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青能所院企合作瞄准生物领域

研制国内首套单细胞拉曼分选仪样机

2018-04-25 19:27 青岛财经日报 李倚慰

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单细胞拉曼分选仪工程化样机适用于细菌、真菌、微藻、植物细胞、人体细胞等多种细胞类型.

青岛财经日报讯(记者 李倚慰)近日,经过多年积累,中科院青岛生物与能源过程研究所(以下简称青能所)单细胞中心研制了国内外首套基于拉曼光谱的单细胞流式分选工程化样机,实现了微生物的单细胞水平表型分析、分选和育种的“个性化”、“一站式”服务。

单细胞拉曼分选仪

单细胞拉曼分选仪

单细胞拉曼分选仪工程化样机将通过中科院高通量细胞分析网络,拓展拉曼组大数据网络,示范针对各种细胞类型的单细胞拉曼分选与测序,从而更好地服务于细胞科学与生物技术产业。目前,青能所单细胞研究中心已与宝洁公司、国投公司、广州珠江医院等企业与临床机构进行了深入的应用合作,示范了单细胞拉曼分选仪在耐药性快检、细胞工厂筛选、生物资源挖掘、生态过程监控等领域的广泛应用。

与企业开展研究与成果转化

单细胞拉曼分选仪在工程化研制过程中,还同步开发了自动采集处理软件、单细胞拉曼表型组数据库及拉曼组数据分析软件,建立了完整的单细胞拉曼成像—分选—测序的单细胞组学分析平台,形成了国内外首套基于拉曼光谱的高通量单细胞检测、分析、分选系统,为生命科学研究提供新工具。

单细胞拉曼分选仪工程化样机适用于细菌、真菌、微藻、植物细胞、人体细胞等多种细胞类型,实现无损、非标记条件下每小时10万个单细胞检测通量,准确率达98.3%,分选后细胞超过93%细胞保持活性并可增殖。基于该套技术平台,已与宝洁集团、国投集团,及多家医院在医药健康、生物能源、工业生物技术、海洋生态等方面进行应用合作,并基于单细胞检测与大数据技术,与香港大学筹建精准口腔健康创新研究与转化中心。

可精准识别单细胞表型等因素

单个细胞是地球上生命体功能和进化的基本单元,蕴藏着生长发育、衰老死亡、新陈代谢、信号传导等众多奥秘。在单细胞水平揭示基因与功能的关联,将有助于解析细胞千差万别的原因,并识别具有“特异”功能的细胞与基因。该样机将成为单细胞水平揭示基因与功能关联的强大工具。

在茫茫细胞海里,只要用单细胞拉曼分选仪照一照,获得的“拉曼组”信息无需任何标记即可知道细胞的种系发生、生理生化状态,以及所处的微环境等,因此利用拉曼组可以精准识别细胞的种属分类、代谢水平、环境应激反应,以及细胞间互作等表型。

线上线下双管齐下提质增效

为了更深入的研究目标细胞,单细胞拉曼分选仪具有线下和线上两种方式,对功能单细胞核酸进行提取扩增,以建立表型与基因型之间的联系。据介绍,线下方式像一台分装机,将包裹着单细胞的液滴逐个分布于PCR管中,保证每个PCR管中有且仅有一个细胞,实现与单细胞全基因组扩增与测序的直接对接;线上方式像一块乐高积木,整合了单细胞分装、试剂注入、细胞裂解、核酸扩增等众多小模块于一体,在芯片中直接实现DNA/RNA的微体系扩增,具有自动化与批量化处理的优势。

为了最终获得表型特异的功能单细胞,单细胞拉曼分选仪还实现了单细胞的培养和快检等功能。通过液滴/凝胶微球为每个细胞提供一个单间,大幅缩短了培养时间,将传统涂板培养检测时间从1-2 天缩短至几个小时。在此基础上发展的耦合液滴单细胞包裹和纳米微球凝聚的方法,可以在单细胞水平上直接定量样品中的微生物,将检测时间进一步缩短至半小时以内。

据悉,单细胞中心具有自主知识产权的拉曼组耐药性临床快检技术,能够不需培养而直接测定单个细菌细胞的耐药性,因此将成为临床耐药性快检和新型抗菌药物研发的新手段。同时,拉曼组细胞储能物质快检技术能够同时快速测定和分选微藻细胞中淀粉、油脂和蛋白的含量,将成为工业生产过程在线实时监控的有力工具。

编辑:rabbit-killer

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