Стаття від: 15 березня 2024 року
На глобальному ринку аквакультури ось-ось з’явиться машина, здатна з винятковою швидкістю проводити скринінг на наявність декількох патогенних мікроорганізмів.
Стандартний Biomark X9 від Biotools дозволяє користувачам виконувати ПЛР –тестування (полімеразну ланцюгову реакцію) в реальному часі на 96 генах одночасно © Standard BioTools
Високопродуктивна геномна система Biomark X9 пропонує економічно ефективні, високопродуктивні та автоматизовані рішення для ПЛР і секвенування наступного покоління (NGS) в аквакультурних лабораторіях – як на фермах, так і в науково-дослідних установах.
Розроблений компанією Standard BioTools (раніше відома як Fluidigm), Biomark X9 має потенціал для значного підвищення рівня біозахисту на рибних і креветочних фермах будь-якого масштабу, пропонуючи раннє попередження про будь-які загрози здоров’ю, а також швидку діагностику будь-яких патогенів, присутніх у воді або в самих тваринах.
За словами Phillip’а Kilgas’а, продукт-менеджера системи, хоча X9 була розроблена для сектору охорони здоров’я людини, компанія розглядає аквакультуру як один з найперспективніших напрямків диверсифікації – через різноманітність видів, що вирощуються, різноманітність патогенів, яким вони піддаються, і відкриту (відносно небіозахищену) природу багатьох систем аквакультури.
“Biomark X9 краще підходить для аквакультури, ніж для інших секторів тваринництва, таких як виробництво ВРХ або птиці, оскільки наша технологія краще підходить – велика рогата худоба і птиця мають справу лише з декількома патогенами і декількома зразками за раз, тому більш традиційний підхід ПЛР добре підходить для них. З іншого боку, аквакультура передбачає велику кількість тварин на кожній фермі та широкий спектр захворювань, що робить її добре придатною для нашої технології,” – пояснює він.
За словами Kilgas’а, Biomark X9 поєднує в собі низку функцій, для здійснення яких раніше було потрібно багато пристроїв.
“Наша команда з НДДКР знайшла спосіб об’єднати їх в одному приладі та об’єднати різні програми на одній платформі. Наприклад, Biomark X9 може виконувати ПЛР і підготовку бібліотеки NGS в режимі реального часу в одній системі – це перший прилад на ринку, який здатний працювати з обома цими програмами, і це дасть дослідникам і фермерам доступ до постійно зростаючої кількості геномних застосувань, які можуть бути виконані в аквакультурному просторі.,” – зазначає він.
Biomark X9 був запущений в кінці 2022 року, спочатку з акцентом на ПЛР, а можливості NGS були додані нещодавно.
“ Ми вже досягли значних успіхів у сфері охорони здоров’я, у боротьбі з новими хворобами та спалахами захворювань,” – зазначає Kilgas. “ І я думаю, що те ж саме стосуватиметься і аквакультури, зважаючи на спектр патогенів, які впливають на цю галузь.”
Старша версія Biomark була значно більшою за розміром. Остання модель є набагато більш портативною і навіть використовується на дослідницьких суднах. © Standard BioTools
Примітно, що, незважаючи на збільшення функцій, машини стають все більш портативними.
“ Ми консолідуємо конструкцію, щоб вона стала набагато меншою, настільною платформою,” – пояснює Kilgas.
І хоча машини в першу чергу призначені для використання в наземних лабораторіях, вони також успішно пройшли випробування в більш складних умовах.
“Один клієнт встановив його на човні, де він використовувався для моніторингу мігруючого лосося на Алясці під час сезону рибальства, щоб допомогти зрозуміти особливості міграції цих риб. Однак це унікальний випадок використання, і нам довелося виконати дуже специфічну інженерну роботу, яку не обов’язково можна масштабувати,” – розповідає Kilgas.
Незважаючи на складність машини, керувати нею, за словами Kilgas’а, нескладно.
“Це практично система plug-and-play (підключи і працюй). Робота з Biomark X9 схожа на звичайну ПЛР, але оскільки ми використовуємо нанолітрові об’єми і об’єднуємо кілька аналізів на одній пластині, це дозволяє набагато швидше і простіше виконувати кілька експериментів за один раз.”
І він переконаний, що вона має багато переваг перед вже існуючими, традиційними пристроями для тестування.
“Це покращення з кількох точок зору: ви можете проводити одночасну діагностику, що означає, що ви можете тестувати кілька зразків на кілька патогенів одночасно. Ми також зменшуємо використання пластику в 100 разів – потрібна лише одна пластина, тоді як для звичайного ПЛР-тестування знадобилося б 100 пластин. Це також означає менше часу та праці, необхідних для проведення тестування,” – каже Kilgas.
Іншою ключовою перевагою є гнучкість машини.
“ Зазвичай люди зосереджені на цілях, які вони намагаються виявити. Але якщо раптом виникає спалах нового патогену, їм просто потрібно додати один аналіз до нашої технології, щоб виявити його,” – зауважує він.
Цільові споживачі
Що стосується продажів, Kilgas розглядає державні органи, приватні лабораторії та академічні інститути як основні цільові ринки, особливо в Європі та Азії, але бачить, що охоплення з часом розширюється – частково завдяки вражаючому зменшенню розміру машини, що робить її набагато більш портативною та універсальною.
“Хоча, звичайно, існують витрати на капітальні інвестиції, пов’язані з придбанням приладу, низька ціна за точку даних (інформативну точку) (завдяки мініатюризації аналізу) і скорочення часу на отримання результатів робить нашу технологію придатною для впровадження в безлічі різних лабораторій – від фермерських господарств до контрактних дослідницьких організацій і рибницьких господарств,” – пояснює він.
Використання в аквакультурі досі включало дослідження зв’язку між експресією генів і ростом, стресом і добробутом канального сома, дослідження зв’язку між експресією генів і впливом вірусу синдрому білої плямистості (WSSV) на тихоокеанську білоногу креветку, а також дослідження зв’язку між експресією генів і імунною відповіддю, добробутом і епідеміологією атлантичного лосося (https://www.standardbio.com/FluidigmSite_Assets/PrdSrv-Tech_Microfluidics/Documents/MF_Casestudies_FY24Q1_Aquaculture-Salmon-Trout.pdf).
Новий Biomark X9 у дії. Серед перших, хто почав використовувати прилад в аквакультурі, – Шотландський науково-дослідний центр імунології риб при Абердинському університеті © Standard Biotools
Серед користувачів системи – професор Sam Martin, директор Шотландського дослідницького центру імунології риб при Абердинському університеті, який був вражений швидкістю та потужністю системи.
Як пояснює він: “Система дозволяє нам проводити ПЛР у реальному часі на 96 генах – потенційно від 96 різних тварин – одночасно. Перевага полягає в тому, що ми можемо реально збільшити кількість різних особин і реплікацій, які ми досліджуємо, з великою кількістю маркерів, які, як ми знаємо, скажуть нам про стан здоров’я риби.
“У нас було кілька проектів з вивчення молекулярних основ складних зябрових хвороб та AGD (Amoebic gill disease – амебна хвороба зябер ). Раніше ми використовували глибоке секвенування – дуже дорогу і трудомістку форму секвенування РНК, яка коштує близько £150 за рибу.
“Ми поєднали наш аналіз зябер атлантичного лосося з гістопатологічними дослідженнями, щоб знайти набір генів, які є індикаторами здоров’я риби. Тепер ми зможемо брати рибу з ферми і повідомляти фермерам про стан здоров’я цієї риби, використовуючи цілий спектр біомаркерів здоров’я риби, які ми вже охарактеризували як індикатори стану здоров’я риби. Інший новий проект передбачає вивчення антивірусних ознак, щоб допомогти зрозуміти захист після вакцинації.
“Замість того, щоб робити дороге секвенування РНК на п’яти рибах або брати багато риб і досліджувати один чи два гени, ми можемо взяти багато риб і дослідити багато генів одночасно – ми можемо робити ПЛР в реальному часі за день, тобто виконувати роботу, на яку раніше витрачалось кілька місяців.”
З іншого боку, Департамент рибного господарства Канади і Департамент рибного господарства Аляски використовують його для роботи з природними рибними запасами.
Майбутній розвиток
Дивлячись уперед, Kilgas вважає, що в міру того, як Biomark X9 буде розвиватися, будуть розвиватися і способи його використання.
“По мірі того, як фермери будуть краще розуміти технологію та місцеві патогени, вони зможуть перейти від реактивного до проактивного стану. Оскільки ми можемо легко адаптувати наші аналізи для будь-якого типу експерименту, якщо у них є підозра, що патоген може бути там, ми можемо додати аналіз на нього за дуже невелику додаткову плату, щоб фермери могли проводити рутинне тестування на нього,” – пояснює він.
Він також вважає, що X9 може допомогти підвищити сталість сектору аквакультури, і додає, що машину можна було б зробити більш чутливою, щоб забезпечити більш високий рівень виявлення патогенних мікроорганізмів.
“ Ця технологія призначена для всіх представників аквакультурної спільноти, які цікавляться боротьбою з хворобами, стратегією годівлі та загальним добробутом тварин і хочуть покращити все це, використовуючи для цього нові високопродуктивні та прості у використанні геномні інструменти. Ми з нетерпінням чекаємо на розмову з клієнтами про їхні потреби та больові точки, щоб ми могли продовжувати розвивати технологію,” – розмірковує Kilgas
Щоб дізнатися більше …
Ви можете більше дізнатись про те, як Biomark X9 може вирішувати низку проблем аквакультури за цим посиланням : (https://www.standardbio.com/area-of-interest/agbio/fisheries-and-aquaculture-with-microfluidics) або запитом на електронну пошту education.team@standardbio.com
Посилання на оригінал статті: Can the Biomark X9 revolutionise aquatic pathogen testing?
