iGEM 2015 Interlab Study Organized by Jacob Beal, Traci Haddock, - PowerPoint PPT Presentation

iGEM 2015 Interlab Study Organized by Jacob Beal, Traci Haddock, Markus Gershater, et al.

Why do an interlaboratory study? Measurement in Synthetic Biology: • How precisely can the behavior of a part be characterized? • How much do de facto protocols for measurement vary? • What are the dominant causes of variation in measurement? Measurement ¡is ¡fundamental ¡to ¡everything ¡we ¡do. ¡

What we asked teams to do • Build three constitutive GFP constructs Or arrange alternatives, if these weren't possible • Culture & measure fluorescence • 3 biological replicates (Extra: x 3 technical rep.) Nega<ve ¡ ¡J23117 ¡ Posi<ve ¡ ¡J23101 ¡ ¡ ¡J23106 ¡ ¡ (e.g. ¡R0040) ¡ + ¡I13504 ¡ (e.g. ¡I20270) ¡ + ¡I13504 ¡ + ¡I13504 ¡ Image ¡from ¡iGEM ¡Oxford ¡

Worldwide Participation!

What did people use? • Instruments: • Strains: – Plate Reader: 56 – DH5-alpha: 50 – Flow Cytometer: 23 – TOP10: 14 – Microscope: 7 – BL21: 9 – Spectrofluorimeter: 5 – Other: 20 • XL1-Blue, JM109, 10G, – Other: 2 RP437, MG1655, DH10-Beta, KRX

Above and Beyond! Mul<ple ¡strains ¡and ¡instruments! ¡ New ¡Custom ¡Equipment! ¡ We love how iGEMers surprise us! Image ¡from ¡iGEM ¡UNITN-­‑Trento, ¡Aix-­‑Marseille ¡

Results: Measurement Precision J23101 ¡(High) ¡vs. ¡J23106 ¡(Med.) ¡ J23101 ¡(High) ¡vs. ¡J23117 ¡(Low) ¡ iGEM 2015 Interlab: J23101 / J23106 iGEM 2015 Interlab: J23101 / J23117 0.995 0.995 0.99 0.99 0.95 0.95 0.9 0.9 0.75 0.75 Probability Probability 0.5 0.5 0.25 0.25 0.1 0.1 0.05 0.05 0.01 0.01 0.005 0.005 − 2 − 1 0 1 2 3 − 1 0 1 2 3 4 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Data Data High measurements more precise than low

Results: 2015 vs. 2014 2015: ¡J23101 ¡(High) ¡vs. ¡J23106 ¡(Med) ¡ 2014: ¡J23101 ¡(High) ¡vs. ¡I20260 ¡(Med) ¡ iGEM 2014 Interlab: J23101 / I20260 iGEM 2015 Interlab: J23101 / J23106 3 3 10 10 2.2-­‑fold ¡Std.Dev. ¡ 1.5-­‑fold ¡Std.Dev.! ¡ 2 2 10 10 Fluorescence Ratio Fluorescence Ratio 1 1 10 10 0 0 10 10 − 1 − 1 10 10 0 5 10 15 20 25 0 10 20 30 40 50 60 70 Rank Rank Team ¡ Team ¡ More specific protocol � tighter distributions

Results: Cause of Variation? Instrument ¡ Strain ¡ iGEM 2015 Interlab: J23101 / J23117 iGEM 2015 Interlab: J23101 / J23117 3.5 3.5 1000 ¡ 1000 ¡ 3 3 log 10 Fluorescence Ratio log 10 Fluorescence Ratio 2.5 2.5 100 ¡ 100 ¡ 2 2 1.5 1.5 10 ¡ 10 ¡ 1 1 0.5 0.5 1 ¡ 0 1 ¡ 0 DH5 − alpha TOP10 BL21 Other Plate Flow Micro. Spectro. Other Strain Instrument Instrument matters, especially for low values. Strain, not so much.

Results: Intrateam Variation iGEM 2015 Interlab: J23101 / J23106 1.2 10 ¡ log 10 Fluorescence Ratio 1 0.8 0.6 0.4 0.2 1 ¡ 0 − 0.2 ¡ ¡A ¡ ¡ ¡ ¡ ¡B ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡C ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡D ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡E ¡ ¡ ¡F ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡G ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡H ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡I ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡J ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡K ¡ 1.2 14.3 14.4 14.5 31.1 31.6 31.7 40.1 43.1 49.1 54.1 Intra − lab Group High instrument variation on single samples!

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