本文由Opentrons提供。通过OT-2实验室机器人和开源协议，Opentrons正在使任何地方的任何实验室都可以使用合成生物学。
合成生物学即将为世界上一些最紧迫的问题找到答案，比如养活地球和发展可持续的制造过程。合成生物学堆栈——一个技术生态系统，它将帮助我们以100倍甚至1000倍的速度构建生物技术解决方案——是我们最终成功实现这些目标的关键组成部分。
这个概念已经通过技术堆栈在技术世界中建立起来。在合成生物学中，类似的堆栈是将大型复杂系统的各个部分分离成不同层次的技术的组合:应用层、Bio CAD/CAM层、流程执行层和生物试剂层——每一层都可以进一步分解为子层。公司、组织和研究实验室可能专攻堆栈的一层或两层，这使他们的工作更容易，因为他们可以专注于特定的技术，而不需要考虑其他技术将如何支持或使用他们的技术。
这是一个组织——阻尼(设计、自动化、制造和原型)实验室——如何利用堆栈推动合成生物学研究的故事。
潮湿实验室是一个羽翼未丰的生物领域，正在波士顿大学(Boston University)新的生物设计中心内成形。它的任务是开发新的生物系统，使用正式的协议和实验的表现形式为特定的设计-构建-测试周期-最终产生更快，更可伸缩，可复制的研究成果。
由道格拉斯Densmore博士牵头,副教授在电子和计算机工程系,设施——住在4楼的1.5亿美元Rajen Kilachand综合生命科学和工程中心——是独特的软件,并计划将高通量生物设计机器人技术与软件和实验规划。这种方法旨在满足合成生物学领域中学术界和工业界对标准和可伸缩性日益增长的需求。Rajen Kilachand中心
Rajen Kilachand生命科学与工程综合中心是为了纪念波士顿大学富有远见的校友和受托人Rajen Kilachand而命名的。
“阻尼实验室依赖于分离不同的技术领域，形成一个连贯的自上而下的工作流程。这从一个设计层开始，在这个设计层中，软件将被用于从模块化DNA元素创建设计。然后将其转移到规划层，规划层将此设计与其他设计一起，并整体规划如何物理组装这些设计。下一层将这些计划分解成实验室特定的协议。执行层将这些协议分发给实验室硬件，如液体处理机器人。最后，这一切都得到了实验室试剂、实验室设备和其他消耗品的支持。
基于ims的流程有助于协议的执行
那么潮湿的实验室是怎么做到的呢?整个过程基于一个开源LIMS系统(由华盛顿大学Eric Klavins的实验室开发的水族箱)，它是组织协议、作业和库存的通用框架。今天，潮湿实验室提供大约30种合成生物学协议(如克隆、转化、测序和DNA纯化等)，作为对科学界的有偿服务。用户可以通过wet Lab web接口或使用一些可以与LIMS API交互的外部规划软件远程指定实验计划。研究人员也可以介绍他们的样品信息，潮湿实验室的技术人员一收到实物样品，就利用LIMS系统提供的信息在实验室中存储并记录他们的位置。
协议的指定和设计是为了捕获任何在实验室工作的技术人员为任何允许的输入成功执行协议所需的所有步骤。作业由实验室管理员手动排队，实验室管理员根据执行协议的时间和可用资源决定最合理的实验顺序。研究人员可以实时访问实验更新、结果和成本。
实时数据采集(样品质量和浓度、细菌转化效率等)是潮湿实验室LIMS系统最重要的功能之一。阻尼实验室使用这些数据不断改进他们的协议和管道。
潮湿的实验室过程。图片由Nick Emery提供。
创建一个完整的synbio堆栈
将LIMS系统与其他几个工具集成的能力允许潮湿实验室团队构建一个完整的合成生物学堆栈，其中包含使用bioCAD工具、LIMS、硬件和实验生物学的层。为了实现这一目标，该团队一直在努力将他们开发的软件工具(如木偶和大提琴)与LIMS软件连接起来。他们还与Opentrons合作，将新的OT-2(小型液体处理器)集成到LIMS软件中，在保持一致性的同时提高吞吐量。手动或通过自动化执行计划的决策可能来自可用作业的数量、可用资源以及使用可用硬件自动化所确定的协议的可行性。这将允许更多标准化和可复制的研究成果，可以更快地从学术界转移到社会。
建立一个协作的合成生物学社区
当提供不同堆栈层的组织一起工作时，构建一个功能堆栈要容易得多。阻尼实验室致力于使更广泛的社区能够使用合成生物学协议和工具，以促进更快、更好的研究。它是由教授领导的全球生物多样性联盟的成员。Paul Freemont和Richard Kitney等人致力于通过创建共享资源来提高生物实验的效率，这些资源包括用于加速生物工程和基础研究的被测试和标准化的遗传成分库、软件和世界各地生物零售商之间的标准化实验协议。实验室也可以购买自己的OT-2，并在不久的将来，下载阻尼实验室一直在开发的开源软件——并且，以不到1万美元的价格，拥有自己的自动synbio铸造厂。
——文章发布于2019年1月30日
