Oligo Pool合成原理全解析：如何实现高通量、高精度的DNA合成？

寡核苷酸池（Oligo Pool）是一种包含大量不同序列的短DNA片段的混合物，广泛应用于基因组学、合成生物学、基因编辑和精准医学等领域。其合成需要采用高通量、精确且高效的技术，以确保序列的完整性、准确性和均一性。

 

Oligo Pool合成的基本原理

Oligo Pool合成的基本原理是基于固相合成技术（Solid-Phase Synthesis）与高通量合成技术的结合。它的核心流程包括：  

1. 固相合成技术（Phosphoramidite Chemistry）

   目前最广泛使用的核酸合成技术是磷酰胺（Phosphoramidite）化学合成法，该方法基于四步循环化学反应，在固相支持物上逐步延伸寡核苷酸链，每轮合成都通过化学反应引入单个核苷酸，最终获得目标序列。具体步骤如下：

   - 脱保护（Deprotection）：去除5'端的保护基团，使其暴露以便下一步反应。

   - 碱基偶联（Coupling）：利用磷酰胺单体（A、T、C、G）进行偶联反应，延长核酸链。

   - 氧化（Oxidation）：通过氧化作用将磷原子氧化成稳定的磷酸酯键。

   - 封端（Capping）：对于未成功偶联的链，添加封端试剂，以防止生成错配产物。

   该循环重复进行，直到合成出所需的寡核苷酸序列。

2. 高通量合成技术

   传统的逐条合成方法无法满足大规模寡核苷酸库的需求，因此现代Oligo Pool的合成通常依赖于高通量合成技术，如微阵列光化学合成、喷墨打印合成和液相合成等。  

 

Oligo Pool的高通量合成技术

1. 微阵列光化学合成

在微阵列芯片的不同区域，通过光化学反应或数字微镜投影技术（DMD），逐步控制特定核苷酸的合成。具体步骤如下：

  - 芯片表面涂有光敏保护基团的核苷酸。

  - 利用光束精确去除特定区域的保护基团，使其暴露可供下一步碱基偶联。

  - 通过重复光照和化学偶联过程，合成大量不同的寡核苷酸序列。

该技术具有高通量、高密度的优点，单个芯片可同时合成数百万条不同的寡核苷酸序列，单位面积内可容纳大量核酸序列；但同时也具有合成效率受限、序列偏差等缺点，由于光照控制的精确度，合成长度受限，通常不超过150 bp，且某些序列可能合成不足或富集。

2. 喷墨打印合成

利用喷墨技术，将磷酰胺单体精确地喷射到指定区域，实现寡核苷酸的同步合成。具体步骤如下：

  - 喷墨打印机将每个碱基单体按需喷涂到芯片上的特定位置。

  - 每次添加一个碱基后进行化学耦合，重复循环直到合成完成。

  - 清洗、纯化后获得最终的寡核苷酸池。

该技术具有灵活性高、合成长度更长的优点，可精确控制每条寡核苷酸的合成位置和浓度，合成长度可达到200–300 bp；但该技术同样具有缺点，便是合成设备昂贵，操作需要较高精度，导致成本较高。

3. 液相合成

在液相反应体系中，通过微流控技术同时合成多个不同序列的寡核苷酸。具体步骤如下：

  - 通过液相微滴控制系统，将不同的核苷酸引入微流控通道。

  - 依次进行耦合、氧化、封端等化学反应。

  - 通过液滴分离技术实现不同序列的合成。

该技术具有合成均一性高、成本较低等优点，可减少序列偏差，适用于大规模合成；缺点是反应体系复杂，对设备要求较高。

 

44118太阳成城集团的Oligo Pool合成技术

44118太阳成城集团自主研发的DYHOW新一代超高通量DNA合成平台，突破了传统技术的局限，实现了高通量、低成本的Oligo Pool合成。

太阳集团的Oligo Pool具有以下特点：

- 高通量：单个芯片可同时合成435万条不同的定制化序列，长度可达230nt。

- 高准确度：覆盖度>99%，合成均一性高，平均错误率约1/1500bp。

- 低污染：采用一次性合成芯片，避免交叉污染，确保批次稳定性。  

太阳集团高品质的Oligo Pool可广泛应用于CRISPR sgRNA文库、突变体库、抗体库、高通量基因合成、靶向测序探针合成等领域。

 

Oligo Pool的合成涉及精确的固相化学反应和高通量微阵列或微流控技术的结合，为基因组研究和合成生物学提供了强有力的支持。44118太阳成城集团的DYHOW超高通量DNA合成平台，凭借其高通量、高精度的特点，为科研工作者提供优质的Oligo Pool合成服务，加速生命科学研究的进展。