擎科基因工廠揭秘（下）：高效Oligo合成，基因合成最快3天內(nèi)可交付

北京2024年11月21日 /美通社/ -- 在前篇文章中，給大家深入介紹了擎科基因工廠的自研合成原料與合成儀，揭示了擎科生物如何突破技術(shù)壁壘，打造全自主的基因合成產(chǎn)業(yè)鏈。

今天，本篇將繼續(xù)帶您走進(jìn)擎科基因工廠，詳細(xì)探討擎科生物在Oligo合成等方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以及如何通過(guò)精密控制和智能化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)基因合成高效交付的背后秘密。通過(guò)技術(shù)升級(jí)與質(zhì)量管理，擎科生物不僅為客戶提供了可靠的產(chǎn)品質(zhì)量保障，還為廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。

高效率和高準(zhǔn)確度的Oligo合成

寡核苷酸（Oligo）合成是基因合成的基礎(chǔ)模塊。在基因合成過(guò)程中，短鏈寡核苷酸片段首先被合成，然后通過(guò)拼接和延長(zhǎng)構(gòu)建出完整的基因序列。Oligo合成不僅對(duì)基因合成至關(guān)重要，還涵蓋了DNA和RNA的合成，以及修飾寡核苷酸的合成。這些合成在分子生物學(xué)、基因治療、診斷和藥物開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

• 合成效率和合成長(zhǎng)度

Oligo合成通常采用化學(xué)合成固相亞磷酸三酯法，通過(guò)每個(gè)【脫保護(hù)，偶聯(lián)，加帽，氧化】的循環(huán)逐個(gè)加入核苷酸單元，每一步反應(yīng)效率都不能達(dá)到100%，且該過(guò)程會(huì)隨著引物長(zhǎng)度的增加而變得復(fù)雜。每輪寡核苷酸的合成效率都會(huì)影響最終的總合成效率。隨著合成長(zhǎng)度越長(zhǎng)，總合成效率會(huì)降低，即使每個(gè)合成周期的效率高，但當(dāng)鏈長(zhǎng)增加到一定程度時(shí)，產(chǎn)物中的目標(biāo)序列占比會(huì)顯著降低。假設(shè)每步反應(yīng)效率是98%，合成100 nt長(zhǎng)度時(shí)，產(chǎn)物中的目標(biāo)序列占比降至13.26%（98%的100次方），且較難純化出目標(biāo)的Oligo。而且較長(zhǎng)的鏈會(huì)增加內(nèi)部錯(cuò)誤配率對(duì)和二級(jí)結(jié)構(gòu)形成的可能性，這也將導(dǎo)致合成效率下降和錯(cuò)誤率上升。

引物合成的耦合效率高低與多種因素相關(guān)，包括人員專業(yè)性、機(jī)器先進(jìn)性、原料穩(wěn)定性、規(guī)章制度的精細(xì)性以及環(huán)境控制的嚴(yán)格性。2024年年初擎科生物從"人機(jī)料法環(huán)"5個(gè)方面進(jìn)行了全面升級(jí)，并嚴(yán)格執(zhí)行周期質(zhì)量跟蹤。擎科生物Oligo合成每步耦合效率高達(dá)99.5%，這為總效率提供了保障，合成長(zhǎng)度可達(dá)200 nt。

• 合成純度

純度指目標(biāo)序列占全部序列的百分比，Oligo的純度對(duì)于確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性至關(guān)重要。從實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度來(lái)說(shuō)，Oligo的純度越高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果通常越可靠。但在實(shí)際應(yīng)用中，綜合考慮成本、時(shí)間和實(shí)驗(yàn)需求，合理選擇純度是關(guān)鍵。常見(jiàn)的純化方式有DSL 純化、OPC 純化、PAGE 純化、HPLC 純化等。擎科生物子公司梓熙生物是業(yè)內(nèi)為數(shù)不多支持CE檢測(cè)的企業(yè)，精度可達(dá)1 nt的分辨率。

• 合成修飾

為了提高Oligo在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的穩(wěn)定性、細(xì)胞攝取效率以及特定實(shí)驗(yàn)的靈敏度和特異性，可以進(jìn)行核苷酸變體、熒光基團(tuán)、淬滅基團(tuán)、化學(xué)連接基團(tuán)、生物素等不同修飾。

擎科生物子公司梓熙生物，在北京和蘇州布局了高質(zhì)量修飾引物/探針的生產(chǎn)工廠，可提供百余種修飾基團(tuán)，客戶可根據(jù)需要進(jìn)行選擇，修飾位置包括5'端修飾、3'端修飾、雙標(biāo)修飾、中間修飾與核苷酸堿基修飾，按照功能可劃分為以下幾類：

擎科生物具備卓越的Oligo合成能力，不僅顯著提升了基因合成的成功率和成本控制，還為mRNA疫苗研發(fā)、抗體藥物制備、基因編輯、分子診斷及基礎(chǔ)科研等領(lǐng)域提供了高品質(zhì)的Oligo產(chǎn)品，為各領(lǐng)域客戶的研究和開(kāi)發(fā)提供了有力支持。同時(shí)不斷優(yōu)化流程與配送時(shí)效，全國(guó)20個(gè)合成基地附近均可提供次日早晨送達(dá)服務(wù)，部分基地快至當(dāng)日達(dá)。

從PCR到基因組裝：揭示合成關(guān)鍵步驟與精準(zhǔn)驗(yàn)證

由于寡核苷酸從頭合成長(zhǎng)度的限制，通常采用DNA組裝技術(shù)、使用短寡核苷酸作為原料來(lái)構(gòu)建更長(zhǎng)的合成片段。常用的組裝方法包括全片段酶促連接法和酶促填充法。全片段酶促連接法利用DNA連接酶將具有5'磷酸化且重疊互補(bǔ)的寡核苷酸片段連接形成雙鏈DNA。酶促填充法基于聚合酶循環(huán)組裝（Polymerase Cycling Assembly，PCA）技術(shù)，使用DNA聚合酶將重疊的寡核苷酸延伸成雙鏈片段，通過(guò)overlap PCR獲取較長(zhǎng)片段，然后將各片段一起組裝至載體上，最終構(gòu)建出完整載體。

擎科生物的基因合成智能化生產(chǎn)平臺(tái)專注于1.5 kb以內(nèi)短片段的自動(dòng)化生產(chǎn)，能夠有效減少人工操作失誤并顯著提高生產(chǎn)效率。客戶可根據(jù)不同應(yīng)用需求選擇合適的載體骨架。公司已經(jīng)建立了一個(gè)精準(zhǔn)規(guī)范的載體庫(kù)，提供160多個(gè)免費(fèi)載體供選擇，并可按需制備合格的線性化載體。同時(shí)，擎科生物還為客戶自備的載體提供NGS測(cè)序驗(yàn)證，確保載體序列的準(zhǔn)確性，并提供一年的免費(fèi)存儲(chǔ)服務(wù)，方便后續(xù)使用。

為保證高效且高質(zhì)量的基因合成過(guò)程，擎科生物自主研發(fā)了高品質(zhì)的重組酶、聚合酶和感受態(tài)細(xì)胞，這些都是保證載體構(gòu)建及PCR片段連接反應(yīng)順利進(jìn)行的關(guān)鍵試劑。全流程的試劑控制確保每個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量。

在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，載體與PCR片段的連接反應(yīng)由自動(dòng)移液工作站完成，復(fù)蘇液通過(guò)自動(dòng)涂布儀進(jìn)行樣品涂布，隨后利用全自動(dòng)菌落挑選儀篩選陽(yáng)性克隆。整個(gè)過(guò)程支持二維碼和條形碼管理，大幅提高了生產(chǎn)效率，減少了人工失誤。

擎科生物還采用了自主開(kāi)發(fā)的"磁珠法測(cè)序平臺(tái)"進(jìn)行Sanger測(cè)序，確保目的序列的100%準(zhǔn)確性。此外，創(chuàng)新性的Fast NGS技術(shù)用于NGS測(cè)序，進(jìn)一步保障了全質(zhì)粒序列的精準(zhǔn)度。通過(guò)智能化生產(chǎn)線的全程控制，從自動(dòng)化序列分析到篩選、測(cè)序和質(zhì)檢，每一環(huán)節(jié)都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格把控，確保基因合成的高效率和高質(zhì)量。最終，擎科生物的基因合成交付率超過(guò)99.5%，最快可在3天內(nèi)完成交付。

在對(duì)擎科基因工廠的探秘之旅中，我們深入探討了擎科基因工廠的核心組成部分，從自研的高質(zhì)量合成原料到創(chuàng)新的合成儀設(shè)備，再到高效精準(zhǔn)的合成技術(shù)與流程控制，每一環(huán)節(jié)都為推動(dòng)基因合成技術(shù)的快速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。通過(guò)這些創(chuàng)新，擎科生物不僅打破了技術(shù)壁壘，建立起全自主的產(chǎn)業(yè)鏈，還在提高核酸合成效率、合成規(guī)模的同時(shí)，保證了產(chǎn)品的高質(zhì)量和高交付速度。

隨著基因合成技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)生物醫(yī)藥、基因治療、精準(zhǔn)醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域都會(huì)發(fā)生前所未有的變革。擎科生物在這場(chǎng)技術(shù)革命中，將為相關(guān)產(chǎn)業(yè)注入了強(qiáng)勁的動(dòng)力。未來(lái)，擎科生物將繼續(xù)發(fā)揮創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)基因合成技術(shù)的發(fā)展，為全球生物產(chǎn)業(yè)帶來(lái)更多突破。