关注科技领域进展的读者或许已经知道，2018 年的诺贝尔化学奖授予了弗朗西斯·阿诺德（Frances Arnold），乔治·史密斯（George Smith）和格雷格·保罗·温特（Gregory Paul Winter），以表彰他们在酶的定向进化以及多肽与抗体的噬菌体展示技术领域的贡献。
这项技术的问世极大促进了酶工程、代谢工程和医药领域的发展。在这项技术的加持下，自然进化的时间尺度如同穿越虫洞一般被极度压缩。罗氏诊断正是利用了定向变化技术，将野生酶的进化效率提升了几百万倍，得到了包括高保真聚合酶、多重 PCR 聚合酶、耐受 PCR 抑制的聚合酶、片段化酶、连接酶、反转录聚合酶等在内的一系列性能优异的 KAPA 家族酶种。
前段时间，罗氏诊断联合丁香园共同发起了「KAPA Hyper 文库构建试剂盒」免费试用的活动，活动期一个月，获得了不少用户的申请。在筛选发放试用产品后，我们已经收到了第一批用户的试用反馈，均认可「KAPA Hyper 文库构建试剂盒」相较其他产品有着显著的优势。
一位单细胞研究者反馈到「在研究基因表达时，传统的方法依赖于一次性总体分析数百万个细胞的基因表达，这往往会掩盖特异组织中某些特化细胞具有生物学意义的基因表达差异。譬如，充满异质性的肿瘤组织中，一些特定类型的细胞的数量稀少，除了单细胞方法没有任何其他的技术能够对它们进行分析。然而在转录组研究当中，很多试剂盒建议使用 1ng 的 cDNA 作为起始，这对于单细胞研究而言很难实现。此次尝试使用 SMART-seq2 技术和 KAPA HyperPlus Kit，完成了从 50pg 微量 RNA 为起始的建库操作，并且在文库得率上的表现也非常不错。」
另一位科研工作者反馈「除了文库得率，KAPA RNA Hyper 文库构建试剂盒的上靶率，Unique 转录本检出数，PCR 重复率、测序覆盖均一性及重现性等关键指标上相较其他产品均表现出色，还可搭配 RNA 富集模块，比如核糖体去除或者编码 RNA 捕获，来放大调控转录本或者编码转录本的信号来提升测序数据质量。并且该试剂盒工作流程简单，不需要实验室配备特殊仪器。实验条件确定后，数据可重复性良好。起始 RNA 数量有限，也能得到可观的序列文库，非常值得推荐给这一领域的新手使用。」
当下，NGS 应用在技术层面面临着诸多挑战，其中合格样品的制备是 NGS 拓展其应用空间的重要前提。那么罗氏诊断的 KAPA 家族高性能工程酶究竟是如何锻造而成的呢？
这要从生命的进化史讲起。众所周知，地球经历了 40 多亿年才孕育出如今的文明，并在自然进化之手的作用下拥有如此缤纷精彩的生命。不过，这一过程极为为缓慢且不可控，而利用定向进化技术，可以有目的地对数以亿计的突变体施加人为设定的选择压力，并在相对较短的时间内筛选到符合要求的目标变体。
就 KAPA 工程酶的定向进化历程而言，大致会经历如下几个步骤：
● 对野生酶的编码基因序列进行随机变异，产生一个变异序列库，约包含上亿个变种序列；
● 变种序列通过质粒载体构建被转染到大肠杆菌中，每个单克隆都被包裹在一个微小的液滴中进行孵育和表达。由于大肠杆菌具有培养简单、复制快、可高效表达植入的基因等特性，因而可高通量的获得一系列按照不同变种序列翻译而来的变种酶；
● 施加各种生存压力（如高温、抑制剂、低容错等等）至反应体系，选择性地筛选出最适应压力环境的变种酶；
● 循环往复地重复上述步骤，每次选出相对最好的酶进行下一轮进化，来不断优化和提升酶的特定性能，直至满足相应的应用场景。
这一过程看似简单，但却有化腐朽为神奇的功效。只需要巧妙地施加合适地选择压力，并加以筛选，可以在一定程度上可以令工程酶实现「予取予求」的特性。目前，经过定向进化技术的「重重考验」后，KAPA 工程酶已经拥有如下特性：
● 高文库转化和扩增效率，意味着低起始量样品、降解样品、或者携带关键信息的序列只需较少的 PCR 循环数即可达到上机要求的文库产量，不仅有效保留了关键信息，而且不会产生过多的重复序列，既节省了测序通量，又放大了关键信息；
● 高保真度和低扩增偏好，意味着更广的目标区域覆盖度和更均一的测序深度，不易遗漏关键点，也更能还原样品本身，降低后端生信分析的难度；
● 高 SYBR Green 耐受度，意味着可提高荧光染料浓度来获得更灵敏、更稳定的 PCR 检测信号，增加定量和质量评估的准确性；
● 随机的酶切片段化，意味着近似物理打断的片段化效果，可满足大通量、自动化应用的需求。
基于上述特性，以 KAPA 定向进化酶为核心的 KAPA 试剂盒及产品家族才能很好地应对 NGS 等工作场景的诸多挑战，帮助客户从困难样本中获得高质量数据，赢得客户的广泛好评。