Variation in methylcytosine is perhaps the most well-studied epigenetic mechanism of gene regulation. Methods that have been developed and implemented for assessing DNA methylation require sample DNA to be extracted, purified and chemically-processed through bisulfite conversion before downstream analysis. While some automated solutions exist for each of these individual process steps, a fully integrated solution for accomplishing the entire process in a high-throughput manner has yet to be demonstrated. Thus, sample processing methods still require numerous manual steps that may reduce sample throughput and precision, while increasing the risk of contamination and human error. In this work, we present an integrated, automated solution for performing the entire sample preparation process, including DNA extraction, purification, bisulfite conversion and PCR plate preparation within in an enclosed environment. The method employs silica-coated magnetic particles that eliminate the need for a centrifuge or vacuum manifold, thereby reducing the complexity and cost of the required automation platform. Toward this end, we also compare commercial DNA extraction and bisulfite conversion kits to identify a protocol suitable for automation to significantly improve genomic and bisulfite-treated DNA yields over manufacturer protocols. Overall, this research demonstrated development of an automated protocol that offers the ability to generate high-quality, bisulfite-treated DNA samples in a high-throughput and clean environment with minimal user intervention and comparable yields to manual processing.

中文翻译：

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用于在自动化封闭环境中进行甲基化分析的高通量样品处理。

甲基胞嘧啶的变异可能是研究最充分的基因调控表观遗传机制。已开发和实施的用于评估 DNA 甲基化的方法需要在下游分析之前通过亚硫酸氢盐转化对样本 DNA 进行提取、纯化和化学处理。虽然对于这些单独的过程步骤中的每一个都存在一些自动化解决方案，但以高通量方式完成整个过程的完全集成的解决方案尚未得到证明。因此，样品处理方法仍然需要许多手动步骤，这可能会降低样品通量和精度，同时增加污染和人为错误的风险。在这项工作中，我们提出了一个集成的自动化解决方案，用于执行整个样品制备过程，包括 DNA 提取、纯化、在封闭环境中进行亚硫酸氢盐转化和 PCR 板制备。该方法采用二氧化硅涂层磁性颗粒，无需离心机或真空歧管，从而降低所需自动化平台的复杂性和成本。为此，我们还比较了商业 DNA 提取和亚硫酸氢盐转化试剂盒，以确定适合自动化的协议，以显着提高基因组和亚硫酸氢盐处理的 DNA 产量，而不是制造商协议。总体而言，这项研究展示了一种自动化协议的开发，该协议能够在高通量和清洁的环境中生成高质量、亚硫酸氢盐处理的 DNA 样本，而用户干预最少，且产量与手动处理相当。该方法采用二氧化硅涂层磁性颗粒，无需离心机或真空歧管，从而降低所需自动化平台的复杂性和成本。为此，我们还比较了商业 DNA 提取和亚硫酸氢盐转化试剂盒，以确定适合自动化的协议，以显着提高基因组和亚硫酸氢盐处理的 DNA 产量，而不是制造商协议。总体而言，这项研究展示了一种自动化协议的开发，该协议能够在高通量和清洁的环境中生成高质量、亚硫酸氢盐处理的 DNA 样本，而用户干预最少，且产量与手动处理相当。该方法采用二氧化硅涂层磁性颗粒，无需离心机或真空歧管，从而降低所需自动化平台的复杂性和成本。为此，我们还比较了商业 DNA 提取和亚硫酸氢盐转化试剂盒，以确定适合自动化的协议，以显着提高基因组和亚硫酸氢盐处理的 DNA 产量，而不是制造商协议。总体而言，这项研究展示了一种自动化协议的开发，该协议能够在高通量和清洁的环境中生成高质量、亚硫酸氢盐处理的 DNA 样本，而用户干预最少，且产量与手动处理相当。为此，我们还比较了商业 DNA 提取和亚硫酸氢盐转化试剂盒，以确定适合自动化的协议，以显着提高基因组和亚硫酸氢盐处理的 DNA 产量，而不是制造商协议。总体而言，这项研究展示了一种自动化协议的开发，该协议能够在高通量和清洁的环境中生成高质量、亚硫酸氢盐处理的 DNA 样本，而用户干预最少，且产量与手动处理相当。为此，我们还比较了商业 DNA 提取和亚硫酸氢盐转化试剂盒，以确定适合自动化的协议，以显着提高基因组和亚硫酸氢盐处理的 DNA 产量，而不是制造商协议。总体而言，这项研究展示了一种自动化协议的开发，该协议能够在高通量和清洁的环境中生成高质量、亚硫酸氢盐处理的 DNA 样本，而用户干预最少，且产量与手动处理相当。