建設的な議論、Jozsef コウノトリ、ミッチェル リッチモンド、Jarrad Gollihue とアンドレア ・ サンチェスに感謝します。表現型の写真のため博士 Sharyn ペリー。この材料は、組合契約第 1355438 の下での国立科学財団によってサポートされる作業に基づいています。

1. 希釈ライブラリを作成します。
<ol><li>化合物ライブラリーからの対応するプレートに一致することを確保する 625 希釈ライブラリ プレートを手でラベル付けします。さらに、5 ガロン タンク コンソール ドライブを介してそれらを渡すことによってフローとフロー ホースに、マルチ チャネルのヒント洗浄自動実験器具ポジショナ (ALP) アウトを接続 (材料の表を参照してください)。</li>
	<li>コンピューターにアクセスして、水を循環するためにマルチ チップ洗浄 ALP にデバイス コント ローラーの接続を介して洗浄ポンプをオンにします。これは、プロトコルの最後で自動的にオフになります。</li>
	<li>負荷、手、スタッカー 10 によってホテル A ~ D (図 4スタッカー) に以下の順番で、スタッカー カルーセルに接続第 1 室、4 つの 96 ウェル V で AP96 P20 ピペット チップ 1 箱-注文の図書館と 2 つの低いプレートからストック濃度を含む 2 つの上部プレート 2-5 の部屋で底板を空に (図 5スタッカー)。また、部屋 6 で 4 つの 96 ウェル V AP96 P20 ピペット チップの 1 つのボックスをロード-7-9 の部屋で順序付けられたライブラリの 2 つの低いプレート ストック濃度を含む 2 つの上部プレートの底板 (図 5スタッカー) を空にします。</li>
	<li>設定まで、手で P3, P7, 上 300 mL 70 %etoh バスに 300 mL の水貯蔵所をデッキ先端ローダー ALP (TL1) とマルチ チップ洗浄 ALP (TW1) (図 4図 5、デッキ デッキ)。</li>
	<li>オペレーティング ソフトウェアを使用して、スタッカー 10 から AP96 P20 ピペット チップを提示し、ヒント ローダー ALP に移動します。 注意: 1.5 1.12 すべてからロボットの動作ソフトウェアを処理液に行っています。材料表を参照してください。</li>
	<li>ホテルから部屋 2 を示し、別のすべての 4 つの 96 ウェル V-下部プレート、デッキに下部を配置する 2 つの P4、P8、P5、P9 のトップ 2 (図 4)。</li>
	<li>ヒント ローダー 96 チャンネル 200 μ L の頭の上に ALP AP96 P20 ピペット チップを読み込みます。300 mL の水貯蔵所から 90 μ L を吸引し、96 ウェル V に分配-P4 の底希釈板。P8 の板には、この手順を繰り返します。</li>
	<li>P5 の化合物ライブラリー プレートをミックスするには、繰り返し吸引・ 3 回 15 μ L を吐出します。さらに、P5 の化合物ライブラリー プレートから 10 μ L を吸引し、P4 の希釈プレートに 10 μ L を分注します。</li>
	<li>計 3 回繰り返し吸引・ 50 μ L を吐出で P4 のプレートのソリューションをミックスします。一度混ぜ、きれいな吸引・吐出 70% の 70 μ L で AP96 P20 ピペット チップ吸引・吐出水 4 の 110% のボリュームによってマルチ チャンネル チップ洗浄 ALP でそれらを洗浄、P7 から江藤回します。</li>
	<li>P8 ・ P9 にプレートの 2 番目のペアについて手順 1.8 1.9 繰り返します。作成される 2 番目の 96 ウェル V-下希釈プレート、プレートから順に下の先頭スタック: P4、P5 P8、P9。その後、1 つの空の静的 ALP; にスタックを配置します。か P1、P2、P6、P10、P11、P12、P13。</li>
	<li>ホテルの部屋 5 が空になるまで、手順 1.6 1.10.部屋 6 に到達、ヒント ローダー ALP に新しい AP96 P20 ピペット チップを移動および空の静的 ALP に使用される AP96 P20 ピペット チップを配置する時に 1.5 を手順を繰り返します。</li>
	<li>部屋 9 のホテル A が空になるまで、手順 1.6 1.10.ただし、ホテル B に進むためにプレートとデッキのヒントする必要があります再読み込みするホテル A に</li>
	<li>手で 300 mL 水タンク再入力します。このステップが重要であり、コンピューターのプログラムが一時停止 '続行'、次のステップを実施する前にヒットするユーザーを必要とする、このメッセージの詳細を組み込むことができます。</li>
	<li>残りのホテルは、隣のホテルに進む前に各時間フル 300 mL 水タンクを確保する 1.5 1.13 の手順を繰り返します。</li>
</ol>2. スクリーニング プレートにメディア シード混合物を追加します。
<ol><li>½ 培地と培 (MS) メディアを作る 0.1 %4.3 g MS 塩、MES の 0.50 g 1.0 g 寒天培地 1 L ・ ディ ・ H2o. 添加による寒天培地調整 5.7 を pH が 5 M 水酸化カリウム添加 pH プローブを監視しながら。</li>
	<li>15 と 30 分間 1% の漂白剤と SDS でそれらの動揺によって種子を滅菌し、遠心分離によって水の等しい容積と 4 回をすすぎ。種が生殖不能にされたら、vernilization の 7 日間を 24 時間から 4 ° C でそれらを配置します。シロイヌナズナの生物学的リソース センターでは、殺菌、vernilization、および成長の22の追加のメソッドについて説明します。</li>
	<li>密度 0.1 g/100 mL で手でメディアに種子を追加します。この密度は、96 ウェル プレートのウェルあたり 3-10 種の平均の結果します。</li>
	<li>手で 4 つの 96 ウェル フラットの場所-(図 6、ホテル)、ホテル A の部屋 1 と 2 で底板。ヒント ローダー ALP 上 AP96 P250 ピペット チップのボックスを配置、300 mL 貯水池配合手順で作成したメディア シード混合物 2.1 2.3 の P3、および 300 mL 貯水池 70% EtOH P7 に (図 4、デッキおよび図 6、デッキ)。 注: を 2.8 2.5 オペレーティング ソフトウェアで行われます。</li>
	<li>ホテル A の部屋 1 と 2 を提示し、別の 4 つのプレートのスタック。空の静的アルプス (P4、P5、P6、P8、P9、P10、P11、および P12) のそれぞれに 1 つのプレートを配置します。AP96 P250 ピペット チップ 96 チャンネル 200 μ L の頭の上をロードします。</li>
	<li>P3 で 300 mL メディア種子貯蔵所から 90 μ L を吸引し、最初の 96 ウェル フラットに分配-底板。メディア シード混合物を含むすべての 8 つのプレートまで、このプロセスを繰り返します。</li>
	<li>吸引・吐出 70% でいっぱい 300 mL 貯水池から 70 μ L で AP96 P250 ピペット チップをきれい P7 の江藤。吸引・吐出 110% の水量 4 倍でマルチ チャンネルのヒント洗浄の ALP でヒントを洗う、TL1 でヒントをアンロードし、プレートを手で収集します。</li>
</ol>3. スクリーニング プレートに小さな分子を追加します。
<ol><li>手による負荷、ルーム ホテル 1、2 の 96 ウェル V に AP96 P250 ピペット チップのボックス-2、4、6、および 8、客室に 2 つ 96 平底スクリーニング プレート 3、5、7、および 9 (図 4の部屋に底希釈図書館板、スタッカーおよび図 7、ホテル)。さらに、マルチ チップ洗浄 ALP の 5 ガロン タンクからホースを接続します。 注: 3.10 を通じて 3.2 オペレーティング ソフトウェアで行われます。</li>
	<li>P7; で 300 mL 70 %etoh 洗浄タンクを格納するデッキを構成します。メディア シード貯水池は P3 で、デッキ上左ことができます (図 4、デッキおよび図 7デッキ)。さらに、マルチ チャンネル チップ洗浄アルプを通して水を循環させるデバイス コント ローラーの接続を介してコンソール ドライブ オンにします。これは、プロトコルの最後で自動的にオフになります。</li>
	<li>ホテルから AP96 P250 ピペット チップ ボックスが表示され、ヒント ローダー ALP に移動します。</li>
	<li>96 ウェル V を提示-デッキと静的 ALP P4 と P8 の上の 1 つの場所の 1 つにホテルの部屋の 2 A から底希釈ライブラリ板。96 ウェル フラットを提示-下スクリーニング プレートから部屋のデッキにホテル A の 3 と静的 ALP P5、P9 の 1 つを配置します。</li>
	<li>ヒント ローダー 96 チャンネル 200 μ L の頭の上に ALP AP96 P250 ピペット チップを読み込みます。</li>
	<li>96 ウェル V をミックス-底希釈板の吸引・吐出 50 μ L 3 回で P4。次に、このプレートから 10 μ L を吸引し、96 ウェル フラットに分配-P5 の下スクリーニング プレート。</li>
	<li>吸引・吐出 50 μ L 3 回で P5 の打席でソリューションをミックスします。吸引・吐出 70% の 70 μ L でエタノール AP96 P250 ピペット チップをきれい P7、吸引・吐出量 110% でマルチ チップ洗浄 ALP のヒント水 4 回洗いで貯水池から江藤。</li>
	<li>について 2 番目の 96 ウェル V、3.5、3.6 手順-希釈ライブラリの底板 (P8) と 96 ウェル フラット-スクリーニングの底板 (P9)。</li>
	<li>スタック 2 96 ウェル V-底希釈ライブラリ板一緒と一緒に 2 つの 96 ウェル フラット底スクリーニング プレート。静的アルプス P1 や P2、P6、P10、P11、P12、P13 にプレートを移動します。</li>
	<li>手順 3.4 3.9 3 回、合計 8 回のプレートのスクリーニングに希釈した化学物質を追加します。最後に、視覚構造をスクリーニング プレートの各ウェルに種子の数をチェックし、滅菌と種子春化シードが 3 つより少ない種とそれらの井戸を補います。</li>
</ol>4. インキュベーションとプレートをスクリーニングの可視化
<ol><li>インキュベート 96 ウェル平底スクリーニング プレート 4 日 22 ° c 環境室で 16/8/明暗サイクルの乾燥証拠コンテナー内。96 ウェル平底スクリーニング プレート解剖顕微鏡の下で視覚化します。さらに調査のため異常な表現型すべてを記録します。</li>
</ol>

<ol>
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著者は、彼らは競合する金銭的な利益があることを宣言します。

このプロトコルは、シロイヌナズナの前方の化学遺伝学画面を達成するために研究者を支援するために設計されています。我々 は、代表的な結果を提供するまでに9,13,23シロイヌナズナの実行最大の前方の化学遺伝学スクリーンの 1 つ 50,000 化合物 (図 2および図 3) の画面から。液体ハンドリング ロボットを使用することより効率的な希釈ライブラリやライブラリ生成のスクリーニング、速度と新規化合物の同定の効率の向上します。高スループット自然に画面に容量を増やすことは、研究者に代わって労働の減少を伴っていた。この手法は、小さな種子または解剖顕微鏡の下で目に見える植物を収容できる 96 ウェル プレートで使用する設計されました。板の大きな種子を収まるように大きな井戸を利用したスループットや設計の変更が必要です。
この手法の追加の制限は、機器のこの作品を用いた無菌テクニックの難しさしかし、我々 はショ糖を欠けている ½ MS メディアによる汚染の高い割合で発生しませんでした。1 つは無菌状態の細胞培養や無菌室24,25液体ハンドリング ロボットを用いた無菌室でロボットを配置することによって任意の汚染問題を回避できます。別の制限は先端サイズと種子の誤嚥。AP96 P20 など小ピペット チップが目詰まりの種子。したがって、シード調剤とソリューションの混合のため大きいピペット チップを使用する必要があります。
このプロトコルの中で重要なステップは、ロボットを供給するとき、彼らは正しい順序と適切な向き、確保する希釈ライブラリおよびスクリーニング ライブラリのすべてのプレートの注意ラベルを含まれます。ラベルをオフにし体系的な処理は単純で、この問題を克服することができます。もう一つの重要なステップは、右の装置が実験、スタッカー 10 の内とデッキの両方を開始する前に適切な場所に、確保することです。デッキに装置を適切に配置されない場合 96 チャンネル 200 μ L 頭がクラッシュ、計器を損傷し、メンテナンスを必要とします。もう一つの重要なステップは確実に液体の適切な量が 300 mL のタンク内で置かれることおよびソフトウェアにこの金額が正しく入力されています。番号が一致しない場合のヒントが液体に到達しないと誤嚥が発生しません。
得られた結果が正確であることを確認する手順を実行する必要です。我々 は、プロトコルの開発中に気づいた 1 つのエラーは、人生のヒントにリンクされました。連続読み込みとアンロード後、は、ヒントは、吸引して正確に調剤する能力を失うこと。従って 96 のヒントの各セットが使用されることが重要です最大 4 回。また、定期的にプレートをスクリーニングに誤って追加される化学物質の可能性を避けるために洗浄水を変更することが重要です。最後に、いくつかの化学ソリューション26の沈殿する傾向があります。正しい濃度で個々 の化学物質を追加するには、ミキシングの手順は希釈とのスクリーニング プロトコルに組み込まれます。ミックス低量の化学薬品の表現型による潜在的な化学のライブラリから別のライブラリに追加されると、挑戦的な解釈をされている可能性があります。
プロトコルの各部分について正しいプレートを使用しても非常に重要です。V 底板は、少量の液体吸引することができます希釈ライブラリの作成での使用に適していることを確認しています。ただし、これらのプレートは、光の反射の表現型の貧しい可視化につながるので、プロトコルのスクリーニング部分に適していません。古い苗、3-4 日の表現型を観察するために画面はフラット底板で遂行されなければなりません。
スクリーニング プレートを作成すると、可視化が必要です。96 ウェル平底プレートは、解剖顕微鏡の下で簡単に視覚化を許可します。プレートがメディアの蒸発を減らす乾燥防コンテナーに格納されることが不可欠です。可視化手法に代わる高解像度スキャナーを使用しています。高解像度で生成された画像はこの画面で観察された表現型の大半を明らかにし、将来の再訪することができます結果のアーカイブを提供します。可視化が完了し、お好みのライブラリを上映、一度、異なった有機体のまたは別の化学ライブラリはこのメソッドを実行、でした。幹細胞や菌、昆虫、小さな植物2,18,25,27の領域に事業をできるように、無菌培養装置への変更が許可されます。

過去 20 年間で植物学の分野の研究者長足化学遺伝学アプローチ、フォワードおよびリバースを使用して細胞壁生合成、細胞骨格、ホルモンの生合成の私達の理解を改善し、シグナル伝達、重力屈性、病態、プリン生合成、内1,2,3,4,5を人身売買します。前方の化学遺伝学手法を用いた関心の表現型の識別し特定のプロセスの遺伝的基盤を理解する研究者ができます。逆に、逆の化学遺伝学は、事前に決められた蛋白質ターゲット6と対話する化学物質を求めています。シロイヌナズナは、マップ、および注釈、そのゲノムは小さいためプラント生物学のこれらの発見の最前線にされています。短い世代時間があり、異常な細胞内機械7の識別を容易に利用可能な複数の変異/記者行があります。
前方の化学遺伝学的画面の進行状況、初期審査と金利8化合物のターゲットを決定する 2 つの主要なボトルネックがあります。小分子選択の速度の増加の主要な援助は、自動化と自動機器9の使用です。液体ハンドリング ロボットは小分子の大規模なライブラリを処理するための優れたツールを生物科学10で進行中の運転に尽力しています。ここで提示されたプロトコルは.の急速なペースで生理活性小分子の同定を有効化審査に関連するボトルネックを軽減するために設計されていますこの手法は、労力とも原則として探偵に経済的なコストを減らしている間オペレーターに代わって時間の負担を減少します。
これまでほとんどの化学ライブラリ分析は 10,000 のそして 20,000 化合物として 150,000 と 709,11,12,13,14,ようないくつかのいくつかの間抱いてください。15,16. ここに紹介されたプロトコル (材料表参照) 50,000 化合物の小分子ライブラリで実装されていました、これまでに実施したシロイヌナズナの画面より大きい前方化学遺伝学の一つ。このプロトコルは除草剤検出、発見殺虫剤、殺菌剤に関連した特に効率性の向上と前方の化学遺伝学に関する速度の現在の傾向とフィットを発見、創薬、・がん生物学17 ,18,19,20,21。実装されているシロイヌナズナと、このプロトコルでは、簡単にできる培養細胞、胞子、および可能性のある昆虫に適応 96-、384 - または 1536 ウェル プレート内液体培地で。サイズが小さいため、シロイヌナズナ、96 ウェル プレートでのスクリーニングを受けやすい。ただし、井戸の間で均等に種子を配布するは難しい問題です。手播種は労働集約的、正確、96 ウェルのプレートに種子を分配する機器がありますが、購入する高価。ここでは、精度で小さな損失だけでこのステップを回避できる方法を示す.
このメソッドの全体的な目標は、経由での使用液体ハンドリング ロボットの精度を損なうことがなくより管理しやすいシロイヌナズナに対する大規模な化合物ライブラリーをスクリーニングすることでした。このメソッドを使用して初期希釈シリーズ管理と解剖顕微鏡の下で迅速なサンプルの迅速な視覚化を許可以降の表現型画面を完了するのにかかる時間を減少させることによって研究者の効率を改善します。新規生理活性小分子の同定。図 1は、4 つのステップでこのプロトコルの主要な成果を示しています。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57393/57393fig1.jpg"> 図 1: 前方の化学遺伝学画面の全体的なワークフロー 。4 主な手順のそれぞれのいくつかの詳細を説明するプロトコルの概要です。1: 化学ライブラリ、2 を受信: 3 希釈ライブラリを作る: スクリーニング プレートと 4: インキュベートとスクリーニング プレートを可視化します。<a href="/files/ftp_upload/57393/57393fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

<table><tbody><tr><td>Keyboard</td><td>Local Provider</td><td>N/A</td><td>Used for protocol design and operating the Biomek FX</td></tr><tr><td>Mouse</td><td>Local Provider</td><td>N/A</td><td>Used for protocol design and operating the Biomek FX</td></tr><tr><td>Computer Screen</td><td>Local Provider</td><td>N/A</td><td>Used for protocol design and operating the Biomek FX</td></tr><tr><td>Computer</td><td>Local Provider</td><td>N/A</td><td>Used for protocol design and operating the Biomek FX</td></tr><tr><td>DIVERSet Diverse Screening Library</td><td>ChemBridge</td><td>N/A</td><td>Chemical library</td></tr><tr><td>Biomek Software</td><td>Beckman Coulter</td><td>N/A</td><td>Runs and designs the Biomek FX</td></tr><tr><td>Device Controller</td><td>Beckman Coulter</td><td>719366</td><td>Operates the water pump/tip washing station</td></tr><tr><td>Stacker Carousel Pendent</td><td>Beckman Coulter</td><td>148240</td><td>Manual operation of Biomek Stacker Carousel</td></tr><tr><td>Biomek Stacker Carousel</td><td>Beckman Coulter</td><td>148520</td><td>Rotary unit that houses all FX Stacker 10&#039;s</td></tr><tr><td>FX Stacker 10</td><td>Beckman Coulter</td><td>148522</td><td>Elevator unit that houses components for screen</td></tr><tr><td>FX Stacker 10</td><td>Beckman Coulter</td><td>148522</td><td>Elevator unit that houses components for screen</td></tr><tr><td>FX Stacker 10</td><td>Beckman Coulter</td><td>148522</td><td>Elevator unit that houses components for screen</td></tr><tr><td>FX Stacker 10</td><td>Beckman Coulter</td><td>148522</td><td>Elevator unit that houses components for screen</td></tr><tr><td>Biomek FX</td><td>Beckman Coulter</td><td>https://www.beckman.com/liquid-handlers</td><td>Robot that performs the desired operations</td></tr><tr><td>Accuframe</td><td>Artisan Technology Group</td><td>76853-4</td><td>Frames arm to place components corretly</td></tr><tr><td>Framing Fixture</td><td>Beckman Coulter</td><td>719415</td><td>Centers arm in the Accuframe</td></tr><tr><td>Multichannel Tip Wash ALP</td><td>Beckman Coulter</td><td>719662</td><td>Washes the tips after the ethanol bath</td></tr><tr><td>Tip Loader ALP</td><td>Beckman Coulter</td><td>719356</td><td>Pneumatically loads tips onto the arm</td></tr><tr><td>Air Compressor</td><td>Local Provider</td><td>N/A</td><td>Provides air for pneumatic tip loading</td></tr><tr><td>MasterFlex Console Drive</td><td>Cole-Parmer</td><td>77200-65</td><td>Pump used to circulate water through the Multichannel Tip Washer</td></tr><tr><td>Air Hose</td><td>Local Provider</td><td>N/A</td><td>Provides air from air compressor to Tip Loader</td></tr><tr><td>Water Hose</td><td>Local Provider</td><td>N/A</td><td>Provides water from 5 Gallon Reserviour to Tip Washer</td></tr><tr><td>Static ALP&#039;s</td><td>Beckman Coulter</td><td>Comes with Biomek FX</td><td>Supports equipment for the Screen</td></tr><tr><td>5 Gallon Reserviour</td><td>Local Provider</td><td>N/A</td><td>Recirculates the dirty water from cleaning the tips</td></tr><tr><td>Grippers</td><td>Beckman Coulter</td><td>Comes with Biomek FX</td><td>Grabs and moves the equipment to the correct places</td></tr><tr><td>96-Channel 200 &amp;micro;L Head</td><td>Beckman Coulter</td><td>Comes with Biomek FX</td><td>Holds the 96 tips used within the screen</td></tr><tr><td>AP96 P200 Pipette Tips</td><td>Beckman Coulter</td><td>717251</td><td>Used to make the screening library</td></tr><tr><td>96 Well Flat Bottom Plate</td><td>Costar</td><td>9018</td><td>Aids in visulization of screen</td></tr><tr><td>96 Well V-Bottom Plate</td><td>Costar</td><td>3897</td><td>Aids in storing of dilution library</td></tr><tr><td>AlumaSeal 96 Sealing Film</td><td>MedSci</td><td>F-96-100</td><td>Seals for storage both the chemicle library and dilution library</td></tr><tr><td>Plastic ziplock sandwich bags</td><td>Local Provider</td><td>N/A</td><td>Used to ensure a humid environment for screen</td></tr><tr><td>AP96 P20 Pipette Tips</td><td>Beckman Coulter</td><td>717254</td><td>Used in the dilution library creation</td></tr><tr><td>Growth Chamber</td><td>Percival</td><td>AR36L3</td><td>Germinates seeds for phenotypic visulization</td></tr><tr><td>Spatula</td><td>Local Provider</td><td>N/A</td><td>Holds seeds to add into wells where liquid seeding failed seed adequatly</td></tr><tr><td>Toothpick</td><td>Local Provider</td><td>N/A</td><td>Pushes seeds from spatula to wells</td></tr><tr><td>Murashige and Skoog Basal Salt Mixture</td><td>PhytoTechnology Laboratories</td><td>M524</td><td>Add to MS media mixture</td></tr><tr><td>MES Free Acid Monohydrate</td><td>Fisher Scientific</td><td>ICN19483580</td><td>Added to MS media to decrease pH</td></tr><tr><td>Agar Powder</td><td>Alfa Aesar</td><td>9002-18-0</td><td>Increases thickness of media to support seed suspension</td></tr><tr><td>5M KOH</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>484016</td><td>Increases pH to adequate levels</td></tr><tr><td>1L Media Storage Bottle</td><td>Corning</td><td>1395-1L</td><td>Holds enough media for a screen</td></tr><tr><td>Polypropylene Centrifuge Tubes</td><td>Corning</td><td>431470</td><td>Sterilizes seeds prior to vernilization</td></tr><tr><td>pH Probe</td><td>Davis Instruments</td><td>YX-58825-26</td><td>Used for making media</td></tr><tr><td>ALPs (Automated Labware Positioners) Users Manual</td><td>Beckman Coulter</td><td>PN 987836</td><td>Aids in setting up the accompaning equipment for the Biomek FX</td></tr><tr><td>Biomek 2000 Stacker Carousel Users Guide</td><td>Beckman Coulter</td><td>609862-AA</td><td>Aids in setting up the Stacker Carousel</td></tr><tr><td>Biomek FX and FX&lt;sup&gt;P&lt;/sup&gt; Laboratory Automation Workstations Users Manual</td><td>Beckman Coulter</td><td>PN 987834</td><td>Used to frame the Multichannel Pod</td></tr><tr><td>Biomek FXP Laboratory Automation Workstation Customer Startup Guide</td><td>Beckman Coulter</td><td>PN B32335AB</td><td>Used to aid in setting up the Biomek FX</td></tr><tr><td>Biomek Software User&#039;s Manual</td><td>Beckman Coulter</td><td>PN 987835</td><td>Used to set up and understand the Software</td></tr></tbody></table>

optimizing the use of a liquid handling robot to conduct a high throughput forward chemical genetics screen of arabidopsis thaliana

化学遺伝学はますます伝統的な遺伝学遺伝子重複や致死性のために手に負えないことができる植物の形質をデコードに採用されています。ただし、生理活性されている合成小分子の確率が低いです。したがって、分子の数千人は、関心のあるものを見つけるためにテストする必要があります。リキッドハンド ロボット システム、エラーの最小化/標準化に加えて化合物ライブラリーをスクリーニングする速度を増加させるサンプルの大規模な数を処理する設計されています。ベンチ上のマルチ チャンネル液体を用いたプロトコルシロイヌナズナ(シロイヌナズナ) に 50,000 の小分子のライブラリの高スループット転送化学遺伝学画面を達成するために最小限必要とする開発されたハンドリング ロボット技術者の関与です。これらのプロトコルで目に見える表現型の変化を引き起こした 3,271 小分子を発見されました。1,563 化合物による短い根、変更 1,148 化合物着色、383 化合根毛と他、非分類変更と発芽抑制 177 化合物。

正確かつ効率的に解剖顕微鏡の下で濃度のスクリーニングで小分子添加に基づく表現型を特徴付ける能力はシロイヌナズナ.の化学遺伝学前方のこのメソッドの最終的な目標50,000 すべての化合物を上映したときに観察された表現型多様ないくつかの異なるクラス (図 2) に分割できます。図 3A-Fは、解剖顕微鏡の下で低倍率で観察された表現型の例を示しています。いくつかの表現型は、決定的でない結果 (図 3, H) を提供しました。これらは化学薬品が低い線量で異なる表現型を提供していないことを確認する低濃度で再テストが必要だった。
悪い結果が発生する原因としては、多くの理由があります。1 つは、種子の発芽率です。主に展示するない発芽または不完全な発芽表現型 (図 3H)、誤解を招くこともあるスクリーニング プレートがあります。これを克服するために使われるすべての種の発芽率を事前テストします。発芽率は確立されている、シロイヌナズナの 95% 以上、化学添加する前に種子バーナリゼーション同時発芽を確保する重要なステップです。同時発芽の欠如は、表現では偽陽性につながることができます。これに加えて、インキュベーション中に蒸発するメディアが許可された場合、悪い結果が発生します。水和反応の欠如は、種子の発芽を防ぎます、乾燥防コンテナーを使用して回避することができます。また、DMSO とメディアのソリューションは、適切なマイクロ気候を確保するすべてのプレートの 2 つの外部列と発芽率が得られます。
発芽率が満足のいく実験結果を実現 > 95%、種子、種子春化同時発芽を確保、96 ウェル平底プレートに添加する前に、メディアが潜伏中に蒸発しません。理想的には、化学物質はすべての種子が発芽して表現型が正確に評価されることができる濃度でテストされる (図 3 a~ F)。ほとんどない形態学的表現型を持つ (図 3 a) で構成される異常な表現型の大半は、モックのコントロールから視覚的に区別された表現型を持つトリートメント生産苗の漂白と深刻ないじけ根 (図 2)。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57393/57393fig2v2.jpg"> 図 2: 最も一般的な表現型の観察、観察された表現型の割合。培養 4 日後 100 μ M で活性する 3,271 小分子の A) の合計が見つかりました。色は表現型の重症度を示します (黒より深刻な白 = = 重症度の低い)。最も一般的に観察される表現型は根の形態に係る以上 1,500 化合物とさまざまな重症度のいじけ根を誘導します。着色のもよく影響をこのライブラリ化合物による完全脱色や変色部分として記録され、1,148 の苗。すぐ下 400 化合物生成ルートの独特の髪の表現型-発育を妨げられるかまたは両方は発育を妨げられるし、鮮やかな色します。最後に、発芽したすぐ下 200 化合物によって影響を受けます。これらのケースで、種子は発芽が完了しなかったかも発芽する開始されませんでした。B) 苗どちらか根の形態の異常を示す発育または深刻な発育を妨げられる、すべての表現型異常な苗のほぼ半分を構成します。次の最も大きいグループは脱色や変色した苗を発生させたものであった。毛根の毛の異常も成ってない発芽または不完全な発芽の発芽の抑制中のかなりの部分に係る表現型はすべて生理活性化合物のわずかな割合でのみ発生しました。最後に、このような低周波数で発生する表現型の数があった、彼らはカテゴリ 'その他'、これの例が図 3に見られる緑色の粘液の生産に分類されました。<a href="/files/ftp_upload/57393/57393fig2v2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57393/57393fig3.jpg"> 図 3: 前方の化学遺伝学画面中に代表的な表現型の画像観察。ないの目に見える形態異常 (A)、(B) 発育ルート (C) ひどく発育を妨げられる茶色の根毛根 (D) 漂白 (E)、緑色の粘液 (F)、(G)、不完全な発芽とない発芽 (H)。<a href="/files/ftp_upload/57393/57393fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57393/57393fig4.jpg"> 図 4: スタッカー 10 とデッキの概要がプロトコルの開始前に設定します。スタッカー カルーセルは、4 つのスタッカー 10 の (ホテル A ~ D) 各 10 室を収容するので構成されます。デッキはアルプスの様々 なを保持: ヒント ローダー、スタッカー シャトル、マルチ チップ洗浄および 13 静的アルプス。<a href="/files/ftp_upload/57393/57393fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57393/57393fig5.jpg"> 図 5: スタッカー 10 とデッキを希釈ライブラリの作成に必要な設定します。4 つのスタッカー 10 の客室 1 AP96 P20 ピペット チップの箱とホテル-6 読み込まれる D と 4 つの 96 ウェル V のスタック-A - D. のホテルの部屋 2-5、客室 7-9 で底板デッキのレイアウトは、静的のアルプス P3 と P7 の 2 つの 300 mL の貯水池で構成されます。<a href="/files/ftp_upload/57393/57393fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57393/57393fig6.jpg"> 図 6: 追加メディア シード混合物スクリーニング プレート スタッカー 10 とデッキ設定します。スタッカー 10 が 4 つの 96 ウェル フラット搭載-ホテル A の部屋 1 と 2 で底板デッキのレイアウトは、静的アルプス P3 と P7 と AP96 P250 ピペット チップ TL1 上のボックスに 2 つの 300 mL の貯水池で構成されています。<a href="/files/ftp_upload/57393/57393fig6large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57393/57393fig7.jpg"> 図 7: スタッカー 10 とデッキ追加スクリーニング プレート小分子化合物設定します。スタッカー 10 が第 1 室、2 つの 96 ウェル V のスタックで AP96 P250 ピペット チップ ボックス搭載-下希釈の部屋でプレートを 2、4、6、および 8、および 2 つの 96 ウェル フラットのスタック-客室 3 メディア シード混合物で満たされた底板、5、7、および 9。デッキのレイアウトは、静的アルプス P3 と P7 の 2 つの 300 mL の貯水池で構成されます。<a href="/files/ftp_upload/57393/57393fig7large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

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Optimizing the Use of a Liquid Handling Robot to Conduct a High Throughput Forward Chemical Genetics Screen of Arabidopsis thaliana

高スループット転送化学遺伝学の画面シロイヌナズナを行う液体処理ロボットの使用を最適化します。

合成小分子の高スループット画面は、モデル植物シロイヌナズナの行われました。液体ハンドリング ロボットの開発、このプロトコルは、前方の化学遺伝学スクリーン、植物生理に影響を与える小さな分子の発見を加速の速度を上げます。

Chemical genetics is increasingly being employed to decode traits in plants that may be recalcitrant to traditional genetics due to gene redundancy or ...

optimizing-use-liquid-handling-robot-to-conduct-high-throughput

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Optimizing the Use of a Liquid Handling Robot to Conduct a High Throughput Forward Chemical Genetics Screen of Arabidopsis thaliana

6.6K ビュー.  University of Kentucky. 合成小分子の高スループット画面は、モデル植物シロイヌナズナの行われました。液体ハンドリング ロボットの開発、このプロトコルは、前方の化学遺伝学スクリーン、植物生理に影響を与える小さな分子の発見を加速の速度を上げます。

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A Robotic Platform for High-throughput Protoplast Isolation and Transformation

Over the last decade there has been a resurgence in the use of plant protoplasts that range from model species to crop species, for analysis of signal transduction pathways, transcriptional regulatory networks, gene expression, genome-editing, and gene-silencing. Furthermore, significant progress has been made in the regeneration of plants from protoplasts, which has generated even more interest in the use of these systems for plant genomics. In this work, a protocol has been developed for automation of protoplast isolation and transformation from a &#39;Bright Yellow&#39; 2 (BY-2) tobacco suspension culture using a robotic platform. The transformation procedures were validated using an orange fluorescent protein (OFP) reporter gene (pporRFP) under the control of the Cauliflower mosaic virus 35S promoter (35S). OFP expression in protoplasts was confirmed by epifluorescence microscopy. Analyses also included protoplast production efficiency methods using propidium iodide. Finally, low-cost food-grade enzymes were used for the protoplast isolation procedure, circumventing the need for lab-grade enzymes that are cost-prohibitive in high-throughput automated protoplast isolation and analysis. Based on the protocol developed in this work, the complete procedure from protoplast isolation to transformation can be conducted in under 4 hr, without any input from the operator. While the protocol developed in this work was validated with the BY-2 cell culture, the procedures and methods should be translatable to any plant suspension culture/protoplast system, which should enable acceleration of crop genomics research.

A high-throughput, automated, tobacco protoplast production and transformation methodology is described. The robotic system enables massively parallel gene expression and discovery in the model BY-2 system that should be translatable to non-model crops.

ハイスループットプロトプラスト単離と変革のためのロボットプラットフォーム

Over the last decade there has been a resurgence in the use of plant protoplasts that range from model species to crop species, for analysis of signal ...

遺伝学

High-Throughput Robotically Assisted Isolation of Temperature-sensitive Lethal Mutants in Chlamydomonas reinhardtii

Systematic identification and characterization of genetic perturbations have proven useful to decipher gene function and cellular pathways. However, the conventional approaches of permanent gene deletion cannot be applied to essential genes. We have pioneered a unique collection of ~70 temperature-sensitive (ts) lethal mutants for studying cell cycle regulation in the unicellular green algae Chlamydomonas reinhardtii1. These mutations identify essential genes, and the ts alleles can be conditionally inactivated by temperature shift, providing valuable tools to identify and analyze essential functions. Mutant collections are much more valuable if they are close to comprehensive, since scattershot collections can miss important components. However, this requires the efficient collection of a large number of mutants, especially in a wide-target screen. Here, we describe a robotics-based pipeline for generating ts lethal mutants and analyzing their phenotype in Chlamydomonas. This technique can be applied to any microorganism that grows on agar. We have collected over 3000 ts mutants, probably including mutations in most or all cell-essential pathways, including about 200 new candidate cell cycle mutations. Subsequent molecular and cellular characterization of these mutants should provide new insights in plant cell biology; a comprehensive mutant collection is an essential prerequisite to ensure coverage of a broad range of biological pathways. These methods are integrated with downstream genetics and bioinformatics procedures for efficient mapping and identification of the causative mutations that are beyond the scope of this manuscript.

High-Throughput Robotically Assisted Isolation of Temperature-sensitive Lethal Mutants in Chlamydomonas reinhardtii

Temperature-sensitive (ts) lethal mutants are valuable tools to identify and analyze essential functions. Here we describe methods to generate and classify ts lethal mutants in high throughput.

ハイスループットは、ロボットに温度に敏感な致死変異体の単離を支援します<em&gt;クラミドモナス</em

Systematic identification and characterization of genetic perturbations have proven useful to decipher gene function and cellular pathways. However, the ...

A Simple Method for High Throughput Chemical Screening in Caenorhabditis Elegans

Caenorhabditis elegans is a useful organism for testing chemical effects on physiology. Whole organism small molecule screens offer significant advantages for identifying biologically active chemical structures that can modify complex phenotypes such as lifespan. Described here is a simple protocol for producing hundreds of 96-well culture plates with fairly consistent numbers of C. elegans in each well. Next, we specified how to use these cultures to screen thousands of chemicals for effects on the lifespan of the nematode C. elegans. This protocol makes use of temperature sensitive sterile strains, agar plate conditions, and simple animal handling to facilitate the rapid and high throughput production of synchronized animal cultures for screening.

A Simple Method for High Throughput Chemical Screening in Caenorhabditis Elegans

Here we describe a simple protocol for rapidly producing hundreds of nematode growth media agar, 96-well culture plates with consistent numbers of Caenorhhabditis elegans per well. These cultures are useful for the phenotypic screening of whole organisms. We focus here on using these cultures to screen chemicals for pro-longevity effects.

カエノラブディティス ・ エレガンスにおけるハイスループット化合物スクリーニングのための簡単な方法

Caenorhabditis elegans is a useful organism for testing chemical effects on physiology. Whole organism small molecule screens offer significant advantages ...

生化学

Automated Robotic Liquid Handling Assembly of Modular DNA Devices

Recent advances in modular DNA assembly techniques have enabled synthetic biologists to test significantly more of the available &#34;design space&#34; represented by &#34;devices&#34; created as combinations of individual genetic components. However, manual assembly of such large numbers of devices is time-intensive, error-prone, and costly. The increasing sophistication and scale of synthetic biology research necessitates an efficient, reproducible way to accommodate large-scale, complex, and high throughput device construction.
Here, a DNA assembly protocol using the Type-IIS restriction endonuclease based Modular Cloning (MoClo) technique is automated on two liquid-handling robotic platforms. Automated liquid-handling robots require careful, often times tedious optimization of pipetting parameters for liquids of different viscosities (e.g. enzymes, DNA, water, buffers), as well as explicit programming to ensure correct aspiration and dispensing of DNA parts and reagents. This makes manual script writing for complex assemblies just as problematic as manual DNA assembly, and necessitates a software tool that can automate script generation. To this end, we have developed a web-based software tool, http://mocloassembly.com, for generating combinatorial DNA device libraries from basic DNA parts uploaded as Genbank files. We provide access to the tool, and an export file from our liquid handler software which includes optimized liquid classes, labware parameters, and deck layout. All DNA parts used are available through Addgene, and their digital maps can be accessed via the Boston University BDC ICE Registry. Together, these elements provide a foundation for other organizations to automate modular cloning experiments and similar protocols.
The automated DNA assembly workflow presented here enables the repeatable, automated, high-throughput production of DNA devices, and reduces the risk of human error arising from repetitive manual pipetting. Sequencing data show the automated DNA assembly reactions generated from this workflow are ~95% correct and require as little as 4% as much hands-on time, compared to manual reaction preparation.

Here, an automated workflow to perform modular DNA &#34;device&#34; assembly using a modular cloning DNA assembly method on liquid-handling robots is presented. The protocol uses an intuitive software tool for generating liquid handler picklists for combinatorial DNA device library generation, which we demonstrate using two liquid handling platforms.

モジュラー DNA デバイスの液体ハンドリング アセンブリを自動化

Recent advances in modular DNA assembly techniques have enabled synthetic biologists to test significantly more of the available &#34;design space&#34; ...

生物工学

タンパク質結晶化のためのハイスループットスクリーニング

High-Throughput Screening to Obtain Crystal Hits for Protein Crystallography

X-ray crystallography is the most commonly employed technique to discern macromolecular structures, but the crucial step of crystallizing a protein into an ordered lattice amenable to diffraction remains challenging. The crystallization of biomolecules is largely experimentally defined, and this process can be labor-intensive and prohibitive to researchers at resource-limited institutions. At the National High-Throughput Crystallization (HTX) Center, highly reproducible methods have been implemented to facilitate crystal growth, including an automated high-throughput 1,536-well microbatch-under-oil plate setup designed to sample a wide breadth of crystallization parameters. Plates are monitored using state-of-the-art imaging modalities over the course of 6 weeks to provide insight into crystal growth, as well as to accurately distinguish valuable crystal hits. Furthermore, the implementation of a trained artificial intelligence scoring algorithm for identifying crystal hits, coupled with an open-source, user-friendly interface for viewing experimental images, streamlines the process of analyzing crystal growth images. Here, the key procedures and instrumentation are described for the preparation of the cocktails and crystallization plates, imaging the plates, and identifying hits in a way that ensures reproducibility and increases the likelihood of successful crystallization.

著者スポットライト:タンパク質結晶構造解析のための結晶ヒットを得るためのハイスループットスクリーニング(英語)  

This protocol details high-throughput crystallization screening, ranging from the 1,536 microassay plate preparation to the end of a 6 week experimental time window. Details are included about the sample setup, the imaging obtained, and how users can perform analyses using an artificial intelligence-enabled graphical user interface to quickly and efficiently identify macromolecular crystallization conditions.

タンパク質結晶構造解析のためのクリスタルヒットを得るためのハイスループットスクリーニング(英語)

X-ray crystallography is the most commonly employed technique to discern macromolecular structures, but the crucial step of crystallizing a protein into ...

Generic Protocol for Optimization of Heterologous Protein Production Using Automated Microbioreactor Technology

A core business in industrial biotechnology using microbial production cell factories is the iterative process of strain engineering and optimization of bioprocess conditions. One important aspect is the improvement of cultivation medium to provide an optimal environment for microbial formation of the product of interest. It is well accepted that the media composition can dramatically influence overall bioprocess performance. Nutrition medium optimization is known to improve recombinant protein production with microbial systems and thus, this is a rewarding step in bioprocess development. However, very often standard media recipes are taken from literature, since tailor-made design of the cultivation medium is a tedious task that demands microbioreactor technology for sufficient cultivation throughput, fast product analytics, as well as support by lab robotics to enable reliability in liquid handling steps. Furthermore, advanced mathematical methods are required for rationally analyzing measurement data and efficiently designing parallel experiments such as to achieve optimal information content.
The generic nature of the presented protocol allows for easy adaption to different lab equipment, other expression hosts, and target proteins of interest, as well as further bioprocess parameters. Moreover, other optimization objectives like protein production rate, specific yield, or product quality can be chosen to fit the scope of other optimization studies. The applied Kriging Toolbox (KriKit) is a general tool for Design of Experiments (DOE) that contributes to improved holistic bioprocess optimization. It also supports multi-objective optimization which can be important in optimizing both upstream and downstream processes.

This manuscript describes a generic approach for tailor-made design of microbial cultivation media. This is enabled by an iterative workflow combining Kriging-based experimental design and microbioreactor technology for sufficient cultivation throughput, which is supported by lab robotics to increase reliability and speed in liquid handling media preparation.

自動 Microbioreactor 技術を用いた異種タンパク質生産の最適化のための汎用プロトコル

A core business in industrial biotechnology using microbial production cell factories is the iterative process of strain engineering and optimization of ...

A High Throughput Screen for Biomining Cellulase Activity from Metagenomic Libraries

Cellulose, the most abundant source of organic carbon on the planet, has wide-ranging industrial applications with increasing emphasis on biofuel production 1. Chemical methods to modify or degrade cellulose typically require strong acids and high temperatures. As such, enzymatic methods have become prominent in the bioconversion process. While the identification of active cellulases from bacterial and fungal isolates has been somewhat effective, the vast majority of microbes in nature resist laboratory cultivation. Environmental genomic, also known as metagenomic, screening approaches have great promise in bridging the cultivation gap in the search for novel bioconversion enzymes. Metagenomic screening approaches have successfully recovered novel cellulases from environments as varied as soils 2, buffalo rumen 3 and the termite hind-gut 4 using carboxymethylcellulose (CMC) agar plates stained with congo red dye (based on the method of Teather and Wood 5). However, the CMC method is limited in throughput, is not quantitative and manifests a low signal to noise ratio 6. Other methods have been reported 7,8 but each use an agar plate-based assay, which is undesirable for high-throughput screening of large insert genomic libraries. Here we present a solution-based screen for cellulase activity using a chromogenic dinitrophenol (DNP)-cellobioside substrate 9. Our library was cloned into the pCC1 copy control fosmid to increase assay sensitivity through copy number induction 10. The method uses one-pot chemistry in 384-well microplates with the final readout provided as an absorbance measurement. This readout is quantitative, sensitive and automated with a throughput of up to 100X 384-well plates per day using a liquid handler and plate reader with attached stacking system.

This protocol describes a high throughput screen for cellulolytic activity from a metagenomic library expressed in Escherichia coli. The screen is solution based and highly automated, and uses one-pot chemistry in 384 well microplates with the final readout as an absorbance measurement.

メタゲノムライブラリからセルラーゼ活性をBiominingためのハイスループットスクリーニング

Cellulose, the most abundant source of organic carbon on the planet, has wide-ranging industrial applications with increasing emphasis on biofuel ...

生物学

Quantitative and Automated High-throughput Genome-wide RNAi Screens in C. elegans

RNA interference is a powerful method to understand gene function, especially when conducted at a whole-genome scale and in a quantitative context. In C. elegans, gene function can be knocked down simply and efficiently by feeding worms with bacteria expressing a dsRNA corresponding to a specific gene 1. While the creation of libraries of RNAi clones covering most of the C. elegans genome 2,3 opened the way for true functional genomic studies (see for example 4-7), most established methods are laborious. Moy and colleagues have developed semi-automated protocols that facilitate genome-wide screens 8. The approach relies on microscopic imaging and image analysis. 
	Here we describe an alternative protocol for a high-throughput genome-wide screen, based on robotic handling of bacterial RNAi clones, quantitative analysis using the COPAS Biosort (Union Biometrica (UBI)), and an integrated software: the MBioLIMS (Laboratory Information Management System from Modul-Bio) a technology that provides increased throughput for data management and sample tracking. The method allows screens to be conducted on solid medium plates. This is particularly important for some studies, such as those addressing host-pathogen interactions in C. elegans, since certain microbes do not efficiently infect worms in liquid culture.
	We show how the method can be used to quantify the importance of genes in anti-fungal innate immunity in C. elegans. In this case, the approach relies on the use of a transgenic strain carrying an epidermal infection-inducible fluorescent reporter gene, with GFP under the control of the promoter of the antimicrobial peptide gene nlp 29 and a red fluorescent reporter that is expressed constitutively in the epidermis. The latter provides an internal control for the functional integrity of the epidermis and nonspecific transgene silencing9. When control worms are infected by the fungus they fluoresce green. Knocking down by RNAi a gene required for nlp 29 expression results in diminished fluorescence after infection. Currently, this protocol allows more than 3,000 RNAi clones to be tested and analyzed per week, opening the possibility of screening the entire genome in less than 2 months.

Quantitative and Automated High-throughput Genome-wide RNAi Screens in C. elegans

We describe a protocol using C. elegans and RNAi feeding libraries that allows automated measurement of multiple parameters such as fluorescence, size and opacity of individual worms in a population. We give one example of a screen to identify genes involved in anti-fungal innate immunity in C. elegans.

の定量と自動ハイスループットゲノムワイドRNAiスクリーニング C.エレガンス</em

RNA interference is a powerful method to understand gene function, especially when conducted at a whole-genome scale and in a quantitative context. In C. ...

高スループット転送化学遺伝学の画面シロイヌナズナを行う液体処理ロボットの使用を最適化します。

要約

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ハイスループットは、ロボットに温度に敏感な致死変異体の単離を支援します

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タンパク質結晶構造解析のためのクリスタルヒットを得るためのハイスループットスクリーニング(英語)

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自動 Microbioreactor 技術を用いた異種タンパク質生産の最適化のための汎用プロトコル

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メタゲノムライブラリからセルラーゼ活性をBiominingためのハイスループットスクリーニング

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