変異体ライブラリー与えられたDNA配列の、わずかではあるが正確に異なるバージョンであるバリアントのコレクションです。の重要性
変異体突然変異によって生じる生物または新しい遺伝的性質。ライブラリー とは、与えられたDNA配列の、わずかではあるが正確に異なるバージョンである バリアント永久的な変化 DNA配列への遺伝的変化。 のコレクションです。通常、DNA配列（図1a）はタンパク質構造（図1b）に変換され、タンパク質機能を発揮します（図1c）。科学は、DNA配列からタンパク質の構造を、あるいはその逆を、また構造からタンパク質の機能を、あるいはその逆を完璧に予測することはできません。DNAの塩基配列、タンパク質の構造、およびその機能の間の関係をハイスループットで完全に理解するための系統的アプローチは、変異生物のゲノムの核酸配列の変化。体ライブラリーを使用することです（Willems、2023）。
図1. 変異体ライブラリーの使用法を示す模式図（Willems、2023からの改変）。
Twistでは、DNA配列のわずかに異なるバージョンである最大1010のバリアントのライブラリーを生成することにより（図2a）、これらのバリアントは最大1010のタンパク質構造を発現することができ（図2b）、機能性を系統的に試験することができます（図2c）。この結果、所望の機能性を示すバリアントを選択することができます。このように、変異体ライブラリーは、DNA配列上の構造的・機能的に重要な残基を同定し、タンパク質の構造と機能を最適化するのに有用です。また、変異体ライブラリーをスクリーニングして、より優れた特性（例えば、発現レベルの向上、溶解性、安定性、酵素活性、所望の結合パートナーとの相互作用など）を持つ新規変異型タンパク質を探索するタンパク質工学的手法で、指向性進化タンパク質工学で用いられる手法で、遺伝子の多様化とライブラリーのスクリーニングまたは選択を繰り返し、所望の形質を持つ生物学的実体を作り出します。法にも利用されています（Twist Bioscience、2023a）。
図2. 変異体ライブラリーの使用法を示す模式図（Willems, 2023からの改変）。
変異体ライブラリーの種類
Twistは主に3種類の変異体ライブラリーを提供しています
1）部位飽和変異体ライブラリー（Site Saturation Variant Library、SSVL）
2）コンビナトリアル変異体ライブラリー（Combinatorial Variant Library、CVL)
3）拡散型低ダイバーシティ・ライブラリー拡散型低ダイバーシティ（Spread-out low diversity、SOLD）ライブラリーは、コンビナトリアル異変体ライブラリー（CVL）のひとつのサブタイプです。（Spread-out Low Diversity、SOLD) 。
部位飽和変異体ライブラリー（SSVLs)
SSVLは、20の コドンDNAまたはRNA分子の遺伝暗号の単位を形成する3つのヌクレオチドの配列。 すべて、あるいは指定された数の所望のコドンに対して、一度に1つの位置で変異させた変異体の集まりです。 したがって、変異は正確な単一コドン置換によって行われます（Willems、2023)。Twistでは、SSVLはプールされたオプション（全てのポジションを一つのチューブに入れます）、またはポジションごとにプールされたオプション（各ポジションを96ウェルプレートの別々のウェルに入れます）として提供されます。SSVLの主な目的は、配列、タンパク質の構造、機能の関係を理解するために、あるタンパク質の各アミノ酸の系統的な機能スクリーニングを行うことです（Twist Bioscience、2023a; Willems、2023）。
コンビナトリアル変異体ライブラリー （CVLs)
CVLは、タンパク質の特定のドメインにわたって同時に複数の位置で変異した変異体の集まりです（図3e）。CVLの多様性は、野生型自然集団で最も頻繁に見られる遺伝子と特性と表現型。配列に沿った1つ以上のドメインに限定されます。CVL内の変異体は、各ドメインのすべての位置で組み合わされた正確なコドン置換によって異なります。CVLは、各バリアント位置におけるアミノ酸分布のユニークな比率を定義したり、ドメインごとの野生型配列からの変化の総数を定義したりすることを可能にします。CVLの多様性の合計は最大1010バリアントにもなります（Willems、2023)。Twistが生産するCVLは、各バリアントが複数の変異を含む単一のプールとして納品できます（Twist Bioscience、2023b)。CVLSは主に抗体の探索や、より優れた特性（安定性、結合親和性、酵素活性など）を持つタンパク質を発現する変異体の作製に用いられます（Twist Bioscience、2023a）。
拡散型低ダイバーシティ（SOLD）ライブラリーNGSを行う場合に創るやつ。
SOLDライブラリーはCVLのサブタイプです。CVLとは異なり、SOLDライブラリーは、バリアントドメインを制限することなく、野生型配列に散在する複数の位置で同時に変異したバリアントのコレクションです（図3f）。SOLDライブラリーは酵素進化プロジェクト用に設計されており、特にタンパク質とその環境との関係を探るためにタンパク質配列をマッピングするのに使われます（Twist Bioscience、2023a）。これらは完全に合成デザインであり、テンプレートは必要ありません。
変異体ライブラリー制作のワークフロ
Twistでは、まず、シリコンベースのDNA合成技術（図3bのインサート）を用いて、一本鎖 オリゴヌクレオチドヌクレオチド数が少なく、短くて直鎖状のDNAまたはRNA （オリゴ）の集合体であるオリゴプール（図3b）からバリアントライブラリーを合成します。この技術は、96ウェルプレートと同じフットプリントのシリコンチップを使い、一度に100万個のオリゴ配列を生産します。各シリコン・チップは数千の個別のクラスターを含み、それぞれが121の個別にアドレス可能な表面を持ち、ユニークなオリゴ配列を合成することができます（図3bの挿入突然変異の一種で、DNAセグメントに1つ以上のヌクレオチドが付加されます。部）。合成されたオリゴ（図3c）は、シリコンチップ上で完全にカスタマイズされたユーザー定義のバ変異体ライブラリーを構築するために使用されます。SSVL（図3d）、CVL（図3e）、SOLDライブラリー（図3f）の3種類のライブラリーを作ることができます。ライブラリーが生成されると、それらは ベクター生物内で安定的に維持できる小さなDNA断片で、クローニングの目的で外来DNA断片を挿入することができます。 にクローン化され、微生物に増殖され、目的の配列についてスクリーニングされ（図3g）、顧客に出荷する前に（図3i）、すべての目的のバリアントが正しい比率で存在することを確認するために、個別に配列決定されます（図3h）。
すべてのバリアントは、設計入力を塩基ごとに反映するようにTwistのシリコンベースのDNA合成プラットフォーム上にプリントされるため、変異体ライブラリーは、高精度で、すべての位置で正確なコドン比制御、バリアント分布の高い均一性、最大1010の高いライブラリー多様性で生成されます（Twist Bioscience、2023a、b）。
図3. Twistの変異体ライブラリー作製のワークフロー。
参考文献
Twist Bioscience. (2023a). Variant libraries. Twist Bioscience. https://twistbioscience.yokohama/pdf/Brochure_Libraries_2OCT20_Rev1.0_1.pdf
Twist Bioscience. (2023b). Site saturation variant libraries. Twist Bioscience. https://www.twistbioscience.com/sites/default/files/resources/2020-06/ProductSheet_Libraries_SSVL_10JUN20_Rev2.0.pdf
Willems, B. (2023). Twist DNADNAは 「deoxyribonucleic acid」の略で（デオキシリボ核酸）、2本のポリヌクレオチド鎖からなるポリマーで、互いに巻きついて二重らせんを形成しています。 More variant libraries [PowerPoint slides]. Twist Bioscience.