Barcoded-Plasmid DNA library construction for recording cell lineage trees enabled by a Scalable and modular Biofoundry-based Automated Robotic Pipeline

あなたは、何百万もの小さな細胞のための巨大で複雑な家系図を作ろうとしていると想像してください。しかし、そのためには、まず各細胞に特定の「指示書（プラスミドDNA）」を届ける必要があります。問題は、その指示書を準備することが、まるで100万枚の書類を手作業でコピーするようなもので、時間がかかり、乱雑で、しばれてコピーがぼやけていたり不完全だったりすることです。生物学の世界では、この「ぼやけたコピー」という問題が、高品質な実験を行うための大きな障壁となっています。

この論文は、超効率的で自動化された図書室のような解決策を紹介しています。

ロボット司書
科学者が手作業でピペッティング（これは、コップ一杯の水を小さなスポイトで一滴ずつ移動させるようなものです）に何時間も費やす代わりに、研究者たちは「バイオファウンドリ」を構築しました。これは、ハイテクな工場のフロアのようなものです。そこでは、CyBio FeliXという名前のロボットが稼働しています。このロボットは、熟練した司書のように、何千もの微量な液体サンプルを完璧な精度で掴み、混ぜ、仕分けることができます。決して疲れることも、ミスをすることもありません。

「磁石の磁石」のトリック
DNAの指示書を洗浄するために、ロボットは磁気ビーズを利用したSPRIと呼ばれる特別な技術を使用します。このビーズは、良質なDNAにだけくっつくスーパー磁石であり、ゴミ（塵や破れた紙の切れ端など）は無視するものだと考えてください。ロボットが混合物に磁石をかざすと、磁石は純粋で高品質なDNAだけを引き出し、残りの汚れはそのままにしておきます。これにより、すべての指示書が極めて精緻で、使用準備が整った状態になります。

一つから多くへ
このシステムの素晴らしさは、その柔軟性にあります。それは、生物学におけるモジュール式のレゴセットのようなものです。わずか8つのサンプル（小さなテストバッチ）を処理する場合でも、96個のサンプル（フル生産ラン）を処理する場合でも、ロボットは即座に適応します。

大きな成果
この特定のプロジェクトにおいて、チームはこのロボット工場を使用して、528種類もの異なるDNAプラスミドを一度に処理しました。彼らは単に洗浄しただけでなく、それらを巨大な「レンチウイルス・ライブラリ」へと組み立てました。このライブラリは、すべてのカードにユニークなバーコードが付いている、巨大なトランプのデッキのようなものです。これらのカードが哺乳類細胞に配られると、それらはIDタグとして機能し、後で科学者がそれらの細胞の家系（系統）を追跡することを可能にします。

チームは、以下の方法でこれが機能することを証明しました：

1. ライブラリーを**シーケンシング（配列解析）**し、「カード」が正しいことを確認した。
2. 実際の哺乳類細胞を用いてテストを行い、細胞が指示を完璧に受け入れたことを示した。

最後に、彼らはこの秘密を保持しませんでした。彼らはこのロボットプロセスの「設計図」を公開GitHubリポジトリにアップロードし、科学コミュニティ全体が独自の自動化ライブラリーを構築し、自らの発見を加速できるよう招待しました。