具有3種激光器,最多可以檢測15個參數。不過,對于流式細胞儀的某些部分,目前還是存在效率和尺寸之間的博弈。

 

總的來說,如今各種體積小巧的儀器為研究人員提供了新的選擇。不僅僅是釋放空間,這些顯微鏡、DNA測序和流式分析方面的最新進展正為科學研究帶來新的方法。也許,這個迷你實驗室正是生命科學所需要的。

 


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