擎科基因工廠揭秘（下）：高效Oligo合成，基因合成最快3天內可交付
北京2024年11月21日 /美通社/ -- 在前篇文章中，給大家深入介紹了擎科基因工廠的自研合成原料與合成儀，揭示了擎科生物如何突破技術壁壘，打造全自主的基因合成產業鏈。
今天，本篇將繼續帶您走進擎科基因工廠，詳細探討擎科生物在Oligo合成等方面的技術優勢，以及如何通過精密控制和智能化平臺，實現基因合成高效交付的背后秘密。通過技術升級與質量管理，擎科生物不僅為客戶提供了可靠的產品質量保障，還為廣泛應用領域的發展提供強有力的支持。
高效率和高準確度的Oligo合成
寡核苷酸（Oligo）合成是基因合成的基礎模塊。在基因合成過程中，短鏈寡核苷酸片段首先被合成，然后通過拼接和延長構建出完整的基因序列。Oligo合成不僅對基因合成至關重要，還涵蓋了DNA和RNA的合成，以及修飾寡核苷酸的合成。這些合成在分子生物學、基因治療、診斷和藥物開發等領域發揮著關鍵作用。
圖1.擎科生物Oligo合成類型及應用場景
圖1.擎科生物Oligo合成類型及應用場景
合成效率和合成長度
Oligo合成通常采用化學合成固相亞磷酸三酯法，通過每個【脫保護，偶聯，加帽，氧化】的循環逐個加入核苷酸單元，每一步反應效率都不能達到100%，且該過程會隨著引物長度的增加而變得復雜。每輪寡核苷酸的合成效率都會影響最終的總合成效率。隨著合成長度越長，總合成效率會降低，即使每個合成周期的效率高，但當鏈長增加到一定程度時，產物中的目標序列占比會顯著降低。假設每步反應效率是98%，合成100 nt長度時，產物中的目標序列占比降至13.26%（98%的100次方），且較難純化出目標的Oligo。而且較長的鏈會增加內部錯誤配率對和二級結構形成的可能性，這也將導致合成效率下降和錯誤率上升。
引物合成的耦合效率高低與多種因素相關，包括人員專業性、機器先進性、原料穩定性、規章制度的精細性以及環境控制的嚴格性。2024年年初擎科生物從"人機料法環"5個方面進行了全面升級，并嚴格執行周期質量跟蹤。擎科生物Oligo合成每步耦合效率高達99.5%，這為總效率提供了保障，合成長度可達200 nt。
合成純度
純度指目標序列占全部序列的百分比，Oligo的純度對于確保實驗的準確性和可靠性至關重要。從實驗的準確度來說，Oligo的純度越高，實驗結果通常越可靠。但在實際應用中，綜合考慮成本、時間和實驗需求，合理選擇純度是關鍵。常見的純化方式有DSL 純化、OPC 純化、PAGE 純化、HPLC 純化等。擎科生物子公司梓熙生物是業內為數不多支持CE檢測的企業，精度可達1 nt的分辨率。
圖2.擎科生物純化級別推薦表
圖2.擎科生物純化級別推薦表
合成修飾
為了提高Oligo在不同應用場景下的穩定性、細胞攝取效率以及特定實驗的靈敏度和特異性，可以進行核苷酸變體、熒光基團、淬滅基團、化學連接基團、生物素等不同修飾。
擎科生物子公司梓熙生物，在北京和蘇州布局了高質量修飾引物/探針的生產工廠，可提供百余種修飾基團，客戶可根據需要進行選擇，修飾位置包括5'端修飾、3'端修飾、雙標修飾、中間修飾與核苷酸堿基修飾，按照功能可劃分為以下幾類：
圖3.Oligo修飾類型功能分類
圖3.Oligo修飾類型功能分類
圖4.擎科生物熒光修飾穩定性測試（4℃/60℃ 70小時）
圖4.擎科生物熒光修飾穩定性測試（4℃/60℃ 70小時）
擎科生物具備卓越的Oligo合成能力，不僅顯著提升了基因合成的成功率和成本控制，還為mRNA疫苗研發、抗體藥物制備、基因編輯、分子診斷及基礎科研等領域提供了高品質的Oligo產品，為各領域客戶的研究和開發提供了有力支持。同時不斷優化流程與配送時效，全國20個合成基地附近均可提供次日早晨送達服務，部分基地快至當日達。
從PCR到基因組裝：揭示合成關鍵步驟與精準驗證
由于寡核苷酸從頭合成長度的限制，通常采用DNA組裝技術、使用短寡核苷酸作為原料來構建更長的合成片段。常用的組裝方法包括全片段酶促連接法和酶促填充法。全片段酶促連接法利用DNA連接酶將具有5'磷酸化且重疊互補的寡核苷酸片段連接形成雙鏈DNA。酶促填充法基于聚合酶循環組裝（Polymerase Cycling Assembly，PCA）技術，使用DNA聚合酶將重疊的寡核苷酸延伸成雙鏈片段，通過overlap PCR獲取較長片段，然后將各片段一起組裝至載體上，最終構建出完整載體。
圖5.擎科生物基因合成流程圖
圖5.擎科生物基因合成流程圖
擎科生物的基因合成智能化生產平臺專注于1.5 kb以內短片段的自動化生產，能夠有效減少人工操作失誤并顯著提高生產效率。客戶可根據不同應用需求選擇合適的載體骨架。公司已經建立了一個精準規范的載體庫，提供160多個免費載體供選擇，并可按需制備合格的線性化載體。同時，擎科生物還為客戶自備的載體提供NGS測序驗證，確保載體序列的準確性，并提供一年的免費存儲服務，方便后續使用。
為保證高效且高質量的基因合成過程，擎科生物自主研發了高品質的重組酶、聚合酶和感受態細胞，這些都是保證載體構建及PCR片段連接反應順利進行的關鍵試劑。全流程的試劑控制確保每個環節的質量。
在自動化生產過程中，載體與PCR片段的連接反應由自動移液工作站完成，復蘇液通過自動涂布儀進行樣品涂布，隨后利用全自動菌落挑選儀篩選陽性克隆。整個過程支持二維碼和條形碼管理，大幅提高了生產效率，減少了人工失誤。
擎科生物還采用了自主開發的"磁珠法測序平臺"進行Sanger測序，確保目的序列的100%準確性。此外，創新性的Fast NGS技術用于NGS測序，進一步保障了全質粒序列的精準度。通過智能化生產線的全程控制，從自動化序列分析到篩選、測序和質檢，每一環節都經過嚴格把控，確保基因合成的高效率和高質量。最終，擎科生物的基因合成交付率超過99.5%，最快可在3天內完成交付。
在對擎科基因工廠的探秘之旅中，我們深入探討了擎科基因工廠的核心組成部分，從自研的高質量合成原料到創新的合成儀設備，再到高效精準的合成技術與流程控制，每一環節都為推動基因合成技術的快速發展奠定了堅實基礎。通過這些創新，擎科生物不僅打破了技術壁壘，建立起全自主的產業鏈，還在提高核酸合成效率、合成規模的同時，保證了產品的高質量和高交付速度。
隨著基因合成技術的不斷進步，我們可以預見未來生物醫藥、基因治療、精準醫療等多個領域都會發生前所未有的變革。擎科生物在這場技術革命中，將為相關產業注入了強勁的動力。未來，擎科生物將繼續發揮創新優勢，推動基因合成技術的發展，為全球生物產業帶來更多突破。
