オープンソースマイクロプレート互換照明パネルのアプリケーション
Summary
マイクロプレート支援ピペッティングライトエミッタ(M.A.P.L.E.)は、マイクロプレートの手動調製のためのガイダンスを提供するために、マイクロチターウェルを系統的に照射するコンピュータ駆動デバイスです。 M.A.P.L.E.は、データ記録管理を自動化しながら、マイクロプレート調製の精度を向上させます。 さらに、マイクロプレートの品質を調べるのを助けたり、エラーの検出を助けたりすることができます。
Abstract
マイクロプレートは、小規模な実験室のベンチトップ操作と大規模なハイスループットスクリーニング(HTS)キャンペーンの両方で幅広いタスクのために、現代の実験室環境で一般的に使用されています。実験室の自動化はマイクロプレートの有用性を大幅に高めましたが、オートメーションベースの計測器が実現不可能で、費用対効果が高く、マイクロプレートフォーマットのニーズと互換性がないインスタンスが残っています。このような場合、マイクロプレートは手動で準備する必要があります。手動マイクロプレート操作の問題点は、サンプル操作の正確な追跡、データ記録の保持、品質管理(QC)検査に関連して、井戸のアーティファクトや書式設定エラーに関して多くの問題が発生する可能性があることです。マイクロプレートの密度が高くなるにつれて(すなわち、96ウェル、384ウェル、1536ウェル)、エラーを導入する可能性も大幅に増加します。 さらに、小さいベンチトップの実験室操作のために費用効果が大きい方法のサンプル処理の容易さそして正確さを改善する必要性がある。本明細損では、マイクロプレート支援ピペッティングライトエミッタ(M.A.P.L.E.)と呼ばれる半自動ピペッティングガイドとして機能するシステムについて説明する。 M.A.P.L.E.は、ハイスループットスクリーニングまたは実験室ベンチトップ操作におけるアッセイ開発のための化合物ヒットピッキングおよびマイクロプレート調製、ならびにマイクロプレートのQC/品質保証(QA)診断評価をサポートするための複数の用途を有しています。品質または適切な書式設定エラーを視覚化します。
Introduction
最近発表された1、スクリプスリサーチ2の鉛同定研究所は、マイクロプレート調製用のオープンソース照明パネルを開発し、マイクロプレート支援ピペッティングライトエミッタ(M.A.)と呼ばれるオープンソースの照明パネルを開発し、リリースしました。P.L.E.)。マイクロプレートの手動調製は、それらが化合物管理またはバイオアッセイのニーズのために作られるかどうかにかかわらず、マイクロプレートの密度が増加するだけでなく、劇的に増加するヒューマンエラーを起こしやすい。さらに、マイクロプレートのコンテンツ/フォーマットの適切な記録管理とデータロギングも、手動入力エラーを起こしやすくなります。ハイ スループット スクリーニング (HTS) オートメーション機能では、これらの問題は、自動化されたデータベース記録管理と統合されたコンピュータ駆動のロボット ワークステーションを使用して軽減されます。手動操作を最小限に抑え、書式設定やデータ記録エラーの可能性を減らします。しかし、オートメーションベースのインストルメンテーションが単に実現可能でないか、マイクロプレートのフォーマットのニーズと互換性がない場合が多く、手動による介入が必要です。さらに、マイクロプレート調製のスループット、精度、データ記録管理の自動化を向上させるために、小型でコスト効率の高い半自動デバイスを必要とする小規模な実験室での運用をサポートする必要もあります。
他のマイクロプレート照明システムが存在する一方で、それらはマイクロプレートフォーマットとその独自のフォーマットを選択するために限定された独自の商用ソリューション3、4、5、6、7ですクローズドソースの性質は、特殊な操作のためにこれらのデバイスを適応することを可能にするユーザー主導の変更を防ぎます。 M.A.P.L.E.は安価なオープンソースデバイスとして設計されており、ソースコードとすべてのデザインファイルを無料でオンライン8で利用できます。表面マウントはんだ付け技術の知識を持つユーザーは、GitHubで利用可能なコードと設計ファイルを使用して独自のM.A.P.L.E.デバイスを組み立てることができるか、提供されたプリント回路基板(PCB)設計、3Dプリントエンクロージャコンピュータ支援を変更することができます。特定のニーズを満たすために、モデルとコードを設計します。ライトガイドPCBを製造するために必要な部品の完全なリストは補足表1および2で見つけることができ、ライトパネルの設計および実装に関する詳細は最近公開されたドキュメント1.オープンソースファイルに基づいて組み立て済みのライトガイドPCBを購入したいユーザーは、オンライン9に記載されているそれらを見つけることができます。
M.A.P.L.E.はマイクロプレートベースのフットプリントとマイクロプレート10の生体分子スクリーニング協会(SBS)仕様に一致するLEDからLEDへの間隔を持つ容易に制御可能な照明パネルをユーザーに提供します。M.A.P.L.E.は96および384ウェル密度のマイクロプレートを支え、ユーザーが望ましい構成、色および強度の井戸を照らすことを可能にするために開発された。これらの光パネルは、ピペッティング操作11のためのマイクロプレートを照射するために使用することができ、教育およびデモンストレーションのためのマイクロプレートリーダー12、13などの実験室のフォーマット操作または器械をシミュレートする目的。プロジェクトのオープンソースの性質により、ユーザーはパネル、ファームウェア、グラフィカルユーザーインターフェイス(GUI)ソフトウェアを簡単に変更して、新しい必要な機能をサポートすることができます。ガイダンスとデータ記録管理はコンピュータ駆動型であり、スプレッドシートと統合したり、データベース システムに移植したりできます。M.A.P.L.E.はプレーンテキストのコミカ区切りファイルで動作するように設計されているため、CSV形式のファイルをインポートまたはエクスポートできるスプレッドシートまたはデータベースソフトウェアは、M.A.P.L.E.で動作するように簡単に拡張できます。さらに、このシステムのために設計されていたプロジェクトエンクロージャはピペッティング操作の間にユーザーに向かってマイクロプレートを傾け、実験室のベンチの間にユーザーのためのより自然な姿勢を提供することによって人間工学を高める。M.A.P.L.E.システムの特定の運用機能には、(i)手動ピペッティングガイダンス用のマイクロプレート全体で単一のソースウェルと宛先を照らすことによって、カスタマイズされたプレートを準備する複合管理の取り組みを促進することが含まれます。電子記録の完了として保存することができるコンピュータスクリプトを介して支援されます。(ii) M.A.P.L.E. は、マイクロプレートの行または列を横切って任意の数のウェルを照らすことができます。これは、迅速なシリアル希釈ガイダンスまたはセレクトレプリケートコントロールの配置に最適です。(iii) M.A.P.L.E.は、実験室のトレーニングニーズを容易にしたり、サンプルおよび制御の配置や専用の適切な使用(例えば、エッジ効果バリアギャップ)に関する書式設定要件を強調するために、デモンストレーションモードで使用することができます。(iv) M.A.P.L.E.は、沈殿/結晶化、気泡、よく異種、空の井戸などのアーティファクトの視覚化を可能にするために、透明/半透明のウェルをバックライトすることができます。また、エンドユーザーがドキュメントのニーズに合わせてプレート画像を簡単に撮影できる
Protocol
Representative Results
Discussion
M.A.P.L.E.をオープンソースプラットフォームとしてリリースすることで、ユーティリティを提供するラボツールを導入しましたが、エンドユーザーの進化するニーズに合わせて簡単に拡張できます。ベンチトップマイクロプレートサンプル調製は、多種多様な実験室環境で行われる一般的なタスクであり、このタスクはM.A.P.L.Eなどの技術によって実証的に改善することができます。
<p class="…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らは、リナ・デルーカ、ファハル・シンゲラ、ハンナ・ウィリアムズ、リン・デン、オシナチ・ヌウォス、サラ・ワッチマンがM.A.P.L.E.プラットフォームのテストを支援したことを認めたい。
Materials
| 96 or 384 well microplate | https://en.wikipedia.org/wiki/Microplate | ||
| Microplate Assistive Pipetting Light Emitter | Open source | https://github.com/pierrebaillargeon/Microplate-Assistive-Pipetting-Light-Emitter | |
| Pipettor | https://www.jove.com/science-education/5033/an-introduction-to-the-micropipettor | ||
| Spectrometer | Ocean Optics | USB-650 Red Tide |
References
- Baillargeon, P., et al. Design of Microplate-Compatible Illumination Panels for a Semiautomated Benchtop Pipetting System. SLAS TECHNOLOGY: Translating Life Sciences Innovation. , (2019).
- Baillargeon, P., et al. The Scripps Molecular Screening Center and Translational Research Institute. SLAS DISCOVERY: Advancing Life Sciences R&D. 24 (3), 386-397 (2019).
- . Pipetting Aid PlatR Available from: https://biosistemika.com/products/pipetting-platr/ (2019)
- Gilson Trackman Pipetting Tracker. Daigger Scientific Available from: https://www.daigger.com/gilson-trackma-pipetting-tracker-i-gsnf70301 (2019)
- TRACKMAN Connected US. Gilson Available from: https://www.gilson.com/default/systemm-trackman-connected-us.html (2019)
- 96 well plate pipette light guide. qit vision Available from: https://www.qitvision.com/projects/#Plate (2019)
- . Microplate Assistive Pipetting Light Emitter GitHub repository Available from: https://github.com/pierrebaillargeon/Microplate-Assistive-Pipetting-Light-Emitter (2019)
- Hawker, C. D., Schlank, M. R. Development of Standards for Laboratory Automation. Clinical Chemistry. 46, 746-750 (2000).
- . General Laboratory Techniques. An Introduction to the Micropipettor. JoVE Science Education Database. , (2019).
- . General Laboratory Techniques. Introduction to the Spectrophotometer. JoVE Science Education Database. , (2019).
- . General Laboratory Techniques. Introduction to the Microplate Reader. JoVE Science Education Database. , (2019).
