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涵盖 Oligo Pool、芯片、基因,领挚科技首批生命科学产品顺利交付

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发表时间:2024-03-15 09:18作者:LinkZill News
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基于 TFT-DNA 合成技术,领挚科技已经顺利完成三种产物形态的交付

2023 年 3 月 31 日,领挚科技生命科学业务线诞生,同时,TFT-DNA 合成技术开发项目组正式成立。2024 年 2 月 26 日,基于 TFT-DNA 合成技术的首批产物已经顺利完成交付。从设备开发立项到产物商业化交付,前后不过 11 个月时间。在接下来的 3 周内,领挚科技密集地完成了 三种产物形态 的交付,包含 Oligo Pool(寡核苷酸池)、核酸微阵列芯片,以及 DNA 大片段(常被称为「基因」)。


这其中包括 10 个 Oligo Pool(寡核苷酸池)的生产,通量范围为 64 至 4096 条,总交付寡核苷酸条数超过 2 万条,碱基数超过 126 万 nt。这些 Oligo Pool 的主要应用方向包括:

  • 单细胞和空间组学技术开

  • 高通量序列筛选

  • NGS 测序 Barcode

  • 多重 PCR 检测

  • 捕获测序 Panel


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/ 图:在 4K 通量 TFT-DNA 合成芯片上,以领挚科技品牌代言人「小挚」为模版,进行电控 DNA 合成后的荧光原位杂交扫描图案。 /

同时,我们也完成了 两批次核酸微阵列芯片 的出货。应用方向包括:

  • 病原微生物的快速检测

  • 电化学微阵列传感技术开发

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/ 图:领挚科技交付的核酸微阵列芯片 /

此外,也完成了 两批次、共计 15 条基因 的交付,每条基因长度在 1.0 ~ 1.5 kb。这些基因的应用方向包括:

  • AI 辅助蛋白文库设

  • 合成生物学应用


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/ 图:领挚科技交付的基因 /



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三种产物形态对 TFT-DNA 合成仪关键产品定义的验证

TFT-DNA 合成技术的关键产品定义,是利用 TFT 芯片 成本低面积灵活(最大可至约 10 平方米)的特性,实现「灵活通量灵活产量」的技术参数,以兼容包括 基因拼接NGS Panel 生产、高通量序列文库筛选、单细胞和空间组学技术在内的各种应用场景。比起流行的压电喷墨合成、基于 CMOS 芯片的电控合成等技术路线,TFT-DNA 电化学合成技术拥有 更高的生产效率,以及优秀的 规模放大能力,除研发用定制化产物外,更有潜力进行 半定制化标准化 Oligo Pool 和芯片产品的 批量化生产。而领挚科技已完成的产物交付,成功地验证了这样的 产品定义、技术选型、客户需求和应用场景 的强关联性。

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在诸多实验场景中,Oligo Pool 的 单位产量均一性 是重要的技术指标。


在我们交付的订单中,部分客户要求订购 Oligo Pool 内的序列,每条都需要达到 pmol 级产量(100 fmol ~ 1 pmol),且要求序列不能经扩增和酶切处理,直接进行实验。因此,用传统的柱式合成生产这些序列,原料浪费严重,生产成本过高;而现有已经商业化的高通量 DNA 合成技术路线,在不对产物扩增的情况下,几乎难以实现 pmol 级产量。TFT-DNA 合成技术正是为这样的需求,提供了理想的解决方案。


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TFT-DNA 合成的另一种应用方式,是将 DNA 留在芯片表面,进行生物大分子的杂交、捕获,从而实现原位的检测、分型、传感等功能。而微阵列点阵面积密度DNA 载量、信号传感手段,也关联着不同的 检测灵敏度动态响应范围


而已经商业化的压电喷墨、光控、CMOS 电控等高通量 DNA 合成技术路线,介于设备机械结构、耗材选型和半导体 in-house 后制程能力的限制,在点阵密度、单像素点面积和 DNA 载量等参数上,往往不具备自由度。通过领挚科技的 in-house TFT 图形化工艺,我们可以在同一张芯片生产大小和载量不同的 DNA 点阵。在我们交付的一批用于杂交检测的芯片上,用户因此能够对同一靶标设置多种载量的检测位点组合,或对不同靶标选择不同的检测范围,在一张检测芯片上 兼顾检测靶标的数量,以及 更广的检测范围


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基因的拼接需要产量为 pmol 级(通常体系为 0.2 至 1.0 pmol)、高度均一 的 15 ~ 50 条寡核苷酸做为原料。这些寡核苷酸通常使用柱式合成设备进行生产,但柱式合成单位产量过高,试剂原料浪费严重,也导致了基因合成的成本居高不下,限制了 AI 辅助蛋白设计、大分子药物研发、合成生物学等领域的发展。


而现有高通量 DNA 合成技术的单位产量往往为 0.1 fmol 级,远远达不到基因拼接的需求。如强行使用这样的产物进行基因拼接,需要对 Oligo Pool 进行两轮扩增、除错、酶切,实验过程比传统方法更繁琐,产物偏倚被指数级放大,拼接成功率更低,并可能因为合成过程中串扰率高、扩增引入额外的突变错误等因素,使得测序验证成本更高;因此,即便有极少数高通量 DNA 合成技术(如整合了硅基芯片蚀刻工艺的压电喷墨法,只引入一轮扩增)生产的 Oligo Pool 能够应用于部分基因拼接,其生产成本、人力成本、交付周期、对不同基因序列的兼容性,也未较柱式合成体现出优势。


而更高成功率、更低成本、更快交付的基因拼接,尤其是免 Oligo Pool 扩增和酶切的基因拼接,正是 TFT-DNA 合成技术瞄准的「杀手应用」之一。我们分别实现了免除扩增以及引入一轮扩增的基因拼接,能够用 TFT-DNA 技术生产的 Oligo Pool,顺利完成长度在 1.0 ~ 1.5 kb 基因的拼接和测序验证。


领挚科技基于动态规划的 基因序列和 Oligo Pool 设计算法和流程,能够对我们已完成测试或测试中的 二十余种拼接实验方案 进行兼容,大大提高了 TFT-DNA 合成产物的一次性基因拼接成功率。预计在 4K 和 65K 通量芯片上,领挚科技有望将基因拼接的原料、试剂、耗材、测序成本,降至 0.03 ~ 0.07 元 / bp 水平,为大规模基因合成的应用场景,如 AI 辅助蛋白设计、抗体筛选、核酸药物筛选、合成生物学等,带来根本的供应链变革。



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TFT-DNA 合成设备和芯片,火爆的研发进展

设备开发方面,领挚科技在短短 8 个月时间内,已经完成了 五代、共 八台 TFT-DNA 合成仪 原理验证机的开发,设备间差异、批次间差异均已得到良好控制,标志着 Alpha 测试阶段的完美收官。我们也即将开启 Beta 测试机的开发,短期内 Beta 测试机将涵盖 桌面式研发型多通道工业机型 两种主要形态,未来也将启动 大面积量产型 设备的技术验证。

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/ 图:领挚科技桌面式 TFT-DNA 合成仪。 /

预计在 2024 年上半年内,我们将完成部分合成 设备芯片专属试剂 的出货,并启动在终端客户实验室的 Beta 测试工作。

在完成了 64、256、672、4K 四种通量芯片验证和产物交付的同时,我们也已经完成了 数十种 不同版本芯片的设计,涵盖 65K131K262K 等通量,分别将于 2024 年 Q2 至 Q3 完成流片和合成测试。



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更多生命科学设备和标准化服务即将问世,敬请期待

为了不断迭代 TFT-DNA 合成仪及其配套设备,验证 TFT 技术在诸多研发、测试、生产场景的应用价值,我们也将于今年内适时推出 标准化商业服务(涵盖 Oligo Pool、核酸微阵列芯片、基因文库的设计和构建等),敬请关注我们的公众号和官方网站,即时获取我们的最新进展。

我们热切欢迎各位成为 TFT 生命科学技术的天使用户,与我们一起,链接技术,引领变革。


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