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Novartis Vaccines Siena e Hamilton Robotics collaborano per l’automazione di metodi high throughput per il clonaggio di geni e la produzione di proteine ricombinanti per la produzione di vaccini

Press Release   •   May 15, 2014 09:30 CEST

I moderni approcci di Reverse Vaccinology e Structural Vaccinology per lo sviluppo di vaccini richiedono la creazione di un gran numero di cloni che producono proteine ricombinanti in sistemi eterologhi. I ricercatori del centro ricerche Novartis di Siena hanno deciso di automatizzare
le procedure di clonaggio al fine di migliorare la qualità ed aumentare la quantità dei cloni generati, minimizzando gli errori che possono derivare dallamanipolazione di numerosi campioni.

L’integrazione fra il know-how dei ricercatori Novartis di Siena e la tecnologia delle stazioni robotiche HAMILTON Robotics ha reso possibile la produzione di antigeni proteici tramite metodi high-throughput semi-automatizzati. Novartis e HAMILTON Robotics hanno infatti portato a compimento una collaborazione che ha permesso lo sviluppo di una procedura semi-automatizzata, implementata sulla linea MicrolabSTAR, per la produzione di antigeni ricombinanti; la procedura co-sviluppata consente agli utilizzatori la completa automazione dei singoli protocolli che costituiscono l’intero processo, con una flessibilità di scale-up da pochi campioni fino ad alcune centinaia.

Novartis Vaccines è una divisione del gruppo Novartis, società leader a livello mondiale nel campo della salute con oltre 120.000 dipendenti in 140 Paesi nel mondo. È una delle principali aziende impegnate nella produzione di vaccini contro l’influenza e il meningococco, vaccini pediatrici, per adulti e per viaggiatori. Di rilievo è la realtà nel nostro Paese, dove Novartis rappresenta l’unica azienda biotecnologica che ricerca, sviluppa e produce vaccini in Italia. La sede si trova a Siena ed abbraccia un centro di ricerca e sviluppo globale e un importante insediamento produttivo da
cui escono ogni anno milioni di dosi di vaccino, destinati a 130 diversi Paesi.L’Unità di Cloning and Expression si colloca all’interno della Funzione di Microbial Molecular Biology e la sua mission principale è la gestione dell’intero processo che va dalla generazione di cloni che esprimono proteine ricombinanti alla produzione in small/medium scale di biomasse dalle quali estrarre e purificare gli antigeni proteici potenzialmente utili per la produzione di vaccini.

Il laboratorio di automazione della Cloning and Expression Unit si avvale di due sistemi della Serie MicroLab STAR, specificatamente un MicroLab STARPlus e un MicroLab STARLet, per l’implementazione di procedure automatizzate riguardanti PCR, trasformazione di cellule competenti, plating e picking delle colonie di trasformanti, crescita di microcolture in formato 96 well plate, PCR-screening, purificazione e quantificazione di plasmidi, assemblaggio delle reazioni per il sequenziamento degli inserti genici, subclonaggio dei plasmidi in cellule di espressione, induzione dell’espressione di proteine ricombinanti su small-scale, test di solubilità delle proteine ricombinanti e preparazione dei glycerol batches dei cloni.

Il primo sistema si compone di 2 bracci configurati con una testata di dispensazione a 96 canali (con una capacità massima di 1000μl per canale) e 8 canali autonomi per il liquid-handling dei campioni all’interno del deck di lavoro della workstation; la movimentazione di labwares all’interno del sistema è invece attuata grazie ad un I-Swap e ad un Co-Re Grip, quest’ultimo dotato di brevetto Co-Re di proprietà HAMILTON Robotics. Sono inoltre presenti agitatori riscaldati, postazioni refrigerate, una macchina per PCR dotata di quattro testate indipendenti da 96 wells, due postazioni per l’elettroforesi dei campioni di DNA e uno spettrofotometro multireader per la quantificazione della densità ottica delle colture e della concentrazione sia delle proteine sia delle soluzioni di DNA.

Il secondo sistema è stato configurato con un solo braccio modulare, sul quale sono alloggiati 8 canali indipendenti e una telecamera in grado di identificare la presenza di colonie batteriche su agar in base a criteri di forma e colore impostabili dall’operatore. Grazie ad un software di elaborazione delle immagini è poi possibile eseguire il piccaggio dei cloni d’interesse tramite l’utilizzo dei canali di pipettamento e depositarle in piastre deepwell contenenti il terreno di crescita.

Sfruttando l’ampia capacità del piano di lavoro (amplificato grazie alla possibilità d’impilare labwares all’interno dell’area di lavoro), le workstations sono state dotate di postazioni “specchio”, rendendo possibile il fatto che circa il 50% dei protocolli può essere eseguito in maniera virtualmente identica su piattaforme anche concepite per scopi differenti. La versatilità delle suddette installazione permette di eseguire ognuno dei circa 20 singoli protocolli che compongono l’intero processo di clonaggio ed espressione di antigeni in maniera indipendente rispetto a tutti gli altri, assicurando la massima flessibilità ed adattabilità del sistema automatizzato rispetto alle esigenze degli operatori, senza per questo fare venire meno le caratteristiche di robustezza ed affidabilità del processo implementato.

La perfetta integrazione della Serie MicrolabSTAR con le procedure implementate consente di processare da 1 a 192 clonaggi in contemporanea, eliminando i passaggi manuali all’interno di ogni singolo protocollo e minimizzando la variabilità tra i campioni. L’altissima precisione e ottimizzazione dei protocolli implementati garantisce la facilità di utilizzo del processo automatizzato, la velocità di svolgimento e la riproducibilità dei risultati ottenuti.


Hamilton Robotics designs and manufactures fully automated robotic
systems for samples preparation and storage. The products range from unique, custom
laboratory automation solutions (turnkey solutions) on standard applications
validated through partnership programs with renowned biotechnology companies as
well as OEM solutions to the top ten diagnostic companies. Hamilton Storage Technologies designs and manufactures cold storage systems for biobanking and other applications.

 

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