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不让技术成为科研的障碍

2024.03.01

十年三黍 | 技术篇:青衿之志 履践致远


科学研究的基本特色就是创新,不断地向新的领域,新的高峰攀登,是科学研究的本色。
——袁隆平


在过去的十年里,三黍生物在科研领域持续不断地进行开拓、创新,并取得重要突破。本文将重点讲述三黍生物在淀粉、多糖、多组学以及分子与遗传转化领域的发展故事。

淀粉产品
2014年,三黍生物科技有限公司在上海成立,基于公司前期技术积累,成立后迅速推出22款淀粉产品相关指标,包含淀粉直链淀粉含量、胶稠度等淀粉及其改性淀粉的基础指标;淀粉糊化温度、淀粉粘度等淀粉理化指标;淀粉链长分布、分子量分布、结晶度等淀粉的结构指标以及淀粉电镜扫描和淀粉粒度分布的表征特性完成了结构分析和淀粉品质研究平台的搭建,成为国内首家淀粉结构解析和品质研究平台
由于淀粉结构特殊,分子量高达上千万道尔顿,性质决定其不溶于大多数溶剂,在测定淀粉分子量及淀粉链长分布时,盐相体系并不能够高效、准确的分析得到淀粉的结构数据。为了解决淀粉难以充分溶解的问题,17年开始研发凝胶色谱DMSO方法,引进十八角度光散射技术,并成功建立凝胶色谱-十八角度光散射-示差检测联用的DMSO检测体系,成为国内首家DMSO体系测定淀粉链长分布和淀粉绝对分子量的商业化企业。



为了更好的整合淀粉研究体系,关联淀粉科学研究上下游,进一步解释植物生命活动规律,从18年开始,公司围绕淀粉合成和降解、消化以及植物抗逆境胁迫相关的代谢通路开发了一些列酶活性检测技术,完善了公司在植物代谢活动中动态监测方面的缺失,进一步打通了淀粉科学研究的上下游。

随着淀粉应用行业的发展,各行业的淀粉研究单位越来越关注淀粉性质与结构之间的相互关系,因此,公司在现有淀粉结构特性、表征特性及理化特性体系的基础上进一步推出工业应用型指标检测服务,包括淀粉白度、淀粉冻融稳定性、淀粉透明度等指标,就此完全打通淀粉研究上下游,从淀粉合成和降解代谢、基础特性、理化特性、结构特性、表观形貌及应用特性全方位分析淀粉品质、结构及应用,建立国内最完善、全方位的淀粉研究平台。



近10年的技术积累和沉淀,三黍生物已经为广大科研院所提供近五万份的高质量的淀粉检测数据,协助发表SCI文章数千篇,累计影响因子超过5000


多糖产品

多糖(polysaccharide)是细胞中一类非常重要的大分子物质。糖类是细胞膜上受体分子的重要组成成分,是细胞识别和信息传递等功能的参与者,广泛参与各项生命活动。近年来的研究表明,多糖在免疫调节、 抗肿瘤、 抗病毒、 抗氧化和降血糖等方面显示出良好的应用前景,是现代医学和食品功能化学共同关注的焦点。

三黍公司成立初期,为协助科研单位解决多糖研究难度大、周期长、仪器昂贵等难点,结合当时技术进展,对多糖研究定位于基础结构检测和鉴定,主要包括多糖分子量、单糖组成和多糖甲基化等指标。随着客户和市场需求扩增与研究深度增加,这些指标远不能满足客户对于多糖结构解析的需求,2016年开始逐步增设多糖红外光谱、紫外、电镜、XRD衍射以及核磁全套扫描及解析服务指标。在满足不同客户的科研需求同时,三黍建立了完善的多糖结构检测分析平台


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在服务广大科研客户时,我们发现很多客户因实验室条件有限或经验不足制备出的多糖纯度极低,而低纯度样品对于结构鉴定造成极大干扰。为了解决这一难题,2021年初公司上线多糖提取和纯化业务,多糖第二大发展方向应运而生。多糖提取纯化致力于为客户制备足量、纯度高、均一性好的纯化多糖,以便客户顺利完成后续结构分析和活性等深入研究。鉴于多糖样本的多样性和复杂性(如低纯度、高蛋白、高粘度、高色素等),三黍于2022年初对产品升级,推出多糖(精细)除杂服务,精准提高多糖制备纯度随着2023年“糖探计划”的推进以及公司研发投入力度增加,现已逐步完善了多糖提取、除杂和纯化操作方案,扩充了样本类型,可支持多种个性化需求多糖和精细纯化多糖的制备



随着市场的发展,多糖构效关系成为多糖研究热点和难点。因此,多糖产品线2023年推出多糖活性验证服务,包括体外抗氧化实验、细胞实验和动物实验等内容,形成多糖第三大发展方向

在多糖提纯制备与活性验证服务开展同时,三黍对于多糖结构解析技术仍在持续精进。为了满足不同类型多糖多元化检测的需求且提高解析准确性,避免传统人为解析失误,三黍自主开发核磁解析软件NMRCarboSS™逐步完善多糖甲基化数据库,核磁解析数据库,在提高数据质量同时丰富了糖醛酸等特殊结构鉴定的准确性和完整性。至此,多糖产品线完成了提取纯化、结构解析、活性验证和构效关系的全方位扩充并迅速占领可观的市场份额,服务客户数量和业绩额连续多年成倍增加,并获得广大客户好评。此外,三黍在多糖提取制备产业化、多糖改性与修饰、多糖生物合成以及糖组学等领域也处在积累阶段,与时俱进,努力成为多糖研究全套解决方案的开拓者和领头羊。

多组学产品

代谢是生命活动中所有化学变化的总称,代谢活动是生命活动的本质特征和物质基础,中心法则认为信息流是从DNA到RNA再到蛋白质,形成为酶的蛋白质催化产生不同代谢物,最后使得生物呈现出不同的表型差异。

为解决广大科研老师对代谢物检测需求,三黍生物于2015年开始以靶向代谢组学为切入点,基于超高效液相色谱仪(UPLC)、离子色谱仪(ICS)、超高效液相色谱-串联高分辨orbitrap质谱联用仪、气相色谱-四极杆质谱联用仪(GC-MS)、AB SCIEX QTRAP、ICP-OES等多检测平台,研发并推出一系列靶向代谢检测服务,包括氨基酸、植物激素、维生素、类胡萝卜素、花青素、类黄酮、可溶性糖单体、矿质离子等,至2023年共累计推出40+个靶向代谢组学检测服务,检测样本覆盖植物、动物、临床医学、土壤、细胞、微生物等

目前仍根据最新的市场和技术调研,靶向代谢组学检测项目保持持续更新的状态。不同于靶向代谢组学,非靶向代谢组学以大规模、系统性地检测生物体中的代谢物为特点,同时对检测到的所有代谢物进行定性定量分析。对于非靶向代谢组学项目的检测,高分辨的检测仪器是基础,稳定的检测方法是前提,同时结合公共代谢物数据库,建立属于公司自己的代谢物数据库是难点,也是面对市场的核心竞争力所在。

自2019年起,三黍生物先后建立了非靶向花青素代谢物数据库、非靶向代谢物数据库、非靶向中药代谢物数据库等,成功推出LC-MS非靶向代谢组学、GC-MS非靶向代谢组学、广泛靶向代谢组学、脂质非靶代谢组学、中药非靶代谢组学、中药入血成分分析、风味组学等多个非靶向代谢组学检测项目,具备了高通量、超灵敏、广覆盖的项目特点,为植物、动物、医学、微生物、环境、材料等领域的研究者提供了高质量的科研服务



在公司代谢组学发展的过程中,紧跟市场需求、实现产品优化升级、保持产品特色是一直以来的难点,面对仪器快速推陈出新、检测体系不断优化的时代背景,公司不断投入研发成本,加大研发力度,不断扩充代谢物检测指标,规范实验流程,加强攻关核心技术,在不断提高核心竞争力的前提下,最大化地满足客户需求,最终形成良好的企业口碑。代谢组学项目的成功开发,打造了一套标准化、全流程服务体系,不仅为三黍生物打开了多组学检测项目的市场,同时为生产线的项目研发、生产运行、售后服务累积了丰富的经验。

随着新一代测序技术、高分辨质谱技术、多组学整合分析方法及数据库的发展,组学技术正从传统的单一组学向多组学技术发展。以多组学驱动的系统生物学研究将带来生命科学研究的新范式,于是将基因组学、转录组学、蛋白质组学及代谢组学联合起来,在物种、基因及代谢产物水平上共同解释生物体的表型变化。为紧随市场发展,三黍生物于2021年开始研发并成功推出蛋白质鉴定、iTRAQ/TMT标记定量蛋白质组学、Label-free非标记定量蛋白组学、DIA蛋白质组学、PRM目标定量蛋白组学、修饰蛋白质组学、4D-蛋白组学等蛋白质组学检测项目,建立了蛋白组学全方位服务平台。同一时期,三黍生物投入大量研发迅速建立全套高通量测序平台,实现转录组、基因组、微生物多样性、表观遗传学等多种高通量测序服务,拥有Novaseq 6000、T7、Pacbio、ONT等先进的测序平台

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随着服务客户数量的增加,样本类型也逐渐多样化,简单的提取方法无法满足不同样本类型的核酸提取、建库以及上机要求。为了解决这一难题,三黍生物于2022年扩大了专业的测序团队,经过不断的研发和摸索,已拥有丰富的处理复杂样本的经验,可根据不同的样本类型选择不同的提取方法,提高了核酸的提取质量。客户只需要提供原始样本或者提取的核酸,就能为客户完成从样品准备,文库制备,上机测序到数据分析的整套服务流程。

同时将“转录组学+代谢组学”、“转录组学+蛋白质组学”、“蛋白质组学+代谢组学”的联合分析项目成功推向市场,这意味着三黍生物多组学检测体系趋于完整。同时为构建售前、售后服务一体化,从2020年开始三黍投身于生物数据云平台的搭建,该平台集成了生物数据分析流程、生物数据分析工具和生物大数据库等模块,涵盖了公司业务层面的所有数据分析内容,于2023年成功推出三黍自有云平台交互式的流程分析内容,覆盖了高通量测序、蛋白组学、代谢组学以及联合分析、淀粉及多糖结构解析等方法,个性化的分析工具成功部署,包含到统计、可视化、数据库查询等多方面。在分析流程和工具完善的同时,代谢组数据库、基因数据、突变体数据的也相应搭建完成,能够对不同分析平台,不同类型、物种的样本进行统计分析,为组学分析标准的制定以及研究提供了数据基础。

多平台的数据互通也是云平台建设的目标,2023年,我们已经实现了实验室管理系统与生信平台数据互通,但最终的目标并不仅限于此,随着公司市场不断扩大,业务的全面化,不同平台数据的沟通是必经之路,我们的目标是搭建一套完整的数据生态链,实现产品数字化的转变,产品解析成数据,再由数据结构形成产品的循环,为广大科学研究者提供更为便捷的服务、更标准的数据交付以及更实用的工具,致力于提供创新一站式技术解决方案,努力成为广大科研从业者最专业的技术合作伙伴。


分子与遗传转化

三黍生物于2014年在上海成立,其愿景为建立薯类(木薯、甘薯、马铃薯)遗传转化体系,提供稳定可靠的薯类种质资源,实现国家非主粮食品安全保障,因此取名为“三黍”。

从公司成立之初开始便着手于建立完善的甘薯、木薯、马铃薯遗传转化体系,经过多个技术难关的攻克,三黍生物成功的成为了国内唯一的“三黍”(甘薯、木薯、马铃薯)遗传转化服务公司,实现了最初的技术承诺。

随着技术的进步,我们不仅仅满足于现有产品的优化,更致力于开发全新的技术,三黍生物对外聘请人才,投入大量研发,此后逐步推出了烟草、番茄、水稻以及杨树、亚麻转化体系

于此同时,为保证遗传转化体系顺利进行,基因编辑手段的完善是前提,三黍生物完成多种载体构建工具搭建,从最初的过表达载体构建系统, RNAi载体构建系统、到最新的CRISPR载体系统均有推出。RNAi和CRISPR载体系统为基因沉默和基因编辑提供了强有力的手段,而转基因植株检测则能快速、准确地检测转基因植物中的外源基因,确保阳性植株的鉴定同时,为了更好地评估这些操作的效果,我们还开发了Southern blot,QPCR,Western blot检测,能够快速、准确地检测DNA,RNA和蛋白质的表达情况。



随着技术成熟及相关政策开放,除科研服务外,公司完成自有品种研发布局,结合公司其他产品线,聚焦于甘薯、木薯、马铃薯高直链淀粉与蜡质淀粉性状改良,于2022年,公司开始进行相应转基因品种研发,现已成功培育相应性状品种数种,为公司从单纯的技术服务到服务与研发并进的转型打下基础,增强了公司的竞争力与不可替代性。

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未来,三黍生物将面向新型特用淀粉及多糖原料、缓释材料、可降解材料、及现代农业等方向继续深入技术攻关,继续秉承“专业、专注、专心”的理念,坚持着不让技术成为基础研究和公司研发的障碍的信念,努力打通科研+产品全产业链,不断向科学技术广度和深度进军,肩负起历史赋予的科技创新重任,在奋斗中谱写新时代的青春之歌!

排版:野凌

审核:三黍生物市场部

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