全自动单细胞分选仪

人类诱导多能干细胞 (hiPSC) 是一类通过基因编辑技术（如 CRISPR-Cas9）对已经高度分化的人体细胞重新逆分化得到的多能性干细胞。hiPSC的出现为科学家构建复杂的疾病模型和推进药物发现提供了有利的工具。 然而，传统的hiPSC细胞系的构建与培养过程往往操作复杂且耗时耗力。特别是从异质编辑细胞池中构建的克隆hiPSC系的培养受到了传统细胞培养方法的桎梏，很难构建一个高效的hiPSC构建与培养工作流程。此外，现有的单细胞分离和培养方法通常对细胞的处理条件苛刻，操作步骤繁琐，不能充分保证单克隆性。 为应对hiPSC细胞系构建与培养过程中的诸多挑战，IotaSicences公司采用了以GRID技术为核心的高度自动化的单细胞可视化分选培养系统isoCell来构建 hiPSC系的分选与培养平台，并在不同培养基条件下对hiPSC进行了单细胞分选与培养研究。图1 单细胞可视化分选培养系统isoCell实物图 以isoCell为核心的hiPSC细胞分选与培养平台 isoCell是一款基于GRID技术的高度自动化细胞分选与培养平台。GRID是指在细胞培养基上采用FC40液体分隔出的网格小室，体积小，光学透明度高，可以容纳细胞在内生长，且各个小室之间物质不流通。isoCell系统配备了荧光和成像系统，用于在整个克隆工作流程中记录 GRID 小室的图像（见下图）。isoCell 可自动执行所有液体处理步骤，包括构建 GRID、将单细胞注射到GRID小室中以及交换培养基和收获单克隆集落。并且，isoCell可在整个工作流程中自动检测每一个 GRID 小室，并确保每一个单克隆hiPSC细胞系来源于单个细胞。 图2 GRID实物图 材料与方法 在分别铺了Laminin-521、Vitronectin-N和iMatrix 细胞培养基质的60毫米培养皿上制备的GRID网格以待使用。制备hiPSC的单细胞悬浮液，并使用 isoCell全自动地将细胞铺在GRID上（种植）。 使用isoCell自带的显微镜鉴定每个GRID室并标记每个包含单个细胞（第 0 天）的室，将该培养皿放入培养箱培养。在第3天，将标记的含有单个细胞的GRID小室加满600 nl培养基。从第5天开始，每天观察标记单细胞的GRID小室，并对选中的GRID小室补充培养基。最后，使用isoCell观察并标记构成了hiPSC单细胞群落的GRID小室，使用isoCell全自动收获标记的GRID小室中的hiPSC细胞（通常在 6-8 天之间）。 图3 以isoCell为核心的hiPSC细胞分选与培养平台工作流程图 高效的hiPSCS细胞分选与培养平台 按照上述的工作流程，利用三种不同的培养基质（包括 VTN-N、LMN-521 和 iMatrix）构建并培养了两个独立的hiPSC细胞系，并评估所得细胞的克隆效率。如图4所示，两个不同的hiPSC测试系在不同培养基质条件下，均在GRID室中显示出非常高的克隆效率，这表明采用GRID小室低容量培养方法和细胞的自动化温和处理可产生非常适合单细胞高效生长的培养环境。 图4 GRID中的单细胞 hiPSC 克隆效率（克隆效率表示培养第5天时单细胞长成细胞群落数占第0天单细胞数的百分比） 结论 以isoCell构建的hiPSC细胞分选与培养平台可以对hiPSC细胞进行全自动化且温和地单细胞分选与培养。通过isoCell特有的GRID小室网格技术与可视化分选相结合，可以确保每一个单克隆hiPSC细胞系均来自单个细胞，且isoCell的分选与培养条件温和，hiPSC单克隆细胞系成活率高。 单细胞可视化分选系统isoCell的优势：- 全自动化流程- 操作条件温和，对单细胞无损伤- 全培养、分析流程可追踪- 单细胞分离效率高达100%- 单克隆细胞系构建成活率高- 直接转移到PCR管或96孔板- 结构紧凑，体积小 单细胞可视化分选培养系统-isoCell已在Cell、Advanced Science、Small Methods、Nature Communications等知名期刊发表多篇文章，如下摘引了近年五篇具有代表性的文献和大家分享。 Soitu C, Stovall‐Kurtz N, Deroy C, et al. Jet‐Printing Microfluidic Devices on Demand[J]. Advanced Science, 2020, 7(23): 2001854.Gangoso E, Southgate B, Bradley L, et al. Glioblastomas acquire myeloid-affiliated transcriptional programs via epigenetic immunoediting to elicit immune evasion[J]. Cell, 2021, 184(9): 2454-2470. e26.Deroy C, Nebuloni F, Cook P R, et al. Microfluidics on Standard Petri Dishes for Bioscientists[J]. Small Methods, 2021, 5(11): 2100724.Deroy C, Wheeler J H R, Rumianek A N, et al. Reconfigurable microfluidic circuits for isolating and retrieving cells of interest[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2022, 14(22): 25209-25219.Oliveira N M, Wheeler J H R, Deroy C, et al. Suicidal chemotaxis in bacteria[J]. Nature Communications, 2022, 13(1): 7608. 样机体验 为更好地服务中国科研工作者，Quantum Design 中国也建立了样机演示实验室，将为大家提供为专业的售前、销售、售后技术支持，欢迎各位老师垂询！ 用户名单 用户评价 路易莎埃姆斯，研究科学家：The Native Antigen Company（LGC 临床诊断集团旗下公司） “使用 isoCell 进行单细胞克隆工作从一开始就简单可靠，并且已无缝地融入我们的流程中。 该程序对细胞很温和，我们看到非常好的存活率，可以筛选大量克隆。 我们收到的客户服务是优质的。”

项目编号：ZF20220513（采购代理机构内部编号：0667-221JIBEP8411）项目名称：资环学院全自动单细胞滴定分选系统采购预算金额：170.0000000 万元（人民币）采购需求：序号货物名称数量单位预算金额币种简要技术要求1全自动单细胞滴定分选系统1套1,700,000.00（免税）人民币(1) 高精度X、Y、Z移动平台：工作台等设计可实现高速运行，保证分配器的准确位置，重复移动精度≤3μm(2) 清视觉采集系统：可识别低于4μm颗粒，双模式照明，水平安装≥320万像素CMOS相机(3) 可进行超微量移液工作：移液体积从300pl到1ul，可自定义,移液体积CV小于2%，液滴产生速度500滴/秒。合同履行期限：合同签订后120天内完成本项目本项目( 不接受 )联合体投标。

人类诱导多能干细胞(hiPSCs)是一类可用于疾病建模、药物开发和组织工程领域的多能诱导干细胞。与CRISPR-Cas9等功能强大的基因编辑技术结合后，可根据不同患者的特性进行疾病相关遗传变异的研究和识别。 然而，培养hiPSCs的步骤较为繁琐，细胞对异常的处理和操作非常敏感，任何操作的问题都有可能导致细胞和遗传毒性应激的积累，进而导致不良分化和多能性丧失。基因编辑建立单细胞衍生的hiPSC克隆过程中常用的技术往往过于复杂或粗暴，导致单细胞克隆效率低下。此外，它们在确保衍生培养物单克隆性方面存在局限性。为此，英国iotaSciences公司推出了可实现100%单细胞分离的isoPick单细胞可视化分选系统，有效解决了培养hiPSCs单克隆过程中的困难。 如右上图所示，单细胞可视化分选系统isoPick采用纳升级的网格式单细胞腔室技术（GRID技术），可实现高通量、高自动化的单细胞可视化分选；确保分选所得的单细胞样品中只有一个单细胞，结果可验证、可追踪；分选过程非常温和，能够确保更高的单细胞存活率，达到更佳的克隆生长效果。单细胞可视化分选系统isoPick可全自动进行单细胞的分选、拾取并转移1.5 µ l至200 µ l的液体至PCR管或96孔板中。 使用isoPick从GRIDs内分选hiPSC单细胞置于Laminin-521,Vitronectin-N, Synthemax和iMatrix (Laminin-511)4种不同基质且含有培养基的96孔板中。以第7-10天内的时间计算得出的单细胞克隆效率可以发现，无论使用的包被基质或hiPSC细胞系，平均克隆效率均70%（上图），明显高于其他通常使用的方法(包括FACS)，表明isoPick对敏感单细胞的温和处理，能够确保细胞的高存活率和更好的克隆生长效果。 isoPick使用户能够以快速、高效、自动化的方式从多样、异质的细胞群体中分离单个细胞。GRID腔室非常适合用于观察和记录单个细胞的分离过程。 用户可将单个细胞分离并直接置入96孔板用于细胞克隆。相比传统方法，这种方法用简单的线性工作流程，显著提高了细胞分离与克隆效率，操作流程高度自动化，可以将样品无缝衔接单细胞组学的后续操作。单细胞可视化分选系统的优势：全自动化流程操作非常简单 对细胞无损伤结果可追踪分离效率高达100%直接转移到PCR管或96孔板结构紧凑，体积小巧文献举例： 单细胞可视化分选系统相关文献发表于Cell、Advanced Science、Small Methods、Nature Communications 等期刊，如下摘引了近年三篇具有代表性的文献和大家分享。Soitu C, Stovall‐Kurtz N, Deroy C, et al. Jet‐Printing Microfluidic Devices on Demand[J]. Advanced Science, 2020, 7(23): 2001854.Gangoso E, Southgate B, Bradley L, et al. Glioblastomas acquire myeloid-affiliated transcriptional programs via epigenetic immunoediting to elicit immune evasion[J]. Cell, 2021, 184(9): 2454-2470. e26.Deroy C, Nebuloni F, Cook P R, et al. Microfluidics on Standard Petri Dishes for Bioscientists[J]. Small Methods, 2021, 5(11): 2100724.Deroy C, Wheeler J H R, Rumianek A N, et al. Reconfigurable microfluidic circuits for isolating and retrieving cells of interest[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2022, 14(22): 25209-25219.Oliveira N M, Wheeler J H R, Deroy C, et al. Suicidal chemotaxis in bacteria[J]. Nature Communications, 2022, 13(1): 7608.样机体验： 为更好地服务中国科研工作者，Quantum Design 中国引进了单细胞可视化分选系统-isoPick样机，将为大家提供为专业的售前、销售、售后技术支持，欢迎各位老师参观试用！

8月23日，北京干细胞与再生医学研究院公开招标购买1台全自动流式细胞分选仪，预算310万元。　　项目编号：2021ZB645-ZJHX　　项目名称：全自动流式细胞分选仪采购项目　　预算金额：310.0000000 万元(人民币)　　最高限价(如有)：310.0000000 万元(人民币)　　采购需求：　　(一)设备清单序号货物名称数量单位是否接受进口产品投标1全自动流式细胞分选仪1台是　　(详细参数见招标文件第三章供货需求)　　本项目是否接受进口产品投标：是　　合同履行期限：90日历天　　本项目( 不接受 )联合体投标。　　开标时间：2021年09月13日 09点30分(北京时间）

项目编号：ZY20220835ZC-C项目名称：四川大学华西第二医院全自动流式细胞分选仪采购项目预算金额：350.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：350.0000000 万元（人民币）采购需求：详见附件合同履行期限：合同签订后90日内本项目( 不接受 )联合体投标。附件.pdf

项目编号：OITC-G230290243项目名称：深圳高性能医疗器械国家研究院有限公司全自动细胞分选设备等仪器采购项目预算金额：230.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：209.0000000 万元（人民币）采购需求：包号品目采购内容数量是否允许采购进口产品预算金额（万元）最高限价（万元）11全自动分子发光生物免疫分析仪1套是78642多功能生物配体分离提取仪1套是18153全自动细胞分选设备1套是96964板式全自动处理平台1套是3834合同履行期限：详见项目需求本项目( 不接受 )联合体投标。

项目编号：OITC-G230290243-1项目名称：深圳高性能医疗器械国家研究院有限公司全自动细胞分选设备等仪器采购项目（第二次）预算金额：230.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：209.0000000 万元（人民币）采购需求：包号品目采购内容数量是否允许采购进口产品预算金额（万元）最高限价（万元）11全自动分子发光生物免疫分析仪1套是78642多功能生物配体分离提取仪1套是18153全自动细胞分选设备1套是96964板式全自动处理平台1套是3834合同履行期限：详见项目需求。本项目( 不接受 )联合体投标。

单细胞分析已成为生命科学的有力工具，原位样品在单个细胞精度的识别、分选、测序/鉴定对于深入解析微生物组的结构和功能具有重要作用。青岛能源所单细胞中心与青岛星赛生物合作，成功开发微生物单细胞自动分选系统EasySort AUTO，可将常规显微镜升级为微生物单细胞的智能化、自动化分选装置，并利用酵母和大肠杆菌细胞示范了单细胞分选—测序/培养的全流程，为微生物资源的探测和挖掘提供了有力手段，该研究成果近日发表于《微生物》mLife杂志。 EasySort AUTO的“慧眼”和“巧手”服务微生物组资源挖掘 　　微生物组(亦称菌群)在自然界及人体中无所不在，它们蕴含着精准健康、碳减排、环境保护、清洁能源等当今人类社会重大挑战的解决方案。然而，微生物细胞尺寸小，操控难度大，单个细胞的识别与分选极具挑战性；同时，菌群中的庞大的细胞数量让原位、单细胞层面的菌群研究对于自动化、高通量的需求尤为迫切。 　　针对上述问题，单细胞中心刁志钿博士、阚凌雁工程师、赵怡龙工程师带领的研究小组，基于青岛星赛生物的单细胞微液滴分选系统EasySort Lego，开发了新一代人工智能辅助的微生物单细胞自动化分选系统EasySort AUTO。经测试，系统搭载的AI辅助图像识别算法可以智能化、自动化地识别目标细胞，准确率达80%；系统嵌入的光镊技术可以捕捉并精准操控目标细胞；最后，基于界面接触的微量液体分离专利技术，目标细胞能够以单管单细胞(One-Cell-One-Tube)的形式自动收集于PCR管中，通量为~120细胞/小时，单细胞率高于93%。该系统分选的目标单细胞可以直接开展单细胞测序、培养等工作，单细胞测序成功率高于84.2%，酵母细胞和大肠杆菌单细胞培养的成功率分别为~85%和~80%。 　　此外，EasySort AUTO的设计还具备三个显著特点：1)广谱适用性，由于光镊可以操控不同尺寸的细胞，该系统广泛适用于各类单细胞的分离、分选、培养及测序实验；2)灵活性，该系统采用模块化的设计，可通过安装“巧手”—光镊模块和自动收集模块，将生物实验室常见的正置显微镜升级为单细胞分选装置；3)高活性保持，分选后的目标细胞具备较高的活性和DNA/RNA质量。 　　单细胞中心长期致力于微生物单细胞技术开发、装备研制和产业化，前期和青岛星赛生物合作已陆续推出高通量流式拉曼分选仪(FlowRACS)、临床单细胞拉曼药敏快检仪(CAST-R)、单细胞拉曼光镊分选仪(RACS-Seq)、单细胞微液滴分选系统(EasySort)等产品，并已进入市场。作为EasySort仪器系列的新成员，EasySort AUTO的设计聚焦在为显微镜的“慧眼”提供一双自动的“巧手”，使得显微镜可以智能化发现目标单细胞，并自动化分离获取。基于上述创新，EasySort AUTO系统将以便捷的操作、灵活的组装、自动化的细胞收集、目标细胞的高活性保持等优势为微生物单细胞的分选工作提供特色解决方案。 　　该工作由单细胞中心马波研究员和李远东工程师主持，与青岛星赛生物合作完成，得到了国家重点研发计划的资助。

近年来，随着单细胞组学、单细胞克隆研究的持续走热、循环肿瘤细胞研究的不断深入，如何高效、准确地分选单细胞成为研究工作中的桎梏。作为单细胞分选与培养领域领先者，英国iotaSciences公司推出了单细胞可视化分选培养系统-isoCell，不仅确保分选所得的样品中只有单个单细胞，分离效率高达100%，更进一步实现了将挑选出的单个细胞自动化地、直接地培养成单克隆细胞系，且分选与培养过程全程可验证、可追踪，保证每一个单克隆细胞系均来自单细胞。Quantum Design中国作为iotaSciences公司的战略合作伙伴进一步将单细胞可视化分选培养系统引进中国，为中国研究人员提供可靠且功能强大的单细胞分选与培养技术和解决方案。 单细胞可视化分选培养系统-isoCell iotaSciences公司特有的网格式单细胞腔室技术（GRID技术）是单细胞可视化分选培养系统-isoCell自动化分离和培养单细胞解决方案的核心。该技术每个腔室尺寸微小、光学清晰度卓越且无边缘效应（如下图所示），可以清晰地查看腔室内的细胞数量与形态。设备创新性的将GRID技术与可视化分选相结合，确定腔室内只有单个细胞，通过自动化地微流控技术从GRID腔室挑选出单个细胞用于下游应用，也可以在GRID腔室内将单个细胞直接培养成单细胞系，单克隆细胞系成活率高。 单细胞的分选与培养操作流程高度自动化保证了单细胞的高活性与单克隆细胞系的高成活率，且全流程可视化监控确保了每一个单克隆细胞系均来自单个细胞。单细胞可视化分选培养系统-isoCell的优势：☛ 全自动化流程☛ 操作条件温和，对单细胞无损伤☛ 全培养、分析流程可追踪☛ 单细胞分离效率高达100%☛ 单克隆细胞系构建成活率高☛ 直接转移到PCR管或96孔板☛ 结构紧凑，体积小 文献举例： 单细胞可视化分选培养系统-isoCell已在Cell、Advanced Science、Small Methods、Nature Communications 等知名期刊发表多篇文章，如下摘引了近年三篇具有代表性的文献和大家分享。 Soitu C, Stovall‐Kurtz N, Deroy C, et al. Jet‐Printing Microfluidic Devices on Demand[J]. Advanced Science, 2020, 7(23): 2001854.Gangoso E, Southgate B, Bradley L, et al. Glioblastomas acquire myeloid-affiliated transcriptional programs via epigenetic immunoediting to elicit immune evasion[J]. Cell, 2021, 184(9): 2454-2470. e26.Deroy C, Nebuloni F, Cook P R, et al. Microfluidics on Standard Petri Dishes for Bioscientists[J]. Small Methods, 2021, 5(11): 2100724.Deroy C, Wheeler J H R, Rumianek A N, et al. Reconfigurable microfluidic circuits for isolating and retrieving cells of interest[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2022, 14(22): 25209-25219.Oliveira N M, Wheeler J H R, Deroy C, et al. Suicidal chemotaxis in bacteria[J]. Nature Communications, 2022, 13(1): 7608.样机体验： 为更好地服务中国科研工作者，Quantum Design 中国也建立了样机演示实验室，将为大家提供为专业的售前、销售、售后技术支持，欢迎各位老师垂询！用户名单 用户评价路易莎埃姆斯，研究科学家：The Native Antigen Company（LGC 临床诊断集团旗下公司）”使用 isoCell 进行单细胞克隆工作从一开始就简单可靠，并且已无缝地融入我们的流程中。 该程序对细胞很温和，我们看到非常好的存活率，可以筛选大量克隆。 我们收到的客户服务是优质的。“

近年来，随着单细胞组学、单细胞克隆研究的持续走热以及循环肿瘤细胞研究的不断深入，如何高效、准确地进行单细胞分选成为研究工作中的桎梏。传统单细胞分离手段无法保证所得的样品内只有一个单细胞，导致下游的实验出现误差。英国iotaSciences公司经长期的技术积累研发推出的新型单细胞可视化分选系统-isoPick，可确保分选所得的样品中只有一个单细胞，分离效率高达100%，且结果可验证、可追踪，有效化解了单细胞分选的难题。 近日，Quantum Design中国与IotaSciences公司正式成为战略合作伙伴，将单细胞可视化分选系统-isoPick引进中国，旨在为中国研究人员提供一个可靠且功能强大的单细胞分选平台和全新的解决方案！单细胞可视化分选系统-isoPick 单细胞可视化分选系统-isoPick基于创新的网格式单细胞腔室技术（GRID技术），可实现高通量、高自动化的单细胞可视化分选。分选过程非常温和，能够确保更高的单细胞存活率，达到更佳的克隆生长效果。isoPick也可将单细胞样品按照特定的体积直接转移到96孔板或PCR管中，无缝衔接到单细胞下游应用，确保后续单细胞组学信息完整性。单细胞可视化分选系统的优势：全自动化流程操作简单 对细胞无损伤结果可追踪分离效率高达100%直接转移到PCR管或96孔板结构紧凑，体积小巧部分发表文献：单细胞可视化分选系统已发表于Cell、Advanced Science、Small Methods、Nature Communications等期刊，如下为具有代表性的文献：Soitu C, Stovall‐Kurtz N, Deroy C, et al. Jet‐Printing Microfluidic Devices on Demand[J]. Advanced Science, 2020, 7(23): 2001854.Gangoso E, Southgate B, Bradley L, et al. Glioblastomas acquire myeloid-affiliated transcriptional programs via epigenetic immunoediting to elicit immune evasion[J]. Cell, 2021, 184(9): 2454-2470. e26.Deroy C, Nebuloni F, Cook P R, et al. Microfluidics on Standard Petri Dishes for Bioscientists[J]. Small Methods, 2021, 5(11): 2100724.Deroy C, Wheeler J H R, Rumianek A N, et al. Reconfigurable microfluidic circuits for isolating and retrieving cells of interest[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2022, 14(22): 25209-25219.Oliveira N M, Wheeler J H R, Deroy C, et al. Suicidal chemotaxis in bacteria[J]. Nature Communications, 2022, 13(1): 7608.用户名单：样机试用：为更好地服务中国科研工作者，Quantum Design 中国引进了单细胞可视化分选系统-isoPick样机，将为大家提供为专业的售前、销售、售后技术支持，欢迎各位老师预约参观试用！

一、项目编号：HCZB2022-030（招标文件编号：HCZB2022-030）二、项目名称：北京生命科学研究所全自动流式细胞分选仪及体式显微镜采购项目三、中标（成交）信息供应商名称：北京同和信科技发展有限公司供应商地址：北京市通州区中关村科技园区通州园金桥科技产业基地环科中路17号26幢1至3层102-Y941中标（成交）金额：487.6839500（万元）四、主要标的信息序号 供应商名称 货物名称 货物品牌 货物型号 货物数量 货物单价(元) 1 北京同和信科技发展有限公司 全自动流式细胞分选仪；体式显微镜 Becton Dickinson and Company；Leica Microsystems FACSAria III；Thunder M205FCA 1；1 4154592.00；722247.50

项目编号：1825-224A20220343项目名称：上海市重大传染病和生物安全研究院全自动无损单细胞分配仪采购项目预算金额：187.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：187.0000000 万元（人民币）采购需求：全自动无损单细胞分配仪，1套合同履行期限：4个月本项目( 不接受 )联合体投标。

2020年11月，哈尔滨工业大学城市水资源与环境国家重点实验室邢德峰教授团队应用辰英核心产品——拉曼单细胞分选仪HOOKE PRECI SCS-R300，在期刊《Science of the Total Environment》上发表文章“Mini-metagenome analysis of psychrophilic electroactive biofilms based on single cell sorting”。相关文章链接一、研究背景微生物群落的活性对生物电化学系统（BES）中的细胞外电子转移（EET）过程具有重要影响，而了解这些复杂的微生物代谢相互作用是一个巨大的挑战。温度是影响细菌活性和胞外电子转移效率的主要环境因素之一。嗜冷电活性细菌的代谢功能对于研究低温（4-15℃）下细胞外电子转移（EET）机制具有重要意义。本研究采用拉曼细胞分选耦合高通量测序技术，准确获得嗜冷细菌群落的基因信息。首次通过拉曼光谱聚类分析，精准识别出杆菌属目标类群，并通过mini-metagenome测序分析，获知生物膜群落中膜运输功能基因ftsEX的相对丰度较高，说明其对低温的适应有助于电活性细菌在低温下生存；基础代谢如柠檬酸循环和糖酵解途径为胞外电子转移过程提供电子，高丰度铁(iii)转运系统基因的鉴定表明它们存在于电子转移过程的主动代谢反应中，细胞色素c（coxA和cox1）可能参与胞外电子转移。本研究揭示了嗜冷地杆菌在低温下具有细胞色素c介导的有效EET。二、实验设计mini-metagenome具有单细胞分辨率、低复杂度和高通量等优点，非常适合环境样本。在本研究中，作者通过单细胞拉曼分选获得了嗜冷微生物Geobacter，通过MDA扩增获得mini-metagenome。通过结合SCS和宏基因组测序，进而对嗜冷EABs的代谢功能有了更深入的了解。三、结果与讨论1. 单细胞分选和分类鉴定嗜冷微生物燃料电池（MFC）的电压持续时间曲线如图1A所示，峰值电压达到0.419~0.448 V。对运行至300天的嗜冷MFC中的微生物群落进行了基于16S rRNA基因的扩增子高通量测序，分析了嗜冷阳极生物膜的细菌群落结构。分析表明，大多数优势种群属于地杆菌属 Geobacter（相对丰度为68.29％）（图1B）。Fig.1 嗜冷MFC的电压持续时间曲线（A）和原始生物膜的群落结构（B）。结合拉曼光谱对35个具有短杆状形态的细菌细胞进行了检测，并通过依照其拉曼图谱进行的聚类分析将它们分为3个聚类组别（图2A和B）。单细胞拉曼分选后，目标菌从分选芯片上调入接收器中，其他菌保持不变(图2C和D)。Fig.2 基于拉曼光谱的嗜冷微生物单细胞聚类分析。不同簇的拉曼光谱(A)和聚类分析图(B)，分选前(C)和分选后(D)。分离菌成功获得基因组DNA，并通过16S rRNA基因扩增验证(图3)。Fig.3 分选细胞的基因组扩增(A)和PCR验证(B)。通过16S rRNA基因测序确定了mini-metagenome（聚类组别）的群落组成。从三个拉曼聚类组别样本中获得了超过100,000个高质量的16S rRNA基因有效reads。 Chao1以及Shannon和Simpson多样性指数表明，Cluster2的丰富度和物种均匀度比其他簇最低（Table 1）。Table 1. 16S rRNA基因测序分析不同类群的群落多样性在纲水平上确定的主要菌群是Cluster1中的Alphaproteobacteria（94.41％）和Cluster2中的Deltaproteobacteria（99.97％），而在Cluster3中，GammaProteobacteria（53.16％）和Deltaproteobacteria（46.56％）占主导地位（图4A）。此外，在属水平上，不同簇之间的微生物群落组成存在实质性差异（图4B和C）。在Cluster1和Cluster2中，主要属为Sphingomonae（94.41％）和Geobacter（99.97％），而在Cluster3中，Geobacter（46.56％）和Polaromonas（44.25％）是两种主导菌属。在Cluster1和Cluster3中，本研究感兴趣的Geobacter的相对丰度分别为5.43%和46.56%。这些结果表明，Cluster2是目标细菌的准确选择，因为Geobacter的相对丰度为99.97％。随后，对Cluster2进行了宏基因组测序，以生成微型宏基因组，以研究嗜冷细菌的潜在代谢活性。Fig.4 （A）和（B）不同簇的微生物群落结构，基于OTU（C）的PCA和基于微型宏基因组（D）中代表性回收细菌的基于16S rRNA基因的系统树。2. 嗜冷微生物的mini-metagenome分析基于16S rRNA基因的系统发育研究表明，基于单细胞分选回收得到的mini-metagenome与Geobacter thiogenes 和 Geobacter lovleyi的基因组相似(图4D)。 与KEGG数据库匹配的mini-metagenome序列显示了嗜冷细菌的代谢网络和功能的概述。这表明，膜运输（membrane transport）功能在mini-metagenome中占主导地位(图5A)。Fig.5 mini-metagenome中KEGG注释基因的数量(A)和特定基因的相对丰度(B)。此外，有大量的基因参与细胞运动（cell motility）、信号转导（signal transduction）、转运（translation）和碳水化合物代谢（carbohydrate metabolism），也有很多占比的未知功能基因。为了进一步表征嗜冷EAB的潜在代谢途径，列举了一些重要代谢途径(翻译、膜运输、电子转移和能量代谢物)的功能基因(图5B)。其中，与膜转运相关的基因afuAB和ftsEX的丰度相对较高(12%)。其他相对丰度较高的基因序列包括核糖体蛋白编码基因rpsDEKM(0.33%)和rplFTOQR(2.10%)，编码cox1的细胞色素c氧化酶亚基1(1.36%)，柠檬酸循环(TCA循环)或与糖酵解相关的korABD (0.51%) icd(0.50%)和pckA(1.31%)。此外，鞭毛蛋白(fliEOZ)、电子转移黄蛋白β亚基(fixA)和细胞色素c氧化酶亚基I (coxA)相关基因的相对丰度也较低。四、结论采用单细胞分选、层次聚类分析和群落结构高通量测序、宏基因组测序相结合的方法，深入研究了嗜冷EAB的代谢功能。成功地表征了地杆菌属Geobacter的生理信息和胞外电子传递的潜在代谢途径，并实现了准确的分离。mini-metagenome表现出嗜冷MFC群落结构对低温的适应和对电位电子转移过程的主动代谢反应。细胞色素c等关键基因在低温嗜冷EAB的EET中起重要作用。文章中提到的相关仪器：辰英科仪自主研制的单细胞分选仪PRECI SCS具有独特的可视化分选功能，所见即所得，精准实现目标细胞的逐一分离。采用独特的激光与物质相互作用原理，对于复杂生物样本中形态各异的细胞，可实现非标记状态下的精准分离。对于百纳米级的单个微生物细胞也同样适用。单细胞分选仪HOOKE PRECI SCSPRECI SCS具有可视化、精准、广泛适用等特点。分选过程不依赖标记，可与形态、拉曼、荧光等多种识别方式结合，多种机型可选，满足不同应用需求。搭载潜心研制的HOOKE IntP智能软件，实现单细胞图像智能识别、一键自动分选、全自动细胞获取等。设备操作流程简易，为单细胞测序、未培养微生物开发、工程细胞筛选、细胞图谱绘制等研究提供完美解决方案，助力前沿科学研究。拉曼单细胞分选仪HOOKE PRECI SCS-R300PRECI SCS具有可视化、精准、广泛适用等特点。分选过程不依赖标记，可与形态、拉曼、荧光等多种识别方式结合，多种机型可选，满足不同应用需求。搭载潜心研制的HOOKE IntP智能软件，实现单细胞图像智能识别、一键自动分选、全自动细胞获取等。设备操作流程简易，为单细胞测序、未培养微生物开发、工程细胞筛选、细胞图谱绘制等研究提供完美解决方案，助力前沿科学研究。

近日，中科院青岛生物能源与过程研究所功能基因组团队与北京惟馨雨生物科技公司联合承担的科技部创新方法工作专项&mdash &mdash &ldquo 拉曼光钳筛选新方法在活体单细胞高通量分离中的应用&rdquo 通过了评审验收，这标志着全球首台活体单细胞拉曼分选仪在中国研制成功。 　　该研究是在青岛能源所研究员徐健和兼职研究员、英国谢菲尔德大学黄巍主持下，通过所企联合攻关完成的。项目组此次研发的是目前已公开文献报道的首台基于细胞拉曼指纹图谱的细胞手动和自动分选仪器。该分选仪可实现单细胞拉曼图谱快速采集，并首次将单细胞的拉曼信号采集时间缩短到1~100毫秒 还可完成基于拉曼图谱的细胞种类及生长状态快速鉴别等多项任务。 　　该仪器的核心优势在于，对细胞生化信息及其变化敏感，无须预知生物标识物，无须标记细胞，可进行原位和非侵害性的活体检测等。此项技术将对单细胞生物技术和单细胞基因组的研究产生积极的贡献。 　　项目组利用该仪器，已经在光合产油微藻生理状态识别、多环芳烃降解微生物分离等研究中取得初步成果，并建立起应用示范技术参照方法和数据分析流程。 　　据了解，目前该仪器已服务于国内外多个科研团队，在海洋资源挖掘、生物燃料和生物材料、生物能源种质筛选、食品微生物检测、药物研究、肿瘤监测与分选、环境微生物监控、农业生态研究等领域发挥重要作用。 青岛能源所首台&ldquo 活体单细胞拉曼分选仪&rdquo 样机通过验收 　　背景新闻： 　　日前，受科技部条财司委托，中国21世纪议程管理中心在北京组织专家对中国科学院青岛生物能源与过程研究所功能基因组团队与北京惟馨雨生物科技公司联合承担的科技部创新方法工作专项&ldquo 拉曼光钳筛选新方法在活体单细胞高通量分离中的应用&rdquo 项目进行验收，标志着研究所基于自主技术开发的首台&ldquo 活体单细胞拉曼分选仪&rdquo 通过科技部验收。 　　验收专家听取了项目组的工作总结汇报、审查了验收材料，认为项目组基于自主开发的&ldquo 活体单细胞拉曼分选仪&rdquo 开展的各项工作完全符合任务书下达的全部考核指标，一致同意项目通过验收。 　　在项目实施过程中，项目组成功研制开发了&ldquo 活体单细胞拉曼分选仪&rdquo (&ldquo Raman-Activated Cell Sorter&rdquo ，简称RACS)，并在中科院青岛能源所成功搭建了首台样机。该样机(编号RACS-1)由激光器、拉曼光谱仪、落射荧光显微镜、细胞分选系统以及自动控制系统组成，是目前已公开文献报道的首台基于细胞拉曼指纹图谱的细胞手动和自动分选仪器。目前，RACS-1已可实现的功能包括：单细胞拉曼图谱快速采集，并首次将单细胞的拉曼信号采集时间缩短到1-100ms 基于拉曼图谱的细胞种类及生长状态快速鉴别 拉曼-落射荧光不可培养功能微生物鉴定 拉曼光钳单细胞操纵 基于拉曼信号的单细胞计数 单细胞拉曼数据库系统 拉曼激活单细胞分选等。 　　与现有的基于细胞荧光信号的荧光流式细胞分选仪(&ldquo Fluorescence-Activated Cell Sorter&rdquo ，简称 FACS)原理和方法均不同，RACS是基于对单个细胞的拉曼化学指纹图谱(细胞生化信息)的获取并与参照细胞拉曼数据库比对，从而原位、不依赖于培养、高通量地分选具有特定(或指定)生化状态的单细胞。与FACS相比，RACS的核心优势在于：对细胞生化信息及其变化敏感、不需预知生物标识物、不需标记细胞、原位和非侵害性的活体检测等。因此，RACS可有效克服&ldquo 细胞功能异质性&rdquo 、&ldquo 尚不可培养微生物&rdquo 、&ldquo 探测未知的细胞表型&rdquo 等三个共性科学与技术瓶颈。 　　此外，项目组利用RACS-1在光合产油微藻生理状态识别、多环芳烃降解微生物分离等方面研究取得了初步示范成果，并建立起应用示范技术参照方法和数据分析流程，为未来对细胞表型鉴定及功能微生物筛选奠定了基础。

随着单细胞测序技术的快速发展，科研工作者们可对每个独一无二的单细胞进行分析，认识到细胞间的异质性，深入了解如胚胎发育早期的分化特征、肿瘤微环境中的非均质性、罕见循环肿瘤细胞的转录组等等以往传统高通量测序方法难以攻克的领域。单细胞分析的应用已进入百花齐放的时代，涵括神经生物学、癌症、免疫学、微生物学、胚胎发育、临床诊断等多个领域。单细胞测序分析的第一步，即是单细胞样品的制备，同时确保其生物完整性不被破坏。高质量的样品制备影响着后续单细胞分析成功与否。高活性、无细胞碎片且均一的单细胞悬液可使测序结果在完整性、真实性、数据可重复性得到提升。最常见细胞分离的方法可用MACS磁珠或流式细胞仪进行目的细胞分选与富集。单细胞测序流程利用流式细胞分选法富集目的细胞群体缩小研究范围，对单细胞群体可进一步精细化解读。尤其在研究罕见细胞族群，单细胞测序前先以流式细胞分选富集稀有细胞，可大大增加实验数据真实性与可靠性。现今已有愈来愈多单细胞测序研究结合流式细胞分选，筛选目的细胞、过滤死细胞减少样本中無效细胞的比例，提高单细胞文库构建的成功率以及后续的数据质量，让单细胞测序更有深度与广度分析实验数据，推动进一步研究范畴。传统高压液滴分选仪分选单细胞传统液滴式流式细胞分选(Droplet cell sorter)，将目的细胞利用适宜的荧光标记。经荧光染色或标记的单细胞悬液，被高压压入流动室内，在鞘液的包裹和推动下，细胞被排成单列，以一定速度从流动室喷口喷出。通过相应荧光检测及充电，获得目的细胞，实现单细胞分离。然而操作过程中，分选的细胞相继受到高压、充电带有电荷、减压的刺激，常导致分选的目的细胞在分类过程中的损伤和溶解，活细胞回收率不高；即使回收的活细胞也因分选过程受刺激影响细胞基因转录图谱表现，无法维持其生物完整性。传统高压液滴分选仪进行单细胞分选Adapted from Technologies for Single-Cell IsolationInt. J. Mol. Sci. 2015, 16美天旎MACSQuant® Tyto® 革命性的细胞分选仪专利的微芯片技术，精准地控制阀门开合以进行细胞分选，该仪器的特性在于整个分选过程在一次性使用的全封闭样本舱(cartridge) 中进行，且无需鞘液、避免了样本污染和残留风险。上样简单、自动进行分选设置，无需操作人员进行高强度与长时间的培训就能轻松操作。由于实际分选过程都在样本舱进行，不会损失珍贵的样本材料；阳性和阴性分选组份均可在无菌洁净操作台内轻松回收。细胞不会受到高压、电荷及减压刺激，不同于传统的液滴分选仪，这种温和的分选方法可最大保持细胞活性和功能，即使经过多次分选，细胞活性也不会受影响，充分表明这种阀门介导的分选机制具有温和性质。美天旎MACSQuant® Tyto® 细胞分选仪与样本舱功能示意图。A. 美天旎MACSQuant® Tyto® 细胞分选仪；B. 样本舱；C.独特微芯片技术的分选示意图。单细胞测序前，使用美天旎MACSQuant® Tyto® 细胞分选仪（MQ Tyto）进行目的细胞分选富集。分选过程不受到高压、电荷、减压与剪切力刺激，作用温和不影响细胞生物功能完整性，维持细胞基因转录图谱表现，提高细胞存活率与回收率。位于美国加州大学(University of California, Irvine- UCI)的Dr. Kai kessenbrock研究团队致力于研究机体正常组织内环境稳态和乳腺癌中的细胞通讯。他们在单细胞水平上系统性分析研究乳腺干细胞微环境(stem cell niche)中细胞通讯的机制和乳腺上皮組織内的异质性，进一步加深对早期肿瘤发生过程中系统性变化的理解；最终目的是开发用于早期检测的生物标记物以及改善乳腺癌的治疗策略。Dr. Kai kessenbrock团队在FVB小鼠取出小鼠乳腺组织，分别以美天旎MACSQuant® Tyto® 细胞分选仪(MQ Tyto)与传统液滴式流式细胞分选(Droplet cell sorter)分离乳腺上皮细胞(CD49f+/EpCAM+)后，标记建库并进行单细胞测序；比较两种不同的流式细胞方法分选后，所获得的测序数据真实性与可靠性，也进行分选后的细胞培养，观察细胞存活与功能。小鼠乳腺上皮细胞分离与单细胞建库 (Data kindly provided by Quy Nguyen, UCI)1. MQ Tyto可有效分选出不同乳腺上皮细胞亞型（Luminal 1, Luminal 2, Basal-like subtypes），基因转录图谱完整呈现。聚类分析与差异基因热图展示2. 经由MQ Tyto分选，每个单细胞可捕获更多的mRNA数量(UMI)，获得更多可分析的基因数(Genes)；显示MQ Tyto保留了细胞的完整性。质控图3. 传统液滴式流式(Droplet cell sorter)细胞分选后细胞应激基因表现明显上调。这主要是来自于细胞分选操作过程中所受到的外力刺激，而非原始组织环境细胞的真实表现。应激基因表现量展示4. 细胞分选后，持续培养七天乳腺上皮细胞并形成乳腺球(mammosphere formation)进行计数。结果显示MQ Tyto组形成更多的乳腺球，表示其MQ Tyto分选后的上皮细胞维持其功能性与高存活率。综上，利用MQ Tyto对目的细胞进行分离与富集，作用温和不影响细胞生物功能完整性，维持细胞基因转录图谱表现，提高细胞存活率与回收率，开启单细胞测序成功的第一步。

性价比谁与争锋？大连华微新推单细胞分选仪仅售36.8万——“HW-cyclone旋风系列2023”单细胞液滴制备与分选系统，破茧而出！大连华微生命科技，推出“HW-cyclone旋风系列”单细胞液滴制备与分选系统（2023款），单激光（基础版）售价36.8万！此消息一出，业内哗然！单细胞分选设备平均百万的售价，被大连华微靠自研专利技术，砍掉三分之二！这——还没完！单细胞液滴制备与分选相应耗材：华微生命的微流控芯片，更是达到惊人的低价：RMB200-600元/片，仅为进口单价的1/10—1/5；一次性管线耗材，低至人民币10元+/次……单细胞领域，注定又是一场腥风血雨！西方人说：技术，不能让中国人掌握！似曾相识，像中国高铁一样，只要研发起步不落后于西方，中国民族企业就能靠自己的智慧，以“铁杵磨针”的韧性不辍耕作，就能捅破高科技那层“窗户纸”，而核心技术一旦被中国企业掌握，就能创造物美价廉的高性价比产品，让全球客户都买得起、用得上！而性价比——是中国制造在高科技领域：靓丽的标签！图1 大连华微生命科技推出的“HW-cyclone旋风系列”单细胞液滴制备与分选系统这么低的售价，能和国外百万以上的产品pk么？性能如何？功能是否拉跨？和流式技术对比，细胞活性怎么样？带着这些疑问，让我们走近这个被预言为“2023年性价比新高度”的“HW-cyclone旋风系列”单细胞液滴制备与分选系统。一、结构 （1）基于用户显微镜的开放式研发体系，包括：“HW-cyclone旋风系列”单细胞液滴制备与分选系统、显微镜、进样驱动装置（注射泵或压力泵）、微流控芯片等部分组成，不仅大幅降低采购成本，更方便改造、升级甚至用户自行设计（变更）各流程环节，个性化科研，才能让灵感迅速转化为科技成果。此外，系统的1+N积木式结构，以及客户常用的注射泵、压力泵等传统进样方式，与客户科研习惯具有良好的兼容性。从源头（细胞进样悬液），至最终分选成果收集，全流程低成本管线通路（含微流控芯片），可一次性或多轮使用，“一次抛”方式杜绝了污染与交叉影响；“多次抛”常见于相同试剂重复实验或高效教学环节，并可大幅降低成本。图2 大连华微生命科技推出的“蓝晶系列”单细胞液滴包裹与分选类微流控芯片二、功能针对单个细胞、细菌、病毒、线虫、细胞团等1-100um粒径范围的生物颗粒，进行液滴包裹、检测、按阈值分选等操作。 （1）单细胞微滴包裹（微滴批量制备）（2）细胞检测： 荧光标记 无标记技术（高级版）（3）细胞分选（以下方式任选其一）： 电场力分选 磁场力分选 流体驱动柔性分选（4）特色技术（均高端机型/版） 单细胞液滴包裹时空滴删除功能 液滴切分功能 液滴再注液功能 连环分选（分选后再分选） 一分三路分选 分选后捕获（培养、扩增） 多种类单核1+1分选（5）升级扩展 升级至多激光/多通道， 扩展至影像传感、拉曼检测等检测方式； 增配单细胞自动植板系统（96/384孔板，单孔入单滴）； 升级至疾风、暴风、飓风、龙卷风等大连华微高端系列； 根据客户想法，升级为其它个性化微流控方式三、价格（直销）（1）单激光分选系统（单通道基础版）：36.8万元RMB；（2）微流控芯片（通用款或批量型）：200-800元RMB；（3）管线通路耗材：10-30元/实验；（4）生物显微镜、泵、试剂、PC电脑等均可客户自备。 （提醒用户：长期实验使用，请重点考量耗材成本）四、系统原理（1）单细胞液滴包裹原理 针对细胞、细菌等1-100um粒径的生物颗粒，基于两相不相溶液体，在“十”、“T”、“Y”等形式液路中的通道交叉口，利用剪切力，生成均一的液滴，实现微观下细胞个体之间的分离。 （2）分选原理有别于流式分选技术对细胞极大伤害性的高压鞘液，本产品采用低液压驱动，肿瘤细胞等敏感生物颗粒几乎不会收到液压方面的伤害。基于电磁场、介电力、流体驱动等方式，针对单个细胞在分叉通道处，根据实时检测参数，施力向不同的分支驱动液滴，实现分选，其中电场力、介电力驱动效率高达：1000个细胞/分钟；五、功能及参数 （1）单细胞液滴包裹：1,000—50,000 drop/min （2）电场力/磁场力/介电力分选：1,000 drop/min （3）无标记分选：100 drop/min上述分选通量，无法与流式细胞仪（每秒数万个）相提并论，原因之一：降低的速度，极弱的液压推动，就是为了——细胞活性！如果流式分选针对某种细胞分选的活率为30%，华微采用的弱压驱动分选原理，使细胞分选活率达到流式的2至3倍（60%-90%），其分选成果符合单细胞基因测序的活率要求。尤其针对肿瘤细胞等脆弱样本，细胞保活的优势明显。原因之二：匹配单细胞植板流程。从另一个角度，如果下一环节是单细胞孔板滴注，那么，针对秒级的板孔间喷嘴移动，超过5Hz的分选速度，对整个系统的单细胞植板效率影响不大。六、活性因采用柔性低压力驱动方案（1-30PSI可调，压强可低至流式1/70），以及从头至尾的液滴全流程包裹策略，且细胞无需沾染电荷，故活性远优于流式分选技术，分选后细胞活率60-99%表1 常见流式分选设备喷嘴与压力配置表七、耗材微 流控芯片（液滴制备、液滴分选、特定功能定制芯片）；管 线耗材（管路、夹具、连接件等），价格低廉，成本可忽略。大连华微生命科技，产品源于元器件级别的自主研发，客户众多，质量经过中科院、中国农科院、三甲医院、中国海洋大学、华东理工大学、江南大学等985/211高校,及其它众多客户应用及检验，性能稳定，价格低廉，拥有更亲民的性价比。公司创始研发团队包括：五位北京大学校友、两位原中科院资深工程师、多位国内985/211高校毕业生，并与中科院大连化物所、大连理工大学、大连交通大学、大连医科大学等合作单位的多位教授、博士或其它科研人员，进行长期合作。大连华微生命科技，是中国单细胞液滴分选领域的“清晨耕耘者”，（国内未发现比华微更早的商业化产品研发&制造商），用“十年磨一剑”描述毫不为过——在2013年，创始人就申请了多项发明专利，攻克多项西方对我国的“卡脖子”技术，并历经无数次改进优化，并实现了国产化。2021年，大连华微生命科技携手大连医大附属医院（三甲）、大连交通大学，以源于企业创始人专利技术的“单细胞柔性分选技术”，入选“2021年大连市重点科技计划项目”，并喜报频传，两年来不断获取新成果（预计2024年实现商业化，敬请期待）。大连华微的每一次技术革新，或能提高性能，或大幅降低成本，都承载着华微人潜心研发、敢于挑战未来科技的创业精神，我们将一如既往，不辍耕作，在单细胞细分领域不断探索，致力于全球业内的前沿科技研发，为中国民族工业添砖加瓦。企业简介：大连华微生命科技有限公司（Dalian Life Huawei Technology Co., Ltd.）（以下简称大连华微），科技型企业，是一家拥有自主知识产权，集研发、生产、销售及服务为一体的微流控系统一站式解决方案供应商，依靠自有专利技术，立足独立研发民族品牌，致力于微流体控制科技产品的研发与生产，历经十年的探索磨砺，为中国乃至世界的业内客户带来全新的选择。未来公司将一如既往地重视创新科研，与广大华微客户一起携手进步，共同推动着中国生命科学的发展，做世界细分领域有话语权的中国高科技民族企业。

仪器信息网讯 6月7日，Cytek Biosciences宣布推出全新的台式高维细胞分选仪- Cytek Aurora CS。全新台式流式细胞分选仪发布，实现超高分辨细胞分析Cytek Aurora CS流式细胞分选系统据了解，该流式细胞分选仪采用Cytek独特的全光谱分析技术（Full Spectrum Profiling, FSP™ ），Aurora CS可在单细胞水平提供超高分辨率的数据结果，帮助科学家和研究人员将复杂实验简单化，轻松解决最具挑战性的细胞分析，如高自发荧光的细胞分析、或关键生物标志物表达水平低的细胞分析等。使用Aurora CS，研究人员可以从微孔板或试管中轻松分选活细胞或其他颗粒，用于下游分析实验，如单细胞RNA测序、蛋白质组学和细胞生物学研究等。Cytek于2017年首次推出了其旗舰级产品-Aurora流式细胞分析系统，Aurora系统利用突破性的Cytek FSP™ 技术，采集来自多个激光器激发的荧光素全光谱信号，轻松分辩单细胞上的多种荧光标记，显著提高了高参数细胞分析的灵敏度，极好的解决了流式检测受技术局限的问题。Aurora CS基于同样的FSP™ 技术，保持了与Aurora一致的优秀特性和强大功能。独特的光学设计和解析方法能让使用者体会到更高的灵活性， 不仅可广泛选择大量新的荧光染料，且无需为每个应用重新设置仪器。先进的光学系统和低噪音电子系统，带来超强灵敏度和卓越分辨率的细胞分析体验，包括分析那些高自发荧光或关键生物标志物表达水平低的细胞。Cytek Aurora分析系统和Aurora CS分选系统，利用Cytek独有的FSP™ 技术，可以检测标记在每个细胞上的多种荧光探针的全光谱信号，在单管样本中，即可完成高度复杂方案（40色方案）的分析和分选，使科学家们能够更深入更完整的了解生物系统。结合FSP™ 技术和高端分选特性，Aurora CS为研究人员提供了一个可应用于多种生物学场景和分选条件的解决方案。搭配SpectroFlo CS软件，在更短的设置时间下，即可轻松实现6路分选、自定义分选、自动液滴延迟和分选液流监控等操作，满足各种科学研究与应用的需求。网络会议预告 点击报名参会

马波*，籍月彤，刘阳，徐健*　　摘要：　　单个细胞是地球上生命活动的基本单元，单细胞精度的科学研究能够揭示生命科学的本质问题，已经成为国际研究热点。拉曼激活细胞分选(Raman-activated Cell Sorting，RACS)能够利用“单细胞拉曼图谱”这一细胞内在、免外源标记的“生化指纹”进行功能分选，突破“细胞功能异质性原理”、“大多微生物尚难培养”等共性科学问题与重大技术屏障。本文介绍了拉曼光谱在单细胞功能识别方面的研究进展，详述了基于拉曼光谱的单细胞分选技术和核心器件研制的产业化过程。同时，介绍了近期推出的第一代商品化的RACS仪器，并且讨论了这些国产仪器装备为医药、海洋、土壤/环境、工业生物技术领域提供的原创解决方案。这些拥有自主知识产权的国产高端仪器装备将广泛服务于工业过程在线实时监控、细胞工厂筛选、工业/土壤/海洋种质资源挖掘、临床精准用药及新能源开发等。　　关键词：拉曼组，单细胞表型组，拉曼激活细胞分选，国产仪器装备，单细胞分选技术与核心器件　　单个细胞是地球上生命活动的基本单元，因此单个细胞精度的生命系统研究能够揭示“细胞功能异质性机制”这一生命科学的本质问题1。传统的、基于细胞群体水平性状测量的信息并不能真实反映细胞内部的生物过程及机制2,3，这是因为，在细胞种群中，即使是基因组信息完全一致的不同单个细胞之间，其表型也具有极为显著的差异，而这些差异往往具有重要的生物学意义4,5。因此，单个细胞的研究能够带来生物技术在能源、环境、健康、农业、海洋等广泛应用领域的突破。2018年，利用单细胞测序技术完成的胚胎发育初期单细胞命运追踪被Science杂志评为2018年最重要的十大科学进展之首。近两年来，世界顶级学术期刊《科学》《自然》分别有43篇和38篇文章聚焦于单细胞分析。　　(一)拉曼组技术是单细胞功能识别的创新工具和有力武器。　　自上个世纪以来，研究人员主要通过荧光标记与流式细胞术的结合实现单细胞功能分选，即荧光激活细胞分选(Fluorescence-activated Cell Sorting，FACS)6。然而，FACS一般需要针对特定的生物标识物对细胞外加荧光标记，因此在单细胞分选方面存在如下瓶颈：(1)细胞适用性有限。不论在干细胞发育的机理研究、肿瘤细胞的诊断，还是微生物群落中功能组分的识别中，关键的细胞表型经常仅有粗放认识或完全未知(即“未知”的细胞表型)，也没有其生物标记。因此，FACS通常难以分选那些生物标识物通常未知或难以外加活体荧光标记的细胞体系(如微生物群落等)。(2)难以开展“原位”研究。进入细胞的荧光标记经常会改变细胞的原位状态，有时甚至影响细胞活性，因此该方法通常仅限于能够进行外加荧光标记的细胞，而且难以进行真正意义上的“原位”研究。(3)难以获取全方位的代谢表型。FACS在单位时间只能获得与区分很有限的细胞信息数据，如形态、折光率、反射率或荧光强度等有限指标，难以表征单细胞全方位的“代谢表型组”，因此通常不易获得尚难培养微生物与其生态功能之间的原位联系。　　拉曼光谱是一种非标记的散射光谱，每个单细胞拉曼光谱由分别对应于一类化学键的超过1500个拉曼谱峰组成，反映了特定细胞内化学物质的成分及含量的多维信息。因此，特定时空状态下一个细胞群体的单细胞拉曼光谱的集合称为“拉曼组”7。由于细胞内化合物的组成对于细胞生理状态和微环境的变化等因素敏感，因此单细胞拉曼图谱或拉曼组不仅潜在能区分不同物种的细胞，还可以静态或动态地表征该细胞的生理状态及所处微环境8。　　业界研究表明，利用拉曼组可实现较为广泛的细胞类型及功能的表征8。例如，Forrester和Deng等分别利用拉曼光谱成功地对多株芽孢杆菌属细菌的生化特性进行了鉴定，发现根据拉曼光谱信息可实现菌株水平的鉴定，并分析了各菌株之间可能的遗传进化关系9,10。在细胞功能识别方面，Samek和Singh等分别通过检测拉曼图谱分析了不同微藻的油脂产量，并建立了通过分析特定峰位比值来估测脂类不饱和度的方法11,12。Heraud等通过检测细胞拉曼图谱，对微藻细胞所处的营养状态(缺氮与否)进行判别和预测13。在临床方面，2011年Dochow等通过微流控芯片结合拉曼光镊技术，成功对人体白细胞、红细胞、急性髓性白血病细胞以及两种乳腺癌细胞进行了鉴别14。利用癌细胞的生化表型与正常细胞的区别，Barman15, Surmacki16和Haka17分别独立地证实了单细胞拉曼可用于乳腺癌早期诊断。此外，中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心等也证明，单细胞拉曼光谱可以区分或定量表征细菌细胞的种系发生18、药物应激反应与耐药性19,20、分解代谢(综合细胞代谢活性21、分解特定底物的活性22)、合成代谢(甘油三酯含量及油脂饱和度23,24、淀粉含量25)、不同物种之间的代谢互作26等。　　(二)基于拉曼光谱的单细胞分选技术和核心器件是单细胞组学研究获得突破性进展的关键。　　拉曼激活细胞分选(Raman-activated Cell Sorting，RACS)能够利用“单细胞拉曼图谱”这一细胞内在、免外源标记的“生化指纹”进行功能分选，建立单细胞功能表征和单细胞组学分析之间的桥梁，突破“细胞功能异质性原理”、“大多微生物尚难培养”等共性科学问题与重大技术瓶颈27,28。随着微流控技术的进步，一系列基于拉曼光谱的单细胞分选技术和核心器件先后面世，其中包括在静止或者相对静止系统中进行的拉曼光镊分选21,29,30、单细胞拉曼弹射分选(RACE)18,31和拉曼激活光镊重力驱动微液滴分选技术(RAGE)32，以及在液相流动态细胞中进行的拉曼激活微流分选(RAMS)33、拉曼激活单细胞微液滴流式分选(RADS)34、介电迟滞拉曼激活单细胞微液滴流式分选(pDEP-RADS)。　　RACE适用于静置或贴壁细胞的单细胞分选。该技术在风干的芯片上对细胞逐一测量拉曼信号后，用脉冲激光弹射出具有目标拉曼信号的细胞18。通过改进弹射基片材料，RACE可以在背向直接采集拉曼信号，降低了操作的繁琐性并大幅提升了全流程的速度和通量35 同时，“All-In-One”RACE芯片的面世，让测量、弹射、细胞裂解与核酸扩增都在同一与空气隔绝的封闭体系内进行，从而降低了环境DNA对目标单细胞核酸扩增的污染35。近期油相震荡乳化单细胞MDA方法的开发，使RACE分离的纯培养E. coli（每个MDA体系含5个细胞）基因组覆盖度由通常的青岛星赛生物科技有限公司依托于中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心的原创技术与知识产权，自主研发了一系列基于拉曼组原理的原创单细胞拉曼分选仪器装备。　　单细胞拉曼分选-测序耦合系统(Raman-Activated single-Cell Sorting RACS-Seq)克服了单个细胞拉曼分离可靠性低、核酸扩增容易污染、全基因组测序覆盖度不均等关键技术难点，具备样品预处理、显微拉曼成像、RAGE/RADS拉曼分选、单细胞微液滴细胞裂解和核酸扩增、拉曼组分析软件等功能，实现了单细胞功能检测、分选、测序与培养之完整流程的仪器化。RACS-Seq带有配套的RAGE、RADS、pDEP-RADS等芯片和相应试剂盒(环境样品中微生物单细胞提取与制备、稳定同位素饲喂细胞、单细胞核酸裂解与扩增等)，能够满足不同实验目的所需的单细胞识别、分选和测序文库构建，并且适用于任何大于0.5 μm的细菌、古菌和真菌细胞(也适用于微藻、植物、动物及人体细胞)。　　临床单细胞拉曼药敏快检仪(Clinical Antimicrobial Susceptibility Test Ramanometry CAST-R)是临床样品之病原鉴定、药敏性表型测量及耐药基因解析的一体化装备。它基于重水饲喂单细胞拉曼光谱技术，不需分离培养而直接鉴定病原种类，并测量基于代谢活性抑制的药敏性表型(及其在细胞之间的异质性)，全流程可在3小时内完成，将目前检测时长缩短至1/10 20。进而通过单细胞微液滴光镊拉曼分选与核酸扩增技术，完成低偏好性、高覆盖度、与耐药表型关联的单细胞基因组测序。最新论文证明，该系统能从临床菌群中直接、精准地获取一个细菌细胞的药敏表型及其完整基因组(以往未有先例) 32。CAST-R在单个细菌细胞精度同时追踪“药敏表型-完整基因组”的独特能力，预期将为临床感染诊断和用药、耐药性传播监控、微生态监控等提供新一代解决方案。　　单细胞拉曼表型监测系统(Raman-Activated Phenotyping System RAPS)是基于拉曼复合表型对细胞工厂进行单细胞水平高通量、低成本、非入侵式的快速表型监测装备。现有发酵过程的监控方案存在三大问题：1)时间精度，目前只能通过离线方式对各表型分别进行测定，由于样品处理和测量时间带来的滞后性，使得微生物发酵过程的控制比一般的工业生产难度更大 2)表型精度，由于缺乏综合表型表征手段，只能通过胞外产物尽量刻画细胞状态 3)测量精度，现有表型的测量均基于群体水平大量细胞的平均性状，在高压、高浓、高密度、且营养物质不均一的发酵过程中，细胞之间的差异被累积并级联放大，而群体水平的平均性状掩盖了这种差异的发生/发展和变化规律，无法反映细胞的真实状态。RAPS克服了现有方法的滞后性、可检测表型有限，以及无法反映细胞异质性等局限，为细胞工厂研究提供了一个高效、全景式的表型鉴定和过程监测方案。　　模块式单细胞微液滴分离系统(EasySort)是一款拥有自主知识产权的小型台式仪器。它小巧灵活，操作简便，能够自由地与各种型号的显微镜搭配组装，轻松将明场/荧光/拉曼显微镜升级为“所见即所分”、保持原位状态与活性的细菌单细胞精准功能分选装置。在显微镜的视野下，具特定表型的直径大于0.5 μm的单细胞均能够被迅速包裹成单液滴，并通过独有的重力驱动专利技术迅速移动到孔板或者EP管中，对接下游实验。因其兼具超高的性价比、便携的外形、灵活的适配度、简易的用户界面以及优秀的细胞活性保持等众多优势，EasySort将广泛应用于各类单细胞的分离、分选、培养及测序实验。　　高通量流式拉曼分选仪(High-throughput RACS：FlowRACS)搭载了具自主知识产权的pDEP-RADS技术，通过在高速液流中基于介电迟滞来精确捕获和采集单细胞拉曼信号，克服了单细胞拉曼分选的通量限制，以及微液滴对于拉曼表型鉴定的影响，巧妙地集成了单细胞拉曼信号采集与单细胞微液滴发生。同时它利用全光谱实时判别算法，实现了活体单细胞超高通量拉曼分选的高度自动化。　　(四)原创国产单细胞拉曼分选装备将服务于医药、土壤/环境、海洋和工业生物技术等广阔领域。　　上述介绍的这些拥有自主知识产权的原创仪器装备已经支撑着临床精准用药、生物资源挖掘、环境微生态机制、细胞工厂筛选、工业过程监控等广阔领域。　　在医药领域，细菌耐药性蔓延是临床感染面临的严重危机。当前基于培养原理的病原鉴定和药敏仪器检测一般需要花费2-3天。而CAST-R不再需要培养，而是基于重水标记单细胞拉曼光谱，在3小时之内即可完成针对代谢活性抑制的药敏性实测，而且将具有耐药表型的目标耐药菌单细胞分离出来，直接耦合细菌单细胞基因组测序，实现了在单个细菌/真菌细胞的精度，挖掘耐药基因及突变、追踪病原传播和考察耐药微进化机制。利用CAST-R针对临床尿液样品的初步分析显示，基于单细胞拉曼的菌株鉴定准确率达到93%，药敏测试与培养法的一致性达到90%。同时，从临床尿液样本中直接识别和分选出耐受特定抗生素的临床E. coli，并进行了精确到一个细菌细胞的全基因组测序，覆盖度可达99.5%32，保证了基因组上所有耐药基因突变均得以全面、精确地揭示。　　在海洋和土壤/环境领域，“99%的微生物难培养”、“异质性普遍存在”、“原位功能难以测量”等因素均对环境功能基因研究、种质资源挖掘、生态环境监测等提出了严峻的挑战。借助RACE技术，研究人员以中国黄海近海真光层的新鲜海水为模式，用13C-NaHCO3饲喂其微生物组，然后通过测量海水拉曼组中各个单细胞拉曼图谱上13C峰的动态特征，分辨出在海水中活跃固定与代谢无机碳的单细胞群。同时，分选这些原位固碳单细胞群(30个细胞混合)并测定其DNA序列，可重构出基因组草图35。后续研究表明，利用搭载RAGE-Seq芯片的RACS-Seq系统，可以分选获取海水中单个原位固定CO2的目标细菌细胞，并且对1个细胞的基因组即可获得超过95%的基因组覆盖度。对于土壤样品，则可以基于重水孵育、针对代谢活性进行菌群中功能细胞的识别、分选和测序，单个细胞的基因组覆盖度可达90%。　　在工业生物技术领域，新兴的合成生物学需要对细胞工厂进行人工设计并构建具新功能的生物系统，从而建立药物、材料或能源替代品等的生物制造途径36。其中细胞表型的测试筛选工作是合成生物技术发展的“限速步骤”之一。代谢物是细胞中基因表达的最终产物，因此对细胞代谢物组或代谢状态的检测是细胞功能检测最直接有效的手段之一。利用RACS-Seq，可以快速、非侵入性、不须标记地以单个活体细胞中淀粉含量这一特定表型对莱茵衣藻和小球藻进行快速表型鉴定，为富含淀粉的种质资源选育提供了一种崭新手段25。在莱茵衣藻和微拟球藻中，利用RACS-Seq可针对单个细胞中淀粉、蛋白质、甘油三酯含量和脂质不饱和度等表型对目标细胞进行快速筛选24。利用RACS-Seq，还能够针对CO2利用速率这一特定表型对海水中难培养微生物进行分选和测序，从而完成功能基因及种质资源挖掘35。　　此外，在酶活筛选方面，将未知功能的酶基因库转化入酵母底盘中，利用FlowRACS基于拉曼光谱、不需酵母培养和纯化而直接识别和定量其单细胞精度的目标代谢物，进而高通量流式拉曼分选目标单细胞，并利用下游测序快速识别其中表达的目标化合物合成酶。因此，FlowRACS大大节约了时间、耗材和人力的成本，可将酶的筛选效率提高100到1000倍。　　总之，拉曼组和单细胞拉曼分选基于细胞本征性的生化指纹图谱来识别与分选特定“代谢表型组”的目标细胞，具有不需预知生物标识物、不需标记、非侵入性、可全景式识别细胞代谢表型等核心优势8。因此，包括RACS-Seq，CAST-R，RAPS，EasySort以及FlowRACS等在内的单细胞分析仪器系列(青岛星赛生物科技有限公司)，将在精准医疗、大健康、生物资源挖掘、生态监测、生物安全、工业生物技术等领域得以广泛应用，同时为单细胞研究提供全新的科学思路、技术路线和仪器装备。　　参考文献：　　1 Schubert, C. Single-cell analysis: The deepest differences. Nature 480, 133-137, doi:10.1038/480133a (2011).　　2 Eldar, A. & Elowitz, M. B. Functional roles for noise in genetic circuits. Nature 467, 167-173, doi:10.1038/nature09326 (2010).　　3 Spiller, D. G., Wood, C. D., Rand, D. A. & White, M. R. Measurement of single-cell dynamics. Nature 465, 736-745, doi:10.1038/nature09232 (2010).　　4 Elowitz, M. B., Levine, A. J., Siggia, E. D. & Swain, P. S. Stochastic gene expression in a single cell. Science 297, 1183-1186, doi:10.1126/science.1070919 (2002).　　5 Yoon, H. S. et al. Single-cell genomics reveals organismal interactions in uncultivated marine protists. Science 332, 714-717, doi:10.1126/science.1203163 (2011).　　6 Bonner, W. A., Hulett, H. R., Sweet, R. G. & Herzenberg, L. A. Fluorescence activated cell sorting. Rev Sci Instrum 43, 404-409, doi:10.1063/1.1685647 (1972).　　7 Xu, J. et al. Emerging trends for microbiome analysis: from single-cell functional imaging to microbiome big data. Engineering 3, 66-70 (2017).　　8 He, Y., Wang, X., Ma, B. & Xu, J. Ramanome technology platform for label-free screening and sorting of microbial cell factories at single-cell resolution. Biotechnol Adv 37, 107388, doi:10.1016/j.biotechadv.2019.04.010 (2019).　　9 Forrester, J. B., Valentine, N. B., Su, Y. F. & Johnson, T. J. Chemometric analysis of multiple species of Bacillus bacterial endospores using infrared spectroscopy: discrimination to the strain level. Anal Chim Acta 651, 24-30, doi:10.1016/j.aca.2009.08.005 (2009).　　10 Deng, A. H., Sun, Z. P., Zhang, G. Q., Wu, J. & Wen, T. Y. Rapid discrimination of newly isolatedBacillaleswith industrial applications using Raman spectroscopy. Laser Phys Lett 9, 636-642, doi:10.7452/lapl.201210052 (2012).　　11 Samek, O. et al. Raman microspectroscopy of individual algal cells: sensing unsaturation of storage lipids in vivo. Sensors (Basel) 10, 8635-8651, doi:10.3390/s100908635 (2010).　　12 Wu, H. et al. In vivo lipidomics using single-cell Raman spectroscopy. Proc Natl Acad Sci U S A 108, 3809-3814, doi:10.1073/pnas.1009043108 (2011).单细胞中心合影　　中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心(徐健、马波、籍月彤、刘阳 所在单位)简介：中国科学院青岛生物能源与过程研究所是由中国科学院、山东省人民政府、青岛市人民政府于2006年7月启动筹建，2009年11月30日通过共建三方验收并纳入中国科学院“知识创新工程”管理序列的国立科研机构。单细胞中心的核心使命是以基因组工程、工具酶开发、先进成像、微流控器件、大数据等为主要方法学支撑，围绕细胞工厂构建、微生物组快检及机制等领域的关键科学和技术瓶颈，开发单细胞分析、分选、测序与培养技术，研制与产业化单细胞分析仪器系列，从国产装备的角度支撑单细胞大数据网络和微生物组天网等原创大数据系统，服务于工业生物技术、大健康、海洋资源挖掘、环境保护与修复、生物安全等应用领域。　　青岛星赛生物科技有限公司(籍月彤所在单位)：青岛星赛生物科技是一家专注于单细胞分析科研设备及临床诊断仪器研发与产业化的创新型高新科技企业。竭诚为科学研究人员、工业生物技术人员、以及临床工作者提供高效、可靠、一体化全方位的单细胞水平解决方案，着力打造国产高端生命科学仪器品牌。产品应用于工业过程监控、工业及海洋种质资源挖掘、临床精准用药、微生物组研究、生物安全及新能源开发等领域。

p 　　单个细胞是地球上细胞生命体功能和进化的基本单元。单细胞精度的高通量功能分选是解析生命体系异质性机制、探索自然界微生物暗物质的重要工具。单细胞拉曼光谱(SCRS)能够在无标记、无损的前提下揭示细胞固有的化学组成，因此拉曼激活细胞分选技术(RACS)日益受到广泛关注。但是分选通量是当前限制其广泛应用的最重要的瓶颈之一。据此，青岛能源所单细胞中心马波研究员与徐健研究员带领的多学科交叉团队通过耦合SCRS和液滴微流控技术，发明了拉曼激活单细胞液滴分选技术(Raman-activated single-cell Droplet Sorting RADS)，这是目前已公开报道的工作中分选通量最高的RACS系统。该工作于11月3号在线发表于Analytical Chemistry。 /p p 　　单细胞中心前期发明了基于微流控芯片的流式RACS技术(Zhang, et al, Analytical Chemistry, 2015)，通过集成基于介电的单细胞捕获释放和电磁阀吸吮技术，实现了高速流动状态下单细胞的捕获、拉曼采集、释放和分选，通量达~60 个细胞/分钟。为了进一步提高通量，研究人员提出，单细胞经液滴包裹后，通过耦合介电可实现超高通量分选。液滴包裹不仅可以保护细胞免受分选过程中的损伤，还能够与分选后细胞的培养、DNA、RNA、蛋白等的提取与分析等无缝衔接。因此，RADS技术有着广阔应用前景。 /p p 　　然而，在RADS技术中存在诸多技术难题。首先，液滴表面凸/凹的形状会产生透镜效应，从而影响拉曼激光聚焦，降低空间分辨率，最终导致无法获取液滴中细胞的拉曼信号。其次，单细胞液滴包裹需要油相的引入，而油相具有强拉曼背景，会严重影响细胞拉曼信号的精确获取。第三，如何实现拉曼采集、分析、单细胞液滴包裹及分选的自动化集成未见先例。单细胞中心研究人员巧妙利用先获取单细胞拉曼信号，后进行单细胞液滴包裹的策略，有效解决了液滴对拉曼信号采集的影响 同时，在线集成液滴发生和分选同步进行，大大简化了系统操作步骤 最后，通过自主开发的软件，实现了拉曼采集、分析、单细胞液滴包裹及分选的高度自动化。该系统实现了高产虾青素之雨生红球藻的精确化(分选准确率高达98.3%)、高通量(260 细胞/分钟)筛选。研究人员还证明，分选后有92.7%的雨生红球藻细胞保持活性并可增殖，和未经分选的对照组相比没有显著性差异，说明RADS技术充分保护了细胞的活性。 /p p 　　单细胞中心前期已证明，基于单细胞拉曼成像的拉曼组(Ramanome)技术能够非标记、非破坏性地识别与分析几近无限的细胞功能。与拉曼组技术相耦合的RADS将能够高通量分选广泛的细胞功能，从而允许下游特定功能单细胞的培养或组学分析。这一工作为研制高度通量化与集成化的单细胞拉曼分选与测序系统奠定了基础。 /p p 　　论文共同一作是青岛能源所单细胞中心的王喜先与任立辉。本工作得到了中科院武汉水生所胡强研究员、北京大学王玮教授等的帮助，并得到了中科院仪器专项、国家自然科学基金、中国博士后科学基金和山东省自然科学基金等的支持。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" W020171108322918001267.jpg" style=" HEIGHT: 279px WIDTH: 500px" border=" 0" hspace=" 0" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/noimg/dee566b0-1166-47be-9cbd-0a240348aece.jpg" width=" 500" height=" 279" / /p p /p p & nbsp /p p style=" TEXT-ALIGN: center" 图1 拉曼激活单细胞液滴分选(RADS)系统示意图 /p

p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 2019年4月29日，在吉林长春国家光电国际创新园，一个小型会议正在召开，对媒体公布了一个好消息：2019年2月，中科院长春光机所李备团队研发的单细胞精准分选仪研制成功，这台分选仪也是目前世界上公开发布的第一款基于激光精准分选技术的商业化单细胞分离产品。该设备可实现对复杂生物样本中单细胞的精准分离，可实现高效、自动化单细胞分选，突破了我国单细胞研究与产业化应用瓶颈。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 与传统的流式细胞分选技术相比，该技术不对细胞进行任何“修饰”，即可实现精准分选，可最大程度保持细胞本来的状态；同时，对不同类型、尺寸的细胞具有良好的普适性，可应对各种性状的复杂生物样本，特别适用于微生物单细胞分选。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " strong 自主研发，突破瓶颈，一跃进入世界先进行列& nbsp /strong /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 单细胞精准分选仪是目前世界上公开发布的第一款基于激光精准分选技术的商业化单细胞分离产品。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 该设备可实现对复杂生物样本中单细胞的精准分离，具有无标记、非接触、准确率高、广泛适用等特点。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 其原理为：这项技术的原理为激光与特殊介质的相互作用，这个过程就好比让细胞安置在飞机的弹射座椅上，当锁定目标细胞后，就操作弹射座椅，将此细胞从群体中分离出来。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 利用这台仪器，与单细胞图像智能识别软件、自动化分选与收集装置相结合，可实现高效、自动化单细胞分选，突破了我国单细胞研究与产业化应用瓶颈。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " strong 百步穿杨、隔空取物，看单细胞精准分选仪有何神功& nbsp /strong /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 与当前应用最为广泛的流式细胞分选技术相比，单细胞精准分选技术有两项独门绝技：百步穿杨和隔空取物。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 百步穿杨：对于由成千上万个细胞组成的生物样本，流式细胞分选更擅长将其中尺寸较大（10微米以上）、类型相同的细胞分选出来，但对于尺寸几微米甚至更小的微生物细胞、或某个特定的目标细胞分选，流式细胞仪就显得有些力不从心了。而单细胞精准分选仪通过与显微成像系统配合，可对复杂生物样本中任一目标细胞进行分选，真正实现“精准分选”。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 隔空取物：流式细胞分选分选过程中，高流速容易对细胞造成损伤；而单细胞激光弹射技术在分选时，激光只作用于分选芯片的特殊材料上，目标细胞随材料一起被弹出，这种隔空取物的方式几乎对细胞没有损伤。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 凭着这两项绝技，单细胞精准分选仪可以实现对复杂环境样品中具有特殊功能的细胞进行分选、研究和培养，可能促进医疗、健康、制药、环境等领域产生重大突破。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 不仅如此，单细胞精准分选仪在成本价格上较流式细胞分选仪也有明显优势，更为重要的是它打破了国外厂商在细胞分选技术上的垄断，将使单细胞分选技术真正成为生命、医疗、环境等各领域科学家手中的利器。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " strong 从3人到30余人 2年时间实现“第一” /strong & nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 中科院长春光机所于2017年4月引进牛津大学李备博士，开始单细胞精准分选仪产业化研究，并于2018年初投资成立了长春长光辰英生物科学仪器有限公司。到现在，团队由最初3人到现在30余人，申请核心技术专利2项，成功研发出三代单细胞精准分选仪，为我国在成熟的单细胞分选技术以及商品化单细胞分选设备方面开创了新途径，为单细胞研究打下良好基础。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 随着单细胞研究已成国际科研热点，单细胞的产业化应用必将是未来精准医疗、生物制药、全民健康、环境资源等众多行业的发展方向。长春长光辰英生物科学仪器有限公司单细胞精准分选仪的研制成功，突破了我国单细胞研究与产业化应用最大瓶颈，为探索单细胞生命科学提供一个有效方法，为解密生命密码提供一个有力工具。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " strong “单细胞精准分选仪”会带来什么改变？ /strong & nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 这台单细胞精准分选仪也是目前全球首款公开发布的、基于激光精准分选技术的商业化单细胞分离产品，它具有适用性广、智能化高、分选精准、应用性强等特点，可广泛用于医疗、健康、制药、生物科技，环境等领域，并助力这些研究领域产生新的重大突破。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 在微生物技术领域，利用此项技术，可以在复杂的微生物样本中，解析、筛选具有特殊生物功能的微生物细胞，从而在农业固氮，海洋固碳，分解污染物等方向有望产生重大突破。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 在医疗领域，单细胞精准分选仪可快速定位并分离临床样本中的病原微生物，从而及时指导用药，为重症感染患者争取黄金治疗期，防止抗生素滥用。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 在生物制药领域，通过对具有特殊生理功能或代谢产物的微生物的快速、定向分选，大幅缩短制药菌制备周期、加速新药研发进程。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify margin-top: 10px " 未来，单细胞激光精准分选技术将为微生物资源利用、疾病诊断、制药工程、健康管理等领域提供可靠的单细胞分选解决方案，推动单细胞研究领域快速发展，为生命科学打开一个全新世界。& nbsp & nbsp /p

style type=" text/css" .TRS_Editor P{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor DIV{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TD{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TH{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor SPAN{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor FONT{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor UL{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor LI{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor A{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt } /style p 　　单个细胞是地球上细胞生命体功能和进化的基本单元。单细胞精度的高通量功能分选是解析生命体系异质性机制、探索自然界微生物暗物质的重要工具。单细胞拉曼光谱（SCRS）能够在无标记、无损的前提下揭示细胞固有的化学组成，因此拉曼激活细胞分选技术（RACS）日益受到关注。但分选通量是当前限制其广泛应用的瓶颈。中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心研究员马波与徐健带领的多学科交叉团队，通过耦合SCRS和液滴微流控技术，发明了拉曼激活单细胞液滴分选技术（Raman-activated single-cell Droplet Sorting RADS），这是目前已公开报道的工作中分选通量最高的RACS系统。相关研究工作在线发表在 em Analytical Chemistry /em 上。 /p p 　　科研人员前期发明了基于微流控芯片的流式RACS技术，通过集成基于介电的单细胞捕获释放和电磁阀吸吮技术，实现了高速流动状态下单细胞的捕获、拉曼采集、释放和分选，通量达~60个细胞/分钟。为了进一步提高通量，研究人员提出，单细胞经液滴包裹后，通过耦合介电可实现超高通量分选。液滴包裹不仅可以保护细胞免受分选过程中的损伤，还可与分选后细胞的培养、DNA、RNA、蛋白等的提取与分析等无缝衔接。因此，RADS技术有着广阔应用前景。 /p p 　　然而，在RADS技术中存在诸多技术难题。首先，液滴表面凸/凹的形状会产生透镜效应，影响拉曼激光聚焦，降低空间分辨率，导致无法获取液滴中细胞的拉曼信号。其次，单细胞液滴包裹需要油相的引入，而油相具有强拉曼背景，会严重影响细胞拉曼信号的精确获取。第三，如何实现拉曼采集、分析、单细胞液滴包裹及分选的自动化集成未见先例。研究人员巧妙利用先获取单细胞拉曼信号，后进行单细胞液滴包裹的策略，有效解决了液滴对拉曼信号采集的影响；在线集成液滴发生和分选同步进行，简化了系统操作步骤；最后，通过自主开发的软件，实现了拉曼采集、分析、单细胞液滴包裹及分选的高度自动化。该系统实现了高产虾青素之雨生红球藻的精确化（分选准确率高达98.3%）、高通量（260细胞/分钟）筛选。研究表明，分选后有92.7%的雨生红球藻细胞保持活性并可增殖，和未经分选的对照组相比没有显著性差异，这说明RADS技术充分保护了细胞的活性。 /p p 　　前期研究已证明，基于单细胞拉曼成像的拉曼组（Ramanome）技术能够非标记、非破坏性地识别与分析几近无限的细胞功能。与拉曼组技术相耦合的RADS将能够高通量分选广泛的细胞功能，从而允许下游特定功能单细胞的培养或组学分析。这一工作为研制高度通量化与集成化的单细胞拉曼分选与测序系统奠定了基础。 /p p 　　研究工作得到了得到了中科院仪器专项、国家自然科学基金、中国博士后科学基金和山东省自然科学基金等的支持。　 /p p br/ /p p style=" text-align:center " img alt=" " oldsrc=" W020171108379243922765.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/uepic/6707be3b-54a6-42a1-861d-30e8d5f0f10d.jpg" uploadpic=" W020171108379243922765.jpg" / /p p style=" text-align: center " 拉曼激活单细胞液滴分选（RADS）系统示意图 /p

时间：2018年11月29日 19:30 - 20:30内容简介：在特异的组织或细胞群中，实际存在大量的细胞类型，且每种细胞类型拥有大相径庭的细胞谱系和功能。而由这些细胞有机构成的组织、器官和生物个体或微生物群落，才是发挥完整的生物学功能的基础。单细胞研究（Single-cell Analysis）作为一种系统生物学研究方法，可以弥补传统方法存在的缺陷，在单细胞水平对生物信息进行解析。流式单细胞分选技术由于其高通量、多参数、低成本等特性一直作为单细胞分离的 zui jia 方法。本讲座给大家介绍了流式单细胞分选的上下游连接以及分选中主要注意环节。主讲人简介：宋兴辉浙江大学医学院公共技术平台副主任浙江大学医学院公共技术平台副主任，主持课题多项，曾在国内外期刊上发表多篇文章

为了满足考察自然界中细胞“原位功能”这一共性科学需求，“现场”、“实时”的单细胞分选与测序已成为生命科学装备研制领域的一个重要发展趋势。尽管第三代测序技术已实现仪器微型化，但与测序对接的单细胞精准分选装备却仍然相当笨重和昂贵，难以支撑各种科学考察中针对微生物组功能的现场分析。最近，中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞研究中心研究员马波带领的微流控系统团队，通过设计简易高效的单细胞分选与测序对接装置，实现了每个试管有且只有一个细胞(One-Cell-One-Tube)，有望服务于“现场”、“实时”乃至“便携式”的单细胞分选与测序。　　与人体和高等动植物细胞相比，微生物细胞通常更小(0.1-10 微米)，更加难于精准操纵，因此分离获取目标单细胞、并且实现测序反应要求的“One-Cell-One-Tube”是一个关键难点。目前的自动单细胞分离方法大多依赖于昂贵且体积庞大的荧光流式细胞分选仪(FACS)，而现有的手动单细胞分离和测序方案在依赖于操作人员熟练程度的同时，同样需要显微单细胞移液平台、激光光镊等同样难以随身携带的大中型仪器。此外，单细胞分选及核酸制备过程极易受到环境中飘浮微生物及其DNA的污染，而且这种污染通常难以在测序数据处理环节完全去除。因此，尽管目前MinION等第三代测序仪已经实现了便携化，微生物单细胞分选和测序仍然操作繁琐、污染干扰严重，难以满足要求。　　针对上述挑战，青岛能源所单细胞中心张强和王婷婷等发明了一种名为“FOCOT”(Facile One-Cell-One-Tube的缩写)的方法，能够精确、高速、低成本地分离、获取与分装单个微生物细胞，从而与单细胞测序直接对接。该方法具体为：首先，通过微流控技术，将细胞分散包裹在数十微米直径的油包水微液滴中 其次，基于液滴显微光学成像识别技术，分选出单细胞包裹液滴 第三，将单细胞包裹液滴顺序分布于系列试管中，从而快速实现单个细胞的分离，以及每个试管有且只有一个细胞，以实现与单细胞全基因组扩增与测序的直接对接。　　FOCOT平台主要有三个特色。第一，在简易方便方面，FOCOT平台除自行设计的芯片之外，仅需要电磁阀、平板电脑和普通光学显微镜，不需外接任何高成本商品化仪器平台，具有易获取、易替换、低成本等优势。同时，模块化、小型化、操作简便的设计使得该装置适合在自然环境实地采样条件下的携带、装配和使用，也几乎不需要额外的人员培训和技术维护，因此尤其适用于面向各种极端自然环境的科学考察，也有利于在普通实验室的推广应用。第二，在分选高效方面，FOCOT平台通过显微镜下对包裹有单个细胞的液滴的准确识别和分选，能有效避免假阳性 而且其20秒/个的分选速度，与显微单细胞移液、激光光镊等现有的商品化分选装备相比具有明显优势。同时，单细胞获取率高于90%，培养成功比例至少80%，证明该方法能有效避免芯片表面吸附所导致的输运过程中细胞流失，而且对细胞活性没有或较小损伤。第三，在污染控制方面，FOCOT平台涉及部件少，体积小型化，相对封闭，因此在实验过程中能够方便地实现超洁净环境空间控制、芯片消毒等操作，严格控制环境DNA的污染。对分离获取的单个酵母细胞进行全基因组扩增与测序后结果显示，99%的有效序列可以与参考基因组匹配，表明该方法能有效避免环境中微生物带来的DNA污染，平均基因组覆盖率达到43.3%，与在昂贵的超净空间设施中采用FACS等大型仪器系统分离获取单细胞所获得的测序结果相当。　　目前，通过耦合FOCOT与中心前期开发的单细胞拉曼成像、拉曼流式细胞分选等技术，单细胞中心正在构建一个服务于岸基、船基乃至手基等不同需求的非标记式单细胞分析装备体系，以服务于能源、环境、健康、海洋、土壤等诸多微生物组应用领域。　　相关研究论文发表在《科学报告》上。研究工作由单细胞中心马波和徐健共同主持完成，获得了国家基金委科学仪器基础研究专项、面上项目和中科院生物高通量分析技术服务网络(STS)等项目的支持。　　论文信息：Development of a facile droplet-based single-cell isolation platform for cultivation and genomic analysis in microorganisms. Sci Rep, 7:41192, DOI: 10.1038/srep41192。FOCOT方法示意图

为了满足考察自然界中细胞“原位功能”这一共性科学需求，“现场”、“实时”的单细胞分选与测序已成为生命科学装备研制领域的一个重要发展趋势。尽管第三代测序技术已实现仪器微型化，但与测序对接的单细胞精准分选装备却仍然相当笨重和昂贵，难以支撑各种科学考察中针对微生物组功能的现场分析。最近，中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞研究中心研究员马波带领的微流控系统团队，通过设计简易高效的单细胞分选与测序对接装置，实现了每个试管有且只有一个细胞(One-Cell-One-Tube)，有望服务于“现场”、“实时”乃至“便携式”的单细胞分选与测序。　　与人体和高等动植物细胞相比，微生物细胞通常更小(0.1-10 微米)，更加难于精准操纵，因此分离获取目标单细胞、并且实现测序反应要求的“One-Cell-One-Tube”是一个关键难点。目前的自动单细胞分离方法大多依赖于昂贵且体积庞大的荧光流式细胞分选仪(FACS)，而现有的手动单细胞分离和测序方案在依赖于操作人员熟练程度的同时，同样需要显微单细胞移液平台、激光光镊等同样难以随身携带的大中型仪器。此外，单细胞分选及核酸制备过程极易受到环境中飘浮微生物及其DNA的污染，而且这种污染通常难以在测序数据处理环节完全去除。因此，尽管目前MinION等第三代测序仪已经实现了便携化，微生物单细胞分选和测序仍然操作繁琐、污染干扰严重，难以满足要求。　　针对上述挑战，青岛能源所单细胞中心张强和王婷婷等发明了一种名为“FOCOT”(Facile One-Cell-One-Tube的缩写)的方法，能够精确、高速、低成本地分离、获取与分装单个微生物细胞，从而与单细胞测序直接对接。该方法具体为：首先，通过微流控技术，将细胞分散包裹在数十微米直径的油包水微液滴中 其次，基于液滴显微光学成像识别技术，分选出单细胞包裹液滴 第三，将单细胞包裹液滴顺序分布于系列试管中，从而快速实现单个细胞的分离，以及每个试管有且只有一个细胞，以实现与单细胞全基因组扩增与测序的直接对接。　　FOCOT平台主要有三个特色。第一，在简易方便方面，FOCOT平台除自行设计的芯片之外，仅需要电磁阀、平板电脑和普通光学显微镜，不需外接任何高成本商品化仪器平台，具有易获取、易替换、低成本等优势。同时，模块化、小型化、操作简便的设计使得该装置适合在自然环境实地采样条件下的携带、装配和使用，也几乎不需要额外的人员培训和技术维护，因此尤其适用于面向各种极端自然环境的科学考察，也有利于在普通实验室的推广应用。第二，在分选高效方面，FOCOT平台通过显微镜下对包裹有单个细胞的液滴的准确识别和分选，能有效避免假阳性 而且其20秒/个的分选速度，与显微单细胞移液、激光光镊等现有的商品化分选装备相比具有明显优势。同时，单细胞获取率高于90%，培养成功比例至少80%，证明该方法能有效避免芯片表面吸附所导致的输运过程中细胞流失，而且对细胞活性没有或较小损伤。第三，在污染控制方面，FOCOT平台涉及部件少，体积小型化，相对封闭，因此在实验过程中能够方便地实现超洁净环境空间控制、芯片消毒等操作，严格控制环境DNA的污染。对分离获取的单个酵母细胞进行全基因组扩增与测序后结果显示，99%的有效序列可以与参考基因组匹配，表明该方法能有效避免环境中微生物带来的DNA污染，平均基因组覆盖率达到43.3%，与在昂贵的超净空间设施中采用FACS等大型仪器系统分离获取单细胞所获得的测序结果相当。　　目前，通过耦合FOCOT与中心前期开发的单细胞拉曼成像、拉曼流式细胞分选等技术，单细胞中心正在构建一个服务于岸基、船基乃至手基等不同需求的非标记式单细胞分析装备体系，以服务于能源、环境、健康、海洋、土壤等诸多微生物组应用领域。　　相关研究论文发表在《科学报告》上。研究工作由单细胞中心马波和徐健共同主持完成，获得了国家基金委科学仪器基础研究专项、面上项目和中科院生物高通量分析技术服务网络(STS)等项目的支持。　　论文信息：Development of a facile droplet-based single-cell isolation platform for cultivation and genomic analysis in microorganisms. Sci Rep, 7:41192, DOI: 10.1038/srep41192。FOCOT方法示意图

近日，星赛生物宣布EasySort单细胞微液滴分选系列产品升级，在芯片、硬件及软件三方面全维度创新和性能提升。其中，业内首创光镊辅助静态池成像分选技术在芯片上的应用可支持精确索引细胞分选，而新增的独创EasySort AUTO自动化模块及相关软件升级，使得显微镜可以智能化发现目标单细胞，并自动化分离获取，实现30秒内“精准擒拿”目标活体单细胞，单细胞得率达93%。升级产品可以更智能化、自动化的方式解决研究人员在单细胞分选环节一直以来的难题——“看得到，拿不出”，实现精细到不同细胞形态阶段的“所见即所得”，为微生物资源的探测和挖掘提供了有力手段。图1：EasySort AUTO提升活体单细胞分选的自动化与智能化程度此前，星赛生物EasySort系列于今年年初发布，是一款可实现原位状态下活性单细胞精准分选的装备，目前包括Lego（可将显微镜升级为单细胞分选仪）和Compact（高度集成化的单细胞智能分选仪）两个型号。通过耦联光镊和微液滴技术，EasySort为单细胞的观测监测、捕获操纵、分离提取提供系统化解决方案。而此次产品升级进一步应用了多个业内独创专利技术，使活体单细胞分析分选更精准、更智能、更高效，为后续单细胞多组学研究提供了更多科研创新思路。实验数据显示，升级的EasySort系统搭载的AI辅助图像识别算法对目标细胞识别的准确率达80%；系统嵌入的光镊技术可以捕捉并精准操控目标细胞；基于界面接触的微量液体分离专利技术，目标细胞能够以单管单细胞（One-Cell-One-Tube）的形式自动收集于PCR管中，通量为~120细胞/小时，单细胞率高于93%。该系统分选的目标单细胞可以直接开展单细胞测序、培养等工作，单细胞测序成功率高于84.2%，酵母细胞和大肠杆菌单细胞培养的成功率分别为~85%和~80%。相关科研成果近期发表于权威期刊《微生物》mLife。芯片升级：打造全新一代静态池芯片，实现高通量的精确索引细胞分选为了进一步简化技术操作流程，提升分选通量，并进一步支持大批量单细胞分析分选，星赛生物采用了基于OPSI的新一代的单细胞分选耦合培养/测序策略，业内首创光镊辅助静态池成像分选技术，可以精确索引的方式对细胞进行分类，能“所见即所得”、保持细胞原位活性、高通量地分选明场、荧光、拉曼成像下的目标单细胞，并支撑高质量的单细胞基因组/转录组测序。该技术对于细菌、古菌、真菌、动植物、人体等各种大小的细胞均广谱适用。相关工作得到了国家重点研发计划、山东省自然科学基金委和国家自然科学基金委的资助，相关研究成果发表于微流控领域国际权威期刊《芯片实验室》Lab on a Chip。图2：OPSI技术服务单细胞多组学研究软硬件升级：全流程自动化+独家AI算法，目标细胞识别更精准高效开发团队在原有版本产品基础上新增了自动化收集装置——EasySort AUTO系统模块，可实现自动化、智能化的从细胞群中精确分类不同形态的细胞。该系统由星赛生物联合中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心开发，支持EasySort产品在一次上样之后，检索、分选、收集等环节实现全流程自动化。新增装置通过将光镊模块和自动采集模块耦合到正置显微镜来构建，安装简便并适配奥林巴斯、尼康、徕卡和蔡司等多个显微镜型号。产品同时升级了支持EasySort AUTO自动化收集装置的软件，可对细胞进行AI智能分析并精准检索目标细胞，其智能分选路径设计，在光镊锁定细胞启动分选时还可以使其自动避障。多个权威期刊论文实验结果验证EasySort对单细胞多组学的创新研究价值升级后的EasySort系列产品为研究人员提供了新一代的单细胞分选耦合培养/测序策略，提供了原位活体微生物单细胞分选的自动化、基于精确索引和保持细胞活力的解决方案，并已成功支持多个相关实验研究。例如，成功的利用AI辅助检测模型，实现单个细胞的形态图像快速获取并呈现预测结果。实验使用在亮度、形状和质地上都不同的两种酵母来验证识别的准确性。其中一种酵母对比度小、形状圆润、内部纹理无明显变化，而AI辅助检测模型精准的识别了相关特征。实验结果显示绝大多数酵母种类可以被正确分类。该研究成果发表于《微生物》mLife。近期在《芯片实验室》Lab on a Chip发表的论文也展现了OPSI的通用性、方便性、灵活性和低成本等优势，研究人员使用OPSI系统分选人体MCF-7单细胞进行RNA-seq，获得了高质量和高可重复性的单细胞转录组谱。目前，升级版本EasySort产品已实现样机下线及支持批量生产，升级后的装置及系统可与拉曼光谱仪耦合用于单细胞分析分选，将大大拓宽应用范围，其能将表型与基因型联系起来的能力也为单细胞多组学提供了更多研究空间。

日前，中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞研究中心在基于微流控的单细胞拉曼流式分选技术研究中取得新进展，相关成果于2月5日在线发表在Analytical Chemistry (Zhang PR, et al, Anal Chem, 2015)。 　　单细胞拉曼分选(RACS)是一种极具潜力的活体细胞功能分选技术。与目前通用的荧光激活细胞分选(FACS)相比，RACS具有直接基于细胞功能分选、无需标记、不需预知生物标识物的关键优势，因此在海洋资源挖掘、生物能源种质筛选、肿瘤监测与分选、环境微生物监控、农业生态研究等诸多领域具有广阔应用前景。但由于细胞固有拉曼信号弱所导致的细胞分选通量低这一问题限制了其应用与推广。开发高速流动细胞拉曼信号的快速采集和识别已经成为发展高通量拉曼流式细胞分选的关键技术挑战之一。 　　由研究员徐健和马波领导的研究团队针对上述瓶颈开发了一种基于阵列介电单细胞捕获/释放的快速拉曼识别技术。通过对高速流动单细胞的介电操控，实现了单细胞流在电极上的捕获/释放，并在细胞捕获期间(毫秒-秒)完成拉曼信号的采集识别(下图A)。通过耦合该团队同期建立的基于电磁阀吸吮的微流控细胞分离技术(Zhang Q, et al., Lab on a Chip 2014, Cover page, 2014 HOT Articles 下图B)，实现了产色素工程酵母和普通酵母细胞的拉曼流式分选。前述工作首次建立起基于介电单细胞捕获/释放的单细胞拉曼流式分选原理和装置，为下一步发展高通量拉曼流式细胞分选仪器奠定了原理和关键技术基础。 　　单细胞中心前期建立的单细胞弹射分选方法(Wang Y, et al, Anal Chem, 2013)适用于贴壁生长的细胞、微生物生物膜等固相细胞的分选。而该研究开发的单细胞流式分选方法针对于流动相细胞的分选。这两种方法学的建立和相互结合，为研制广谱性适用于自然界各种细胞存在状态的单细胞拉曼分选装备提供了可行性。 　　该研究得到了科技部创新方法专项、国家自然科学基金面上项目、微进化重大研究计划及中科院重点部署方向项目等的支持。 　　原文链接： 　　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. 　　 　　(A)基于阵列介电单细胞捕获/释放单细胞拉曼分选示意图 (B)基于电磁阀吸吮的微流控细胞分离技术(Cover Article)。

美天旎全自动多功能细胞处理系统CliniMACS Prodigy® ，是在美天旎磁珠分选MACS® 技术和CliniMACS® Plus系统基础上开发出的一款集合细胞分选、细胞离心、清洗和细胞培养等多种功能于一体的全自动细胞处理系统。自动化、标准化、规模化、集成化的GMP级细胞制备平台CliniMACS Prodigy® 仪器将复杂的细胞治疗实验室整合在一个平台中，通过标准化程序自动控制的方法，配合密闭的无菌管道完成各种复杂的细胞操作，有效避免了人工操作过程中可能出现的失误和污染风险，极大地提高实验效率，保证GMP级细胞制备的可重复性。因此，利用这个稳定而又灵活的平台，可以方便地将基础研究转化到创新性的细胞治疗应用中。美天旎全自动多功能细胞处理系统CliniMACS Prodigy® 应用：移植工程——CD34造血干细胞富集移植工程——TCRαβ+T / CD19+B细胞去除细胞治疗——CD14单核细胞分选及MoDC诱导生成细胞治疗——T细胞转导（TCR-T / CAR-T）细胞治疗——细胞因子捕获系统（CCS-IFN-γ 富集）细胞治疗——CAR-NK细胞制备干细胞制备——间充质干细胞分离与扩增干细胞制备——多能干细胞制备干细胞制备——多巴胺前体细胞分化干细胞制备——心肌细胞分化创新点：美天旎全自动多功能细胞处理系统CliniMACS Prodigy® ，是一款集合细胞分选、细胞离心、清洗和细胞培养等多种功能于一体的全自动细胞处理系统，将复杂的细胞治疗实验室整合在一个平台中，通过标准化程序自动控制的方法，配合密闭的无菌管道完成各种复杂的细胞操作，有效避免了人工操作过程中可能出现的失误和污染风险，极大地提高实验效率，保证GMP级细胞制备的可重复性。因此，利用这个稳定而又灵活的平台，可以方便地将基础研究转化到创新性的细胞治疗应用中。 全自动多功能细胞处理系统CliniMACS Prodigy system

p 　　10月20日，在第二十届全国分子光谱学学术会议暨2018年光谱年会上，中国科学院青岛生物能源与过程研究所发布了自主研发的单细胞拉曼分选及测序耦合系统(RACS-SEQ)。该系统无需标记即可获知细胞种系发生、生理状态及所处的微环境变化等关键表型，并在单细胞水平精度对接表型组与基因组。 /p p 　　RACS-SEQ通过拉曼组(Ramanome)分析原理、拉曼光镊液滴单细胞分选(RAGE)、流式微液滴单细胞拉曼分选(RADS)等关键器件的创新，在单细胞水平实现了非标记式拉曼表型识别与功能分选，为单细胞生物学研究提供了崭新的整体解决方案。该系统以免标多维的表型组识别、精准快捷的单细胞获取，以及高效低噪的核酸扩增等为三大特色，具有单细胞拉曼成像、表型组识别、功能分选以及测序文库制备等四大功能。此外，系统还包括拉曼光镊液滴单细胞分选芯片、单细胞全基因组扩增试剂盒、单细胞拉曼耐药性快检试剂盒等附件。 /p p 　　RACS-SEQ搭载了自主研发的“拉曼组分析三部曲”智能信息系统。拉曼组自动化采集反馈软件(RamLIS)可快速、准确、智能化地获取单细胞拉曼光谱信息 智能化拉曼组分析统计软件(RamEX)可一站式完成在线数据处理与挖掘 高性能拉曼组数据库与搜索引擎(RamDB)通过多层次/易扩展的多维表型组数据库及拉曼组搜索引擎，实现了全景式、自动化、高通量的细胞功能识别。在此基础上，通过耦合独创的RAGE分选模块，直接对接单细胞测序。RAGE在溶液中的拉曼测量与分选，不仅充分保留了细胞活性，还大幅提高了基因组文库的质量(单个细菌细胞全基因组覆盖度可达95%以上)。 /p p 　　RACS-SEQ对不同尺寸与形状的细胞具良好兼容性，而且操作便捷。该系统将服务于微生态大健康、海洋资源与监测、生物安全、工业生物技术等广泛领域的研究与应用。 br/ /p p style=" text-align: center " img title=" W020181023318107646929.jpg" alt=" W020181023318107646929.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201810/uepic/0ccfab4e-e684-4f48-b1da-a473c088dbd9.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　青岛能源所发布首台单细胞拉曼分选及测序耦合系统 /p p /p

项目编号：1639-224126090465/04项目名称：复旦大学单细胞多色流式细胞分选仪预算金额：400.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：392.0000000 万元（人民币）采购需求：序号/ No.货物名称/Name of the goods数量/Quantity简要技术规格/Main Technical Data交货期/ Delivery schedule1单细胞多色流式细胞分选仪预算金额:人民币400万元最高限价:人民币392.0万元1set流式细胞分选仪主要用于复杂细胞样本中快速分选纯化出一种或几种目标细胞，在干细胞、免疫细胞、血液细胞、肿瘤细胞和其它所有低含量稀有细胞的高端研究中必不可少。合同签订后6个月内货到复旦大学。/ DPU Fudan University 6 months from official order合同履行期限：合同签订后6个月内货到复旦大学本项目( 不接受 )联合体投标。

单细胞多组学技术已成为生命科学的有力工具，但一个精准、低损伤、广谱适用、简捷的目标表型单细胞获取手段，是靶向性单细胞基因组、转录组、蛋白质组或代谢物组分析的先决条件。近日，青岛能源所单细胞中心发明了光镊辅助静态池成像分选技术（OPSI），能“所见即所得”、保持细胞原位活性、高通量地分选明场、荧光、拉曼成像下的目标单细胞，支撑高质量的单细胞基因组/转录组测序。该技术对于细菌、古菌、真菌、动植物、人体等各种大小的细胞均广谱适用。相关工作发表于微流控领域国际权威期刊《芯片实验室》Lab on a Chip。OPSI技术服务单细胞多组学研究明场图像、荧光图像、拉曼光谱均可反映细胞丰富的表型信息，汇集上述信息并具备单细胞精度索引、所见即所得特点的单细胞分选技术，在单细胞分析工作中具有广泛的适用性。单细胞中心前期基于单细胞拉曼光谱技术，开发出液相环境中测量与分选菌群中目标微生物单细胞的拉曼分选-测序技术RAGE-Seq（Raman-activated Gravity-driven Encapsulation and Sequencing；Xu et al., Small, 2020）。该技术可在无需标记条件下，通过拉曼光谱获得整个单细胞的化学物质指纹图谱，从而迅速识别活体单细胞的生理特性和代谢产物变化等，更重要的是借助其小体积分离反应的特点，可从单个细胞中得到几乎完整的全基因组信息，对微生物的功能鉴定和资源开发具有重要意义。然而该技术操作过程稍显繁琐，分选通量较低，对于大批量的单细胞分选与分析存在一定的难度。为解决上述问题，单细胞中心徐腾博士、李远东博士带领的研究小组，基于青岛星赛生物的单细胞微液滴分选系统EasySort Compact，在RAGE-Seq技术的基础上开发了基于OPSI的新一代的单细胞分选耦合培养/测序策略。不同于流式分选技术中细胞逐个流过窄通道后成像筛选的原理，OPSI提出了一种静态池成像分选的思路，即在微流控芯片中构建流速为0的稳定静态流场，对样本细胞进行限域，并在该流场内进行平面明场、荧光成像或拉曼扫描，选取目标细胞。之后通过低细胞损伤的1064 nm光镊将目标单细胞移出静态流场，并进行单细胞液滴包裹导出完成分选。该系统使细胞能够以精确索引的方式进行分类，“所见即所得”，并广泛适用于从细菌、古菌到人体细胞等不同尺寸大小的单细胞（直径1 ~ 40 μm）。验证试验表明，OPSI的单细胞分选准确率 99.7%，保证10~20细胞/min的分选通量，并高度保持了细胞活性。此外，OPSI继承了RAGE小尺寸分离反应的特点，显著降低了传统单细胞基因扩增中存在的歧化现象。例如，使用该系统分选人体MCF-7单细胞进行RNA-seq，可获得高质量和高可重复性的单细胞转录组谱。OPSI的通用性、方便性、灵活性和低成本等优势，为其在单细胞多组学研究中提供了广阔的应用前景。基于OPSI的上述特色，单细胞中心和青岛星赛生物合作推出了自动化、智能化的单细胞微液滴分选系统（EasySort Lego/Compact）系列产品，并与国际显微镜和显微光谱仪领军产商（如赛默飞Thermo Fisher Scientific、堀场HORIBA等）合作，在全球科学仪器市场进行推广。该工作由单细胞中心马波研究员和徐健研究员主持，与青岛星赛生物合作完成，得到了国家重点研发计划、山东省自然科学基金委和国家自然科学基金委的资助。（文/图 徐腾 刘阳）原文链接：https://doi.org/10.1039/D2LC00888BTeng Xu#, Yuandong Li#, Xiao Han, Lingyan Kan, Jing Ren, Luyang Sun, Zhidian Diao, Yuetong Ji, Pengfei Zhu, Jian Xu*, Bo Ma*. Versatile, facile and low-cost single-cell isolation, culture and sequencing by optical tweezer-assisted pool-screening. Lab on a Chip 2022.