BioTechniques：儀器發展新趨勢 - 體積越來越小，功能越來越強

日期：2017-02-09 09:14:13

隨著新穎儀器的不斷出現，實驗室的空間已變得越來越寶貴。儀器開發商也注意到這一點，開始設計體積小巧、功能強大的儀器。在這一期的《BioTechniques》上，Nathan Blow就帶我們了解一些新上市的的小儀器。

智能顯微鏡

兩個月前，Nikon公司推出了最新版本的ECLIPSE倒置顯微鏡 – Ti2。在一系列新功能中，有一項是“輔助向導（Assist Guide）”。這是一個集成系統，可從顯微鏡的各個傳感器收集數據，以確定設置是否有誤。除了警告用戶，系統還能自動更正某些錯誤，從而設置理想的實驗。

Ti2是開發人員多年研發的成果，他們的目標是簡化細胞成像，讓顯微鏡更為直觀。Nikon的營銷經理Lynne Chang表示，輔助向導的動機是為新手用戶提供簡單而一致的方法，同時幫助高級用戶快速排除錯誤，提供詳細的元數據，以提高數據重復性。

通過自動化來提升成像體驗，Nikon并不是唯一一家。Leica公司也提供了倒置顯微鏡DMi8平臺。這款顯微鏡具有“智能自動化”的功能，這樣用戶在改變方法后，顯微鏡會自動調整照明設置、亮度和光圈位置。

小巧測序儀

多年來，DNA測序儀一直依賴熒光標記核苷酸的成像來分析堿基組成。這種方法意味著測序儀必須擁有復雜的檢測器和高速的照相機。為了開發出一種更小巧、更便宜的測序儀，一些研究人員決定另辟蹊徑。

納米孔測序則是一種十分巧妙的方法。它讓非常長的DNA鏈通過極小的開口（也就是納米孔）。隨著每個堿基穿過納米孔，它產生了不同的電荷差。通過讀取這些電荷差，序列可以被快速解碼，而不需要成像，節省了時間和成本，也減少了儀器占用的空間。

Oxford Nanopore的MinION測序儀就是這樣一款納米孔測序儀。它的大小和U盤類似，重量不足100克，與其他那些重達數百磅的測序系統形成了鮮明對比。對于這樣一款小巧的測序儀，人們既抱有希望，又心生懷疑。的確，早期的MinION測序儀也存在一些問題：它的產量低，準確性只有75%。

為了改善性能，Oxford的開發人員將重點放在兩方面：納米孔之間的傳感和幫助DNA穿過納米孔的酶。通過這些改進，如今，DNA穿過納米孔的速率已提高到每秒450個堿基，且堿基識別也大大改善。在去年秋天，納米孔測序達到了一個重要的里程碑 – 研究人員首次報告了利用Oxford Nanopore技術的人類全基因組測序。而在此之前，一些不太復雜的小型微生物的基因組測序已有報道。

盡管體積小巧是MinION的一個明顯優勢，但它現在的參數也相當引人注目。據介紹，單個流動槽可產生5-10 Gb的序列數據，而成本僅為1000美元。單次讀取運行的準確性已上升至90%以上，且兩條鏈同時測序的一致準確性可以達到99.96%。如此看來，納米孔測序已經調整到了合適的步伐。

流式細胞儀

如今，流式細胞儀不再是中心實驗室的標配，也開始進入個人實驗室。因此，小型的流式細胞儀愈發引人關注。美國ACEA Biosciences公司最近推出了桌面式的Novocyte流式分析儀。

據首席技術官Xiaobo Wang介紹，在過去流式細胞儀所使用的的光學平臺是很大的，這使得儀器占用的空間也很大。不過，隨著激光技術的進步，較小的儀器并不意味著檢測參數較少。目前的固態激光器要小得多，但它們仍然帶來了一臺高品質的儀器。光電倍增管及其他檢測器也是如此。

“這些新的流式細胞儀采用最新的光學元件，包括激光器、光電探測器以及電子處理芯片，這對儀器的大小和質量有著重要的影響，”Wang說。Novocyte系統具有3種激光器，最多可以檢測15個參數。不過，對于流式細胞儀的某些部分，目前還是存在效率和尺寸之間的博弈。

總的來說，如今各種體積小巧的儀器為研究人員提供了新的選擇。不僅僅是釋放空間，這些顯微鏡、DNA測序和流式分析方面的最新進展正為科學研究帶來新的方法。也許，這個迷你實驗室正是生命科學所需要的。