Twist Bioscience’s Spread-out Low Diversity Libraries

拡散型低ダイバーシティ・ライブラリー (Spread-out low diversity (SOLD) library)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。通常のCVLとは異なり、SOLDライブラリーは、バリアントドメインの制限なしに、 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をコレクションすることができます。SOLDライブラリーは酵素進化プロジェクトのために設計され、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ために使用されます。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(Twist Bioscience、2023; Willems、2023)。CVLと同様に、TwistのSOLDライブラリーはプールされたオプション(全てのバリアントが一つのチューブに入った状態)、あるいは ベクター にクローニングされた状態で納品されます(表1)。表1にTwist社のSSVLの仕様を示します。

1. TwistのSOLDライブラリーの仕様(Twist Bioscience、2023)。

製品形式直鎖二本鎖DNAまたはクローンDNA
注文制限本数制限なし
収率全バリアントを1本のチューブにプールします合計1μgまで/チューブ(長さによります)
納期4週間(プロジェクトによります)

異変体ライブラリーを作製する従来の方法には、 ランダム変異誘発法 (エラーが起こりやすいPCR(error-prone PCR、epPCR)など)、組換え変異誘発法、 コンビナトリアル変異誘発法 (NNK、TRIMなど)、 部位特異的変異誘発法 などがありませんが、一般に、コドン使用量の制御が制限され、配列バイアスが存在し、所望のバリアントの生成が不完全であるなどの欠点や限界があります。その代わりに、Twistはシリコンベースの合成プラットフォームを使って高品質のオリゴプールを生成し、正確で完全にカスタマイズされたユーザー定義のSOLDライブラリーを構築します(Willems、2023)。

SOLDライブラリ合成ワークフロー

TwistのSOLDライブラリーは、96ウェルプレートと同じフットプリントを持つシリコンベースのプラットフォームで合成され、一度に100万個の オリゴヌクレオチド (オリゴ)配列を生成します(図1bの挿入部分)。このワークフローでは、シリコンベースの合成プラットフォームが オリゴプール 、つまり一本鎖オリゴのコレクションを生成し(図1bの挿入部分と図1c)、SOLDライブラリーを構築するために使用されます(図1d)。その後、ライブラリーのバリアントはアセンブルされ、発現ベクターにクローン化され、微生物で増殖され、スクリーニングされ(図1e)、NGSによって配列決定され(図1f)、顧客に出荷されます(図1g)(Twist Bioscience、2023)。

1. TwistのSOLDライブラリー合成のワークフロー。

SOLDライブラリーの品質

図2は、野生型配列全体の様々な選択された位置にバリアントを持つTwistのSOLDライブラリーのNGS QCレポートです。図2aでは、期待される結果(exp)とNGSで得られた結果(obs)の両方が示されています。その結果、TwistのSOLDライブラリーは、要求されたアミノ酸頻度(図2a)と密接に一致するアミノ酸分布を提供し、脱落のないバリアントの均一な分布(図2b)を示しました。

2. Twistが作成したCVLのQCレポート。a) “exp “は期待される結果を表し、”obs “はNGSによって得られた結果を表します(Twist Bioscience、2023)。

参考文献

Twist Bioscience. (2023). Spread-out low diversity (SOLD) libraries. Twist Bioscience. https://www.twistbioscience.com/sites/default/files/resources/2021-03/ProductSheet_Libraries_SOLD_3MAR21_Rev2.pdf

Willems, B. (2023). Twist DNA variant libraries [PowerPoint slides]. Twist Bioscience.