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寡核苷酸池(Oligo Pools)的发展与应用

2024. 07. 12

 

        寡核苷酸池(Oligo Pools)是指通过合成技术生产的大量短链DNARNA分子集合,这些分子广泛应用于基因组学、分子生物学和合成生物学等领域。寡核苷酸池技术的进步极大地推动了生物医学研究的发展,使得高通量筛选、基因编辑、突变体库构建等成为可能。

 

技术发展史

早期阶段:化学合成技术的起源

        寡核苷酸的合成技术始于20世纪60年代。最初的合成方法是固相磷酸三酯法,这种方法通过逐步添加核苷酸,形成寡核苷酸链。然而,早期的技术效率低、成本高,仅适用于合成短链寡核苷酸。

20世纪80年代:自动化合成仪器的出现

        进入20世纪80年代,随着自动化合成仪器的发明,寡核苷酸合成的效率和准确性得到了显著提升。DNA合成仪的应用,使得研究人员能够快速、批量地合成寡核苷酸,为分子生物学实验提供了大量的基础材料。

21世纪初:高通量合成技术的兴起

        21世纪初,高通量合成技术的发展使得寡核苷酸池的规模和应用范围进一步扩大。微阵列芯片法和簇式喷墨法等新兴技术,能够在单个芯片上同时合成数百万条不同的寡核苷酸序列。这些高通量平台不仅提高了合成效率,还大幅降低了合成成本,使得大规模的基因组筛选和功能研究成为可能。

最新进展:超高通量和高精度合成技术

        近年来,超高通量和高精度合成技术的出现,使得寡核苷酸池的应用达到了新的高度。最新的合成平台能够实现超高通量的DNARNA合成,合成长度和准确度也得到了显著提升。如今的寡核苷酸池不仅能够满足科研需求,还在临床诊断和工业生产中展现出巨大的应用潜力。

 

迪赢的定制寡核苷酸池服务

        迪赢生物基于自主研发的DYHOW超高通量DNA合成平台,提供高质量的定制寡核苷酸池服务。该平台可实现最长230nt、435万条不同的客户定制化序列合成,具有高准确度和高均一性,满足不同科研和应用需求。

主要优势

高通量:单个芯片上可同时合成多达435万条不同的定制化序列,长度可达230nt。

高质量:>99%的覆盖度和高均一性合成,平均错误率为1/1500bp左右,每条oligo为0.1-1fmol。

合成芯片不重复使用:避免交叉污染,批间稳定。

 

 

最新应用

基因编辑和CRISPR-Cas9技术

        寡核苷酸池在CRISPR-Cas9基因编辑技术中扮演着重要角色。通过高通量合成sgRNA(单导RNA),研究人员可以高效地筛选和优化CRISPR-Cas9系统,用于基因敲除、基因敲入和基因修复等多种应用。这些sgRNA文库帮助科学家系统性地研究基因功能,探索疾病机制,开发新的治疗方法。

突变体库的构建

        突变体库由大量带有特定突变的DNA序列组成,用于研究蛋白质功能、基因调控和代谢途径。寡核苷酸池技术使得研究人员能够快速合成和筛选大量突变体,加速了蛋白质工程、代谢工程和抗体优化等领域的研究进程。

抗体库的开发

        通过合成特定的抗体基因序列,研究人员可以构建抗体库,用于筛选和发现新的抗体。这些抗体库能够针对不同的抗原产生高特异性的抗体,大大简化了传统抗体制备过程,广泛应用于药物开发和免疫研究。

高通量报告基因分析(MPRA

        高通量报告基因分析(MPRA)利用高通量测序和条形码技术,能够同时对成千上万的调控元件进行功能验证。寡核苷酸池合成的调控序列,使研究人员能够系统性地研究基因调控机制,揭示与疾病和性状相关的遗传变异。

靶向测序

        靶向测序通过合成特定的捕获探针,可以富集基因组中感兴趣的区域,从而降低测序成本,提高测序深度和灵敏度。寡核苷酸池技术为靶向测序提供了高效、灵活的探针合成方案,广泛应用于癌症研究、遗传疾病检测等领域。

荧光原位杂交(FISH

        荧光原位杂交是一种用于检测和定位特定核酸序列的技术。通过寡核苷酸池合成特定的探针,研究人员可以快速开发FISH探针,用于基因表达分析、染色体结构研究和细胞核内定位等。

高通量基因合成

        合成生物学的发展需要大规模、低成本的基因合成能力。寡核苷酸池技术使得高通量基因合成成为可能,满足了合成生物学在微生物工程、代谢途径优化和新材料开发等方面的需求。

DNA储存

        DNA作为信息存储介质具有高密度、稳定和耐久的特点,是未来数据存储的重要方向。寡核苷酸池技术提供了高效的DNA合成手段,为DNA存储的发展提供了有力支持。

 

结语

        寡核苷酸池技术的不断发展,极大地推动了生命科学研究和应用的发展。从早期的柱式合成到现今的超高通量合成平台,寡核苷酸池的应用范围不断扩大,技术水平不断提高。未来,随着合成技术的进一步创新,寡核苷酸池将在更多领域展现其重要价值,为科学研究和工业应用带来新的可能性。

 

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