寡核苷酸全自动合成设备和方法与流程

本技术属于基因合成领域，具体涉及寡核苷酸全自动合成设备和方法，尤其是吗啉代反义寡核苷酸(phosphorodiamidate morpholino oligomer，简称pmo)的全自动合成装置及合成方法。

背景技术：

1、pmo对dna、rna的亲和性高，具有对各种核酸酶的抗性，在机体内稳定，毒性也低，因此是作为反义寡核苷酸备受注目的化合物。

2、pmo的合成主要采取人工合成为主，在当前市场上还没有成熟的pmo合成仪。chengxi li等(fully automated fast-flow synthesis of antisensephosphorodiamidate morpholino oligomers，nature communications，volume 12，article number:4396(2021))公开了一种pmo快速合成反应器，可在3.5小时内完成一条序列的合成，但是合成规模较小(<1umol)，无法平行批量合成。中国专利cn 217829968u公开了一种实验室寡核苷酸合成仪，中国专利申请cn 114984896a公开了一种寡核苷酸合成装置，中国专利申请cn 114985023a公开了一种微阵列芯片和包括该微阵列芯片的寡核苷酸合成装置，但它们合成规模小，自动化程度差，无法实现生产全过程自动化。

3、目前用于pmo合成的合成装置有以下缺陷：不能实现生产全过程自动化，人为影响因素给生产带来潜在的失败风险；合成质量不均，重复性差，单体消耗量大，无法大规模平行合成；合成装置无惰性气体保护模式和良好的排风系统，气密性差，溶剂易挥发出来造成生产环境气味大；产品暴露操作，溶剂味道大，产品容易洒落损失和有异物引入的风险。

4、因此，本领域需要改进的寡核苷酸全自动合成设备和方法。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种全新的寡核苷酸自动合成设备来解决上述问题，其能够实现高通量、大规模的pmo快速合成。

2、一方面，本公开提供了一种寡核苷酸全自动合成设备，所述设备包括：管路给液系统、反应系统和控制系统，其中管路给液系统包括泵送模块、移动模块和注液模块，其中注液模块安装在移动模块上，移动模块构造成使注液模块能够三维移动，从而给反应系统注液；控制系统与管路给液系统和反应系统通信连接，用于控制给液和反应。

3、在一些实施方式中，所述设备还包括非管路给液系统，非管路给液系统包括移液装置，移液装置优选安装在移动模块上，用于给反应系统注液。

4、在一些实施方式中，反应系统包括至少1个反应模块，优选至少2个反应模块，例如3个、4个、5个或6个反应模块；每个反应模块包括至少1个反应器，优选至少2个反应器，例如3个、4个、5个或6个反应器。

5、在一些实施方式中，每个反应器安置在过渡套中。

6、在一些实施方式中，所述反应模块包括振摇机构，所述振摇机构优选包括运动导轨，更优选包括两组运动导轨，其构造成使反应器摇动。

7、在一些实施方式中，所述设备包括一个或多个注液模块，每个注液模块包括用于给反应器注液的注液口，优选每个注液模块的注液口数量与每个反应模块的反应器数量相等。

8、在一些实施方式中，移动模块包括相互垂直的第一导轨、第二导轨和第三导轨，第二导轨构造成能够沿着第一导轨水平移动；第三导轨安装在第二导轨上，构造成能够沿着第二导轨水平移动。

9、在一些实施方式中，注液模块安装在第三导轨上，构造成能够沿着第三导轨上下竖直移动。

10、在一些实施方式中，泵送模块包括电动注射器和电磁阀，其中电动注射器与电磁阀通过管路连接，电磁阀包括输入口和输出口，输入口与试剂储器通过管路连接，输出口与注液模块通过管路连接。

11、在一些实施方式中，所述设备包括多个试剂储器，其中至少一部分试剂储器中的每个试剂储器包括一个或多个试剂出口，每个试剂出口通过管路与一个电磁阀的输入口连接。

12、在一些实施方式中，至少一个试剂储器仅包括一个试剂出口，该试剂出口与一个电磁阀的输入口连接，并且在该电磁阀的输出口与注液模块之间存在分流装置，分流装置包括一个分流装置入口和多个分流装置出口，该分流装置入口与电磁阀的输出口通过管线连接，每个分流装置出口与一个注液口通过管线连接。

13、在一些实施方式中，所述多个试剂储器中的至少一个试剂储器构造成供移液装置移取试剂。

14、另一方面，本公开提供了一种利用寡核苷酸全自动合成设备合成寡核苷酸的方法，其包括：

15、a.清洗反应器；

16、b.向反应器加入脱保护剂进行脱保护反应；

17、c.清洗反应器；

18、d.向反应器加入中和剂进行中和反应；

19、e.清洗反应器；

20、f.向反应器加入偶联单元；

21、g.进行偶联反应，

22、其中在控制系统的控制下，循环执行步骤a至步骤g直至获得所需的寡核苷酸，其中该方法包括在控制系统的控制下，利用移动模块移动注液模块，将试剂注入反应器。

23、在一些实施方式中，所述合成寡核苷酸的方法还包括在控制系统的控制下，利用移液装置移取试剂注入反应器，其中注液模块和移液装置用于注入不同的试剂。

24、在一些实施方式中，所述寡核苷酸全自动合成设备包括多个反应模块，在一个反应模块执行完步骤f之后并执行步骤g期间，对下一个反应模块执行步骤a至步骤f，直至所需数量的反应模块均执行步骤a至步骤f。

25、在一些实施方式中，清洗、脱保护反应、中和反应和偶联反应中的一个或多个过程、优选所有过程涉及以下一个或多个在控制系统控制下的操作：

26、使反应器振摇；

27、将反应器加热至预定温度并保持在该预定温度；

28、向反应器鼓吹氮气以隔绝空气。

29、在一些实施方式中，寡核苷酸为吗啉代反义寡核苷酸。

30、在一些实施方式中，在步骤a中，先后用二氯甲烷(dcm)和30％三氟乙醇(tfe)/二氯甲烷(dcm)清洗，优选使用注液模块添加，优选各清洗30秒至5分钟，例如1分钟。

31、在一些实施方式中，在步骤b中，脱保护剂为三氟乙酸(tfa)和4-氰基吡啶的三氟乙醇(tfe)/二氯甲烷溶液，优选使用注液模块添加，优选反应10分钟至20分钟，例如15分钟。

32、在一些实施方式中，在步骤c中，用二氯甲烷清洗，优选使用注液模块添加，优选清洗30秒至5分钟，例如1分钟。

33、在一些实施方式中，在步骤d中，中和剂为n,n-二异丙基乙基胺(diea)、异丙醇和二氯甲烷的混合溶液，优选使用注液模块添加，优选反应30秒至5分钟，例如1分钟。

34、在一些实施方式中，在步骤e中，先后用二氯甲烷和1,3-二甲基-2-咪唑烷酮(dmi)清洗，优选使用注液模块添加，优选各清洗30秒至5分钟，例如1分钟。

35、在一些实施方式中，在步骤f中，向反应器中加入10体积％n-乙基吗啉的1,3-二甲基-2-咪唑烷酮(dmi)溶液和0.1m吗啉代反义寡核苷酸单体1,3-二甲基-2-咪唑烷酮(dmi)溶液，优选均使用移液装置添加。

36、在一些实施方式中，在步骤g中，反应持续2小时至4小时，例如3小时。