3月18 - 19日，EBC第八屆易貿生物產業大會于蘇州金雞湖畔成功召開，本站編輯有幸在北京中生柏奧生物科技有限公司展臺了解到了一種全新的核酸提取技術—EchoLUTION™。中生柏奧的郭威博士與我們分享了這項新技術的更多細節。
   
據了解，EchoLUTION™技術是德國BioEcho團隊開發的一種基于逆向色譜優化原理的核酸提取技術。不同于傳統技術綁定核酸洗去雜質的基本思路，該技術開創性地利用獨特的材料和表面處理技術反向過濾，一步過柱，吸附雜質，核酸通過，可快速高效地提取核酸，得率高，同時可保證更高的純度和完整性，平均片段長度在30K到50K，特別適合二代和三代測序。
 
一步過柱，5分鐘提純
“現在市面上絕大多數都是基于硅膠膜的方法，利用DNA與硅的結合來進行綁定，然后過濾掉雜質后反復地清洗，最后再通過離子置換將DNA洗脫下來，從而獲得純化的產物。這些方法一般都需要七、八個步驟，而EchoLUTION™技術只需要在細胞裂解后進行一次過柱就能吸附所有雜質，僅使核酸通過，從底層原理上與傳統方法截然相反。”郭威博士說。“這項技術從底層上顛覆了核酸提取的傳統思路，一步就能代替原來的七、八個步驟，以我們的試劑盒來說，通常整個提取過程不超過10分鐘，在不犧牲質量的情況，最快5分鐘即可完成。而其他方法則普遍需要近半個小時，最快也能縮短至十幾分鐘，但產物質量往往會大打折扣。”
 
復雜修飾的色譜柱
作為一種反向提取方法，如何將細胞裂解后溶液中復雜的組分快速、徹底地“綁定”并去除是這項新技術的核心之一。據郭威博士介紹，該技術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修飾，包括物理層面上的無目的吸附，以及針對蛋白質、糖類、糖蛋白、脂類等雜質的特異性吸附，同時填料表面也進行了排斥核酸的特殊處理，可保證核酸的順利通過。“可以說任何方法都不可能做到100%的核酸純化，或多或少都會存在雜質，但EchoLUTION™的過柱步驟能夠將有可能影響后續過程的雜質全部吸附，也包括一些無意義的核酸碎片，比如50bp以下的DNA片段，所得的產物的質量是非常高的。另一方面，色譜柱排斥核酸的特性也使得所有長片段核酸都能通過，對于痕量樣品具有較高的靈敏度。”郭博士補充說。
   
溫和的保護性前處理
不僅在純化原理上，該技術的前處理，也就是細胞裂解機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溫和的離心過程構成，且完全在保護DNA的水相生理條件下進行。離心過程只需要1G，大大降低了對DNA分子的剪切力。更重要的是，整個裂解體系中都不存在傳統裂解方法中使用的硫酸胍、鹽酸胍等物質。郭博士著重介紹說：“傳統方法中，這些用于裂解的物質或多或少地會留存在最終的產物中，而在后續的過程，比如QPCR或者測序中，這些都是阻遏作用的因素。我們的裂解體系完全沒有這方面的問題，并且，相比于動輒幾萬、幾十萬的離心轉速來說，我們產物的平均片段長度更長，對后續過程來說，具有一定的質量優勢。”
 
高通量vs 極簡化
得益于簡單的步驟和操作，EchoLUTION™技術既能朝著大規模、高通量的方向擴大，也能向便攜式、快應用的方向縮小。
 
郭博士舉例說，在德國，已有不少客戶在沒有自動化工作站的情況下，僅使用價格在10萬左右的96孔移液器就達到了單人一天處理上萬個樣品，且員工的勞動強度并不高。該方法也能夠輕松地移植到各類自動化平臺上來實現高通量、自動化的核酸提取流程。“這方面的案例已經有很多了，比如我們為默克和伯林格・英格爾海姆等公司開發了很多應用方案，將我們技術中的核心元件整合到他們的平臺中來支持其數量龐大的檢測提取工作；對于有些平臺來說，也可以直接通過增加正壓設備來代替離心步驟，只需要分液、溫浴、正壓三個步驟就可以實現了。”
 
針對有特定自動化需求的用戶，中生柏奧也開發了專門的自動化工作站，配備了機械臂、離心機等功能單元，目前設備和體系仍然在驗證中，頂級通量為1536樣品。未來還將加入配套的機器視覺系統，可與樣本庫等系統無縫對接。
 
另一方面，以臨場快檢為例，比如突發環境污染事件、畜牧疫情爆發等等，只需要簡單的加熱設備，甚至是暖手寶，就能完成溫浴裂解，手動震蕩、正壓過柱就能得到核酸提取物，結合便攜式的快檢設備，不到30分鐘就能得到結果。相比于采樣直擴的檢測方法，靈敏度更高，結果更具參考意義。
   
適用廣泛，解決難提取樣品
EchoLUTION™技術對樣品的適應性很強，而且由于底層原理的區別，EchoLUTION™還能夠解決很多常規方法提不純，或者干脆提不出的樣品。郭博士分享說“我們曾經幫助北京協和醫學院藥用植物研究所做過一個中藥藥材的核酸提取項目，當時有大量的植物樣本，無論是磁珠法還是柱法，或者二者結合都提不出來。而我們幾乎完成了全部樣品的提取。從原理上講，由于填料對雜質的吸附能力更強，EchoLUTION™對粘稠、多糖多酚或者次生代謝物較多的樣品的處理效果也更好。”
 
在應用方面，郭博士表示，目前國內還不多，但在德國已經比較普遍，比如農業、畜牧業以及水產等領域的基因工程和育種研究，已經大范圍地應用了這種技術來進行篩選中的提取過程。我國作為這些領域的產業大國，未來的應用前景很廣闊。
 
當談及成本時，郭博士說：“目前由于產品都在德國生產，成本相比其他進口提取方法的優勢還不明顯，但就像磁珠法一樣，隨著應用范圍的擴展，成本肯定會大幅下降。”
 
最后，郭博士與我們分享了對于提取技術發展的觀點，與我們的想法不謀而合——提取技術的迭代速度并沒有跟上測序等分析手段的發展。我們也期待EchoLUTION™技術的廣泛應用，彌補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（種子庫）等領域自動化設備、試劑、耗材、軟件（1+3四位一體）的高新技術企業。自成立之初，就依托于國內外高科技創新技術，以產品代理、自主研發相結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產品的生產和研發，其中旗艦產品涵蓋高通量核酸提取平臺、全自動封板機、定位離心機、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；自動化槍頭、深孔板等耗材；生物樣本庫/種子庫整體設計咨詢、樣本儲存空間裝修改造、管理軟件定制服務、高通量自動化設備、液氮罐超低溫冰箱儲存設備、凍存試劑耗材、樣本的冷鏈運輸、以及樣本后續研究服務及大數據分析等環節。
 
目前，公司共有員工30多人，合作方數百人。通過線上線下相結合的方式，構建起了互聯網、物聯網、新媒體、大數據、元宇宙為核心的現代經營生態體系。業務涵蓋全國各個大學、科研機構、醫院、研發型企業、政府機關，包括： 中國科學院、軍科院、醫科院、國家實驗室、清華大學、北京大學、解放軍301醫院、協和醫院、湘雅醫院、復旦大學、中山大學、武漢大學、碩世生物、藥明康德等上千家單位 。公司旨在科技創新、技術突破，用新技術新工具賦能用戶，為用戶需求設計高效解決方案和高品質的產品。
 
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Ebaiao的愿景： 成為中國生命科學領域的創新者，成為中國領先的生物網絡渠道平臺，成為生物從業者最值得加入的生物公司。