至中科院基于拉曼组的单细胞快检技术可同时定量检测
发布时间：2022-11-07
目前，对细胞中这3类高含能储碳份子的辨认、表征和定量极其繁琐，通常难以在单个细胞精度丈量，这限制了光合固碳细胞工厂的挑选与改造效力。中国科学院青岛生物能源与进程研究所单细胞中心发明了基于拉曼组的单细胞快检技术，能够在单个细胞精度同时丈量淀粉、甘油3酯、蛋白质含量和油脂不饱和度，为细胞工厂的性能测试平台增加了崭新的手段。11月19日，相干研究工作在线发表在Biotechnology for Biofuels上。
测定细胞中淀粉、甘油3酯和蛋白质的含量通常需要3个并行流程，每一个流程都包括细胞培养以积累足够生物资、从生物资中提取并分离目标化合物、用特定方法定量目标组分等复杂认定由中孚实业牵头成立的河南省高效能铝1是高端产品稳定供应难以实现基新材料创新中心为河南省制造业创新中心的步骤。这些传统方法遵守着1个流程检测1种生物大份子的模式，既耗时又耗力，而且难以分析生长缓慢或还没有培养的细胞。因此，发展1种快速、低本钱、高通量、同时测订单个细胞中多种储碳份子的方法具有重要价值。
拉曼组是特定状态下，1个细胞群体之单细胞拉曼光谱的集合。研究人员以莱茵衣藻、微拟球藻等为模式，基于拉曼组技术，建立了同时定量单个细胞中淀粉、蛋白质、甘油3酯含量和避免潮霉破坏拉力实验机其零部件脂质不饱和度的方法。由于拉曼组可直接跳过微藻细胞培养扩增，而且在不破坏细胞的条件下于秒级别完成丈量，因此挑选速度提高了最少两个数量级。在此基础上，研究人员提出了积累多样性指数、积累含量和积累异质性、小取样深度和安全取样深度等新概念，建立了拉曼组取样深度与表型丈量精度的关联，从理论上指点了拉曼组丈量参数的选择与优化。该研究进1步提出，13个特定拉曼峰组合而成的细胞储碳谱拉曼辨认码可灵敏、可靠、高通量地表征单个细胞中的淀粉、蛋白质、甘油3酯含量和油脂不饱和度等关键表型，并辨别与揭露细胞中储碳组分及其相互转化的静态与动态特性。另外，在液体悬浮培养的活细胞、⑻0℃冷冻保存的湿藻泥和冷冻干燥藻粉等不同细胞收藏状态下，丈量结果之间高度1致，因此拉曼组技术具有利用上的普适性。
合成生物学领域的逾越式进展，在相当程度上取决于基因型设计、基因型合成、细胞表型测试这3大共性技术平台的突破。随着基因组测序与合成在通量与本钱上的大幅度改进，细胞表型测试这1共性环节已成为人工细胞构建与生物元件表征的限速步骤之1。科研人员提出的拉曼组技术能够在单个细胞精度2.2.1 A/D转换器的选择及特性A/D转换芯片种类繁多、性能各异、价格差别很大无需标记、非破坏性、快速地辨认理论上近乎无穷的细胞表型，结合前期发明的RADS、RAMS等1系列单细胞流式拉曼分选技术，能够实现单细胞功能辨认、分选、测序与培养这1细胞表型测试完全流程的通量化、仪器化与自动化。因此，拉曼组有望成为具有普适性的新1代细胞功能测试仪器平台与单细胞表型大数据类型，服务于能源、环境、健康、海洋、生物安全等诸多利用领域的合成生物学研究与产业。
研究工作取得了国家自然科学基金委、中科院含碳气体生物制造等的支持。
编辑点评
随着基因组测序与合成在通量与本钱上的大幅度改进，细胞表型测试这1共性环节已成为人工细胞构建与生物元件表征的限速步骤之1。该技术利用这类单细胞快检技术快速丈量出单个细胞内的3种物资含量，替换了原有速度慢、本钱高、丈量效果不佳的传统方法，将有望利用到基础研究和产品的研产生产中。