提高基因组、转录组研究效率与数据准确性的技术路线[选购宝典]

随着公司的发展、队伍的壮大和技术的革新，Caliper Life Sciences已陆续推出了一系列高新技术产品，其中具有里程碑般代表性的产品当数新一代实验室液体处理工作站产品Zephyr系列以及新一代基于Lab-on-Chip技术的高通量生物大分子分析仪LabChip GX。

1981年，美国Zymark公司成立，成功地推出了世界上**款商品化的实验室自动化工作站，占领了高端自动化领域的市场。而1995年成立的Caliper公司是一家致力于Lab-on-Chip技术及相关产品研发的公司，曾与Agilent公司合作推出全球**款基于Lab-on-Chip技术的商品化生物大分子检测设备——2100生物分析仪，其后又自主研发并推出高通量Lab-on-Chip产品LC90及LC3000，分别用于核酸蛋白检测及药筛研究。Zymark公司和Caliper公司于2003年成功合并从而形成了今天著名的Caliper Life Sciences公司。

随着公司的发展、队伍的壮大和技术的革新，Caliper Life Sciences已陆续推出了一系列高新技术产品，其中具有里程碑般代表性的产品当数新一代实验室液体处理工作站产品Zephyr系列（图1）以及新一代基于Lab-on-Chip技术的高通量生物大分子分析仪LabChip GX（图2）。这两种产品的完美组合为基因组、转录组学研究提供了完整的解决方案和技术路线，可大大提高各生物类科研机构的研究效率及数据的准确性、可靠性。

Zephyr系列实验室自动化系统具备强大的液体处理能力，可配备振荡器、温控、负压抽滤、磁力支架等各种功能附件，应用范围十分广泛。如在基因组学及转录组学中可用于各种文库管理、核酸样品制备与纯化、各种PCR或测序反应体系的构建及产物纯化、新一代测序样品制备、基因表达分析、Affymetrix芯片实验自动化等等，另外在蛋白组学和药物研发领域中均可满足多种应用。

作为一套卓越的液体处理系统，Zephyr基本型工作站拥有可兼容各种96孔板及384孔板的标准板位平台，通过其高精度机械臂精确移动定位加样工具，以实现各种精细的加样、移液及分液自动化操作。可配套使用96道阵列式加样模块或384道模块，前者加样量程1-200μL：1-5μL时CV<5%，5-200μL时CV<2%；后者量程为0.5-25μL：0.5-2μL时CV<8%，2-25μL时CV<5%，因此满足了高精准度和中高通量的科研要求。Zephyr在液体处理方面功能强大，表现灵活多样，对于常用的96道加样模块，可实现单道、8道、12道乃至96道同步的移液、分液操作，另外在机械臂上一体化配备的抓板机械手，能方便地将微孔板及其他耗材及功能组件进行板位间转移、堆叠，并具备开关板盖功能。试剂耗材方面实现完全开放和兼容，用户可自行编写操作程序，以配合多个主流厂商的试剂产品以达成相应实验的自动化。

在此基础之上，Caliper Life Sciences公司于2009年又推出了专业的Zephyr基因组学工作站，用以实验室核酸样品自动化处理。该系统增添了预装的应用程序，包括核酸抽提、PCR/测序体系构建、PCR/测序产物纯化、样品均一化等，其中核酸抽提程序配合了Promega、Millipore等主流品牌公司的试剂盒，兼容了硅胶膜及磁珠法两种提取方法，还可选配环境保护罩及HEPA系统以保证提取过程不受污染。而且程序采用图形化界面（图3），提供试剂用量计算、板位摆放说明等信息，直观明了，方便实用。预置程序还在不断更新中，可在线下载，并可自行修改优化。另外该系统配备了非接触式液面感应装置，以扫描的方式进行Clog Detection，以避免出现个别孔堵膜而未能抽滤充分以及溢液所造成的交叉污染。由此该系统能够更好地为基于核酸的基因组学、转录组学研究提供全面、强大而便捷的自动化服务。

Caliper Life Sciences公司的新一代基于Lab-on-Chip技术的高通量生物大分子分析仪LabChip GX于2008年推出，该仪器可提供全面的高质量核酸检测数据和强大的分析功能，具有数十甚至数百倍于传统的检测速度，完备的试剂耗材及配套认证，操作简便，安全可靠等优势，无疑将使传统的手工一维核酸电泳检测成为历史。芯片检测时仅需纳升级的样品，且一张芯片可重复使用数百上千次，每次可检测1-384个样品。仪器可兼容多种96孔板及384孔板，灌胶、上样、染色、成像、分析并给出结果全部自动化完成，*快可以达到28s/样品的检测速度。软件功能同样强大而标准（图4），符合FDA 21CFR Part11要求，可提供GLP、GCP、GMP要求的4Q（DQ/IQ/OQ/PQ）认证服务。软件可输出峰图、胶图和数据表格或其组合，可对不同批次乃至不同实验间的数据进行平行比对，并具过滤功能用以筛选或比较具特定条带的样品，其数据结果的全面性、准确性、重现性、灵敏度、分辨率及定量线性范围均优于传统一维电泳检测法。检测DNA时，不但可根据特征条带的大小、浓度等参数判断DNA质量，还因检测分辨率高达4-5bp，故可进行某些病原体的鉴定分型，如多重PCR检测样品中是否含有特异的HBV、HCV、HIV的扩增片段；可鉴定某些种质资源，如测定PCR-RFLP指纹图谱以鉴定C. elegan；还可进行基因分型如某些SSR分析等等。在RNA分析实验中，为保证下游表达芯片、qPCR等基因表达分析实验的准确性与成功率，RNA样品的浓度及完整性质控至关重要。

LabChip GX具有独创的RNA质量评分参数（RNA Quality Score，RQS），能准确而直观地评估RNA样品的质量，并筛选出高质量样本；此外还提供其他多项RNA质控指标：28S、18S、28S/18S（高度）、28S/18S（面积）、28S/总面积、18S/总面积、Fast Area Ratio。由此LabChip GX的RNA检测成为某些生物芯片公司进行表达芯片分析实验前的RNA质控金标准。

众所周知，无论进行何种复杂的基因组学或是转录组学的研究，都是基于核酸的研究，前期都要经历反复多次的核酸提取、纯化、质控、各种PCR反应、PCR产物检测等一系列实验步骤，Zephyr及LabChip GX的出现和分工合作圆满地解决了大部分的实验内容，将实验室研究人员从每日大量繁杂重复的常规实验操作中解放出来，将更多的精力投入到实验设计和后期数据分析上，从而大大提高了研究效率，降低了人为实验误差，实现了自动化标准化的实验流程，保证了实验的重现性。另外，为满足当前许多生物学研究涉及各种复杂的实验流程，需要高通量及全自动化的要求，Caliper Life Sciences公司开发出iLinkPro软件系统，不但可将Zephyr和LabChip GX两套系统完美整合于一体，且通过与多家科学仪器生产商的多年合作，实现了可与上百种第三方设备实现无缝整合，其中包括有PCR仪、酶标仪、洗板机、储板器、转移机械臂、条形码识别器等等，真正实现了“Sample in-Data out”的完全自动化流程。

实验室自动化系统还在不断发展和完善中，作为其中的佼佼者，Zephyr和LabChip GX的诞生和完美组合为基因组学及转录组学研究提供了完整解决方案，大大提高了研究效率和准确性，今后必定会为生物科学研究带来划时代的变革。

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