3月18 - 19日，EBC第八屆易貿(mào)生物產(chǎn)業(yè)大會(huì)于蘇州金雞湖畔成功召開(kāi)，本站編輯有幸在北京中生柏奧生物科技有限公司展臺(tái)了解到了一種全新的核酸提取技術(shù)—EchoLUTION™。中生柏奧的郭威博士與我們分享了這項(xiàng)新技術(shù)的更多細(xì)節(jié)。
   
據(jù)了解，EchoLUTION™技術(shù)是德國(guó)BioEcho團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的一種基于逆向色譜優(yōu)化原理的核酸提取技術(shù)。不同于傳統(tǒng)技術(shù)綁定核酸洗去雜質(zhì)的基本思路，該技術(shù)開(kāi)創(chuàng)性地利用獨(dú)特的材料和表面處理技術(shù)反向過(guò)濾，一步過(guò)柱，吸附雜質(zhì)，核酸通過(guò)，可快速高效地提取核酸，得率高，同時(shí)可保證更高的純度和完整性，平均片段長(zhǎng)度在30K到50K，特別適合二代和三代測(cè)序。
 
一步過(guò)柱，5分鐘提純
“現(xiàn)在市面上絕大多數(shù)都是基于硅膠膜的方法，利用DNA與硅的結(jié)合來(lái)進(jìn)行綁定，然后過(guò)濾掉雜質(zhì)后反復(fù)地清洗，最后再通過(guò)離子置換將DNA洗脫下來(lái)，從而獲得純化的產(chǎn)物。這些方法一般都需要七、八個(gè)步驟，而EchoLUTION™技術(shù)只需要在細(xì)胞裂解后進(jìn)行一次過(guò)柱就能吸附所有雜質(zhì)，僅使核酸通過(guò)，從底層原理上與傳統(tǒng)方法截然相反。”郭威博士說(shuō)。“這項(xiàng)技術(shù)從底層上顛覆了核酸提取的傳統(tǒng)思路，一步就能代替原來(lái)的七、八個(gè)步驟，以我們的試劑盒來(lái)說(shuō)，通常整個(gè)提取過(guò)程不超過(guò)10分鐘，在不犧牲質(zhì)量的情況，最快5分鐘即可完成。而其他方法則普遍需要近半個(gè)小時(shí)，最快也能縮短至十幾分鐘，但產(chǎn)物質(zhì)量往往會(huì)大打折扣。”
 
復(fù)雜修飾的色譜柱
作為一種反向提取方法，如何將細(xì)胞裂解后溶液中復(fù)雜的組分快速、徹底地“綁定”并去除是這項(xiàng)新技術(shù)的核心之一。據(jù)郭威博士介紹，該技術(shù)中所使用的柱子是真正的“色譜柱”填充了1厘米左右的色譜填料，其中做了大量的化學(xué)修飾，包括物理層面上的無(wú)目的吸附，以及針對(duì)蛋白質(zhì)、糖類、糖蛋白、脂類等雜質(zhì)的特異性吸附，同時(shí)填料表面也進(jìn)行了排斥核酸的特殊處理，可保證核酸的順利通過(guò)。“可以說(shuō)任何方法都不可能做到100%的核酸純化，或多或少都會(huì)存在雜質(zhì)，但EchoLUTION™的過(guò)柱步驟能夠?qū)⒂锌赡苡绊懞罄m(xù)過(guò)程的雜質(zhì)全部吸附，也包括一些無(wú)意義的核酸碎片，比如50bp以下的DNA片段，所得的產(chǎn)物的質(zhì)量是非常高的。另一方面，色譜柱排斥核酸的特性也使得所有長(zhǎng)片段核酸都能通過(guò)，對(duì)于痕量樣品具有較高的靈敏度。”郭博士補(bǔ)充說(shuō)。
   
溫和的保護(hù)性前處理
不僅在純化原理上，該技術(shù)的前處理，也就是細(xì)胞裂解機(jī)制也與其他方法的完全不同，主要由短暫的溫浴震蕩裂解和相當(dāng)溫和的離心過(guò)程構(gòu)成，且完全在保護(hù)DNA的水相生理?xiàng)l件下進(jìn)行。離心過(guò)程只需要1G，大大降低了對(duì)DNA分子的剪切力。更重要的是，整個(gè)裂解體系中都不存在傳統(tǒng)裂解方法中使用的硫酸胍、鹽酸胍等物質(zhì)。郭博士著重介紹說(shuō)：“傳統(tǒng)方法中，這些用于裂解的物質(zhì)或多或少地會(huì)留存在最終的產(chǎn)物中，而在后續(xù)的過(guò)程，比如QPCR或者測(cè)序中，這些都是阻遏作用的因素。我們的裂解體系完全沒(méi)有這方面的問(wèn)題，并且，相比于動(dòng)輒幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)的離心轉(zhuǎn)速來(lái)說(shuō)，我們產(chǎn)物的平均片段長(zhǎng)度更長(zhǎng)，對(duì)后續(xù)過(guò)程來(lái)說(shuō)，具有一定的質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)。”
 
高通量vs 極簡(jiǎn)化
得益于簡(jiǎn)單的步驟和操作，EchoLUTION™技術(shù)既能朝著大規(guī)模、高通量的方向擴(kuò)大，也能向便攜式、快應(yīng)用的方向縮小。
 
郭博士舉例說(shuō)，在德國(guó)，已有不少客戶在沒(méi)有自動(dòng)化工作站的情況下，僅使用價(jià)格在10萬(wàn)左右的96孔移液器就達(dá)到了單人一天處理上萬(wàn)個(gè)樣品，且員工的勞動(dòng)強(qiáng)度并不高。該方法也能夠輕松地移植到各類自動(dòng)化平臺(tái)上來(lái)實(shí)現(xiàn)高通量、自動(dòng)化的核酸提取流程。“這方面的案例已經(jīng)有很多了，比如我們?yōu)槟�克和伯林�?#12539;英格爾海姆等公司開(kāi)發(fā)了很多應(yīng)用方案，將我們技術(shù)中的核心元件整合到他們的平臺(tái)中來(lái)支持其數(shù)量龐大的檢測(cè)提取工作；對(duì)于有些平臺(tái)來(lái)說(shuō)，也可以直接通過(guò)增加正壓設(shè)備來(lái)代替離心步驟，只需要分液、溫浴、正壓三個(gè)步驟就可以實(shí)現(xiàn)了。”
 
針對(duì)有特定自動(dòng)化需求的用戶，中生柏奧也開(kāi)發(fā)了專門(mén)的自動(dòng)化工作站，配備了機(jī)械臂、離心機(jī)等功能單元，目前設(shè)備和體系仍然在驗(yàn)證中，頂級(jí)通量為1536樣品。未來(lái)還將加入配套的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，可與樣本庫(kù)等系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接。
 
另一方面，以臨場(chǎng)快檢為例，比如突發(fā)環(huán)境污染事件、畜牧疫情爆發(fā)等等，只需要簡(jiǎn)單的加熱設(shè)備，甚至是暖手寶，就能完成溫浴裂解，手動(dòng)震蕩、正壓過(guò)柱就能得到核酸提取物，結(jié)合便攜式的快檢設(shè)備，不到30分鐘就能得到結(jié)果。相比于采樣直擴(kuò)的檢測(cè)方法，靈敏度更高，結(jié)果更具參考意義。
   
適用廣泛，解決難提取樣品
EchoLUTION™技術(shù)對(duì)樣品的適應(yīng)性很強(qiáng)，而且由于底層原理的區(qū)別，EchoLUTION™還能夠解決很多常規(guī)方法提不純，或者干脆提不出的樣品。郭博士分享說(shuō)“我們?cè)��?jīng)幫助北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥用植物研究所做過(guò)一個(gè)中藥藥材的核酸提取項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)有大量的植物樣本，無(wú)論是磁珠法還是柱法，或者二者結(jié)合都提不出來(lái)。而我們幾乎完成了全部樣品的提取。從原理上講，由于填料對(duì)雜質(zhì)的吸附能力更強(qiáng)，EchoLUTION™對(duì)粘稠、多糖多酚或者次生代謝物較多的樣品的處理效果也更好。”
 
在應(yīng)用方面，郭博士表示，目前國(guó)內(nèi)還不多，但在德國(guó)已經(jīng)比較普遍，比如農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)以及水產(chǎn)等領(lǐng)域的基因工程和育種研究，已經(jīng)大范圍地應(yīng)用了這種技術(shù)來(lái)進(jìn)行篩選中的提取過(guò)程。我國(guó)作為這些領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)大國(guó)，未來(lái)的應(yīng)用前景很廣闊。
 
當(dāng)談及成本時(shí)，郭博士說(shuō)：“目前由于產(chǎn)品都在德國(guó)生產(chǎn)，成本相比其他進(jìn)口提取方法的優(yōu)勢(shì)還不明顯，但就像磁珠法一樣，隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，成本肯定會(huì)大幅下降。”
 
最后，郭博士與我們分享了對(duì)于提取技術(shù)發(fā)展的觀點(diǎn)，與我們的想法不謀而合——提取技術(shù)的迭代速度并沒(méi)有跟上測(cè)序等分析手段的發(fā)展。我們也期待EchoLUTION™技術(shù)的廣泛應(yīng)用，彌補(bǔ)二者之間的巨大差距。
 
 

北京中生柏奧生物科技有限公司
 
北京中生柏奧生物科技有限公司（Ebaiao）成立于2012年，是一家專注于生物樣本前處理、生物樣本庫(kù)（種子庫(kù)）等領(lǐng)域自動(dòng)化設(shè)備、試劑、耗材、軟件（1+3四位一體）的高新技術(shù)企業(yè)。自成立之初，就依托于國(guó)內(nèi)外高科技創(chuàng)新技術(shù)，以產(chǎn)品代理、自主研發(fā)相結(jié)合的方式為用戶提供差異化、便捷化、革新化的解決方案。公司涉足核酸提取相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)和研發(fā)，其中旗艦產(chǎn)品涵蓋高通量核酸提取平臺(tái)、全自動(dòng)封板機(jī)、定位離心機(jī)、96移液頭、工作站用金屬浴；下一代柱法高通量提取試劑盒；微流控芯片；自動(dòng)化槍頭、深孔板等耗材；生物樣本庫(kù)/種子庫(kù)整體設(shè)計(jì)咨詢、樣本儲(chǔ)存空間裝修改造、管理軟件定制服務(wù)、高通量自動(dòng)化設(shè)備、液氮罐超低溫冰箱儲(chǔ)存設(shè)備、凍存試劑耗材、樣本的冷鏈運(yùn)輸、以及樣本后續(xù)研究服務(wù)及大數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)。
 
目前，公司共有員工30多人，合作方數(shù)百人。通過(guò)線上線下相結(jié)合的方式，構(gòu)建起了互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、新媒體、大數(shù)據(jù)、元宇宙為核心的現(xiàn)代經(jīng)營(yíng)生態(tài)體系。業(yè)務(wù)涵蓋全國(guó)各個(gè)大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)、醫(yī)院、研發(fā)型企業(yè)、政府機(jī)關(guān)，包括： 中國(guó)科學(xué)院、軍科院、醫(yī)科院、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、清華大學(xué)、北京大學(xué)、解放軍301醫(yī)院、協(xié)和醫(yī)院、湘雅醫(yī)院、復(fù)旦大學(xué)、中山大學(xué)、武漢大學(xué)、碩世生物、藥明康德等上千家單位 。公司旨在科技創(chuàng)新、技術(shù)突破，用新技術(shù)新工具賦能用戶，為用戶需求設(shè)計(jì)高效解決方案和高品質(zhì)的產(chǎn)品。
 
中生柏奧公司自主或授權(quán)品牌有：Ebaiao、KehongLab、4Vmed、BioEcho、Azenta、4titude、wako、SARSTEDT、NAYO、Duchefa、ThermoFisher、Tecan、Hamilton、PE、Beckman、蘇州亞通、中析儀器、瀚辰光翼、鎂伽機(jī)器人等
 
Ebaiao的愿景： 成為中國(guó)生命科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新者，成為中國(guó)領(lǐng)先的生物網(wǎng)絡(luò)渠道平臺(tái)，成為生物從業(yè)者最值得加入的生物公司。