隨著去年出版的戰(zhàn)略計劃“ 打造未來 - 十年戰(zhàn)略愿景 ”，美國能源部聯(lián)合基因組研究所(DOE JGI)已定位為其用戶提供最新技術(shù)和專業(yè)知識，以便他們可以解決緊迫的能源和環(huán)境科學(xué)挑戰(zhàn)。

這一過程中一個重要的早期步驟是啟動 新興技術(shù)機會計劃(ETOP)。ETOP的主要目的是開發(fā)和支持DOE JGI可以建立的選定新技術(shù)，以增加其目前為其用戶執(zhí)行的高吞吐量測序的價值。該計劃是DOE JGI戰(zhàn)略規(guī)劃中提出的幾項建議之一，也是DOE 生物與環(huán)境研究辦公室開展的一項補充過程。 ?，F(xiàn)在，一系列新的合作關(guān)系正在形成，以響應(yīng)ETOP的第一次提案征集。這些技術(shù)涵蓋了新的可擴展DNA合成技術(shù)的發(fā)展，以及從復(fù)雜環(huán)境樣品中高通量測序和表征單個微生物細(xì)胞的最新方法。

“美國能源部JGI的核心理念是，我們的技術(shù)和分析能力需要不斷發(fā)展，以便最大限度地提高用戶的科學(xué)成就，”監(jiān)督ETOP擔(dān)任DOE JGI科學(xué)計劃副主任的Jim Bristow說。 。“通過在DOE JGI本身建立新的科學(xué)能力，以及通過該計劃確定的合作伙伴，開發(fā)和部署高度專業(yè)化的技術(shù)來補充Walnut Creek工廠的活動。盡管最先進(jìn)的大規(guī)模測序仍然是DOE JGI的關(guān)鍵組成部分，但未來將向JGI用戶提供其他大規(guī)模功能，特別是有助于將序列與功能聯(lián)系起來的功能，“Bristow說。

當(dāng)DOE JGI成立于1997年以幫助加速人類基因組計劃(HGP)工作時，該伙伴關(guān)系由DOE國家實驗室和大學(xué)合作伙伴組成。在完成美國能源部2004年對人類基因組計劃的承諾后，美國能源部JGI作為一個國家用戶設(shè)施開放了大門，推動了能源和環(huán)境應(yīng)用的基因組學(xué)前沿。僅在2012年，該研究所完成了2,600多個項目。

對于ETOP的第一個周期，DOE JGI選擇了這六個新的合作伙伴關(guān)系：

斯坦福大學(xué)的斯蒂芬雷克斯提出，“單細(xì)胞接近宏基因組學(xué)”。該技術(shù)可以更容易地從復(fù)雜的環(huán)境樣品中分離出感興趣的單個細(xì)胞。

“由序列驗證的DNA分子的標(biāo)簽指導(dǎo)檢索準(zhǔn)確的基因合成，”華盛頓大學(xué)的Jay Shendure提出。該技術(shù)可以簡化DNA合成管道并增加產(chǎn)量。

“通過結(jié)合標(biāo)記與重水，拉曼顯微光譜，微流體和流式細(xì)胞術(shù)，對單細(xì)胞基因組學(xué)的特定功能特征的微生物細(xì)胞進(jìn)行高通量分選”，麻省理工學(xué)院的Roman Stocker和維也納大學(xué)的Michael Wagner(奧地利)提出。該技術(shù)可以加速基因組測序?qū)嶒炛谢虻墓δ鼙碚鳎@是DOE JGI的最高優(yōu)先級之一。

“生成來自植物和其他生物的高質(zhì)量基因組DNA，大插入文庫和高質(zhì)量物理圖譜，用于改進(jìn)物理圖譜和序列水平組裝，”亞利桑那基因組學(xué)研究所(AGI)的Rod Wing提出。這種技術(shù)可以更容易地從植物中分離DNA，其數(shù)量和質(zhì)量可由DOE JGI更有效地測序。

“開發(fā)用于從復(fù)雜宏基因組數(shù)據(jù)集中高通量恢復(fù)近乎完整和完整的微生物基因組的管道”，加州大學(xué)伯克利分校和勞倫斯伯克利國家實驗室的Jill Banfield，橡樹嶺國家實驗室的Chongle Pan提出，加州大學(xué)伯克利分校的Brian Thomas。該技術(shù)可以產(chǎn)生更好的方法，用于從環(huán)境樣品的典型片段序列中分離和表征整個微生物基因組。

“開發(fā)和實施高通量真菌培養(yǎng)和核酸分離方法”，由西北太平洋國家實驗室的Jon Magnuson提出。與上述AGI提案類似，該技術(shù)可以使DOE JGI可以更有效地對數(shù)量和質(zhì)量的DNA進(jìn)行分離。

DOE JGI預(yù)計將在未來兩年內(nèi)為新的ETOP計劃承諾約350萬美元。

“DOE JGI致力于以創(chuàng)新和有效的方式整合這些擴展的活動，”Bristow說。“如果生物科學(xué)要實現(xiàn)基因組測序的全部益處和承諾，這一點至關(guān)重要。”