Difference between revisions of "Team:Marburg/Miniprep"

Line 80: Line 80:
 
     <div class="box-dark">
 
     <div class="box-dark">
 
       <h1 class="heading">
 
       <h1 class="heading">
         P A R T S <span style="visibility: hidden;">A</span>O V E R V I E W
+
         L A B A U T O M A T I O N
 
+
 
       </h1>
 
       </h1>
 
       <hr class="line">
 
       <hr class="line">
Line 90: Line 89:
 
     <div style="margin-top: 10vh;">
 
     <div style="margin-top: 10vh;">
 
       <section class="section">
 
       <section class="section">
         <h1 class="title"></h1>
+
         <h1 class="title">A.P.P Automated Purfication Protocolment</h1>
 
         <p style="text-align: justify;">
 
         <p style="text-align: justify;">
                 With our additional created parts, we expanded the current Marburg Collection.<br>
+
                 This year’s iGEM Team worked extensively on automating a plasmid purification on Opentrons’ OT-2. Plasmid
 +
                purification is an indispensable part of completing the cloning workflow in the OT-2.<br>
 
                 <br>
 
                 <br>
                <div class="container">
+
            </p>
                        <div class="box" style="cursor: pointer;" onclick="popup('rbn311')">
+
            <figure style="float: right; margin-left: 25px;">
                            <article class="media">
+
                <img style="height: 400px; width: 600px"
                                <div class="media-content">
+
                    src="https://static.igem.org/mediawiki/2019/6/60/T--Marburg--SyntexConnections.png"
                                    <div class="content">
+
                    alt="Connections between Opentrons, Promega and QInstruments">
                                        <h2>Best Basic Part</h2>
+
                <figcaption style="max-width: 600px">
                                        <p>
+
                    Fig.1 - iGEM team Marburg 2019 is establishing connections between Opentrons, Promega and QInstruments.
                                            1-2 sentence abstract
+
                </figcaption>
                                        </p>
+
            </figure>
                                    </div>
+
            <div><p>
                                </div>
+
                Since the time of an iGEM project is limited to only one year, consequently only a limited amount of work can be
                            </article>
+
                done in that time, which is even reduced by failing experiments and making mistakes in the lab. To overcome this
                        </div>
+
                problem and increase the reproducibility and simultaneously raise the amount of experiments in the lab, we
                    </div>
+
                automated plasmid purification on the OT-2. Using this protocol and making it <b><a
                    <div id="rbn311" class="popup">
+
                    href="https://github.com/igemsoftware2019/iGemMarburg2019">open-source</a></b>,
                        <div class="popup-container">
+
                we
                            <div class="popup-header">
+
                achieved to parallelize work in the lab or make more time for public engagement, human practice, IHP or
                                <h1>Best Basic Part</h1>
+
                everything else not directly lab-related, benefiting the whole iGEM community. This benefits will also be
                                <button type="button" onclick="hide('rbn311')">X</button>
+
                translated beyond iGEM community such as in the amateur biohackers, enthusiasts, and students community and even
                            </div>
+
                to research groups doing cutting-edge research.<br>
                            <div class="popup-content" style="text-align: justify;">
+
                This idea started when we found out that there is also a great need in the industry for an automated cloning
                                <p>
+
                workflow. Promega provided us with great advice <b>(Link to IHP)</b> and sponsored the Wizard® MagneSil® Plasmid
                                        <div
+
                Purification System, QInstruments sponsored the BioShake D30-T elm and Opentrons sponsored their Magnetic
                                        style="background: url(https://cdn.pixabay.com/photo/2016/02/03/08/32/banner-1176676_1280.jpg); width: 1280px; height: 200px; display: flex; align-items: center; justify-content: center">
+
                Module. Through our work aligned with the philosophy of iGEM for nurturing collaborations, we enabled
                                        <div class="title" style="color: antiquewhite">Best Basic Part</div>
+
                connections between these companies to achieve the true potential of their products. This kind of bridge would
                                      </div>
+
                not have been possible otherwise.<br>
                                   
+
                <br>
                                      <div style="text-align: justify; hyphens: auto; font-size: 20px">
+
                Nevertheless, a massive amount of barriers had to be broken down. The shaker was a bit bigger than the space
                                        <p>
+
                normally occupied by modules in the OT-2 and needed stabilizing support, so it was obvious to design a
                                          <h1>The origin.</h1>
+
                custom-made shaker adapter and print it with our own in-house 3D printer, which would keep the costs for the
                                        </p>
+
                automation of this workflow extremely low. Moreover, the 3D design will be publicly available in our GitHub
                                        <p style="font-size: 20px">
+
                repository (LINK), which will make our solution accessible to everyone with access to a 3D printer.<br>
                                          Inspired by the fast progress in synthetic biology and its urgent need for genetic tools that enable the
+
                <br>
                                          exploitation of cyanobacteria for research and biotechnological applications, we set out to construct the most
+
                Additionally, we stumbled across serious problems with the calibration of our OT-2 and accessing the shaker with
                                          versatile shuttle vector for cyanobacteria based on the modular Golden Gate Assembly method, allowing for flexible
+
                the pipette. The BioShake D30-T elm is currently not a usual labware defined by Opentrons’, so we had to be
                                          cloning into a reliable self-replicating system.<br>
+
                creative and come up with our own labware definition. Opentron is recently rolling out a major update from their
                                        </p>
+
                OT-2 3.9 to 4.0 firmware that includes a lot of paradigm changes, making it impossible for us to define it as a
                                        <br>
+
                decent custom labware. That is why we came up with the idea to use Opentrons’ internal coordinate system and
                                        <div style="width: 400px; height: 300px; float: left; margin: 0.5em">
+
                defining the required 96 Deep Well Plate on the shaker as coordinates. This facilitated accessing the shaker
                                          <figure>
+
                with the pipette, being as precise as Opentrons’ own labware definitions, but a whole series of problems
                                            <img style="display: block; margin: 0 auto 0 auto; width:100%"
+
                followed, as we tried to use Opentrons’ pipette functions to transfer the chemicals. We managed these problems
                                              src="https://lh3.googleusercontent.com/8ko4suiu3NQ_qmRIeZf1k1sg5EUw8g4JXfkGG3xAmRk1dxaVlZQbzC9Uz-6ToGKXaAf5p_yx9MVHhlO3QdMmG_l0ukJ0OVQOWBzcouM-HOTc_ta7LblxiVtTdLKrf9q4bpzP6ZRP"
+
                as well, by defining our own Python functions, telling the pipette how to transfer liquids from and to the
                                              alt="Lvl1 ori">
+
                defined shaker. In the end when running the script, one would not be able to tell the difference between the
                                            <figcaption>
+
                labware and functions defined by us from the ones defined by Opentrons’.<br>
                                              Fig.1 - Lvl1 ori
+
                <br>
                                            </figcaption>
+
            </p>
                                          </figure>
+
            <figure align=center>
                                        </div>
+
                <img style="height: 500px; width: 300px"
                                        <p style="font-size: 20px">
+
                     src="https://static.igem.org/mediawiki/2019/b/bb/T--Marburg--opentrons_magnetic_module.JPG"
                                          Introduction of exogenous DNA can be done in multiple ways and propagated in a strain if it is integrated in the
+
                    alt="OT-2 left">
                                          chromosome or stably expressed on a self-replicating plasmid.<br> For rapid prototyping in cyanobacteria
+
                <img style="height: 500px; width: 300px"
                                          self-replicating plasmids are of higher interest than genome-integrations, as the latter can be quite
+
                    src="https://static.igem.org/mediawiki/2019/3/30/T--Marburg--opentrons_shaker.JPG" alt="OT-2 right">
                                          time-consuming in cyanobacterial strains with multiple genome copies (<a
+
                <figcaption style="max-width: 1400px">
                                            href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22092711">Griese <i>et al.,</i> 2011</a>). Furthermore, genes
+
                    Fig.2 - Single-Channel pipette, magnetic module and shaker in action while performing the plasmid
                                          introduced in self-replicating vectors have been shown to have higher gene-expression levels than those integrated
+
                    purification.
                                          in the genome, as copy numbers are typically higher (<a href="https://doi.org/10.1099/mic.0.000377">Chen Titel anhand dieser DOI in Citavi-Projekt übernehmen <i>et
+
                </figcaption>
                                              al.,</i> 2016</a>) – a desirable trait, not just for rapid prototyping in research applications, but also for
+
            </figure>
                                          biotechnological production of valuable compounds.<br>
+
            <br>
                                          With our shuttle-vectors encompass a cyanobacterial origin of replication (ori) from <i>Synechococcus
+
            <p>
                                            elongatus</i> PCC7942 as well as an <i>E.coli</i> ori, which is perfect for fast cloning processes, as these
+
                Putting the pieces together, we were able to translate the manual plasmid purification protocol provided by Nans
                                          vectors can be easily recovered from the cyanobacteria and reintroduced in an <i>E.coli</i> strain.<br>
+
                Bodet into an Opentrons protocol, being the very first of its kind. We pioneered a workflow for up to six
                                        </p>
+
                samples with the p300 Single-Channel Electronic Pipette and a scaled-up version for up to 48 samples with the
                                        <br>
+
                p300 8-Channel Electronic Pipette without having to intervene even once. This scalability provides important
                                        <p style="font-size: 20px">
+
                flexibility for various kinds of experiments.<br>
                                          Currently existing shuttle vectors for cyanobacteria are still based on standard systems working with multiple
+
                <br>
                                          cloning sites (MCS) for expression of homologous genes (<a href="https://doi.org/10.1099/mic.0.000377">Chen Titel anhand dieser DOI in Citavi-Projekt übernehmen <i>et
+
                In our process of developing and running the protocol we determined some problems on increasing the yield of our
                                              al.,</i> 2016</a>). A huge downside is that these vectors include either an MCS (e.g. pAM5188) or a
+
                plasmids. There was a large number of parameters that could be varied, changing the final concentration of the
                                          fluorescence reporter (e.g. pAM4787), which is unpractical for easy selection of recombinant clones. Additionally,
+
                plasmids. For example, we realized that the duration of lysis is paramount for the yield and success of plasmid
                                          an MCS comes with possible sequence constraints due to restriction sites leaving unwanted base pairs in your
+
                purification. Over-lysis will lead to a decrease in plasmid yield, whereas under-lysis will induce clumping of
                                          constructs.<br>
+
                magnetic beads; thus failing the experiment. After a whole heap of plasmid purifications we managed to identify
                                          Facilitating and standardizing the process of engineering biological systems is one of the fundamental goals of
+
                the most relevant parameters and improve the protocol in the best way possible.<br>
                                          synthetic biology (<a href="https://doi.org/10.1186/1754-1611-2-5">Shetty Titel anhand dieser DOI in Citavi-Projekt übernehmen <i>et al.,</i> 2008</a>), so the
+
                <br>
                                          construction of a shuttle-vector based on a modular cloning method significantly improves the genetic toolbox we
+
            </p>
                                          created for genetic engineering and synthetic biology approaches in <i>S.elongatus</i> and other
+
            <figure align=center>
                                          cyanobacteria.<br>
+
                <img style="height: 700px; width: 600px"
                                        </p>
+
                    src="https://static.igem.org/mediawiki/2019/e/ea/T--Marburg--SingleChannelSetup.png" alt="OT-Layout left">
                                        <br>
+
                <img style="height: 700px; width: 600px"
                                        <p style="font-size: 20px">
+
                    src="https://static.igem.org/mediawiki/2019/d/df/T--Marburg--8channelSetup.png" alt="OT-Layout right">
                                          The commonly used <i>S.elongatus</i> strain PCC7942 carries two endogenous plasmids, the 46,4kb pANL (<a
+
                <figcaption style="max-width: 1400px">
                                            href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18353436">Chen <i>et al.,</i> 2008</a>) which is essential and the
+
                    Fig.3 - Final setup for the automated plasmid purification workflows in the OT-2. The left picture shows the
                                          7,8kb pANS (<a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1552863">Van der Plas <i>et al.,</i> 1992</a>) which is
+
                    setup for the single channel workflow, the right picture for the 8-channel workflow.
                                          not essential for the strain and can easily be cured.<br>
+
                </figcaption>
                                          This small plasmid has already been used for construction of shuttle vectors (<a
+
            </figure>
                                            href="https://doi.org/10.1016/0076-6879(87)53054-3">Kuhlemeier Titel anhand dieser DOI in Citavi-Projekt übernehmen & van Arkel, 1987</a> ; <a
+
       
                                            href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC217787/">Golden & Sherman, 1983</a> ; <a
+
            <video src="https://static.igem.org/mediawiki/2019/c/c4/T--Marburg--PlasmidPurificationMarburg.mp4" controls
                                            href="https://doi.org/10.1099/mic.0.000377">Chen Titel anhand dieser DOI in Citavi-Projekt übernehmen <i>et al.,</i> 2016</a>). <br>
+
                poster="vorschaubild.jpg"></video>
                                          We followed this lead to create the best shuttle-vector available for cyanobacteria by encompassing the minimal
+
       
                                          replication region of pANS and the ColE1 origin of replication into our vectors, allowing for stable
+
            <br>
                                          self-replication with high copy numbers in cyanobacteria (<a href="https://doi.org/10.1099/mic.0.000377">Chen Titel anhand dieser DOI in Citavi-Projekt übernehmen
+
        </p>
                                            <i>et al.,</i> 2016</a>) and <i>E.coli</i> (<a href="https://doi.org/10.1016/S0065-2660(02)46013-0">Gerhart Titel anhand dieser DOI in Citavi-Projekt übernehmen
+
      </section>
                                            <i>et al.,</i>2002</a>). This addition to the genetic toolbox proves invaluable, as it can be easily recovered
+
      <section class="section">
                                          from the cyanobacterial strain and reintroduced in <i>E.coli</i> for fast GoldenGate-based cloning processes.<br>
+
        <article>
                                        </p>
+
          <h1 class="title"></h1>
                                        <br>
+
          <p style="text-align: justify; margin-bottom: 1em;">
                                        <p style="font-size: 20px">
+
         
                                          In order to supply the community with an easy selection system, we equipped our shuttle vector with a fluorescent
+
          </p></div>
                                          reporter that is cut out when introducing new genetic parts:<br>
+
        </article>
                                          A mRFP (red fluorescent protein) cassette is flanked by our standardized TypeIIS restriction enzyme recognition
+
      </section>
                                          sequences (BsmBI or BsaI depending on what level you want to clone in). In a standard Golden Gate reaction this
+
      <hr>
                                          cassette will drop out and leave space for the parts that should be introduced, allowing for easy selection on
+
     
                                          plate after successful cloning – red colonies are wrong, still harboring the mRFP cassette and white colonies (if
+
    </div>
                                          no other fluorescence is introduced) are correct, as the mRFP was switched with the parts of interest.<br>
+
  </div>
                                          <br>
+
  </body>
                                          This crucial part comes in two variations - one for cloning Lvl1 and one for Lvl2 constructs -, giving the Golden
+
 
                                          Gate community everything they need for successful and reliable creation of self-replicating vectors in
+
</html>
                                          cyanobacteria.
+
                                        </p>
+
                                        <br>
+
                                        </p>
+
                                      </div>
+
                                      <br>
+
                                </p>
+
                                <br>
+
                                <br>
+
                            </div>
+
                        </div>
+
                    </div>
+
                    <br>
+
                    <div class="container">
+
                        <div class="box" style="cursor: pointer;" onclick="popup('rbn312')">
+
                            <article class="media">
+
                                <div class="media-content">
+
                                    <div class="content">
+
                                        <h2>Best Composite Part</h2>
+
                                        <p>
+
                                            1-2 sentence abstract
+
                                        </p>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                            </article>
+
                        </div>
+
                     </div>
+
                    <div id="rbn312" class="popup">
+
                        <div class="popup-container">
+
                            <div class="popup-header">
+
                                <h1>Best Composite Part</h1>
+
                                <button type="button" onclick="hide('rbn312')">X</button>
+
                            </div>
+
                            <div class="popup-content" style="text-align: justify;">
+
                                <p>
+
                                    Hier bitte den für diese Stelle zutreffenden Text einfügen, wenn dieser fertig ist.
+
                                </p>
+
                                <br>
+
                                <br>
+
                            </div>
+
                        </div>
+
                    </div>
+
                    <br>
+
                    <div class="container">
+
                        <div class="box" style="cursor: pointer;" onclick="popup('rbn313')">
+
                            <article class="media">
+
                                <div class="media-content">
+
                                    <div class="content">
+
                                        <h2>Marburg Collection 2.0</h2>
+
                                        <p>
+
                                            1-2 sentence abstract
+
                                        </p>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                            </article>
+
                        </div>
+
                    </div>
+
                    <div id="rbn313" class="popup">
+
                        <div class="popup-container">
+
                            <div class="popup-header">
+
                                <h1>Marburg Collection 2.0</h1>
+
                                <button type="button" onclick="hide('rbn313')">X</button>
+
                            </div>
+
                            <div class="popup-content" style="text-align: justify;">
+
                                <p>
+
                                    Parts of the Marburg Collection 2.0
+
                                    <br><br>
+
                                    Download the "Marburg Collection 2.0" (als downloadlinkg und symbol zum download dazu)
+
                                </p>
+
                                <br>
+
                                <br>
+
                                <div class="wrap-collabsible" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                    <input id="collapsible313_1" class="toggle" type="checkbox">
+
                                    <label for="collapsible313_1" class="lbl-toggle">
+
                                        <h3 class="title">5'Homology Connectors</h3>
+
                                    </label>
+
                                    <div class="collapsible-content">
+
                                        <div class="content-inner" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                            <p>
+
                                                <b>Download all 5'Connectors (Download Symbol für Download)</b>
+
                                                <br>
+
                                                <table class="blueTable">
+
                                                    <thead>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <th>BioBrick</th>
+
                                                            <th>Name</th>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </thead>
+
                                                    <tbody>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228000</td>
+
                                                            <td>aNSo1 integration up</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228001</td>
+
                                                            <td>aNSo2 integration up</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228020</td>
+
                                                            <td>NS1 up</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228021</td>
+
                                                            <td>NS2 up</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228022</td>
+
                                                            <td>NS3 up</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </tbody>
+
                                                    </tr>
+
                                                </table>
+
                                            </p>
+
                                        </div>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <br>
+
                                <div class="wrap-collabsible" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                    <input id="collapsible313_2" class="toggle" type="checkbox">
+
                                    <label for="collapsible313_2" class="lbl-toggle">
+
                                        <h3 class="title">3'Homology Connectors</h3>
+
                                    </label>
+
                                    <div class="collapsible-content">
+
                                        <div class="content-inner" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                            <p>
+
                                                Download all 3'Homology Connectors (Download Symbol für Download)
+
                                                <br>
+
                                                <table class="blueTable">
+
                                                    <thead>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <th>BioBrick</th>
+
                                                            <th>Name</th>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </thead>
+
                                                    <tbody>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228002</td>
+
                                                            <td>aNSo1 integration down</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228003</td>
+
                                                            <td>aNSo2 integration down</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228023</td>
+
                                                            <td>NS1 down</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228024</td>
+
                                                            <td>NS2 down</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228025</td>
+
                                                            <td>NS3 down</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </tbody>
+
                                                    </tr>
+
                                                </table>
+
                                            </p>
+
                                        </div>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <br>
+
                                <div class="wrap-collabsible" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                    <input id="collapsible313_3" class="toggle" type="checkbox">
+
                                    <label for="collapsible313_3" class="lbl-toggle">
+
                                        <h3 class="title">Promotors</h3>
+
                                    </label>
+
                                    <div class="collapsible-content">
+
                                        <div class="content-inner" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                            <p>
+
                                                Download all Promotors (Download Symbol für Download)
+
                                                <br>
+
                                                <table class="blueTable">
+
                                                    <thead>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <th>BioBrick</th>
+
                                                            <th>Name</th>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </thead>
+
                                                    <tbody>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228053</td>
+
                                                            <td>T7 consensus Promotor</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                </table>
+
                                            </p>
+
                                        </div>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <br>
+
                                <div class="wrap-collabsible" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                    <input id="collapsible313_4" class="toggle" type="checkbox">
+
                                    <label for="collapsible313_4" class="lbl-toggle">
+
                                        <h3 class="title">Terminators</h3>
+
                                    </label>
+
                                    <div class="collapsible-content">
+
                                        <div class="content-inner" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                            <p>
+
                                                Download all Terminators (Download Symbol für Download)
+
                                                <br>
+
                                                <table class="blueTable">
+
                                                    <thead>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <th>BioBrick</th>
+
                                                            <th>Name</th>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </thead>
+
                                                    <tbody>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228004</td>
+
                                                            <td>shortTB0010</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228005</td>
+
                                                            <td>shortTB0015</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228006</td>
+
                                                            <td>shortTB1002</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228007</td>
+
                                                            <td>shortTB1003</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228008</td>
+
                                                            <td>shortTB1004</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228009</td>
+
                                                            <td>shortTB1005</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228010</td>
+
                                                            <td>shortTB1006</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228011</td>
+
                                                            <td>shortTB1007</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228012</td>
+
                                                            <td>shortTB1008</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228013</td>
+
                                                            <td>shortTB1009</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228014</td>
+
                                                            <td>shortTB1010</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228015</td>
+
                                                            <td>shortDummy</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </tbody>
+
                                                    </tr>
+
                                                </table>
+
                                            </p>
+
                                        </div>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <br>
+
                                <div class="wrap-collabsible" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                    <input id="collapsible313_5" class="toggle" type="checkbox">
+
                                    <label for="collapsible313_5" class="lbl-toggle">
+
                                        <h3 class="title">Antibiotic Resistances</h3>
+
                                    </label>
+
                                    <div class="collapsible-content">
+
                                        <div class="content-inner" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                            <p>
+
                                                Download all Antibiotic Resistances (Download Symbol für Download)
+
                                                <br>
+
                                                <table class="blueTable">
+
                                                    <thead>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <th>BioBrick</th>
+
                                                            <th>Name</th>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </thead>
+
                                                    <tbody>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228016</td>
+
                                                            <td>SpecRes_short</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228017</td>
+
                                                            <td>CmlRes_short</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228018</td>
+
                                                            <td>TetRes_short</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228019</td>
+
                                                            <td>KanRes_short</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228027</td>
+
                                                            <td>GenRes_short</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </tbody>
+
                                                    </tr>
+
                                                </table>
+
                                            </p>
+
                                        </div>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <br>
+
                                <div class="wrap-collabsible" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                    <input id="collapsible313_6" class="toggle" type="checkbox">
+
                                    <label for="collapsible313_6" class="lbl-toggle">
+
                                        <h3 class="title">Shuttle Vectors</h3>
+
                                    </label>
+
                                    <div class="collapsible-content">
+
                                        <div class="content-inner" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                            <p>
+
                                                Download all Shuttle Vectors (Download Symbol für Download)
+
                                                <br>
+
                                                <table class="blueTable">
+
                                                    <thead>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <th>BioBrick</th>
+
                                                            <th>Name</th>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </thead>
+
                                                    <tbody>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228026</td>
+
                                                            <td>oriT integration</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228069</td>
+
                                                            <td>panS SpecRes LVL1</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228089</td>
+
                                                            <td>panS KanRes LVL2</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </tbody>
+
                                                    </tr>
+
                                                </table>
+
                                            </p>
+
                                        </div>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <br>
+
                                <div class="wrap-collabsible" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                    <input id="collapsible313_7" class="toggle" type="checkbox">
+
                                    <label for="collapsible313_7" class="lbl-toggle">
+
                                        <h3 class="title">Coding Sequences (CDS)</h3>
+
                                    </label>
+
                                    <div class="collapsible-content">
+
                                        <div class="content-inner" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                            <p>
+
                                                Download all Coding Sequences (Download Symbol für Download)
+
                                                <br>
+
                                                <table class="blueTable">
+
                                                    <thead>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <th>BioBrick</th>
+
                                                            <th>Name</th>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </thead>
+
                                                    <tbody>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228040</td>
+
                                                            <td>NanoLuc-K1159001</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228041</td>
+
                                                            <td>NanoLuc (S.e.)</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228042</td>
+
                                                            <td>TeLuc (S.e.)</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228043</td>
+
                                                            <td>Antares2 (S.e.)</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228044</td>
+
                                                            <td>eYFP-E0030</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228045</td>
+
                                                            <td>sYFP2 (S.e.)</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228046</td>
+
                                                            <td>pHlourin2 (S.e.)</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228047</td>
+
                                                            <td>rxYFP (S.e.)</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228048</td>
+
                                                            <td>sfGFP (S.e.)</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228049</td>
+
                                                            <td>mTurquoise2 (S.e.)</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228050</td>
+
                                                            <td>T7-Polymerase (S.e.)</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228051</td>
+
                                                            <td>Limonene Synthase</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228052</td>
+
                                                            <td>Farnesen Synthase</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228100</td>
+
                                                            <td>cpf1</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </tbody>
+
                                                    </tr>
+
                                                </table>
+
                                            </p>
+
                                        </div>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <br>
+
                                <div class="wrap-collabsible" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                    <input id="collapsible313_8" class="toggle" type="checkbox">
+
                                    <label for="collapsible313_8" class="lbl-toggle">
+
                                        <h3 class="title">Ribosome-Binding Sites (RBS)</h3>
+
                                    </label>
+
                                    <div class="collapsible-content">
+
                                        <div class="content-inner" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                            <p>
+
                                                Download all Ribosome-Binding Sites (Download Symbol für Download)
+
                                                <br>
+
                                                <table class="blueTable">
+
                                                    <thead>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <th>BioBrick</th>
+
                                                            <th>Name</th>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </thead>
+
                                                    <tbody>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228054</td>
+
                                                            <td>riboJ B0034</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228055</td>
+
                                                            <td>riboJ B0034 noScar</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228056</td>
+
                                                            <td>SarJ B0034</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228057</td>
+
                                                            <td>PlmJ B0034</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </tbody>
+
                                                    </tr>
+
                                                </table>
+
                                            </p>
+
                                        </div>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <br>
+
                                <div class="wrap-collabsible" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                    <input id="collapsible313_9" class="toggle" type="checkbox">
+
                                    <label for="collapsible313_9" class="lbl-toggle">
+
                                        <h3 class="title">Spaceholders</h3>
+
                                    </label>
+
                                    <div class="collapsible-content">
+
                                        <div class="content-inner" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                            <p>
+
                                                Download all Spaceholders (Download Symbol für Download)
+
                                                <br>
+
                                                <table class="blueTable">
+
                                                    <thead>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <th>BioBrick</th>
+
                                                            <th>Name</th>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </thead>
+
                                                    <tbody>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228060</td>
+
                                                            <td>PRO placeholder.</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228061</td>
+
                                                            <td>RBS placeholder</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228062</td>
+
                                                            <td>CDS placeholder</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228063</td>
+
                                                            <td>TER placeholder</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </tbody>
+
                                                    </tr>
+
                                                </table>
+
                                            </p>
+
                                        </div>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <br>
+
                                <div class="wrap-collabsible" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                    <input id="collapsible313_10" class="toggle" type="checkbox">
+
                                    <label for="collapsible313_10" class="lbl-toggle">
+
                                        <h3 class="title">Standard Measurement Vectors</h3>
+
                                    </label>
+
                                    <div class="collapsible-content">
+
                                        <div class="content-inner" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                            <p>
+
                                                Download all Standard Measurement Vectors (Download Symbol für Download)
+
                                                <br>
+
                                                <table class="blueTable">
+
                                                    <thead>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <th>BioBrick</th>
+
                                                            <th>Name</th>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </thead>
+
                                                    <tbody>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228073</td>
+
                                                            <td>PRO S.e.</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228074</td>
+
                                                            <td>RBS S.e.</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228075</td>
+
                                                            <td>CDS S.e.</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228090</td>
+
                                                            <td>Ter S.e.</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </tbody>
+
                                                    </tr>
+
                                                </table>
+
                                            </p>
+
                                        </div>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <br>
+
                                <div class="wrap-collabsible" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                    <input id="collapsible313_11" class="toggle" type="checkbox">
+
                                    <label for="collapsible313_11" class="lbl-toggle">
+
                                        <h3 class="title">CRISPR-Kit</h3>
+
                                    </label>
+
                                    <div class="collapsible-content">
+
                                        <div class="content-inner" style="text-align: left; text-align-last: left;">
+
                                            <p>
+
                                                Download the CRISPR-Kit (Download Symbol für Download)
+
                                                <br>
+
                                                <table class="blueTable">
+
                                                    <thead>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <th>BioBrick</th>
+
                                                            <th>Name</th>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </thead>
+
                                                    <tbody>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228101</td>
+
                                                            <td>crRNA-GFP dropout</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                        <tr>
+
                                                            <td>K3228103</td>
+
                                                            <td>cpf1+crRNA-GFP dropout</td>
+
                                                        </tr>
+
                                                    </tbody>
+
                                                    </tr>
+
                                                </table>
+
                                            </p>
+
                                        </div>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <br>
+
                            </div>
+
                        </div>
+
                    </div>
+
                </body>
+
               
+
                </html>
+
                {{Marburg/footer}}
+

Revision as of 22:35, 21 October 2019

L A B A U T O M A T I O N


A.P.P Automated Purfication Protocolment

This year’s iGEM Team worked extensively on automating a plasmid purification on Opentrons’ OT-2. Plasmid purification is an indispensable part of completing the cloning workflow in the OT-2.

Connections between Opentrons, Promega and QInstruments
Fig.1 - iGEM team Marburg 2019 is establishing connections between Opentrons, Promega and QInstruments.

Since the time of an iGEM project is limited to only one year, consequently only a limited amount of work can be done in that time, which is even reduced by failing experiments and making mistakes in the lab. To overcome this problem and increase the reproducibility and simultaneously raise the amount of experiments in the lab, we automated plasmid purification on the OT-2. Using this protocol and making it open-source, we achieved to parallelize work in the lab or make more time for public engagement, human practice, IHP or everything else not directly lab-related, benefiting the whole iGEM community. This benefits will also be translated beyond iGEM community such as in the amateur biohackers, enthusiasts, and students community and even to research groups doing cutting-edge research.
This idea started when we found out that there is also a great need in the industry for an automated cloning workflow. Promega provided us with great advice (Link to IHP) and sponsored the Wizard® MagneSil® Plasmid Purification System, QInstruments sponsored the BioShake D30-T elm and Opentrons sponsored their Magnetic Module. Through our work aligned with the philosophy of iGEM for nurturing collaborations, we enabled connections between these companies to achieve the true potential of their products. This kind of bridge would not have been possible otherwise.

Nevertheless, a massive amount of barriers had to be broken down. The shaker was a bit bigger than the space normally occupied by modules in the OT-2 and needed stabilizing support, so it was obvious to design a custom-made shaker adapter and print it with our own in-house 3D printer, which would keep the costs for the automation of this workflow extremely low. Moreover, the 3D design will be publicly available in our GitHub repository (LINK), which will make our solution accessible to everyone with access to a 3D printer.

Additionally, we stumbled across serious problems with the calibration of our OT-2 and accessing the shaker with the pipette. The BioShake D30-T elm is currently not a usual labware defined by Opentrons’, so we had to be creative and come up with our own labware definition. Opentron is recently rolling out a major update from their OT-2 3.9 to 4.0 firmware that includes a lot of paradigm changes, making it impossible for us to define it as a decent custom labware. That is why we came up with the idea to use Opentrons’ internal coordinate system and defining the required 96 Deep Well Plate on the shaker as coordinates. This facilitated accessing the shaker with the pipette, being as precise as Opentrons’ own labware definitions, but a whole series of problems followed, as we tried to use Opentrons’ pipette functions to transfer the chemicals. We managed these problems as well, by defining our own Python functions, telling the pipette how to transfer liquids from and to the defined shaker. In the end when running the script, one would not be able to tell the difference between the labware and functions defined by us from the ones defined by Opentrons’.

OT-2 left OT-2 right
Fig.2 - Single-Channel pipette, magnetic module and shaker in action while performing the plasmid purification.

Putting the pieces together, we were able to translate the manual plasmid purification protocol provided by Nans Bodet into an Opentrons protocol, being the very first of its kind. We pioneered a workflow for up to six samples with the p300 Single-Channel Electronic Pipette and a scaled-up version for up to 48 samples with the p300 8-Channel Electronic Pipette without having to intervene even once. This scalability provides important flexibility for various kinds of experiments.

In our process of developing and running the protocol we determined some problems on increasing the yield of our plasmids. There was a large number of parameters that could be varied, changing the final concentration of the plasmids. For example, we realized that the duration of lysis is paramount for the yield and success of plasmid purification. Over-lysis will lead to a decrease in plasmid yield, whereas under-lysis will induce clumping of magnetic beads; thus failing the experiment. After a whole heap of plasmid purifications we managed to identify the most relevant parameters and improve the protocol in the best way possible.

OT-Layout left OT-Layout right
Fig.3 - Final setup for the automated plasmid purification workflows in the OT-2. The left picture shows the setup for the single channel workflow, the right picture for the 8-channel workflow.