ROTOR+高通量基因突變篩查工具助力“水平科學”研究基因相互作用
過去半個世紀的生物知識積累加深了我們對生命基本單位——細胞的理解。這也是日本奈良科學技術研究所(NAIST)系統生物學教授Hirotada Mori博士的團隊正在討論的課題。
細胞作為生命的基本單位，了解它可以說是一項比較簡單的課題。然而，了解某件事往往比初想象的要復雜的多，目前研究細胞整體的方法，是分解單個部分或通路，并單獨研究它們。從理論上講，一旦我們完全了解了單個元素，我們就可以結合相關知識，從整體上了解細胞。
了解細胞是生物學研究面臨的大挑戰之一。單個細胞不僅僅是一系列元素和代謝途徑的疊加，而且這些部分組合在一起使細胞更加復雜化。當觀察單個途徑時，很難說改變一個變量會不會產生某個已知的影響。實際上，細胞能夠通過其他途徑來補償自身的變化，而不能單獨考慮一個途徑，這就是計算模型成功的大障礙之一，因為我們還沒完全掌握細胞內的補償機制以實現建模。
在工業上，通常用細菌來生產合成橡膠。利用合成單體比傳統方法有很多優勢，然而，我們對細胞的理解仍然處于瓶頸。當我們發展合成生物學并試圖人為地增加我們想要的產物時，細胞也在尋求自身的穩定性并作出相應反應。我們不清楚這會帶來什么影響，也許增加目標蛋白的產量會導致新陳代謝的減少，從而減少整體產量。細胞總是試圖保持自身平衡，只有當我們完全了解細胞，我們才能操縱它們，使之有益。
大腸桿菌(K-12)在營養豐富的培養基中共有4377個基因，其中358個是已知的必需基因。加深對必需和非必需基因相互作用的理解是當務之急。利用同源重組對兩個菌株進行配對，每個菌株都含有一個單基因缺失和一個抗生素抗性標記。創建一個突變體庫，每個突變體都有兩個基因缺失和兩種抗生素的抗性標記。這使得研究可以通過突變菌株的生長，來發展關于遺傳網絡的想法，包括同工酶，補償途徑或旁路途徑的關系等，這就需要基因突變篩查的關鍵工具之一：ROTOR+。
通過使用ROTOR+，研究小組每天能夠生產數千個突變體，并研究各種條件和碳源。如果要徹底測試每一種組合估計需要10年的時間。但存在一個擔憂是，許多研究人員都是獨立工作的，這些研究人員可能同時也在研究同一領域，這可能被視為時間和資源的浪費，這種現象也被稱為“垂直科學”。Mori團隊的研究是“水平科學”，使用ROTOR+的高通量技術(HTP)，他的團隊通過多個研究線索生成大量數據。而垂直科學家和水平科學家可能不知道他們產生了相同的數據，從而沒有利用彼此資源。研究人員應該通過合作交流他們的想法，并與其他研究人員建立關系，以避免未分析數據的積累。
莫里博士的研究小組仍然在繼續研究細胞通路，加深我們對生物學基本核心——細胞的理解。他認為ROTOR+的高通量處理能力是非常高效的研究手段。
ROTOR+是世界上速度快、功能強大的菌落自動化操作工作臺，可在96、384、1536、6144密度下，對酵母、真菌、細菌及藻類的菌落進行高通量篩選與陣列重排；用ROTOR的6144密度的RePads針板 ，可在20秒內，將整個酵母缺失突變體庫復制4次；可進行高通量酵母雙雜交、遺傳合成陣列（Synthetic Genetic Array）、表型或化學遺傳分析。
標簽：
挑菌/接種/復制
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