提升实验室自动化能级，加快合成生物创新策源

近日，上海市合成生物产业协会在上海浦东正式成立，镁伽科技作为首批创始会员出席第一届第一次会员大会。这是继10月上海市政府印发《加快合成生物创新策源打造高端生物制造产业集群行动方案（2023-2025）》后，又一推动合成生物产业的重要举措，标志着上海将合成生物学技术列为主要发展的先导产业，将进一步促进合成生物学创新平台建设、产业成果转化，推动上海达成“到2030年，建设合成生物全球创新策源高地、国际成果转化高地和国际高端智造高地，基本建成具有全球影响力的高端生物制造产业集群”的目标。

上海合成生物学产业协会将致力于构建产业高端智库，推动产业研究发展及相关标准、法规建设，促进本市合成生物学产业建设。在近期出台的《行动方案》中，同样聚焦合成生物学产业，涉及创新策源、产业集聚和生态营造等方面，并作为主要任务提出：组织攻关生物设计自动化工具，如聚焦基因检测、实验室自动化、高通量筛选等领域，开发迭代合成生物技术亟需的生物设计自动化工具；建设高能级生物铸造厂，围绕中试放大与规模化生产的关键环节，建设若干个“设计-构建-测试-学习”的高通量、自动化、开放式的生物铸造厂。

合成生物学微观工程化流程^[1]

合成生物学是一门具有挑战性和前瞻性的交叉科学，从微观的基因合成到宏观的放大生产都存在着较高的技术壁垒，在整个合成生物学产业链中，生物体设计、自动化平台及智能数据分析是实现从基础研发到生产应用跨越的关键一环^[2]，将合成生物学与智能自动化结合将更快创建智能化与高通量的产业模式，加速其向产业化、工业化的转型与发展。

镁伽科技深耕生命科学领域多年，凭借丰富的产品研发、应用开发以及快速响应行业细分领域发展需求的能力，已获得了业界广泛认可。近年来，镁伽积极布局合成生物学自动化方向，以自动化、高通量、快速周转、智能化数据管理为核心技术，与合成生物学领域的菌种筛选、酵母定向进化、质粒构建等实际应用相结合，打造出多款高度标准化、模块化的自动化平台，进一步推动合成生物学领域的研究发展及产业化应用。

微生物发酵技术是一种基于微生物代谢的生产工艺，此类产品具有绿色、可持续等优势。菌种筛选是微生物发酵的核心环节之一，关系到产物品质、生产效率和生产成本等方面。然而，由于微生物种类繁多、体积微小，实际研究存在诸多难点，例如，如何从多样性的基因组文库或突变文库中筛选出具有代谢性能提升的突变克隆，此类都是颇具挑战性的难题。

镁伽高通量菌种筛选系统整合了数十台成熟的自动化设备，可自动化完成从克隆挑选、诱导表达、到反应检测的全流程菌种筛选实验，支持在线进行菌种扩增，菌种密度检测，菌种备份等操作，每天能完成480-960个菌株筛选，可大幅提升实验室日均通量，广泛适用于酶制剂、食品饮料、生物能源、工业发酵等领域。

镁伽高通量菌种筛选系统

酵母合成生物学是一个具有广阔发展前景的生物学领域，涉及细胞结构、基因调控、代谢途径等多个分支，研究者通过探索酵母发酵的各个环节，研究如何通过生物化学合成途径将有机物转化为目标产物。但达到工程酵母所需的产品滴度和产量还需要多重菌株工程、快速和高通量的仪器设备以及代谢通量的准确控制，这在很大程度上取决于合成生物学自动化工具的应用^[3]。

镁伽全自动酵母定向进化系统可充分解决以上难题，将自动化酵母菌培养系统与多款设备相整合，自动化进行传代、加药、检测等实验过程，实时跟踪酵母生长情况，准确灵活的把握定向进化进程。与传统手工操作相比，单个样本操作时间减少近4小时，整体实验通量提升高达70倍，为合成生物学目标宿主选育提供更加先进的自动化解决方案。

镁伽全自动酵母定向进化系统

在生物技术中，质粒被广泛应用于DNA重组技术以实现基因的插入、修饰、表达等功能。但质粒构建作为一项耗时费力、缺乏灵活性的工作，一直是推动合成生物学DBTL 循环的主要难点之一。构建质粒往往需要多次的反复试验和优化，涉及DNA合成、引物设计、PCR扩增、克隆、测序等一系列复杂的操作步骤，自动化程度的高低直接影响了质粒构建在实际应用中的产业化、规模化发展。

镁伽全自动质粒构建系统是镁伽与义翘神州达成战略合作后，迅速落地并投入使用的高通量自动化平台，系统可以完成从目的基因构建、克隆挑选到质粒提取的全流程自动化，不仅可以大幅提高质粒的产出率和准确性，还可以推动实现具有高保真度和稳健性的自动化DNA组装过程，经客户实际验证，可帮助提升实验室产能达50%。

镁伽全自动质粒构建系统

自摇瓶培养技术问世以来，凭借其节能、准确、稳定的优势，被广泛应用于工业微生物菌种筛选、种子培养和发酵试验等方向，但目前摇瓶培养技术仍以手动操作为主，这种繁琐的过程消耗了大量的人力和时间，加重了科研人员的负担，不仅限制了实验效率，人工操作也很大程度影响了实验的可靠性和准确性。

镁伽自动化摇瓶培养系统，由百级正压层流系统、紫外系统、摇瓶上下料小车、喷码单元、振荡单元、菌种冻存管开关盖单元、摇瓶开关盖单元、培养基灌装单元、称重单元、移液枪液体转移单元构成，能够实现种子接种、连续批量培养、培养基自动分装、加液量自动检测等功能。该系统仅只需1位实验人员即可完成3~4名实验员手动操作的工作量总和，大幅提升实验室人效。

镁伽自动化摇瓶培养系统

当前，除上海市在积极布局合成生物学产业外，国内其他地区也纷纷出台相关政策，围绕基础研究、成果转化以及产业化的各个阶段，不断刺激推动合成生物技术的发展。镁伽作为国内合成生物学自动化领域的领军企业，现已参与深圳、天津等地区的合成生物学大平台建设，凭借丰富的实战经验和产品组合，多种自动化解决方案已落地国内多家科研院所和企事业单位。

未来，镁伽将继续为合成生物学的研究与应用提供更加先进、智能、高通量的实验工具和研究方法，以更好地适应市场的变化和需求，助力合成生物学产业的长稳发展。

[1]创业邦：2022年中国合成生物学产业发展报告；

[2]东吴证券：合成生物学深度报告：合聚万物，成致未来；

[3]Jin Hou, Jens Nielsen, Editorial: yeast synthetic biology, FEMS Yeast Research, Volume 20, Issue 6, September 2020, foaa049.