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高通量光鑷輔助靜態池成像單細胞分選技術介紹

瀏覽次數:1729 發布日期:2023-1-12  來源: 中國科學院青島生物能與過程研究所

單細胞多組學技術已成為生命科學的有力工具,但一個精準、低損傷、廣譜適用、簡捷的目標表型單細胞獲取手段,是靶向性單細胞基因組、轉錄組、蛋白質組或代謝物組分析的先決條件。近日,青島能源所單細胞中心發明了光鑷輔助靜態池成像分選技術(OPSI),能“所見即所得”、保持細胞原位活性、高通量地分選明場、熒光、拉曼成像下的目標單細胞,支撐高質量的單細胞基因組/轉錄組測序。該技術對于細菌、古菌、真菌、動植物、人體等各種大小的細胞均廣譜適用。相關工作發表于微流控領域國際權威期刊《芯片實驗室》Lab on a Chip。
 

OPSI技術服務單細胞多組學研究
 

明場圖像、熒光圖像、拉曼光譜均可反映細胞豐富的表型信息,匯集上述信息并具備單細胞精度索引、所見即所得特點的單細胞分選技術,在單細胞分析工作中具有廣泛的適用性。單細胞中心前期基于單細胞拉曼光譜技術,開發出液相環境中測量與分選菌群中目標微生物單細胞的拉曼分選-測序技術RAGE-Seq(Raman-activated Gravity-driven Encapsulation and Sequencing;Xu et al., Small, 2020)。該技術可在無需標記條件下,通過拉曼光譜獲得整個單細胞的化學物質指紋圖譜,從而迅速識別活體單細胞的生理特性和代謝產物變化等,更重要的是借助其小體積分離反應的特點,可從單個細胞中得到幾乎完整的全基因組信息,對微生物的功能鑒定和資源開發具有重要意義。然而該技術操作過程稍顯繁瑣,分選通量較低,對于大批量的單細胞分選與分析存在一定的難度。為解決上述問題,單細胞中心徐騰博士、李遠東博士帶領的研究小組,基于青島星賽生物的單細胞微液滴分選系統EasySort Compact,在RAGE-Seq技術的基礎上開發了基于OPSI的新一代的單細胞分選耦合培養/測序策略。不同于流式分選技術中細胞逐個流過窄通道后成像篩選的原理,OPSI提出了一種靜態池成像分選的思路,即在微流控芯片中構建流速為0的穩定靜態流場,對樣本細胞進行限域,并在該流場內進行平面明場、熒光成像或拉曼掃描,選取目標細胞。之后通過低細胞損傷的1064 nm光鑷將目標單細胞移出靜態流場,并進行單細胞液滴包裹導出完成分選。

該系統使細胞能夠以精確索引的方式進行分類,“所見即所得”,并廣泛適用于從細菌、古菌到人體細胞等不同尺寸大小的單細胞(直徑1~40 μm)。驗證試驗表明,OPSI的單細胞分選準確率> 99.7%,保證10~20細胞/min的分選通量,并高度保持了細胞活性。此外,OPSI繼承了RAGE小尺寸分離反應的特點,顯著降低了傳統單細胞基因擴增中存在的歧化現象。例如,使用該系統分選人體MCF-7單細胞進行RNA-seq,可獲得高質量和高可重復性的單細胞轉錄組譜。OPSI的通用性、方便性、靈活性和低成本等優勢,為其在單細胞多組學研究中提供了廣闊的應用前景。

基于OPSI的上述特色,單細胞中心和青島星賽生物合作推出了自動化、智能化的單細胞微液滴分選系統(EasySort Lego/Compact)系列產品,并與國際顯微鏡和顯微光譜儀領軍產商(如賽默飛Thermo Fisher Scientific、堀場HORIBA等)合作,在全球科學儀器市場進行推廣。

該工作由單細胞中心馬波研究員和徐健研究員主持,與青島星賽生物合作完成,得到了國家重點研發計劃、山東省自然科學基金委和國家自然科學基金委的資助。(文/圖 徐騰 劉陽)

原文鏈接:https://doi.org/10.1039/D2LC00888B

發布者:青島星賽生物科技有限公司
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E-mail:service@singlecellbiotech.com

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