青島能源所發明拉曼激活單細胞液滴分選技術

【中國化工儀(yi) 器網 技術前沿】單個(ge) 細胞是地球上細胞生命體(ti) 功能和進化的基本單元。單細胞精度的高通量功能分選是解析生命體(ti) 係異質性機製、探索自然界微生物暗物質的重要工具。單細胞拉曼光譜(SCRS)能夠在無標記、無損的前提下揭示細胞固有的化學組成，因此拉曼激活細胞分選技術(RACS)日益受到關(guan) 注。但分選通量是當前限製其廣泛應用的瓶頸。中國科學院青島生物能源與(yu) 過程研究所單細胞中心研究員馬波與(yu) 徐健帶領的多學科交叉團隊，通過耦合SCRS和液滴微流控技術，發明了拉曼激活單細胞液滴分選技術(Raman-activated single-cell Droplet Sorting; RADS)，這是目前已公開報道的工作中分選通量zui高的RACS係統。相關(guan) 研究工作在線發表在Analytical Chemistry上。 　　科研人員前期發明了基於(yu) 微流控芯片的流式RACS技術，通過集成基於(yu) 介電的單細胞捕獲釋放和電磁閥吸吮技術，實現了高速流動狀態下單細胞的捕獲、拉曼采集、釋放和分選，通量達~60個(ge) 細胞/分鍾。為(wei) 了進一步提高通量，研究人員提出，單細胞經液滴包裹後，通過耦合介電可實現超高通量分選。液滴包裹不僅(jin) 可以保護細胞免受分選過程中的損傷(shang) ，還可與(yu) 分選後細胞的培養(yang) 、DNA、RNA、蛋白等的提取與(yu) 分析等無縫銜接。因此，RADS技術有著廣闊應用前景。 　　然而，在RADS技術中存在諸多技術難題。首先，液滴表麵凸/凹的形狀會(hui) 產(chan) 生透鏡效應，影響拉曼激光聚焦，降低空間分辨率，導致無法獲取液滴中細胞的拉曼信號。其次，單細胞液滴包裹需要油相的引入，而油相具有強拉曼背景，會(hui) 嚴(yan) 重影響細胞拉曼信號的獲取。第三，如何實現拉曼采集、分析、單細胞液滴包裹及分選的自動化集成未見先例。研究人員巧妙利用先獲取單細胞拉曼信號，後進行單細胞液滴包裹的策略，有效解決(jue) 了液滴對拉曼信號采集的影響；在線集成液滴發生和分選同步進行，簡化了係統操作步驟；zui後，通過自主開發的軟件，實現了拉曼采集、分析、單細胞液滴包裹及分選的高度自動化。該係統實現了高產(chan) 蝦青素之雨生紅球藻的化(分選準確率高達98.3%)、高通量(260細胞/分鍾)篩選。研究表明，分選後有92.7%的雨生紅球藻細胞保持活性並可增殖，和未經分選的對照組相比沒有顯著性差異，這說明RADS技術充分保護了細胞的活性。 　　前期研究已證明，基於(yu) 單細胞拉曼成像的拉曼組(Ramanome)技術能夠非標記、非破壞性地識別與(yu) 分析幾近無限的細胞功能。與(yu) 拉曼組技術相耦合的RADS將能夠高通量分選廣泛的細胞功能，從(cong) 而允許下遊特定功能單細胞的培養(yang) 或組學分析。這一工作為(wei) 研製高度通量化與(yu) 集成化的單細胞拉曼分選與(yu) 測序係統奠定了基礎。 　　研究工作得到了得到了中科院儀(yi) 器專(zhuan) 項、國家自然科學基金、中國博士後科學基金和山東(dong) 省自然科學基金等的支持。 　　編輯點評 　　單細胞精度的高通量功能分選是解析生命體(ti) 係異質性機製、探索自然界微生物暗物質的重要工具。單細胞拉曼光譜(SCRS)能夠在無標記、無損的前提下揭示細胞固有的化學組成，拉曼激活細胞分選技術(RACS)日益受到關(guan) 注。青島能源所發明拉曼激活單細胞液滴分選技術，為(wei) 研製高度通量化與(yu) 集成化的單細胞拉曼分選與(yu) 測序係統奠定了基礎。 　　(原標題：青島能源所發明拉曼激活單細胞液滴分選技術)

（來源：青島生物能源與(yu) 過程研究所）