纽约——现在还不要扔掉你的旧Illumina HiSeq 2500。一个规模不大但不断增长的研究人员群体正在致力于将该测序仪转变为空间生物学平台。
纽约基因组中心和哥伦比亚大学的研究人员重新利用测序仪上的成像和微流体系统，实现了基于抗体的迭代间接免疫荧光成像(4i)方法的自动化版本，该方法能够以单细胞分辨率同时查看数千个细胞中的多种蛋白质。
他们的设备与4i化学技术相结合，可以在亚细胞分辨率和三维空间中同时检测四种不同的蛋白质，并提供机载温度控制。因此，它为Akoya PhenoCycler等商业平台提供了一种可能的替代方案。
NYGC技术创新实验室的塞拉斯·马尼提斯(Silas Maniatis)负责监督该平台的开发，他说:“它不像商业平台那样光鲜亮丽，对用户来说也不友好，而且速度可能有点慢。”vwin德赢ac米兰合作“但当你谈论一种价值数十万美元的仪器和数百美元的试剂，以及一个明确的面板，而不是所有东西都完全开放，最高只需要1万美元，这是相当有吸引力的。”
去年8月，该团队发布了一份预印本，描述了PySeq2500——一套用于创建新流单元以解锁系统功能的工具和方法BioRxiv．他们的方法已经开始流行起来。
约翰霍普金斯大学Loyal Goff实验室的研究人员已经建立了一个PySeq设备，加拿大BC癌症研究所Michael Smith基因组科学中心的Robin Coope领导的研究人员正试图将一个旧的HiSeq转化为空间转录组学MERFISH(多重误差-鲁棒荧光原位杂交)，一种由哈佛大学衍生公司Vizgen商业化的RNA检测方法。NYGC团队还将其用于免疫- saber(交换反应信号放大)和其他化学反应。
PySeq只是过去几年涌现的众多空间组学方法之一，但它可能不仅仅是一种好奇心。它可以帮助研究人员进入空间生物学领域，而不用把自己束缚在商业仪器上。在上个月的“基因组生物学与技术进展”(Advances in Genome Biology and Technology)大会上，NYGC的高级研究工程师、PySeq技术开发的先锋昆纳尔·潘迪特(Kunal Pandvwin德赢ac米兰合作it)看到展示的大量空间组学平台，感到担忧。“我当时在想，‘有很多公司。不是所有人都能活下来。’”他说。对于一个实验室来说，花费数十万美元购买一家公司的平台，而这家公司可能在几年后才会出现，这是非常昂贵的。“我们可以将PySeq应用于我们的空间技术，看看谁能胜出，”他建议道。
PySeq平台的联合开发者、哥伦比亚大学医学博士候选人乔安娜·佩特雷斯库(Joana Petrescu)说，PySeq的诞生是出于必要，即为了避免其他科学家争夺“我们唯一真正可行的显微镜”的愤怒。她想在研究肌萎缩性侧索硬化症(ALS)和痴呆症的神经退行性变时使用4i。该方法提供了比单轮观察更多的多路复用，并且可以使用未经修饰的抗体，但每轮大约需要8个小时，整个过程可能需要好几天。在NYGC共享的蔡司共聚焦显微镜和免疫荧光扫描仪上进行实验是不可取的。
她联系上了潘伟迪，潘伟迪听说过通过一个黑客程序入侵hiseq网络论坛上．潘迪特说，NYGC有“一堆已经退役的hiseq电脑，就摆在那里”，所以他买了两台。“第一个我们完全拆开了，想弄清楚每个组件是如何工作的，”他说。第二个被转换成真正的自动化钻机。
“我认为HiSeq 2500将作为最具影响力的大规模生产科学仪器之一载入史册，”BC癌症研究人员库普说。“它们在容量上向前迈进了一大步，其中许多运行时间相对较长，可靠性很高，并获得了重要的生物学见解。这些仪器本身充满了非常高质量的光学和流体系统，这些系统还有很长的寿命，所以找到一种方法来赋予这些平台潜在的新用途是很好的”。
他说:“我们通过寻找另一种用途来纪念这一遗产。”目前还不清楚有多少HiSeq 2500可能被改装。在截止日期前，Illumina公司没有对现役或最近退役仪器的数量做出回应，但潘迪特估计，Illumina公司已经卖出了几千台仪器。Illumina已经停止了该平台，并将于2023年2月28日停止销售HiSeq的测序试剂。
对于NYGC团队来说，一个关键的工程挑战是创建一个定制的流池设计，既能与系统配合工作，又便宜。他们使用常规的玻璃载玻片和盖玻片，但需要开发合适的间隔器来分析任何样品。除了在载玻片上手动钻孔以使其与HiSeq上的试剂端口对齐外，关键的解决方案是购买一台Cricut切割设备，那种你可以在工艺品商店找到几百美元，切割特殊的胶带来制作流单元间隔。
任何想要实现PySeq的人仍然需要购买一个Cricut，但流式细胞玻片-预钻孔-可通过Potomac Photonics获得。
另一个挑战是编写控制机器的软件。Petrescu说:“这个系统和潘伟迪编写的代码真正令人惊奇的地方在于，它与成像技术是兼容的。”
Maniatis说:“你可以做任何协议。”他指出，该软件控制了试剂输送和成像的所有重要时间方面，比如自动对焦。
虽然库普的实验室仍处于探索的早期阶段，但他希望他的协作与Sam Aparicio合作，他是BC癌症研究人员，拥有实验室建造的MERFISH仪器，将有助于取得成功。主要硬件组件MERFISH设置是流体和荧光显微镜。“在纸面上，HiSeq 2500上有足够的流体，可以进行与实验室制造的MERFISH硬件相当的分析，”他说，并指出一些实验室已经使用该技术开发了全转录组分析。vwin德赢ac米兰合作然而，在这种应用中使用2500还存在一些挑战，特别是在分辨率和荧光团过滤器兼容性方面，因此我们仍处于评估阶段。”
作为一个空间蛋白质组学平台，与商业系统(如Akoya PhenoCycler)相比，PySeq平台可能无法提供一流的功能，后者可能具有更高的多路复用或更宽的视野。但是，如果温度控制在4°C到65°C之间，就可以对低聚偶联抗体进行更严格的杂交。
NYGC团队大力宣传易用性。“我不是一个有编码背景的人，”Petrescu说，“所以我可以使用(潘伟迪的)代码并进行实验，这对我很有帮助。”她补充说，这种灵活性很有吸引力。“我们不局限于任何特定的化学成分或样本类型，”她说。“我们对此非常满意。”
PySeq不提供的一个重要方面是客户支持。该团队已经就该项目与Illumina公司的代表进行了联系，“一切都很好，”Maniatis说。但潘迪特表示，该公司对积极支持将其作为空间生物学应用平台并不感兴趣。潘迪特说，所有的软件都是开源的，所以研究人员不太可能遇到Illumina软件许可的问题。
尽管Illumina公开表示不感兴趣，但潘伟迪想知道，该项目是否会激发公司内部的某些人对其进行更深入的研究。
“这就引出了一个问题，‘如果Illumina参与了空间游戏会怎样?’”他说。