日前，中國科學院青島生物能源與過程研究所單細胞研究中心在基于微流控的單細胞拉曼流式分選技術取得重要進展，相關成果于2月5日在線發(fā)表在Analytical Chemistry (Zhang PR, et al, Anal Chem, 2015).
單細胞拉曼分選（RACS）是一種極具潛力的活體細胞功能分選技術。與目前通用的熒光激活細胞分選（FACS）相比，RACS具有直接基于細胞功能分選、無需標記、不需預知生物標識物的關鍵優(yōu)勢，因此在海洋資源挖掘、生物能源種質篩選、腫瘤監(jiān)測與分選、環(huán)境微生物監(jiān)控、農(nóng)業(yè)生態(tài)研究等諸多領域具有廣闊應用前景。但由于細胞固有拉曼信號弱所導致的細胞分選通量低這一問題限制了其應用與推廣。開發(fā)高速流動細胞拉曼信號的快速采集和識別已經(jīng)成為發(fā)展高通量拉曼流式細胞分選的關鍵技術挑戰(zhàn)之一。
由徐健研究員和馬波研究員領導的研究團隊針對上述瓶頸開發(fā)了一種基于陣列介電單細胞捕獲/釋放的快速拉曼識別技術。通過對高速流動單細胞的介電操控，實現(xiàn)了單細胞流在電極上的捕獲/釋放，并在細胞捕獲期間（毫秒-秒）完成拉曼信號的采集識別（圖1A）。通過耦合該團隊同期建立的基于電磁閥吸吮的微流控細胞分離技術（Zhang Q, et al., Lab on a Chip 2014, Cover page, 2014 HOT Articles；圖1B），實現(xiàn)了產(chǎn)色素工程酵母和普通酵母細胞的拉曼流式分選。前述工作首次建立起基于介電單細胞捕獲/釋放的單細胞拉曼流式分選原理和裝置，為下一步發(fā)展高通量拉曼流式細胞分選儀器奠定了原理和關鍵技術基礎。
單細胞中心前期建立的單細胞彈射分選方法（Wang Y, et al, Anal Chem, 2013）適用于貼壁生長的細胞、微生物生物膜等固相細胞的分選。而本研究開發(fā)的單細胞流式分選方法針對于流動相細胞的分選。這兩種方法學的建立和相互結合，為研制廣譜性適用于自然界各種細胞存在狀態(tài)的單細胞拉曼分選裝備提供了可行性。
該研究得到了科技部創(chuàng)新方法專項、國家自然科學基金面上項目、微進化重大研究計劃及中科院重點部署方向項目等的支持。
圖1. （A）基于陣列介電單細胞捕獲/釋放單細胞拉曼分選示意圖 （B）基于電磁閥吸吮的微流控細胞分離技術（Cover Article）。
原文鏈接：
1. Raman-activated Cell Sorting based on dielectrophoretic single-cell trap and release, Anal. Chem., 2015, doi: 10.1021/ac503974e
2. On-demand control of microfluidic flow via capillary-tuned solenoid microvalve suction. Lab Chip, 2014 Dec 21;14(24):4599-603. doi: 10.1039/c4lc00833.
3. Raman activated cell ejection for isolation of single cells, Anal. Chem., 2013. doi: 10.1021/ac403107p
