近日，中科院青島生物能源與過程研究所（簡稱青島能源所）自主研發(fā)的單細胞拉曼分選及測序耦合系統(tǒng)（RACS-SEQ）正式對外發(fā)布。該系統(tǒng)將服務(wù)于微生態(tài)大健康、海洋資源與監(jiān)測、生物安全、工業(yè)生物技術(shù)等廣泛領(lǐng)域的研究與應(yīng)用。

為單細胞研究提供新的解決方案

對于單細胞分選，目前最常用的是流式細胞儀，但其需預(yù)先知道細胞的表型并加以熒光標記，嚴重限制了可篩選細胞的范圍。拉曼光譜無需任何標記，即可獲取細胞的種類、狀態(tài)以及所處微環(huán)境等信息，是理想的表型/表型組的評價手段，但由于缺乏與信號復(fù)雜度相匹配的分選方式，而無法用于單細胞研究。青島能源所單細胞中心最新研發(fā)的系統(tǒng)則成功解決了表型判別與單細胞分離的兼顧問題，將成為單細胞水平揭示基因與功能關(guān)聯(lián)的強大工具。

該系統(tǒng)對不同尺寸與形狀的細胞具良好兼容性，而且操作便捷。通過拉曼組分析原理等關(guān)鍵器件的創(chuàng)新，該系統(tǒng)在單細胞水平實現(xiàn)了非標記式拉曼表型識別與功能分選，為單細胞生物學(xué)研究提供了新的整體解決方案。該系統(tǒng)搭載了自主研發(fā)的 “拉曼組分析三部曲”智能信息系統(tǒng)。拉曼組自動化采集反饋軟件可快速、準確、智能化地獲取單細胞拉曼光譜信息；智能化拉曼組分析統(tǒng)計軟件可一站式完成在線數(shù)據(jù)處理與挖掘；高性能拉曼組數(shù)據(jù)庫與搜索引擎通過多層次/易擴展的多維表型組數(shù)據(jù)庫及拉曼組搜索引擎，實現(xiàn)了全景式、自動化、高通量的細胞功能識別。

有助于解析細胞千差萬別的原因

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(fā)育、衰老死亡、新陳代謝、信號傳導(dǎo)等眾多奧秘。在單細胞水平揭示基因與功能的關(guān)聯(lián)，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。在茫茫細胞海里，只要用RACS照一照，獲得的“拉曼組”信息就能得知哪個是要找的細胞。該信息無需任何標記就可以知道細胞的種系發(fā)生、生理狀態(tài)，以及所處的微環(huán)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、對環(huán)境刺激的應(yīng)激反應(yīng)等。

為了最終獲得表型特異的功能單細胞，RACS還實現(xiàn)了單細胞的培養(yǎng)和快檢等功能，大幅縮短了培養(yǎng)時間，將傳統(tǒng)涂板培養(yǎng)檢測時間從1—2天縮短至幾小時，大大提高了工作效率。

有望成為新型抗菌藥物研發(fā)新手段

青島能源所單細胞中心具有自主知識產(chǎn)權(quán)的拉曼組耐藥性臨床快檢技術(shù)，能夠不需培養(yǎng)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(fā)的新手段。同時，拉曼組細胞儲能物質(zhì)快檢技術(shù)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(yè)生產(chǎn)過程在線實時監(jiān)控的有力工具。

此外，單細胞研究中心與多個企業(yè)與臨床機構(gòu)進行了深入的應(yīng)用合作，示范了RACS在醫(yī)學(xué)快檢、細胞工廠篩選、生物資源挖掘、生態(tài)過程監(jiān)控等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)還將拓展拉曼組大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，示范針對各種細胞類型的單細胞拉曼分選與測序，更好地服務(wù)于細胞科學(xué)與生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

青島晚報/掌上青島/青網(wǎng) 記者 王偉