微流体装置混合和匹配的DNA合成生物学

微生物可以作为工厂制造燃料或药品需要结合小说进入细胞的DNA序列。但装配工程师所需的所有基因的这些新的微生物菌株可以缓慢。

建立一个新颖的生物可以大量的反复试验,史蒂夫·c . c . Shih说实验室的博士后Anup k·辛格在桑迪亚国家实验室,在利弗莫尔,加州和联合生物能源研究所。首先,科学家们必须确定一个基因可以给有机体所需的功能。他们必须把DNA的基因移植到一个环称为质粒携带进入细胞并促进基因表达。最后,他们测试的新微生物所需的特征。这个过程通常不工作是第一次,所以研究人员必须通过这个循环多次,Shih说。一个瓶颈是构建质粒,它需要大量的时间在实验室里。

合成生物的生产速度,施和他的同事们开发了一种droplet-based微流体装置,自动化质粒构建和交付细胞。设备包含连接通路由电极”砖。“滴的液体沿着这些途径,施控制电极,扳动开关在一个砖来创建一个静电力把液滴沿路径走向下一个。一砖一瓦,研究者可以移动一个液滴,或一系列的水滴,通过设备的电极通路,组装质粒通过借鉴不同池的DNA片段,混合,孵化,然后使转染细胞。

在本原理实验中,施的实验室使用设备建立16个不同plasmids-all可能对四个不同的基因和四个推销员,可控开关基因表达。团队加载设备的每个基因的水库解决方案,每一个启动子,质粒骨架,必要的试剂。

16个不同的质粒,研究人员将水滴从适当的水库和送他们到一个设备上的混合区域。他们把由此产生的飞沫进入毛细管,16滴都是分开但孵化一起完成质粒装配在正确的温度。孵化后,液滴移动,一个接一个地变成一个设备的一部分,包含细菌或酵母细胞。电荷然后细胞壁渗透了质粒,允许他们进入细胞并创造新的生物准备测试。细菌和酵母,后续的基因序列分析测试表明,95%或更多的16个质粒的序列是正确的,Shih说,一个有希望的结果。

波士顿大学的道格拉斯Densmore说这个设备是一个“重要的一步”,加快发展的合成生物学的基因构件库。他希望看到一个装置,可以使100甚至1000质粒在一个单一的运行。Shih正在努力提高产量,但局限于多少个电极将二维设备上合理配合。他开发的3 d微流体装置,这将使其“很容易增加电极密度,”他说。