青島財經日報訊（記者 李倚慰）近日，經過多年積累，中科院青島生物與能源過程研究所（以下簡稱青能所）單細胞中心研制了國內外首套基于拉曼光譜的單細胞流式分選工程化樣機，實現了微生物的單細胞水平表型分析、分選和育種的“個性化”、“一站式”服務。
單細胞拉曼分選儀
單細胞拉曼分選儀工程化樣機將通過中科院高通量細胞分析網絡，拓展拉曼組大數據網絡，示范針對各種細胞類型的單細胞拉曼分選與測序，從而更好地服務于細胞科學與生物技術產業。目前，青能所單細胞研究中心已與寶潔公司、國投公司、廣州珠江醫院等企業與臨床機構進行了深入的應用合作，示范了單細胞拉曼分選儀在耐藥性快檢、細胞工廠篩選、生物資源挖掘、生態過程監控等領域的廣泛應用。
與企業開展研究與成果轉化
單細胞拉曼分選儀在工程化研制過程中，還同步開發了自動采集處理軟件、單細胞拉曼表型組數據庫及拉曼組數據分析軟件，建立了完整的單細胞拉曼成像—分選—測序的單細胞組學分析平臺，形成了國內外首套基于拉曼光譜的高通量單細胞檢測、分析、分選系統，為生命科學研究提供新工具。
單細胞拉曼分選儀工程化樣機適用于細菌、真菌、微藻、植物細胞、人體細胞等多種細胞類型，實現無損、非標記條件下每小時10萬個單細胞檢測通量，準確率達98.3%，分選后細胞超過93%細胞保持活性并可增殖。基于該套技術平臺，已與寶潔集團、國投集團，及多家醫院在醫藥健康、生物能源、工業生物技術、海洋生態等方面進行應用合作，并基于單細胞檢測與大數據技術，與香港大學籌建精準口腔健康創新研究與轉化中心。
可精準識別單細胞表型等因素
單個細胞是地球上生命體功能和進化的基本單元，蘊藏著生長發育、衰老死亡、新陳代謝、信號傳導等眾多奧秘。在單細胞水平揭示基因與功能的關聯，將有助于解析細胞千差萬別的原因，并識別具有“特異”功能的細胞與基因。該樣機將成為單細胞水平揭示基因與功能關聯的強大工具。
在茫茫細胞海里，只要用單細胞拉曼分選儀照一照，獲得的“拉曼組”信息無需任何標記即可知道細胞的種系發生、生理生化狀態，以及所處的微環境等，因此利用拉曼組可以精準識別細胞的種屬分類、代謝水平、環境應激反應，以及細胞間互作等表型。
線上線下雙管齊下提質增效
為了更深入的研究目標細胞，單細胞拉曼分選儀具有線下和線上兩種方式，對功能單細胞核酸進行提取擴增，以建立表型與基因型之間的聯系。據介紹，線下方式像一臺分裝機，將包裹著單細胞的液滴逐個分布于PCR管中，保證每個PCR管中有且僅有一個細胞，實現與單細胞全基因組擴增與測序的直接對接；線上方式像一塊樂高積木，整合了單細胞分裝、試劑注入、細胞裂解、核酸擴增等眾多小模塊于一體，在芯片中直接實現DNA/RNA的微體系擴增，具有自動化與批量化處理的優勢。
為了最終獲得表型特異的功能單細胞，單細胞拉曼分選儀還實現了單細胞的培養和快檢等功能。通過液滴/凝膠微球為每個細胞提供一個單間，大幅縮短了培養時間，將傳統涂板培養檢測時間從1-2 天縮短至幾個小時。在此基礎上發展的耦合液滴單細胞包裹和納米微球凝聚的方法，可以在單細胞水平上直接定量樣品中的微生物，將檢測時間進一步縮短至半小時以內。
據悉，單細胞中心具有自主知識產權的拉曼組耐藥性臨床快檢技術，能夠不需培養而直接測定單個細菌細胞的耐藥性，因此將成為臨床耐藥性快檢和新型抗菌藥物研發的新手段。同時，拉曼組細胞儲能物質快檢技術能夠同時快速測定和分選微藻細胞中淀粉、油脂和蛋白的含量，將成為工業生產過程在線實時監控的有力工具。
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