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合成生物學前沿 | 高通量 RapidFire-MS賦能合成生物學效率提升
國家發展改革委員會印發的《“十四五"經濟發展規劃》中，提出“開展前沿生物技術創新"。其中合成生物學作為引領未來發展的新賽道，成為我國戰略性新興產業之一。
伴隨著生物學、生物信息學、計算機科學、化學及材料等多學科的迅猛發展，合成生物學基于“設計—構建—測試—學習"的 DBTL 循環，可以實現對底盤細胞進行多維度的改造，大幅提高目標代謝產物生產水平及生產效率，將涵蓋醫藥、化工、能源、食品和農藥等各個領域。
但由于生物系統高度復雜性及目前理性設計能力的不足，合成生物學依然處于依賴大量試錯的階段。因此利用高通量自動化技術賦能 DBTL 循環，加速合成生物學迭代能力，是合成生物學從基礎研究到產業轉化并最終到工業化應用的關鍵一環。Agilent RapidFire-MS 通過高通量全自動樣品前處理系統與質譜檢測技術結合，不僅把樣本分析速率提升到秒級，并且結合了質譜靈敏度高、特異性強的優勢，以及集成的自動在線樣品前處理功能為加速合成生物學設計及研發提供了強有力支撐。
對于高通量自動化菌株篩選，借助 Agilent RapidFire-MS 技術可以更加精準快速地篩選表達目標產物的工程菌株，并通過不斷進行構建與迭代，最終可篩選得到高產的工程菌株。
圖 1. 數秒內完成在線樣品前處理及 MS 檢測
針對關鍵酶的定向進化，質譜技術與傳統酶活性篩選使用的比色法和熒光法等相比具有更高的專一性、靈敏度及分析通量。Agilent RapidFire-MS 技術對于復雜樣本中低濃度目標物可在數秒內完成準確且可靠的高通量定量分析，從而極大加速酶定向進化的篩選進程。
合成生物學中另一個重要環節是對代謝通路的構建及優化，以得到創新型目標產物。利用 Agilent RapidFire-MS 質譜聯用技術可以對構建代謝通路得到的海量樣本進行快速解析，同時深入挖掘并進行代謝重構，從而實現通過代謝調控獲得具有工業價值的高產工程菌株。
安捷倫高通量篩選合成生物學解決方案
圖 2. Agilent RapidFire-MS 系統
Agilent RapidFire 高通量全自動質譜樣品前處理系統可容納 96、384、1536 孔板，通過集成的機械臂實現自動化多孔板處理，在無人值守的情況下執行數千次乃至上萬次進樣。
Agilent RapidFire 系統中每根 SPE 柱可重復用于數千個樣品。從而大幅減少溶劑和消耗品的使用，節省每個孔的分析成本，并可降低樣品的復雜性；每個樣品的分析周期僅數秒，可以很好地解決合成生物學高通量樣本分析瓶頸問題。
Agilent RapidFire 系統可與安捷倫四極桿質譜儀及飛行時間質譜儀聯用從而實現可靠、準確的高通量測定；結合自動在線樣品前處理、高樣品容量、自動取樣、快速進樣、樣品管理和數據分析等功能，可大幅提高研發的自動化程度及效率。