高通量哺乳动物细胞表型测定系统

p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 新华社杭州2月23日电 浙江大学医学院干细胞与再生医学中心郭国骥教授团队研发出低成本、高效率、完全国产化的高通量单细胞测序平台“Microwell-seq”，并在短时间内利用这一平台构建全球首个哺乳动物的细胞图谱。该成果于23日刊登在国际学术期刊《细胞》杂志上。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 细胞是生命最小的独立遗传单位。传统的测序技术“看”的是一组一组、成群的细胞，“读”的是一堆细胞遗传信号的均值，因此单个细胞的特异性表现容易被忽略。郭国骥认为，单细胞组学技术使人类能够从单个细胞的视角，精确解析细胞的分化、再生、衰老以及病变，“这类技术正带来一场细胞检测、分类和鉴定的方法学革命”。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp “我们利用微孔矩阵、分子标记和扩增技术，高通量、高精度地实现单细胞水平分析，解决了传统测序中单个细胞核酸物质少、容易丢失、分析成本高的难题。”郭国骥说。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 研究人员向记者展示了一块边长三厘米的正方形薄片，这是一块有10万个直径30微米“小坑”的琼脂糖微孔板。实验中，科学家用消化酶将一团相对紧实的细胞解离成单个细胞的悬浮液，倾倒在琼脂糖微孔板上，大约有1万个细胞会“一个萝卜一个坑”地落入“坑”。之后，研究人员为& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 每一个被捕获的细胞贴上“编号”——“磁珠索引”，数万个直径为25微米的磁珠倾倒入“坑”中，在封住单个细胞同时标记上DNA索引。第三步则是常规的测序流程，每个细胞的表达谱得到解析。这项技术能够测试单个细胞所有的信使RNA，这是将细胞DNA遗传信息翻译成蛋白质的重要物质。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 借助这一高通量单细胞测序平台，研究人员对小鼠不同生命阶段的近50种器官组织的40余万个细胞进行了系统性的单细胞转录组分析，构建了首个哺乳动物细胞图谱。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 专家认为，小鼠细胞图谱的完成，将对下一步人类细胞图谱的构建带来指导性意义，并惠及细胞生物学、发育生物学、神经生物学、血液学和再生医学等多个领域。 /p

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哺乳动物细胞培养过程哺乳动物细胞在培养过程中会经过组织提取，原代培养，传代培养等过程。传代培养会根据具体情况分为细胞株培养和细胞系培养。如下对各个过程进行简述：原代培养：从动物机体取出组织后切碎，经过各种酶（常用胰蛋白酶），螯合剂（常用EDTA）结合机械方法（吸液管反复吸吹）处理，分散成单细胞，置于合适的培养基中培养，使细胞得以生存、生长和繁殖。一般把从动物有机体内取出细胞开始培养，到繁殖十代以内的细胞培养称为原代细胞培养。经过原代细胞培养，细胞分裂繁殖，培养物逐渐增多长满培养空间，继而相互之间接触，发生接触抑制现象，生长速度逐渐减慢甚至停止。需要重新接种到新的培养瓶内进行传（继）代培养。传（继）代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养，称为传（继）代培养。细胞系：初代培养物开始第一次传代培养后的细胞，即称之为细胞系。如果细胞系的生存期有限，则称为有限细胞系。已获得无限繁殖能力，能持续生存的细胞系称为连续细胞系或无限细胞系。细胞株：从一个经过生物学鉴定的细胞系，用单细胞分离培养或通过筛选的方法，由单细胞增值形成的细胞群，称为细胞株。再由原细胞株进一步分离培养出与原珠形状不同的细胞群，成为亚株。哺乳动物细胞培养条件不同哺乳动物细胞在各个阶段的培养，都需要有基础的培养条件，归纳如下：1、无菌无毒的环境：对培养液和所有培养用具无菌处理；培养液中添加抗生素防止培养过程中污染；定期更换培养液以清除代谢产物，防止对培养细胞造成危害。2、营养：液体合成培养基包含糖、氨基酸、促生长因子、水、无机盐、微量元素等；通常还需加入血浆、血清等天然成分3、适宜的温度和pH：人和哺乳动物细胞最适宜温度大多为36±0.5℃。适宜的酸碱度为pH 7.2-7.4。4、气体环境：气体环境一般为“95% 空气+5% CO2”混合气体。氧气是细胞代谢必须气体，CO2维持培养液pH。德国WIGGENS CO2培养箱，为细胞生长提供最佳环境，为您的细胞培养保驾护航。

网络研讨会:快速筛选哺乳动物细胞株的最新技术Tuesday, June 26, 20124:00 PM Beijing TimeTuesday, June 26, 2012 | 4 pm Beijing Time 主讲人:Chris Zhang, Ph.D., Research Scientist, Genetix, Molecular Devices. 张骁博士是分子仪器公司R&D部门的研发科学家；张博士在英国谢菲尔德大学攻读的生物化学；并在医学院获得了研究免疫，感染和炎症方面的博士学位。同年在皇家哈勒内姆医院的心血管部门从事研究工作。张博士于2009年加入分子仪器公司。至今，他成功的推动了很多跨平台应用的研发，热衷致力于细胞信号通路的分析和干细胞筛选技术应用的研发。 摘要: 随着药物供给需求的快速增长，和生物制药企业的快速发展，对快速开发出高效稳定的生产系统的需求已经越来越高。依靠试验员手工操作，在传统细胞株的生产制作工艺上占据了极大的比例。这部分传统工艺需要大量人力做重负冗繁的工作，致使产量低而且很容易受到人为错误的影响。我将在这里为您介绍新的ClonePix系统会充分填补传统工艺上的不足。ClonePix系统是一个将高通量筛选和自动化系统整合为一体，专为生物制药企业设计的，适用于快速开发，筛选，生产大分子细胞株的平台。如果您有任何问题，请联系MD中国：info.china@moldev.com详情请联系：美谷分子仪器（上海）有限公司E-mail: Info.china@moldev.com上海：86-21-33721088 北京：86-10-64108669台北：886-2-26567581 香港：852-81252509www.moleculardevices.com.cn | www.moleculardevices.com

美国索尔克研究所的科学家在9日出版的《自然通讯》杂志上发表论文称，他们对培养皿中的人类细胞和活小鼠的脑细胞进行基因编辑，向其中添加通道蛋白TRPA1，首次用超声波激活了这些细胞。这种新方法为实现无创性脑深部刺激，开发体外起搏器和胰岛素泵铺平了道路，有望更好地治疗癫痫、心脏病等疾病。　　该研究负责人斯雷坎特查拉萨尼说：“无线通信是未来。我们已经知道超声波可以安全地穿透骨骼、肌肉和其他组织，这使其成为操纵身体内部细胞的终极工具。”　　约十年前，查拉萨尼开创了利用超声波刺激特定遗传标记细胞群的方法，即“声遗传学”。2015年，他的研究团队发现，将TRP-4添加到通常不拥有这种蛋白的秀丽隐杆线虫的神经元内以后，可以通过超声波激活这些细胞。但他们向哺乳动物细胞中添加TRP-4时，却无法获得相同的结果。　　因此，他们开始寻找新的哺乳动物蛋白质，这种蛋白质可使哺乳动物的细胞在7兆赫（被认为是一种最佳且安全的频率）的频率下对超声波高度敏感。在筛选了近300个候选蛋白后，他们终于找到了TRPA1。TRPA1是一种通道蛋白，已知可以让细胞对有毒化合物的存在做出反应，并激活人体内的一系列细胞，包括大脑和心脏细胞。　　为测试超声波能否让TRPA1激活其他类型的细胞，团队将人类TRPA1的基因添加到活小鼠大脑中的一组特定神经元中，当他们对小鼠照射超声波时，只有包含TRPA1基因的神经元被激活。　　临床医生现在使用的脑深部刺激是通过手术在患者大脑中植入电极来激活某些神经元亚群，从而治疗帕金森病和癫痫等疾病。查拉萨尼说，有朝一日，声遗传学可能会取代这种方法。声遗传学或许也可作为一种不需要植入的起搏器来激活心脏细胞。

对单独的有机个体来说，如果每个细胞都有属于自己的传记信息和所在的位置，那么，研究人员就能从中学到许多关于发育、衰老和疾病的知识。坏消息是，侵入性的细胞评估技术会令追踪组织或有机体发育的家谱仅限于一小群细胞，或者结果扭曲的让人不敢确信。好消息是，一项新技术已经开发出来了，它承诺可以将细胞的详细分子读数（例如转录指纹）与细胞的祖先信息结合起来。这项技术被称为CRISPR列阵修复血统追踪（CRISPR Array Repair Lineage tracing，CARLIN），由波士顿儿童医院干细胞研究项目和Dana Farber癌症研究所/哈佛医学院的科学家开发，可追踪体内每一个细胞，从胚胎期到成年期。有关这项技术的详细信息发表在《Cell》杂志，题目为“An Engineered CRISPR-Cas9 Mouse Line for Simultaneous Readout of Lineage Histories and Gene Expression Profiles in Single Cells”，结合“条形码”和CRISPR基因编辑技术，CARLIN可识别不同的细胞类型，以及每种类型的基因是什么。文章的作者写道：“利用CRISPR技术，在发育期或成年期的任何时候以可诱导的方式生成多达44000个转录条形码，与顺序排列的条形码兼容，并且完全由基因决定。我们利用CARLIN确定了胎儿肝造血干细胞（HSC）克隆的内在活性偏差，并揭示了HSCs在损伤反应中一个以前未被重视的克隆瓶颈。”几十年来，发育生物学家做梦都想创造一种重建每一个细胞谱系的方法，“一个细胞一个细胞地，随着胚胎的发育，或者组织的建立，”Fernando Camargo博士说。他是干细胞研究项目的高级研究员，与哈佛医学院系统生物学助理教授Sahand Hormoz博士是本文的共同通讯作者。“我们可以用这个小鼠模型来跟踪它的整个开发过程。”Camargo、Hormoz和他们各自实验室的共同第一作者Sarah Bowling博士和Duluxan Sritharan使用CARLIN方法创建了一个小鼠模型。该模型可以揭示细胞谱系，即父细胞创建不同类型子细胞的“家族树”，以及随着时间的推移，每个细胞中的哪些基因被打开或被关闭。此前，科学家们只能用染料或荧光标记在小鼠身上追踪一小群细胞。也有使用标记或条形码的方法，但以前的方法需要已知标记以分离不同的细胞类型，或者需要耗时的细胞提取和操作，这可能会影响细胞的特性。CRISPR的出现使研究人员能够在不干扰细胞的情况下对细胞进行条码识别，同时跟踪数千个细胞的血统。使用一种可诱导的CRISPR，研究人员能够在小鼠一生中的任何时间点创建多达44000个不同的识别条码。然后，使用另一种名为单细胞RNA测序的技术读取条形码，从而收集每个条形码细胞中开启的数千个基因的信息。这反过来又提供了有关细胞身份和功能的信息。作为一个测试案例，研究人员利用这个新方法揭示了胚胎发育过程中血液发育的未知细节，并观察了成年小鼠化疗后的血液补充动态。研究人员相信，CARLIN也可以用来了解疾病和衰老期间细胞谱系树的变化。此外，该系统还可用于记录对环境刺激的反应，如病原体暴露和营养素摄入。Camargo说：“绘制哺乳动物组织的单细胞谱系图是一项前所未有的壮举！除了在研究发育生物学方面的许多应用外，我们的模型还将提供有关生物对损伤和疾病作出反应时所受影响的细胞类型和层次结构的重要见解。”

美国BRAIN计划于2017年设立了“大脑细胞普查网络”项目（BICCN），旨在对人类、猴和小鼠大脑中的不同细胞进行识别和分类。目前该项目第一部分已经完成，在分子水平上对哺乳动物初级运动皮层细胞类型进行了全面的定位和图谱绘制。近期，该研究成果在《Nature》期刊上同时发表了16篇文章，并以合集的形式呈现。　　该系列论文介绍了项目方法、工具、研究结果和产生的数据集。该项目绘制了哺乳动物初始运动皮层多层次、多模式的细胞图谱，具体包括：（1）利用转录组、染色质可及性、DNA甲基化图谱等多组学描绘了运动皮层细胞中的分子遗传景观；（2）跨物种分析揭示了从小鼠到狨猴到人的细胞类型的保守性；（3）原位单细胞转录组学揭示了运动皮层空间图谱；（4）交叉模式分析揭示了神经元类型的生理与解剖特性和基因调控基础。该项目构建的大脑皮层初级运动神经元图谱中，涵盖了小鼠、非人灵长类动物以及人类大脑中神经元的分子、功能以及与其物理状态相关的数据，并向公众开放（https://biccn.org）；同时构建了可以直接应用的软件，确保这些数据能够对神经元多样性的性质和起源的研究有帮助。　　该研究形成的数据库对于理解运动神经环路是如何工作的提供了研究数据库和操作平台，同时这些研究成果对于制定特定细胞类型的大脑疾病治疗方案至关重要，最终将有助于临床医疗手段和药物研发，实现个性化医疗。 　　论文链接：　　https://www.nature.com/collections/cicghheddj

p 　　十一月五日，施一公院士课题组在国际权威刊物《Genes & amp Development》发表一项最新研究成果，题为“Atomic structure of the apoptosome: mechanism of cytochrome c- and dATP-mediated activation of Apaf-1”。在这项研究中，研究人员通过单粒子的低温EM分析，在3.8埃的原子级分辨率上，确定了一个完整的哺乳动物凋亡体Apaf-1的三维结构。 /p p 　　程序性细胞死亡(细胞凋亡)，对于多细胞生物发育和组织动态平衡，是必不可少的。细胞凋亡是由引发剂和效应物caspase的连续激活进行的。效应物caspase的主要功能——比如哺乳动物的caspase-3，是通过对维持生命的蛋白造成众多裂口而杀死细胞。另一方面，引发剂caspase的主要作用，是切割从而激活特异性效应物caspase。 /p p 　　在哺乳动物细胞中，引发剂caspase-9负责caspase-3的激活。引发剂caspase的自动催化激活，主要依赖于一个特定的多蛋白复合物。对于caspase-9来说，这个多蛋白复合物被称为凋亡体，包括凋亡蛋白酶激活因子1(Apaf-1)和细胞色素c(CytC)之间的一个异二聚体的七个拷贝。因为caspase-9对于大多数已知形式的内凋亡是必不可少的，因此，阐明其激活机制，一直是程序性细胞死亡机理研究的中心任务。实现这一目标的第一步，是阐明凋亡体装配的机制。 /p p 　　在正常的哺乳动物细胞中，Apaf-1作为一个ADP结合的自动抑制单体而存在。为了响应各种形式的内在细胞死亡刺激，CytC从线粒体释放到细胞质中，在那里CytC结合单体Apaf-1，并为齐聚反应做好准备。ADP通过dATP或ATP的替换，可导致显著的构象变化，从而使Apaf-1形成一个有活性的heptameric凋亡体。只有激活的凋亡体才能够促进caspase-9的自动催化激活。CytC如何与Apaf-1相互作用?这些相互作用如何促进核苷酸交换和Apaf-1的齐聚反应?凋亡体介导的caspase-9激活的机制是什么?尽管经过了严谨的调查研究，但这些问题一直都是神秘的。 /p p 　　已有研究在9.5和21埃范围的分辨率上，阐明了Apaf-1凋亡体的低温电子显微镜(cryo-EM)结构。这些结构允许单个结构域的布局，但不能解释控制凋亡体功能的特异性相互作用。单体的、ADP结合的Apaf-1的X射线结构，为Apaf-1自动抑制的基础，提供了一个原子的视图。总之，这些结构观测提出了一个推测性模型，可描绘凋亡体的组装。但是，这个模型的EM结构分辨率相对较低，缺乏支持性的生化数据。 /p p 　　在这项研究中，研究人员通过单粒子的低温 a href=" http://www.instrument.com.cn/zc/1139.html" target=" _self" title=" " style=" color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 电子显微镜 /span /a (cryo-EM)，确定了一个完整的哺乳动物凋亡体的原子结构(3.8埃分辨率)。结构分析连同结构引导的生化表征，揭示了细胞色素c如何通过与WD40重复的特异性相互作用，而解除Apaf-1的自动抑制。与自动抑制的Apaf-1的结构对比，揭示了dATP结合如何触发一系列的构象变化，从而导致凋亡体的形成。总而言之，这些研究结果，阐释了细胞色素c和dATP介导的Apaf-1激活的分子机制。 /p p 　　相关论文连接: /p p 　　 a href=" http://genesdev.cshlp.org/content/early/2015/11/05/gad.272278.115" _src=" http://genesdev.cshlp.org/content/early/2015/11/05/gad.272278.115" http://genesdev.cshlp.org/content/early/2015/11/05/gad.272278.115 /a /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201512/noimg/0b1a7156-61ec-4b31-832c-225066c2c525.jpg" title=" 图.jpg" / /p

生产生物燃料或生物制药的工业发酵需要常规监测介质条件， 如 pH、溶解气体、碳源（葡萄糖）和氮源（谷氨酰胺）等，从而优化及控制发酵过程。然而除上述因素外，培养基中还包含其他一些重要生物成分如维生素、核酸和其他主要代谢物，如果一起监控，可以得到更多有关生物过程技术的详细信息。为满足全面分析培养基成分的需求，我们优化了分析条件，开发出“细胞培养分析方法包”，该方法包可以监控下面列出的95种化合物的相对丰度。使用这个方法包，我们研究在杂交癌细胞一周期5天内生长过程中培养基成分的丰度变化。 结果表明，主要的碳源和氮源即葡萄糖、谷氨酰胺以及几种氨基酸随着细胞生长信号强度逐渐减弱。因为消耗葡萄糖，所以分泌的代谢物乳酸随着培养时间的延长信号逐渐增强。观察其他几种化合物也表现为类似模式的增强。必需氨基酸和几种维生素的强度并不随着培养时间的延长而发生变化。 了解详情，敬请点击《使用三重四极杆 LC/MS/MS 同时分析哺乳动物的细胞培养上清液》 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/ 。岛津官方微博地址http://weibo.com/chinashimadzu。岛津微信平台

2012年3月6日，华粤行仪器有限公司（我司）在上海国家新药筛选中心举行细胞生物学新技术研讨会，展示了日本NEPA 21 新一代全能型高效基因转染系统、丹麦NC-200 细胞计数与活力分析仪、美国Biolog PMM高通量哺乳动物细胞表型芯片分析系统等仪器。 我司产品经理介绍新技术、新产品 会上，我司产品经理向与会专家及老师们介绍了细胞转染及细胞计数等方面的新产品，并与老师们对科研过程中遇到的技术难点进行了深入的交流探讨。之后，向大家演示了NEPA21、NC-200等仪器的操作方法。 产品展示 接下来，美国BIOLOG公司总裁、董事会主席巴里· 波切内尔（Barry R. Bochner）详细介绍了BIOLOG公司的微生物及哺乳动物细胞表型分析芯片技术（PM），并积极交流。 积极交流 本次研讨会和仪器展示得到了上海国家新药筛选中心师生的大力支持和热烈欢迎，我司希望能为科研工作提供更加简便、高效的实验方案。 华粤行细胞生物学新技术研讨会及仪器展示全国巡回正火热进行，诚邀各科研院所业内人士合作交流，共同关注生命科学领域的新发展。

我国首套海洋哺乳动物水下声学实时监测系统在该保护区建设完成验收并在连续3个月运行中初显成效，运行期间共监测到海洋哺乳动物声学片段1066条，并实时传输至保护区智慧化监管指挥中心。2022年11月，合浦儒艮保护区建设4套海洋哺乳动物声学实时监测系统。系统由自然资源部第一海洋研究所主导开发，南京师范大学现场验证。该系统由数字水听器、动物发声智能识别系统、实时传输系统、海洋浮标和声学监测管理平台构成。系统集成了人工智能动物发声识别模型，可以识别中华白海豚、儒艮和印太江豚等珍稀海洋哺乳动物的叫声，可实时监测浮标周边1.4公里左右范围声学信号进行处理和识别，并实时将识别的数据传输至监管平台，保护区管理中心能实时掌握保护区海域内中华白海豚、儒艮和印太江豚的时空变化。保护区通过布设海洋哺乳动物声学实时监测系统，并通过20个航次船只调查比对，形成一套能相互印证、互相补充的整合式生态研究新模式，助力海洋哺乳动物物种保护和野外监测发展。

1、细胞培养基的种类按照细胞培养基的发展历史，细胞培养基大致可分为平衡盐溶液、天然细胞培养基、合成细胞培养基、无血清细胞培养基、限定化学成分细胞培养基等几大种类。1.1 平衡盐溶液（balanced salt solution，BSS）BSS主要是由无机盐、葡萄糖组成，它的作用是维持细胞渗透压平衡，保持pH稳定及提供简单的营养。其主要用于细胞的漂洗、配制其他试剂等。几种常用的BSS配方如下（表1-1）。D-Hank' s与Hank' s的一个主要区别是前者不含有Ca2+和Mg2+，因此D-Hank' s常用于配制胰酶溶液。因为Ca2+、Mg2+是细胞膜的重要组成成份，参与细胞粘附等功能，使用不含Ca2+、Mg2+的BSS可避免细胞结团。此外，Hanks液和Earle液是常用的BSS基础溶液，前者缓冲能力较弱，适合于密闭培养；后者缓冲能力较强，适合于5% CO2的培养条件。表1-1 几种常用的BSS配方（g/L）名称PBS（无Ca2+、Mg2+）PBS（含Ca2+、Mg2+）Earle’sHank’sD-Hank’sKrebs-RingerNaCl8.008.006.808.008.007.00KCl0.200.200.400.400.400.34CaCl2--0.200.14-MgCl2• 6H2O-0.10---MgSO4• 7H2O--0.20.2-Na2HPO41.151.15-0.0480.0480.10Na2HPO4• 2H2O--0.14--0.207KH2PO40.200.20-0.060.06NaHCO3--2.200.350.35-葡萄糖--1.001.00-1.80酚红--0.010.010.01-目前用于细胞培养的血清主要是牛血清，培养某些特殊细胞也用人血清、马血清等。牛血清对绝大多数哺乳动物细胞都是适合的，但并不排除在培养某种细胞时使用其他动物血清更合适。血清中含有各种血浆蛋白、多肽、脂肪、碳水化合物、生长因子、激素、无机物等，这些物质对促进细胞生长或抑制生长活性是达到生理平衡的。此外，血清含一些对细胞产生毒性的物质，如多胺氧化酶，能与来自高度繁殖细胞的多胺反应（如精胺、亚精胺）形成有细胞毒性作用的聚精胺。补体、抗体、细菌毒素等都会影响细胞生长，甚至造成细胞死亡。目前，血清多作为一种添加成分与合成培养基混合使用，使用浓度一般为5~20 %，最常用是10 %。1.2 合成细胞培养基合成培养基是根据天然培养基的成分，用化学物质模拟合成、人工设计、配制的培养基。最早开发的基础培养基（minimal essential medium, MEM），其本质为含有盐、氨基酸、维生素和其他必需营养物的pH缓冲的等渗混合物。在此基础上，DMEM、IMDM、HAM F12、PRMI1640等各种合成细胞培养基被不断开发出来。常用合成培养基的配方此处不详细介绍，其特性及应用的范围见下表：哺乳动物细胞培养基：培养基名称特性及应用范围199细胞培养基添加适量的血清后，可广泛用于多种细胞培养，并用于病毒学、疫苗生产等MEM细胞培养基MEM（Minimal Essential Medium）培养基有含Earle' s平衡盐的类型，也有含Hanks' 平衡盐的类型；有高压灭菌型的，也有过滤除菌型的；还有含非必需氨基酸的类型。是最基本、适用范围最广的细胞培养基。DMEM细胞培养基DMEM（Dulbecco’s modified Minimal Essential Medium）是由Dulbecco在MEM培养基的基础上改良获得的，各成分份量加倍，分低糖（1000mg/L）、高糖（4500mg/L）两种类型。细胞生长快。附着稍差的肿瘤细胞、克隆培养用高糖效果较好，常用于杂交瘤的骨髓瘤细胞和DNA转染的转化细胞培养。IMDM细胞培养基IMDM（Iscove’s modified DMEM ）是由Iscove在DMEM基础上改良，增加了几种氨基酸和胱氨酸量等。可用于杂交瘤细胞培养，以及无血清培养的基础细胞培养基。GMEM细胞培养基Glasgow’s MEM培养基是MEM的改进型，用于支持BHK-21细胞的生长。原配方以BME为基础， 加入10%磷酸胰蛋白(月示)肉汤，氨基酸和维生素浓度加倍。RPMI-1640细胞培养基专门针对淋巴细胞培养设计，含有BSS、21种氨基酸、维生素等，广泛适于多种正常细胞和肿瘤细胞的培养，也用做悬浮细胞培养。HamF12细胞培养基含微量元素，可在血清含量低时用，适用于克隆化培养。F12适用于CHO细胞，也是无血清细胞培养基中常用的基础细胞培养基。DMEM/F12细胞培养基将DMEM和F12按照1:1比例混合，混合后营养成份丰富，血清使用量也减少，常作为开发无血清细胞培养基时的基础细胞培养基。McCoy' s5AMcCoy' s 5A Medium 主要为肉瘤细胞的培养所设计，可支持多种(如骨髓、皮肤、肺和脾脏等)原代细胞的生长，除适于一般的原代细胞培养外，主要用于作组织活检培养、一些淋巴细胞培养以及一些难培养细胞的生长支持。例如Jensen大鼠肉瘤成纤维细胞、人淋巴细胞、HT-29、BHL-100等上皮细胞。William' s Medium E适用于大鼠肝上皮细胞的长期细胞培养。神经元基础培养基可为神经元生长提供基础营养物质。昆虫细胞培养基：培养基名称特性及应用范围Grace' s昆虫培养基Grace昆虫培养基（Grace' s Insect Medium）最初设计为支持澳大利亚白星橙天蚕蛾 (Antherea eucalypti) 细胞 的生长，是对Wyatt培养基的改良，以更接近 Antherea 血淋巴。Grace用这种培养基建立了第一个连续细胞系。适当补充添加剂后，该基本培养基已用于培养各种昆虫细胞，包括多种鳞翅类以及一些双翅类昆虫。Grace昆虫细胞培养基主要作为 培养基基础，用于培养Sf9 和Sf21细胞系，也用于其它鳞翅类昆虫细胞系的生长和维持。Grace' s培养基(Grace’s Insect Cell Culture Medium) 是无血清培养基，使用时需要补充血清，从而为细胞提供必要的营养因子。添加5 -20%胎牛血清后，Grace昆虫细胞培养基可以用于培养多种昆虫细胞。IPL-41 昆虫培养基 IPL-41昆虫培养基（IPL-41 Insect Medium）旨在用于大规模扩增草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）细胞系，也常用于通过杆状病毒表达系统（BEVS）进行蛋白表达。 IPL-41培养基是对原始IPL配方的改良，由美国农业部昆虫病理实验室Weiss等人开发，用于大规模扩增草地贪夜蛾衍生细胞系。Weiss向基础培养基中加入了胎牛血清和TPB培养基（Tryptose Phosphate Broth），成功地实现了IPL-21 AE (III)细胞系的大规模连续培养。该培养基主要用于培养和维护鳞翅类衍生细胞系和扩增这些细胞系的病毒。IPL-41培养基基础也以用于无血清夜蛾细胞的杆状病毒重组蛋白表达。Shield' s & Sang Insect向Sheilds-Sang M3昆虫培养基中添加10%胎牛血清后广泛用于培养各种果蝇细胞系。Sheilds-Sang M3昆虫培养基（Sheilds and Sang M3 Insect medium） 基于D22培养基。该培养基支持黑腹果蝇衍生细胞的生长。Sheilds和Sang将原配方中的氯化物除去，用谷氨酸盐提供钠和钾离子，并用游离氨基酸替代乳白蛋白水解物。Bis-Tris作为缓冲剂放置pH变动。Schneider' s 果蝇培养基 很多昆虫组织培养基的配方是模拟特定昆虫体液的主要物理化学性质。针对相同物种的不同培养基成分的相似度可能比针对不同物种的培养基之间更低。有多种培养基用于果蝇细胞和组织的体外培养。应用最多的是Schneider 培养基、D-22 培养基。果蝇细胞用于研究各种生物化学过程，包括遗传学、内分泌学、生理学和细胞生物学等方面，以及重组蛋白的表达。加入5-20% 胎牛血清后Schneider培养基能够支持黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）原代细胞和建立的细胞系的快速生长。该培养基用于培养和维护果蝇胚胎衍生的细胞系以及其它双翅目昆虫细胞培养物细胞培养基常用几种重要的添加成分及使用过程中应注意的问题酚红在细胞培养基中用作pH值的指示剂。一般情况下，可以通过酚红的指示作用判断培养基的pH值，但低血清或是无血清细胞培养基中酚红的含量与普通细胞培养基中的酚红含量不同，不能通过肉眼观察或通过经验来判定pH值，建议使用pH计进行测定。酚红通常对含血清的细胞培养基生产的生物制品质量并不会产生明显影响，也可通过纯化技术去除，但酚红在无血清细胞培养基中可能带来胞内钠/钾失衡，影响细胞生长。碳酸氢钠在细胞培养基中主要是作为缓冲系统，此外还具有调节渗透压的作用。通常产品使用说明中的碳酸氢钠推荐量是一个标准、安全量，是在科学的基础上根据实践经验所得。但是由于不同的细胞系（株）不同，同一株细胞适应环境也可能不同（细胞耐受性不同等），且存在的地域性水质差异等，在实际生产过程中也可稍作改动，但使用者需做相应的检测（理化及细胞生产试验等）。HEPES是一种非离子缓冲液，在pH 7.2 ～7.4范围内具有较好的缓冲能力，在高浓度时对一些细胞可能有毒。HEPES缓冲液可与低水平的碳酸钠（0.34 g /L）共用，以抵消因额外加入HEPES引起的渗透压增加。其安全浓度范围是10～25 mmol/L。丙酮酸钠可以作为细胞培养中的替代碳源，尽管细胞更倾向于以葡萄糖作为碳源，但是在没有葡萄糖的条件下，细胞也可以代谢丙酮酸钠。谷氨酰胺在溶液中很不稳定，4 ℃下放置1周可分解50 %，使用中最好单独配制，置-20 ℃冰箱中保存，使用前加入细胞培养液中。赖氨酸（L-lysine）：分子量大于70,000的多聚赖氨酸可以用于促进细胞贴壁生长，也可以用于组织学(Histology)分析时的粘片剂。Poly-L-lysine和Poly-D-lysine都可以用于促进细胞的贴壁生长。Poly-L-lysine可以被某些细胞所消化并吸收，摄入过多的Poly-L-lysine会产生一定的细胞毒性。如果遇到Poly-L-lysine有细胞毒性的情况，可以考虑选用Poly-D-lysine，因为右旋的聚赖氨酸是不会被生物吸收利用的，所以毒性更低。远慕生物致力于生物技术和生命科学等行业领域，专注于植物生物学技术研究，以满足全球不断增长的食品，能源、医药日益增长的需求和发展。目前远慕生物制造和提供的产品主要有动物细胞培养产品（包括细胞培养基、FBS、缓冲溶液、抗菌剂和其他试剂）和植物生物学产品（包括植物组织培养基、凝胶系列产品、植物生长调节剂、抗生素&抗菌剂、生化试剂以及植物组培容器和耗材）。

CRISPR基因编辑池式筛选是一种使用CRISPR基因编辑技术进行高通量基因筛选的方法。该方法灵活且高效，能够在单次实验中同时对成千上万的基因进行编辑，为研究者在生物医学研究领域提供了强大的工具。 CRISPR（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats），是细菌或古菌的一种免疫机制，能够帮助它们抵抗病毒等外源遗传物质的入侵。在2012年，科学家发现了其在基因编辑上的潜力，他们利用CRISPR关联蛋白（Cas）能够被引导至任何DNA序列并精确剪切，实现了目标基因的定向编辑。 池式筛选，即在一个大的“池子”里，每个细胞携带一个不同的基因编辑工具-指导RNA（gRNA）。这种编辑工具可以引导Cas蛋白至特定的基因进行编辑。在CRISPR池式筛选中，研究者可以使用含有数以千计不同gRNA的质粒库对大量细胞进行转染，使每个细胞内接收到一个随机的gRNA。 传统的基因筛选方法通常会对单个基因或一小组基因进行逐个测试，这种做法比较耗时且效率较低。某些筛选方法，例如通过微生物菌落挑选或表达差异分析等，虽然可以同时处理多个样品，但是每个基因通常都需要单独处理和分析。而“池式筛选”方法则是一种高通量筛选技术。在一个“池子”中，每个细胞被赋予一个特定的基因编辑工具，比如CRISPR的gRNA，就形成了一个大规模基因编辑池。然后，通过对整个细胞池进行外部压力处理，可以一次性筛选出许多对生存或生长有影响的基因。这样就可以在单个实验中对全基因组进行筛选，大大提高了筛选效率。文章的介绍部分详述了基于CRISPR的池式筛选方法的几个优势，包括提高通量，降低成本，减少了不同筛选中出现的批次效应。在池式的表型筛选中，细胞和细胞内分子被标记为荧光染料、报告基因或荧光免疫抗体。因为需要量化明确定义的特征，所以基于荧光的标记由于其对目标分子的高特异性和高灵敏度具有明显的优势。例如，在荧光激活细胞分类（FACS）中，从时间信号中测量的代表性值，如总荧光，或从光学显微图像中评估的更详细的特性，如分子定位和形态参数。 然而，当适用的生物标志物或染色方法不可用，能否在用识别特征的图像分析评估细胞表型变得具有挑战性。为了解决这个挑战，基于机器学习的无标记高内容细胞表型分析成为一个有希望的替代方案。 在这项研究中，作者展示了一种用于大规模池化CRISPR筛选的多功能方法，包括荧光和无标记高内容细胞表型，利用基于荧光和无标签Ghost Cytometry（GC）技术的细胞分类器。 首先，细胞表达Cas9蛋白被用池化CRISPR逆转录病毒库转导以实现功能丧失基因集，并选出稳定病毒整合。随后，经化合物或试剂处理的池化敲除细胞库显示出多种表型。如有必要，可以进行额外的试验，例如免疫染色。在GC-based的细胞分选中，预训练的机器学习模型可以选择性地丰富显示目标高内容表型的细胞。最后，可以将筛选的细胞进行各种生物学试验，包括基因分析如基因组测序，蛋白质试验以及基于细胞的功能性分析。在标准CRISPR扰动筛选中，从筛选细胞中提取基因组DNA，并由PCR扩增sgRNA区域，然后利用商业上可得的下一代测序平台阅读，以确定导致目标表型的基因。当筛选活细胞时，单细胞RNA测序的转录组学分析和基于细胞的功能试验是广泛适用的。 所以，整体来看，这种方法结合了CRISPR基因编辑技术，无标签高内容筛选和机器学习，进一步提高了我们对基因功能和表型的理解，以及我们在生物医学研究中的筛选能力。

上海国际人类表型组研究院与施普林格自然（Springer）合作新创的同行评审国际期刊Phenomics 《表型组学》近日开刊。中科院院士、上海国际人类表型组研究院院长金力发表了开刊词。首期其余3篇文章将陆续于本月上线并正式印刷出版。　　该期刊聚焦表型组学前沿研究，期望搭建全球表型组学领域专家交流的国际平台，推动该领域相关的理论创新和学科发展。　　据悉，来自全球14个国家的27位科学家共同组成国际编委团队，覆盖了表型组学、代谢组学、蛋白组学、精准医学、流行病学等多个相关研究领域。金力担任主编，美国系统生物学研究所Leroy Hood院士、澳大利亚莫道克大学Jeremy Nicholson院士、德国莱布尼兹环境医学研究所Jean Krutmann院士以及复旦大学唐惠儒教授共同担任副主编，复旦大学丁琛教授担任执行主编。　　附：《表型组学》期刊开刊词（中国科学院院士、复旦大学常务副校长、复旦大学上海医学院院长、上海国际人类表型组研究院院长金力教授撰写开刊词）　　1996年，史蒂芬加兰(Steven Garan)博士首次提出“表型组学”一词，用以描述表型测量。表型是是由基因、表观遗传学、共生微生物、饮食和环境暴露之间复杂的相互作用而产生的一系列可测量特征，包括个体和群体的物理、化学和生物特征。通过运用高通量方法，深度表型测量已在人类和模型生物的功能基因组学、药物科学、生物医学工程、系统发育和疾病基因组学研究中引起了广泛关注。　　随着表型组学研究在众多领域日益瞩目，越来越多高效一体化的综合表型测量设施和国际合作项目被投入进行系统的表型研究。这将有助于我们进一步揭示人类健康、生物技术、农业和生命科学其它领域的基本理论和功能基础。自2011年以来，与表型组学相关的文章出版数量在人类遗传学、流行病学、植物生物学等领域迅速增加。我们预测其论文数量将随着科学家不断地探索基因功能和环境反应而持续增长。然而，目前表型相关论文主要发表在相关广义的生物学相关期刊上，亟需Phenomics期刊出版平台专门服务于表型组这一科学社群。　　Phenomics期刊致力于发表表型组领域的高质量文章，传播表型组学领域的最新科学进展。表型组学具跨学科特质，贯穿生命科学的基础研究和应用研究。该期刊聚焦表型各个方面的研究，包括分子水平的蛋白质组和代谢组研究，细胞水平的细胞特征及器官水平上的各种器官研究，基因组结构和调控网络机制，以及表型关联与疾病风险和干预措施等，这为探究哺乳动物健康和疾病状况提供了重要前提。Phenomics期刊为双月刊，其论文类型包括论著、综述、评论、短篇论著、读者来信等。若您希望了解更多相关信息，可访问期刊网站https://www.springer.com/journal/43657。　　Phenomics期刊关注领域包括但不限于：高通量表型分析研究及技术创新 通过模型、算法数据等将基因和表型关联研究 表型关联探索及基因和环境互对表型影响的深度解析 表型在疾病风险、临床治疗、精准防控中的研究和应用 表型相关多组学研究及数据整合融合分析新技术 模式生物研究、跨学科多尺度研究等其他表型相关研究。Phenomics期刊已经建立了由领先科学家组成的国际编辑委员会，其专业研究涵盖期刊的各个关注领域，并努力做到公平公正地同行评审。附期刊网站地址：Phenomics

要更好地了解原生质体的表型异质性，需要对许多单个细胞的形态和代谢特征进行全面分析。在单细胞表型分析方面，流式细胞仪已证明其具有高通量定量分析和分离目标生物样品的能力。然而，传统的流式细胞仪体积庞大、复杂且需要高技能的人员。随着微流控技术的发展，微流控已与流式细胞仪相结合(MFCM)，实现了强大的单细胞聚焦、检测和分选，已在各种生物应用中得到证明 ，包括单细胞 RT-PCR、干细胞筛选、蛋白质分析等。虽然 MFCM 已被证明是医学诊断和动物细胞研究中单细胞操作和分析的强大工具，但在植物细胞特性方面的类似工作仍然远远落后。天津大学环境科学与工程学院的Xingda Dai等人开发了一种带有荧光传感器的微流控流式细胞仪，为原生质体样品的分析提供了一种简单、直接且具有成本效益的解决方案。原生质体是植物细胞，其中细胞壁已被酶促或机械去除，是生物技术应用（如体细胞杂交和遗传转化）的非常有效的实验模型。原生质体提供了悬浮培养中的多细胞组织和细胞组装体所没有的许多细胞学优势，因此是研究细胞过程（如信号转导、细胞壁再生、压力和激素的作用等）的宝贵实验系统。然而，在细胞壁消化后，产生的原生质体是渗透敏感的、脆弱的结构，需要格外小心以保持其完整性。此外，原生质体的直径通常比哺乳动物细胞大，并且不像动物细胞那样粘附，因此使用流式细胞仪分析原生质体群体需要对仪器配置进行重大更改，并且极难实现稳定的流动。下图就是文章中所用的微流体流式细胞仪。(A) 开发平台示意图；(B) 已开发平台的照片；(C) 单个植物细胞通过通道的延时图像；(D) 单个植物细胞双通道荧光检测的实时响应。首先，基于用二氯二氢荧光素二乙酸酯 (DCFH-DA)染料检测拟南芥叶肉原生质体细胞内活性氧 (ROS) 的变化，研究了 H2O2、温度、紫外线 (UV) 和镉离子等各种外部应激因素对细胞内 ROS 积累的影响。下图显示的是外源 H2O2 介导的拟南芥原生质体 ROS 含量的变化。(A) 原生质体的荧光图像，比例尺为 25 µm；(B-D) 分别在 3、6 和 9 小时后由原生质体中的 H2O2 浓度诱导的荧光强度梯度；(E) H2O2 处理时间对原生质体荧光强度的影响。下图显示的是环境压力下拟南芥原生质体的氧化还原状态。(A) 原生质体在不同温度下的荧光图像，比例尺为 25 µm；(B) 原生质体在不同温度胁迫下的荧光强度；(C) Cd2+处理的原生质体荧光图像，比例尺为25 µm；(D) Cd2+下原生质体的荧光强度；(E) 紫外处理下原生质体的荧光图像, 比例尺为 25 µm (F) 紫外线下原生质体的荧光强度其次，从白色花瓣中分离出的矮牵牛原生质体比从紫色花瓣中分离出的原生质体中观察到更快和更强的氧化爆发，证明了花青素的光保护作用。第三，使用具有不同内源性生长素的突变体，证明了生长素在原代细胞壁再生过程中的有益作用。此外,UV-B 照射通过增加细胞内生长素水平具有类似的加速作用。该研究揭示了以前未被充分认识的原生质体群体中的表型变异性，并证明了微流体流式细胞术在评估单细胞水平的植物代谢和生理指标的体内动态方面的优势。

【招商赞助中】iCCA2023 第六届细胞分析网络会议 全日程公布！(点击查看）“该项目由星赛生物牵头，联合中国科学院青岛生物能源与过程研究所、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、贵州茅台酒股份有限公司等10家企事业单位共同申报，主攻有别于荧光流式和质谱流式等传统技术的拉曼流式新赛道，总经费达4020万元。”8月8日，青岛市人民政府会议中心迎来国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项2022年度青岛部市联动项目启动会顺利召开。科技部基础司、中国21世纪议程管理中心、中国科学院前沿科学与教育局、青岛市科技局、青岛市科技局高产促进中心等领导，青岛星赛生物科技有限公司（以下简称“星赛生物”）等项目牵头单位负责人以及项目课题成员出席大会，并一同见证国家重点研发计划青岛部市联动项目成果转化示范基地揭牌仪式。国家重点研发计划2022年度青岛部市联动项目启动会创新驱动发展成为世界各国共识。如今我国在科研经费投入、引进人才和科研环境营造方面深耕不缀，但在取得一系列瞩目成绩后，仍然面临原创性高端科研成果不足的困境。鉴于发展瓶颈已由隐性化转向显性化，即科研工具环节开始制约科技快速发展，解决重大关键科研仪器问题与提升基础科研条件，已上升为推动科技与创新取得新突破的一大关键举措。科技部基础司闫益康在致辞中强调，为落实“十四五”期间国家科技创新有关部署安排，国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发专项”的总体目标是加强我国基础科研条件保障能力建设，重点支持高端科学仪器工程化研制与应用开发，研制可靠、耐用、好用、用户愿意用的高端科学仪器，切实提升我国科学仪器自主创新能力和装备水平，促进产业升级发展，支撑创新驱动发展战略实施。科技部基础司闫益康致辞活动现场，青岛市高产促进中心与项目牵头单位星赛生物签订了“高通量拉曼流式细胞分选仪”项目服务协议。目前我国在高端仪器仪表领域仍然面临严峻的“卡脖子”情况，进口依赖程度较高。星赛生物作为新兴企业，砥砺深耕，创造性地提出拉曼组原创概念、自主研发核心器件、开发核心算法和场景化数据库以及智能化软件，实现了全球首台高通量流式拉曼分选仪FlowRACS的产业化，创建了“代谢功能靶向性的活体单细胞分析分选技术平台”，使中国企业在全球单细胞技术领域实现了技术领先。“高通量拉曼流式细胞分选仪”项目服务协议签约仪式星赛生物总经理洪铉哲表示：“此次‘高通量拉曼流式细胞分选仪’项目成功获批，离不开国家科技部对星赛生物创新能力和市场化落地能力的高度认可与支持。目前，星赛生物致力于用创新的‘拉曼组技术’刻画单细胞代谢表型组信息，探测细胞代谢功能‘异质性’，并提供单细胞精度代谢表型组和基因组、转录组、蛋白组、代谢组等关联研究的‘全景式’探索视角；从单个细胞这个生命科学研究的‘起点’环节开始解析与重塑生物过程，进而通过‘先筛后养’的分选策略，从根本上解决培养法体系下‘先养后筛’实验效率低的行业共性难题，进一步拓宽生命科学研究的手段。”星赛生物总经理洪铉哲发言星赛生物技术副总、项目负责人籍月彤介绍：“该项目由星赛生物牵头，联合中国科学院青岛生物能源与过程研究所、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、贵州茅台酒股份有限公司等10家企事业单位共同申报，主攻有别于荧光流式和质谱流式等传统技术的拉曼流式新赛道，总经费达4020万元。在智能化高算力拉曼光谱数据分析系统、多物种单细胞拉曼组大数据中心、高通量拉曼流式细胞分选仪仪器三大核心配置加持下，项目应用场景共性技术开发成果有望赋能资源库建设（涵盖工业高附加值产物良种资源库、工业/环境解磷、固氮微生物资源库等），助力生物医药领域细胞类型快速判别、生物安全领域系统解决方案开发，进一步拓展FlowRACS产品的应用场景，加速市场化进程。”星赛生物技术副总、项目负责人籍月彤现场汇报高通量拉曼流式细胞分选仪项目的启动，预示着又一原创国产科技力量的崛起，标志着单细胞技术与应用发展之路迎来重要里程碑。籍月彤强调，通过核心部件、算法、数据库开发与仪器系统集成，项目预期细胞回收率将超过90%，分选细胞至少包括酵母、细菌、动物细胞、植物/藻类细胞四种类型，典型场景算法不少于回归、聚类、分类三大模型，将在工业发酵、生物医药、环境安全等三大领域全面展开应用，加快生物产业和生物经济发展，推进科技强国建设进程。拓展知识——流式细胞术在酿酒中的应用近年来，利用流式细胞技术监测酿酒酵母在发酵过程中的细胞表型变化，短时间内实现对群体细胞进行单细胞水平上的分析，已定量检测到酿酒酵母菌株的细胞脂类组分、细胞膜完整性、酷酶活力等在发酵过程中发生了显著变化，显示了酿酒酵母菌株某些表型与发酵性状定量的相关关系。随着实验技术研究的进步，利用 流式细胞术的定量分析，有望发现与酿酒酵母乙醇发酵特性相关表型特征，找出优良酿酒酵母菌株特有的细胞表型及其量化指标，应用上为高性能发酵菌株的选育和复壮提供快捷、可行的量化鉴定方法，在理论上为研究酿酒酵母乙醇发酵途径与表型之间的定量关系，探讨酵母的生命现象提供了新的切入点，提高人们对微生物乙醇生物合成的生命活动规律研究的认识。

土壤是重要的自然资源，地球上95%的食物来源于土壤，土壤保存了至少四分之一的全球生物多样性，不仅是粮食安全、水安全和更广泛的生态系统安全的基础，更是为人类提供多种服务、帮助抵御和适应气候变化的重要因素。由土壤组成造成的胁迫，例如盐、重金属和养分亏缺是作物减产的主要原因。作物土壤耐逆性是一种复杂性状，涉及植物形态、代谢和基因调控网络等多种遗传和非遗传因素的调控。传统的作物表型研究通常在田间进行，费事费力、劳动密集、低通量、且受研究人员无法控制的自然环境因素的影响。在此情形下，难以获得高精度的表型数据以满足表型组学的研究需求。在过去几十年，已经开发了几种HTP（高通量表型）平台在现场或可控条件下使用，但其运维成本极高。此外，作物表型相关研究通常只关注植物地上部分，而对根系形态数据的获取有限。然而，根系是植物吸收水分和养分的主要途径，也是碳水化合物的储存器官和土壤胁迫的直接感知器官。因此，根系表型是土壤胁迫条件下植物表型研究的重要组成部分。就通量、环境可控性和根系表型获取而言，现有的植物表型平台无法完全满足植物对土壤胁迫响应的表型组学研究的特定需求。基于此，在本文中，来自山东大学生命科学学院和潍坊农科院的一组研究团队描述了其最近开发的高通量植物栽培和表型系统—WinRoots平台。以大豆植物为研究对象，将其暴露在盐胁迫中，证明了土壤盐胁迫条件的一致性和可控性以及WinRoots系统的高通量。他们开发了优化的盐胁迫条件，以及适用于大豆耐盐性的高通量表型指数。此外，高通量多表型分析表明，子叶特征可作为大豆全苗耐盐性的非破坏性指标。在本研究中，Canon EOS 700D数码相机和Resonon Pika L高光谱成像仪分别用于获取RGB和高光谱图像。相机位于植物材料上方1.5 m的可滑动水平导轨上。每天收集大豆冠层和整株幼苗的图像。栽培第九天，获取离体叶片图像，每个品种重复3次。WinRoots系统：高通量根系和整株植物表型平台。系统使用示意图。【结果】盐胁迫相关性状之间的相关分析。（A）盐胁迫相关性状之间的相关矩阵。（B）预测值和观测值之间的回归曲线。大豆盐胁迫相关性状的合成聚类。（A）大豆盐胁迫相关性状的合成聚类剖面图。（B）聚类1和聚类2代表性栽培品种表型。（C）聚类1和聚类2指标比较。【结论】WinRoots系统为幼苗生长提供了均一可控的土壤胁迫条件，可用于土壤胁迫下高通量栽培和表型分析，有助于提供准确多样的土壤胁迫相关的表型数据。因此，WinRoots提供了一种分析诸如土壤胁迫之类的复杂性状的改进方法。HPPA(Hyperimager Plant Phenomics Analysis)高光谱植物表型成像系统由北京依锐思遥感技术有限公司与美国RESONON公司联合研制生产，整合了高光谱成像测量分析、RGB真彩色图像、无线自动化控制系统、线性均匀光源系统等多项先进技术；最优化方式实现大量植物样品的数据采集工作，可用于高通量植物表型成像分析测量、植物胁迫响应成像分析测量、植物生长分析测量、遗传组学与表型组学、遗传育种、生态毒理学研究、性状识别及植物生理生态分析研究等。请点击以下链接，阅读原文：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NjE1ODg2NA==&mid=2650311205&idx=3&sn=ffe393bdf01d664cab05b92572691916&chksm=bee1a6da89962fccef8eae610681ac22d2239e59d016db96cd911d103186c3459c4061ca30bf&token=1489736406&lang=zh_CN#rd

朱学良/鄢秀敏/李栋联合研究团队利用超分辨成像技术揭示Kinesin-9家族成员Kif6和Kif9在哺乳动物运动纤毛中的不同功能8月19日，国际学术期刊Journal of Cell Biology在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）朱学良、上海交通大学医学院附属新华医院鄢秀敏和中国科学院生物物理研究所李栋等研究组的最新合作研究成果“Distinct Roles of Kif6 and Kif9 in Mammalian Ciliary Trafficking and Motility”，揭示了驱动蛋白（kinesin）Kif6和Kif9在哺乳动物动纤毛（motile cilia）中的功能。 动纤毛和鞭毛（flagella）是进化保守的、突出于细胞表面的毛状细胞器，通常由九组二联体微管和一对中央微管组成。动纤毛多以多纤毛的形式广泛分布于哺乳动物的脑室、气管、输卵管和输精小管中，通过其有规律的协调摆动，驱动脑脊液循环、清洁呼吸道和运输生殖细胞，而鞭毛则驱动精子运动。驱动蛋白是一类重要的分子马达，它们能够在微管上进行纳米级“行走”，参与物质运输、细胞分裂和纤毛发生等多种生物学过程，也驱动负责纤毛/鞭毛内物质运输，即鞭毛内运输（intraflagellar transport, IFT），的列车。Kif6和Kif9是Kinesin-9家族的两个成员，具有较高的同源性（图A）。进化分析发现它们与动纤毛或鞭毛高度相关，但在哺乳动物中的功能尚不明确。该研究团队利用自主搭建的掠入射结构光照明超高分辨率荧光显微镜（GI-SIM）发现Kif6和Kif9在哺乳动物运动纤毛中的定位和行为均不同：Kif6呈点状定位于二联体微管外周并沿这些微管进行长距离的双向运动，其中一些运动与IFT列车共定位，而Kif9定位于纤毛中央器且不进行长距离的运动（图B-C）。体外实验证实Kif6，而非Kif9，具有沿微管的运动性。在小鼠模型中，Kif6的敲除会严重影响脑室纤毛的协调摆动，导致脑脊液流动障碍，并引起严重的脑积水（图D-E），小鼠存活率也大大下降。相比之下，Kif9的敲除并不明显影响脑室纤毛的协调摆动，仅造成轻度脑积水（图D-E），且不影响小鼠寿命。Kif6-/-和Kif9-/-的雄性小鼠均表现为不育，前者精子数量减少且活力差，后者精子前进运动能力受限。这些结果提示Kif6是运动纤毛上参与货物运输的分子马达，可能通过运输信号分子等货物，调控脑室多纤毛摆动方向的一致性，而Kif9则是纤毛中央微管功能的一种调节因子（图F）。该研究为理解纤毛运动的分子调控机制和相关病理机制提供了新的线索。分子细胞卓越中心博士生方楚玉、分子细胞卓越中心与上海科技大学联合培养博士生潘新文和中国科学院生物物理研究所正高级工程师李迪（现为物理研究所特聘研究员）为共同第一作者。分子细胞卓越中心朱学良研究员、上海交通大学医学院附属新华医院鄢秀敏研究员和中国科学院生物物理研究所李栋研究员为该论文的共同通讯作者。清华大学梁鑫副教授和上海交通大学医学院附属新华医院黄旲研究员等研究人员为合作者。该研究获得国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的资助，以及分子细胞卓越中心细胞和分子研究平台和国家蛋白质设施等的技术支持。文章链接：https://rupress.org/jcb/article/223/11/e202312060/276924/Distinct-roles-of-Kif6-and-Kif9-in-mammalian(A)鼠源Kif6和Kif9的示意图；（B）Kif6-GFP能在脑室运动纤毛外周微管上进行长距离的双向运动，有些与Ift27颗粒共运动(Ift27+Kif6+)，有些则单独运动(Kif6+)；（C）Kif9-GFP在中央器上进行短距离的晃动；（D）大脑切片观察脑室扩大情况显示Kif6敲除(Kif6-/-)小鼠出现严重的脑积水，而Kif9敲除(Kif9-/-)小鼠仅表现为轻微的脑积水；（E）与野生型(+/+)和Kif9敲除小鼠不同，Kif6敲除小鼠的脑室管膜上皮运动纤毛摆动方向紊乱；（F）Kif6和Kif9在运动纤毛的功能模式图。

近日，天木生物DREM cell设备助力中国农大、清华大学完成蜜蜂肠道微生物单细胞高通量培养，实现菌株级别功能多样性研究。 各种不同的生态系统都存在微生物群落，典型的微生物群落包括土壤、海洋或江湖等环境微生物以及人体或动物肠道微生物等。其中，肠道微生物群越来越引起人类的重视，越来越多的证据表明人体肠道微生物群的组成和活性变化与多种疾病和生态表型有关，如糖尿病、肥胖、结肠炎和严重抑郁症等。因此，若研究肠道微生物与宿主的关系，则能够更好地了解肠道共生体对疾病的作用机制，指导从肠道微生物角度出发的新的治疗方法和策略的构建，以达到治疗或预防疾病的目的。 今年6月份，中国农业大学的郑浩团队和清华大学的张翀团队在 Microbiome 上发表了名为“Strain-level profiling with picodroplet microfluidic cultivation reveals host-specific adaption of honeybee gut symbionts”的研究论文，使用高通量皮升级液滴微流控细胞分选仪（DREM cell）开发基于液滴的微流控技术培养蜜蜂肠道微生物，验证了微流控液滴平台在肠道微生物培养组学中的可行性，为更复杂微生物群落的大规模研究铺平了道路。 （来源：Microbiome） 传统培养方式限制测序技术深入研究微生物的基因型和表型多样性复杂微生物群由多种微生物组成，这些微生物是多物种复合体的一部分。尽管属于同一属和种的微生物拥有一个共同的、且对于细胞功能和物种的生存至关重要的核心基因组，但它们仍然拥有相当数量的菌株特异性基因，导致它们在生理和毒性特性等方面的不同表型，这些差异菌株可能会在不同程度上改变肠道微生物群的功能，进而影响到宿主健康。 因此郑浩表示：仅在物种水平上研究微生物群落是不够的，需要深入调查基因型和表型的多样性。培养是微生物研究的基础方法之一，但实际上由于培养条件的不适合，或是缺少互利共生的个体，很少有微生物可以在实验室条件下轻松培养，对于复杂群落而言，往往也只能成功实现其中一部分占多数的，或快速生长菌株的有效表征，并且传统的培养方式通常是低通量的，丰富的菌株多样性往往会在这个过程中被掩盖。 幸运的是，越来越强大的测序技术出现了，该技术可更深入、更清楚地了解共生肠道微生物组的结构、功能和多样性。16S rRNA 基因测序（16S rRNA gene sequencing）和鸟枪法宏基因组测序（Shotgun metagenomic sequencing）是当前用于微生物群落分析的两种主要工具。 16S rRNA 基因测序一般用于通过选择性扩增和测序微生物 16S rRNA 基因的高变区来识别和分类微生物，可以通过相对少量的原始读长来获得有代表性的细菌分类学估计。其具有高通量，成本低的特点，并拥有相当多成熟的生物信息学工具。但这种方法的主要限制为分类群是根据基因组的单个区域的序列分配的，这导致了分辨率不足。此外，扩增引物的选择也影响很大，一些引物已被证明会导致特定分类群的代表性过高或过低，这可能导致对分类单元的表示存在潜在偏差。 鸟枪法宏基因组测序对从整个微生物群落中分离出来的所有微生物的基因组进行测序。它的优势在于通过收集有关广泛基因组区域的序列信息，能够支持在物种水平上进行更准确的定义，提供更高的分类分辨率。同时还能支持进一步进行菌株水平的重建，得到新的基因或基因组，并对它们进行功能注释和途径预测以产生微生物群落的详细描述。但这种方法成本较高，需要深度测序获得更高的覆盖度以达到令人满意的分辨率，以及更复杂的下游分析。“虽然基于测序的方法不限于可培养的微生物群，但 16S rRNA 基因测序方法在种内分析的分辨率上仍然极其有限，并且可能会被每个基因组的 16S rRNA 基因的多个不同拷贝混淆，这同样会造成对实际存在于环境中菌株功能的误判；鸟枪法宏基因组测序通过考虑更多标记基因或全基因组来提供更多信息，目前也已经开发了许多工具来分析宏基因组数据来解决这些问题，但来自取样时间的或空间的偏差往往需要更深的测序深度来弥补，但这也带来了急剧升高的成本。”郑浩说道。 液滴微流控平台可克服传统培养方式的缺陷因此，若有一种培养方法可突破传统培养方式的局限，则会大大减轻测序技术的压力。基于液滴的微流控平台或许是个不错的选择。液滴微流控微流控（Microfluidics）是指一种在微米尺度空间对流体进行操控的技术，在该技术下可以将化学、生物等实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米芯片上，因此又被称为“芯片实验室”。作为微流控芯片研究中的重要分支，液滴微流控是一种在微尺度的通道内利用流动剪切力或表面张力的改变，将两种互不相溶流体中的离散相流体分割成纳升级及以下体积的微液滴，并驱动微液滴运动对其进行操控的技术。张翀表示：基于液滴微流控的特征，我们可以通过在直径为数十至数百微米并由不混溶的油和工程表面活性剂分割的介质液滴种划分微生物来消除群落培养中过度生长的快速增长种群的影响。由于微制造的物理孔或通道不会限制液滴，因此可以快速创建数百万个独立的培养系统实现单个肠道微生物体的高通量培养。这极大克服了传统培养方式的缺陷，为通过培养来表征来自肠道共生体的稀有类群提供了机会。为了证明微流控液滴平台在肠道微生物群研究中的可行性，郑浩和张翀团队将蜜蜂作为研究对象。原因是与其他动物相比，蜜蜂的肠道细菌简单且稳定，宏基因组分析也表明，虽然蜜蜂肠道由数量有限的细菌系统发育型组成，但仍然存在显著的菌株水平多样性，个别菌株具有独特的基因组潜力和关键能力，这些能力在功能上与宿主的营养代谢和健康相关，为在菌株水平分析肠道共生体与宿主关系提供了很好的模型。具体做法如下：首先，构建了一个微流体液滴平台，并产生了用蜜蜂肠道中的单个细菌细胞包裹的液滴；随后，收集液滴并进行孵育培养，确定了液滴中微生物的生长能力，宏基因组分析揭示了与常规测序方法相比蜜蜂肠道更高的菌株水平多样性，证明了微流体平台在分离和富集稀有微生物菌株方面的潜力。▲图丨微液滴生成（来源：郑浩）最后，结合分箱策略，得到了蜜蜂肠道微生物的大量基因组草图，并进行了功能预测和比较基因组分析。对双歧杆菌属的分析揭示了潜在分类单元的存在，它们在跨膜运输、肌醇利用以及多糖利用方面存在丰富的菌株多样性。研究人员还得到了来自 Lactobacillus panisapium 的新菌株，该菌种在以往的研究中被认为特异性来源于中华蜜蜂；通过进一步的基因组比较，发现来自西方蜜蜂的菌株中独特地含有一组与饮食阿拉伯糖利用相关的代谢基因簇，包括araf43A, rafB, abfA 和abfB，这可能与它对不同蜜蜂宿主的适应密切相关。 ▲图丨微流控液滴中蜜蜂肠道细菌的单细胞封装和培养（来源：研究论文）“总体而言，结果证明了基于液滴的培养在研究蜜蜂肠道微生物多样性方面的适应性，同时这种方法也有潜力适用于其他复杂群落，在稀有类群的获得以及功能鉴定方面发挥作用。”张翀说道。他补充道，对于肠道微生物，当前的研究主要集中在特定培养基质下的微流体液滴培养，结合 16s rRNA 扩增子测序以研究肠道微生物个体的膳食碳水化合物代谢或抗生素耐药性。我们的研究则着重于通过隔离培养以富集在常规状态下难以检测的稀有类群，结合宏基因组的测序和分析，以较高通量实现对肠道稀有微生物的发现，以及代谢途径和功能预测，提供关于宿主和肠道共生体关系的崭新理解。“未来，我们可能会通过调整液滴大小、改善培养条件和测序方法来研究肠道真核微生物，并实现对单胞的高通量识别，这将进一步扩大我们对肠道复杂成员的理解。同时，我们的流程也可以进一步应用于人类肠道共生体的研究，扩展对人类肠道稀有类群以及它们与健康关系的认知和了解。”相关产品 研究团队所使用的液滴微流控细胞分选仪（DREM cell）是天木生物基于液滴微流控技术开发的皮升级液滴微流控单细胞分选平台，可将待筛选细胞进行包被形成单细胞微液滴，结合荧光筛选模型，可以在细胞水平完成微生物的高通量分离、培养、检测、分选等。 ▲图丨液滴微流控细胞分选仪（来源：天木生物） ‍ 高通量皮升级液滴单细胞分选系统（DREM cell）相比于传统筛选方法，筛选效率可提升1万倍，试剂消耗量可下降至百万分之一，在筛选通量显著提升的同时，单克隆筛选成本大幅度降低。该仪器不仅可广泛应用于细菌、酵母、动物细胞等的高通量筛选，还可以应用于蛋白、核酸、抗体等生物大分子筛选等相关研究领域。 项目技术参数液滴体积1-1000pL荧光激发与检测可选波段：（1）激发波长488nm，检测波长525±15nm，灵敏度1μM荧光素/单液滴（2）激发波长532nm，检测波长578±11nm，灵敏度100nM试卤灵/单液滴液滴生产频率0-10000个/s液滴分选频率0-1000个/s微注入速度0-1000个/s样品低温控制系统4℃恒温控制，±0.5℃工作环境常压状态下，室温，30%≤湿度≤80%，洁净暗室整机功率600W应用范围细胞、酵母、细菌、蛋白、核酸等 参考资料：1.https://blog.csdn.net/woodcorpse/article/details/125118043具有菌株分辨率的高通量、单微生物基因组学，应用于人类肠道微生物组|科学 (science.org)

癸卯春节 安装启动！ 2023年农历春节，各地沉浸在轻松欢快的节日氛围，而在中国农科院作科所的温室里，中国农科院的研究人员、PSI公司和北京易科泰公司的工程师投身于PlantScreen高通量植物表型系统——作物高光效高效筛查与鉴定表型平台的安装工作中，现场一片火热繁忙的景象。 从正月的初三到十四，短短的两周时间里，PlantScreen高通量植物表型系统平地而起。庞大的规模、现代感十足的外观、火热的安装场面，吸引假期期间仍在温室里辛苦劳作的研究人员纷纷驻足观看，询问安装进度，热切表达了希望未来能够使用这套系统开展实验的愿望。 PlantScreen高通量植物表型系统由国际知名的表型系统制造厂商PSI研发，整合了LED植物智能培养、自动化植物传送、多种光学成像传感器（FluorCam叶绿素荧光成像、多光谱荧光成像、可见光近红外及短波红外高光谱成像、植物热成像、RGB真彩3D成像、激光雷达3D成像、根系成像等）、自动条码识别管理、自动称重与浇灌、电脑自动控制及数据处理等多项先进技术，能够以最优化的方式对大量植物样品的生理状态、生化组分、形态结构的进行自动成像分析。 系统有效解决了传统植物表型分析技术中存在的精度低、费时费力、适用性差等问题，具备高效准确的特点，并可实现全生育期的无损动态监测；被广泛用于研究不同环境因子及基因型对植物生长、产量、质量的影响，揭示可控环境下基因组与环境等因素互作进而调控作物表型的分子机理。截止2020年底，PlantScreen在全球累积销售/装机量超过50台。主要用户有荷兰瓦格宁根大学、德国莱布尼茨植物遗传和作物研究所、芬兰赫尔辛基大学、澳大利亚国立大学等全球知名的农业学府和顶级研究机构（下图中的PlantScreen系统于2020年安装在都柏林大学），也不乏杜邦先锋、孟山都、巴斯夫等农业企业巨头。 作为PSI公司的合作伙伴和大中华区技术服务中心，成立20年来北京易科泰生态技术有限公司致力于精密、高端植物和藻类实验设备和技术的引进推广及自主研发，迄今为止已为中科院植物所、中国农科院、中科院水生所、中国农业大学、西北农林科技大学等国内知名农业院校和机构提供了大量仪器设备及技术支持。此次安装的PlantScreen高通量植物表型系统通量为4000株种苗/200株成体，配备FluorCam叶绿素荧光成像、RGB真彩3D成像、激光雷达3D成像、植物热成像和高光谱成像等传感器，具备自动称重与浇灌功能，将主要用于水稻等作物高光效高效筛查与鉴定、作物高光效机理研究及新材料创制。 立春已过，农耕将始。今年春天，除了位于北京的中国农科院生物技术研究所，中国水稻研究所（杭州）和东北地理与农业生态研究所（长春）也正在或者即将紧张有序地进行PlantScreen系统的安装。高通量作物表型监测被称为育种的加速器。毫无疑问，PlantScreen高通量植物表型系统的安装运行能够帮助中国作物遗传育种学家深入剖析与产量和胁迫耐受性相关的遗传学数量性状，必将为具有国家战略意义的分子设计育种和种质资源开发应用提供强有力的技术支撑。截止发稿前，农科院生物所PlantScreen系统的安装工作已基本完成，即将进入调试和试运行环节，并将合作举办培训研讨。

2005年11月13日华盛顿 DC消息——今天在华盛顿 D.C.的神经科学协会的会议上，通用电气医疗集团(GE Healthcare)宣布推出了Ad－A－Gene Vectors，一种范围广泛，随时可用，经过证实了的腺病毒载体基因释放试剂系统，随着快速开展瞬间细胞信号检测的实现，它为引导化合物分布，药物靶证实和基础研究提供了更多可能性。作为这系统的第一个产品，由于允许研究工作者在各种各样的细胞类型范围内，包括与疾病状态生理学有关的细胞类型中有效地研究细胞信号，所以该系统对二级 筛选和前期药物研发有很大帮助。 按照惯例，研究工作者已经创作出了这些明显需要时间和分子生物学工作经验的方法。但是，使用Ad－A－Gene Vectors的话，就不需要有这种工作经验，并且节省时间，因为它提供了一种随时可用的试剂系统用于简单并高效地通过病毒转导将信号通道传感物释放到哺乳动物细胞中。研究工作者们只要简单地将Ad－A－Gene Vectors加进细胞培养基中，并且该转基因将在24小时之内被细胞表达，随时可用于检测。此外，这种随时可用的系统减少了错误并提供可重复的结果, 因为每批Ad－A－Gene Vectors的功能都是经过了证实和检测的。 通用电气医疗集团Discovery Systems的产品开发副总裁 Burczak 说道：“由于研究工作所用的相关细胞类型越来越多，Ad－A－Gene Vectors能满足日益增长的，需要有一些方法能提供一种系统生物学的一体化和整体观察的需求。现在，研究工作者们有了一种在细胞内研究根本疾病路径的方便方法。此系统已经能够应用在开展药物治疗以及基础生物学研究中。在该产品的开发中，我们试图使它能用起来更简便，并且能与更多细胞类型兼容。” Ad－A－Gene Vectors既能和广范围的初级细胞也能和转化细胞一起使用，因此，研究工作者们能从有关细胞获得信息数据。该载体同样允许在一个细胞中进行多种路径的访问。这一点在药物靶证实中是特别有用的，因为它能让研究工作者们看到药物是如何能破坏各种路径的。 每种复制缺损重组腺病毒制品包括编码一种蛋白质靶的基因或者融合进了EGFP（emerald FP）或者融合进了一种编码一个应答因子的基因中，该应答因子是控制报告基因，硝基还原酶[NTR(nitroreductase)]表达的。 在开发Ad－A－Gene Vectors时，通用电气医疗集团获得了McMaster大学病理学和分子医学教授Frank Graham博士的许可，他是全球在分子病毒学领域中，特别是在腺病毒生物学方面最权威的研究者之一。 Graham博士说道：“我们非常高兴地看到，我们在腺病毒和基因转移方面的工作促进开发了一批非常高效的用于基因递送的载体。 我深信通用电气医疗集团的技术将为研究工作者提供强有力的研究工具，用于在人工培养的哺乳细胞中有效地转移DNA和高效表达基因。在腺病毒载体的许多优点中，Ad－A－Gene Vectors DNA是不整合进寄主细胞基因组中的，因此传感物的表达和功能活性是不会受任何一种整合过程影响的。” 通用电气医疗集团目前正在出售8种Ad－A－Gene Vectors，并预期在今年年底将有50种能大量供货。 除试剂系统技术之外，通用电气医疗集团还为高通量细胞分析提供硬件和软件，以使生命科学研究工作者能在细胞内研究根本的疾病路径。

听用户真实评价，晓新品技术进展！【评新而论】第1期,本期主角是达普Cytospark CSP高通量功能性细胞筛选系统，分享3位来自高校及生物企业用户的真实评价。 仪器新品区 产品名称：Cytospark CSP 高通量功能性细胞筛选系统点击查看展位详情仪器特点：独特性：基于细胞表型的筛选，整合流式分选与ELISPOT 检测为一体，可依据细胞分泌产物（蛋白），并兼顾细胞表面及胞内标志物的单参数或多参数分选；高通量：单次实现106 B细胞的功能筛选；高效率：筛选速度相对传统 96 孔板法，提高 3-4 个数量级；低成本：减少试剂用量，试剂消耗降至传统方法的百万分之一；产品介绍：CSP高通量筛选系统改变了常规以微孔板为筛选体系的思路，利用液滴微流控技术，可实现单次百万级细胞包裹检测和分离。突破了常规高通量筛选的通量上限，为功能性细胞或困难靶点提供更多可能。在抗体发现工作流程中，使用 CSP 高通量筛选系统可将之前数周的筛选工作压缩到 1~ 2 天内完成, 精准且高效地完成对百万级单 B 细胞的筛选。为抗体药物的发现提供了更高效的解决方案。单 B 细胞抗体制备技术是最近十几年发展起来的一种可直接用原代 B 细胞制备全天然性抗体的技术，其原理是从免疫动物或患者的组织或外周血中分离抗原特异性 B 细胞，并筛选出分泌目标抗体分子的 B 细胞，结合单细胞 PCR 技术，扩增出 IgG 重链和轻链可变区基因，构建表达载体，之后进行表达、纯化、筛选和鉴定，以获取有效功能性抗体。该技术具有开发周期短，抗体保持重轻链天然配对，多样性丰富且亲和力高等优势。 用户评论区 用户1：“PL级反应体系，甚至可以实现基于稀少的原代细胞药物筛选”单位：上海某高校药学院评论：我们采购的达普基于微液滴高通量筛选系统，系统操作简单，且仪器免维护，系统使用PL级反应体系的功能性细胞筛选方式，不但节省了试剂用量，还可用稀少的原代细胞进行药物的筛选，以能更接近体内环境的方式筛选出有效的药物，系统不但能研究药物作用机制，在前期药物开发的过程中，还可用进行高通量化合物DEL库的筛选，是药物开发过程一个非常有用的先进工具！用户2：“一机多用！为我们节省大量试剂和时间，单B抗体筛选利器” 单位：上海抗体开发公司评论：我们因为抗体开发过程中高通量筛选的需求，采购了达普生物基于液滴微流控技术开发的CSP高通量功能性细胞筛选系统，该系统操作比较简单，并且通量很高，单次可以实现106B细胞的筛选，以帮助从大量的原代B细胞中筛出分泌高性能抗体的细胞，相比基于流式分选，培养，ELISA检测的方式，PL级的微液滴体系和1-2h的孵育时间，基于细胞外分泌抗体直接筛选高性能浆细胞，节省了大量的试剂和时间消耗。另外该系统可以根据不同的需求，基于磁珠法，报告细胞法等分别对可溶性抗原抗体或跨膜蛋白抗原抗体进行筛选， 一机多用，是单B抗体筛选不可缺少的先进工具。用户3：“解决了我们之前膜蛋白抗原获得难，跨膜蛋白抗体筛选难或无法进行的问题”单位：广州抗体开发公司评论：我们因为膜蛋白抗体筛选的需求购买了达普生物CSP高通量功能性细胞筛选系统；该系统基于微液滴技术，可将报告细胞与抗体表达细胞共包裹，基于报告细胞将阳性B细胞进行分选富集打印到96孔板，直接基于天然抗原筛选高性能抗体，解决了我们之前获得膜蛋白抗原难，跨膜蛋白抗体筛选难或无法进行的问题，目前我们已经基于该系统在跨膜蛋白抗体筛选上取得一些不错的进展，期待改系统未来在更多膜蛋白抗体筛选项目及我们真在规划的双特异性抗体筛选项目给我们带来更多惊喜！你还想看到哪款仪器新品的真实用户评价，请留言给我们。新品首发，尽在仪器信息网！相关服务欢迎垂询010-51654077-8215

2022年4月12日，北京—安捷伦科技公司（纽约证交所：A）近日宣布加入国际学术-产业合作计划AMBIC（Advanced Mammalian Biomanufacturing Innovation Center, 先进哺乳动物生物制造创新中心）。加入AMBIC表明安捷伦致力于通过合作方式为学术、制药及临床领域的研究人员服务，提供所需的下一代分析工具和综合解决方案。在生物制药领域，安捷伦给客户提供的分析解决方案起着重要的作用。生物制药、精准细胞和基因生物疗法的日益发展，促使人们需要更多创新的测量工具，以帮助行业更高效地为患者提供有效救命药物和诊断方法。安捷伦高级副总裁兼首席技术官Darlene Solomon博士表示：“我们的客户十分认可提高生物疗法制造工艺的迫切需求。此次与AMBIC合作，我们期待推进相关技术的发展，尤其是在生产能力、工艺以及最终产品的产量和质量等方面有着深远影响的先进技术。”为了支持生物疗法制造并推动更具有适应性的过程控制，快速评估关键工艺和产品质量属性的需求在日益增长。安捷伦加入AMBIC将有助于我们专注于为生物工艺开发、生物分子、细胞和基因诊疗制造应用提供创新测试工具。安捷伦在自动化、机器学习、数字实验室生态系统以及支持工业4.0等方面具有优势。这将有助于为生物制药行业提供实时在线和近线（样品从工艺流中移除、隔开，并且在靠近工艺流的地方分析的检测）分析工具和解决方案，从而促进生物制造的发展。AMBIC汇集了专注于哺乳动物细胞培养制造领域中领先的学术和工业界生物技术专家。其使命是开发核心的技术、学识、设计工具和方法，应用并整合高通量和基于基因组的技术，以加速先进的生物制造过程。通过系统级生物学分析、新型细胞系开发、生物反应器优化和先进的分析方法，AMBIC旨在提供变革性的解决方案以降低生物制造成本和提高生物加工效率。

p 　　2015年9月21日，清华大学生命学院杨茂君教授，高宁研究员和医学院肖百龙研究员研究组合作在《自然》(Nature)杂志上以长文形式在线发表了题为《哺乳动物机械敏感Piezo1离子通道的结构》(Architecture of the Mammalian Mechanosensitive Piezo1 Channel)的研究论文，首次报道了哺乳动物机械力敏感离子通道Piezo蛋白的高分辨率冷冻电镜结构，并以此为基础对Piezo蛋白的作用机理进行了分析。 /p p 　　Piezo蛋白是由美国加州Scripps研究所Ardem Patapoutian教授研究组在 2010年首次鉴定得到的第一个真核生物机械力敏感离子通道。该蛋白与目前已知的所有离子通道蛋白均没有同源性，尤其值得一提的是，该蛋白是目前已知所有膜蛋白中跨膜区最多的蛋白。自从该蛋白被发现以来，在世界范围内掀起了一股Piezo蛋白研究的热潮，多个研究组先后在世界顶级杂志发表多篇研究论文阐述了该蛋白的重要生理功能。与低等生物中只存在一个Piezo蛋白不同，在高等生物中存在两类Piezo蛋白，Piezo1和Piezo2，在人类中二者具有47%的同源性。Piezo2蛋白主要在感觉背根神经节中高表达，近年来的研究表明其主要与生物体感受外界触碰即感觉相关。Piezo1主要在肺、膀胱、红细胞和皮肤细胞中高表达，在红细胞中功能获得性突变可导致干瘪细胞增多症和裂口红细胞症等遗传性疾病。2014年，利兹大学的David Beech教授和加州Scripps研究所Ardem Patapoutian教授研究组分别独立发现Piezo1蛋白可以为血管中的传感器提供指令，能够使身体感受到血液正在流动，进而给出信号指示形成新的血管结构。这一发现奠定了Piezo1蛋白作为靶标在心血管疾病和癌症等重大疾病治疗过程中的重要研究意义。Piezo1结构的解析为深入理解Piezo家族蛋白在这些疾病中的作用以及生物体感知外界信号的分子基础奠定了良好的基础。机械力敏感离子通道蛋白结构研究先驱，美国加州理工学院(Caltech)化学和化工系教授/霍华德休斯医学研究所(HHMI)研究员，美国科学院院士Douglas C. Rees教授在给杨茂君教授的贺信中写到“This is a great accomplishments - congratulations!”。 /p p 　　Piezo1结构不仅完美的解释了以往的细胞、生化研究数据，而且还纠正了以往研究中对Piezo蛋白的错误认识。在以往的研究中Piezo1蛋白被认为可能是以同源四聚体形式发挥离子通道功能，而我们的生化及结构证明，Piezo1蛋白主要是形成类似于螺旋桨一样的同源三聚体(图a)。同时，结构分析表明Piezo1蛋白仅含有16个左右的跨膜区，且形成两两配对的阵列结构(图b)，这一点与以往生物信息学预测的含有30-40个跨膜区不同。Piezo1蛋白的胞外区由两部分组成，其N端形成一个大的螺旋状胞外区分布在三聚体中心的远端，而在三聚体的正中间有一个球状的“帽子”结构。结构分析表明这一“帽子”结构是由三个CED(C末端胞外区结构域)构成的，而CED由该蛋白的最后一个跨膜区(IH)与只有59个氨基酸的CTD(C末端结构域)相连接。CED-IH-CTD形成三聚体，其正中间为离子透过的通道区域。有趣的是倒数第二个跨膜螺旋(OH)形成了一种功能区替换(domain swap)的结构，其由埋在细胞膜内的四个螺旋形成Anchor结构域与最后一个跨膜螺旋连接，以顺时针的方式分别插入到相邻分子的跨膜区，进而稳定了三聚体的形成(图a)。数据分析表明：Piezo1蛋白位于胞外区的N端螺旋状结构域具有非常高的柔性，其可以左右摆动也可以上下平移，推测其与感受来自不同方向的外界剪切力有关。此外该结构域还由一个具有两个大约80埃长度的在细胞膜内紧贴着跨膜区的Coiled-coil结构(Beam)与CTD相连接，该Coiled-coil结构域可能起到将N端胞外区螺旋结构的形变向胞内区CTD区域传导的功能，进而促进离子通道的开放(图c)。 /p p 　　清华大学生命学院博士研究生盖景鹏、李婉秋、赵前程和李宁宁为本文并列第一作者 高宁研究员、肖百龙研究员和杨茂君教授为本文共同通讯作者。此外生命学院博士研究生陈懋斐、李若翀和医学院博士研究生支鹏也参与了部分研究工作。上海同步辐射及清华大学蛋白质研究技术中心(凤凰工程基础设施)为晶体及冷冻电镜数据收集提供了及时有效的支持。本项目受到清华-北大生命联合中心、清华大学自主科研计划、国家自然科学基金委、科技部重大研究计划及中组部青年千人计划的支持。 /p p 　　论文链接： /p p 　　 a href=" http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature15247.html" _src=" http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature15247.html" http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature15247.html /a /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201510/noimg/09d7cb9c-3894-4cfe-a575-c3672c66e507.jpg" title=" 0924_t.jpg" / /p p br/ /p p 　　图示(a)Piezo1冷冻电镜密度图及三维结构 (b)Piezo1跨膜区骨架形成两两配对的阵列结构 (c)Piezo1感受外界机械力的分子基础模型 /p

棕色和米色脂肪是一类特殊的“产热脂肪”，能够将代谢底物氧化产生的能量转化为热能，是哺乳动物及人类新生儿在寒冷环境下维持体温的重要手段之一，在进化上具有重大意义。近年来，肥胖、糖尿病等代谢性疾病日益流行，能量过剩是此类疾病的共同特征。产热脂肪具有高代谢活性和可诱导性，同时参与维持机体的能量代谢稳态，因而受到人们的关注，产热功能的调节机制和激活信号成为重要的研究课题。糖和脂肪酸是产热脂肪的两大“燃料”，其代谢途径及信号通路已有大量报道。然而，氨基酸是否能作为代谢底物或信号分子调节产热脂肪的功能，目前尚知之甚少。2021年10月27日，复旦大学潘东宁课题组和唐惠儒课题组合作在EMBO Journal上发表了题为 Asparagine reinforces mTORC1 signaling to boost thermogenesis and glycolysis in adipose tissues的研究成果。该研究发现，天冬酰胺通过激活mTORC1信号通路，启动脂肪组织产热和糖酵解，促进白色脂肪米色化，从而提高小鼠对寒冷环境的耐受能力，在肥胖情况下改善胰岛素敏感性、缓解体重增长。天冬酰胺（Asparagine, Asn）属于非必需氨基酸。哺乳动物细胞广泛表达天冬酰胺合成酶（Asparagine synthetase, ASNS），该酶以天冬氨酸为底物，由谷氨酰胺提供氨基，合成天冬酰胺。白血病母细胞（leukemic blasts）缺乏Asns表达，无法合成天冬酰胺，依赖外源摄取。因此，临床上使用天冬酰胺酶（asparaginase, ASNase）作为急性淋巴细胞性白血病的治疗手段，通过清除循环中的天冬酰胺，使白血病细胞由于缺乏天冬酰胺而凋亡。值得注意的是，接受该疗法的患者中，分别有20%和67%出现了高血糖和高血脂。此外，循环中天冬酰胺的水平与代谢综合征、肥胖的发生呈负相关。这些现象引起了本文作者的关注：天冬酰胺是否能影响全身能量代谢？为了探究这一问题，作者改变小鼠循环中天冬酰胺的水平，观察代谢和产热指标的变化。实验发现，在饮水中添加天冬酰胺，提高循环天冬酰胺水平，小鼠在4℃冷暴露时的体温维持能力显著提高，白色脂肪中出现更多米色化细胞；全身耗氧量、产热量均显著增加。另一方面，给予天冬酰胺酶，清除循环中的天冬酰胺，则出现相反的表型。在使用高脂饮食诱导肥胖的同时，给小鼠饮水中添加天冬酰胺，天冬酰胺组肥胖小鼠对β3肾上腺素受体激动剂反应敏感，体重增长减缓，血清胰岛素和血脂水平下降，糖耐量改善。这说明，天冬酰胺确实能促进脂肪组织产热、改善全身能量代谢。天冬酰胺发挥上述作用的机制是什么呢？作者采用代谢组学与同位素标记-靶向代谢流分析手段，发现添加天冬酰胺后，细胞内糖酵解中间产物（果糖-6-磷酸，果糖-1,6-二磷酸）显著增加。与之一致地，糖酵解关键酶（己糖激酶HK2、磷酸果糖激酶PFKL、丙酮酸激酶PKM）蛋白水平显著上调。进一步研究发现，天冬酰胺可激活mTORC1信号通路，上调4E-BP1和S6K的磷酸化水平，从而促进糖酵解关键酶的翻译；天冬酰胺对产热的激活作用，则依赖于mTORC1对Pgc1α的诱导。本研究首次报道了天冬酰胺对脂肪组织产热和糖酵解的激活作用，发现口服补充天冬酰胺能有效改善全身代谢、缓解肥胖进程。这一研究成果完善了我们对氨基酸调节产热脂肪功能的认识，并为利用天冬酰胺作为营养补充来预防和缓解肥胖提供了实验基础。复旦大学基础医学院博士生徐英江和施亭为本文共同第一作者，基础医学院潘东宁研究员和生命科学学院、人类表型组研究院唐惠儒教授为本文共同通讯作者。

在新药研发过程中，如何从海量的化合物中找出具有治疗潜力的候选物是一个巨大的挑战。为此，科学家们发展出了一种名为高通量药物筛选（High-throughput screening,HTS）的技术，通过将自动化设备和生物化学检测方法相结合，可以在短时间内筛选数以万计的化合物，极大地提高了新药研发效率。适逢夏至，仪器信息网将于6月21日举办“第二届创新高通量药物筛选技术与应用”网络主题研讨会，特邀9位专家围绕筛选模型建立、创新方法与技术分享，以及候选药物发现等研究方向展开探讨交流，欢迎大家踊跃报名！报名链接：https://insevent.ins t rument.com.cn/t/XXo (点击报名)会议看点1.技术前沿多元：囊括SERScreen技术、FRET技术、AlphaScreen技术、全自动膜片钳技术、基于AI辅助高内涵筛选技术等创新技术2.报告主题火热：涵盖PPI抑制剂筛选、新冠病毒Mpro抑制剂筛选、抗癌靶向小分子筛选、降尿酸药物筛选、离子通道药物筛选、基于斑马鱼行为表型组学药物筛选等研究进展3.嘉宾阵容强大：力邀北大、浙大、吉大、山大、同济大学附属第十人民医院、皖南医学院、深圳湾实验室以及安捷伦9位业内专家会议嘉宾&报告预览报告人：汤扬 同济大学附属第十人民医院研究员报告题目：《YAP出入核调控因子及靶向小分子的高通量筛选》主要介绍通过靶向磷酸酶文库的siRNA筛选，研究人员发现PP2A磷酸酶的调节亚基STRN3的缺失可导致MST1/2激酶活性显著升高以及YAP入核活化显著降低，暗示以STRN3为调节亚基的PP2A磷酸酶可能通过抑制MST1/2激酶的活性而增强YAP活性；随后研究人员阐释了胃癌中MST1/2激酶活性丧失的分子与结构机制；最后通过AlphaScreen体系筛选特异性靶向小分子抑制胃癌生长。「报名观看」报告人：陈云雨皖南医学院副教授报告题目：《新冠病毒主蛋白酶抑制剂高通量筛选技术平台的建立与应用》传统的荧光共振能量转移筛选法具有筛选成本高、稳定性差和假阳性率高等缺点，积极开发稳定、经济、灵敏的新冠病毒主蛋白酶（main protease, Mpro）抑制剂高通量筛选模型具有重要意义。本研究以新冠病毒Mpro为靶标，基于二聚化红色荧光蛋白生物传感器建立Mpro抑制剂高通量筛选技术平台，为抗新冠病毒药物的高效筛选与评价奠定了基础。「报名观看」报告人：梁重阳 吉林大学教授报告题目：《高通量靶向药物筛选及“以药寻靶”空间转录组技术的应用》越来越多的蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）靶点被鉴定为药物发现创造了机会。然而，目前的药物筛选策略成本高，试剂消耗大，阻碍了药物发现的进展，并且现有技术无法实现分子垂钓。在此，我们提出了一种基于磁场放大表面增强拉曼光谱（SERS）的新型高通量、均相靶向药物筛选方法，称为“SERScreen”，用于PPI抑制剂的发现。将两种高亲和蛋白分别固定在磁珠（MB）和SERS标签上，PPI诱导两种纳米探针交联，产生强SERS信号。候选调节剂对一种蛋白质的更高亲和力干扰PPI，导致SERS强度在MB以上显著降低。我们建立了一个PD-1/PD-L1药物筛选验证技术模型，并证明了其可行性，不仅与已知的抑制剂（Durvalumab和BMS-202），而且与组合化合物库文库联合，通过SERScreen的分子垂钓成功鉴定了两个新的候选抑制剂。作为一种超灵敏、低试剂消耗（2µ L样品溶液）、高通量的筛选技术，SERScreen为复杂样品的分子垂钓提供了有效的解决方案，并且与自动测量设备具有很高的兼容性。「报名观看」报告人：展鹏 山东大学药学院教授报告题目：《降尿酸药物筛选方法进展与候选药物的发现》本讲座分析了降尿酸药物筛选方法的最新进展，包括体外和体内两种主要评价手段。体外筛选聚焦于黄嘌呤氧化酶、尿酸转运蛋白和嘌呤核苷磷酸化酶等关键靶点，而体内筛选则通过动物模型来模拟高尿酸血症。此外，介绍了本课题组在该领域的研究进展，包括新发现的候选药物及其作用机制，旨在为高尿酸血症和痛风的治疗提供新的策略和药物发现路径。「报名观看」报告人：胡吉英 深圳湾实验室药物发现平台主管/工程师报告题目：《高通量全自动膜片钳技术在离子通道药物筛选中的应用》化合物筛选通量较低是离子通道药物发现的瓶颈。全自动膜片钳整合自动化液体处理和平面芯片电极技术，可以实现找细胞、封接、破膜等整个过程的自动化，快速高通量的测量特定离子通道的电流变化，评估药物对这些通道的影响，从而在短时间内对大量药物候选分子进行筛选，显著提高筛选的效率和准确性，减少人为操作的变异性。「报名观看」报告人：段桂芳 北京大学药学院助理研究员报告题目《离子通道研究技术及其在药物研发中的应用》离子通道是多次跨膜的蛋白质多聚体，是一类重要的药物靶点。然而，已上市药物中针对离子通道靶点的不到10%，离子通道药物没有得到充分开发，主要原因是缺乏高质量和高通量的研究技术。为解决离子通道靶点研究的技术难题，我们建立了3种研究方法，分别是基于全自动膜片钳技术的方法、基于离子流的方法和基于荧光的方法。「报名观看」报告人：赵璐 浙江大学药学院副教授报告题目：《基于AI辅助高内涵筛选的心肌保护天然化合物发现及机制研究》心力衰竭是多种心脏疾病发生发展的终末病变，致死率高且缺乏有效治疗手段。常规心力衰竭动物模型成本高、周期长，不适用于药物高通量筛选。本团队开发了一种可自动定位斑马鱼胚胎心室并进行心功能多参数分析的深度学习算法，首次实现了AI辅助斑马鱼心衰模型中的中药药效物质高内涵筛选，发现桑葚等药材来源活性成分CyCl抗阿霉素诱导心衰活性并探讨其作用机制。「报名观看」报告人：李翔 山东大学药学院副教授报告题目：《斑马鱼行为表型组学辅助药物筛选和毒性效应研究》斑马鱼因其明确的胚胎发育过程、高人类基因同源性及与哺乳动物相似的系统，成为药物发现的理想模型。利用商业化斑马鱼幼鱼行为追踪系统，通过关注幼鱼神经行为特征的变化进行基于表型的药物筛选。通过数据挖掘提取特征码，结合细胞和分子生物学技术，预测药物的发育毒性和神经毒性。基于斑马鱼表型组学的高通量筛选方法有效，可应用于药物筛选及环境污染物的毒性效应研究。此方法结合其他组学技术，未来有望用于加速药物发现和药物毒性研究。「报名观看」报告人：孙秀红 安捷伦科技（中国）有限公司液质产品工程师报告题目：《安捷伦自动化高通量质谱平台及其在新药研发中的应用》高通量筛选是药物研发中重要环节之一，安捷伦自动化前处理平台具有优异的灵活性和整合性，在基因、蛋白及小分子药物前处理中都具有完整的工作流。安捷伦Rapidfire-MS平台具有3~8秒/样品的超高检测通量，且集成在线净化技术，支持96/386等多种孔板，目前在小分子药物、生物大分子及核酸药等多管线研发中都有广泛应用。「报名观看」扫码加入高通量药物筛选技术交流群（发送备注姓名+单位+职位）扫码直达报名页面温馨提示：1) 报名后，直播前一天助教会统一审核，审核通过后，会发送参会链接给报名手机号。填写不完整或填写内容敷衍将不予审核。2) 通过审核后，会议当天您将收到短信提醒。点击短信链接，输入报名手机号，即可参会。

随着智慧农业发展，植物表型研究成为农业科技创新的前沿阵地。深耕智慧农业十余年，托普云农基于在植物表型领域的深厚积累，隆重推出高通量植物表型采集分析平台，实现植物表型测量的高通量、高精度、无损化、可复现。01 重磅上线盆栽植物数字表型采集分析系统左：盆栽植物二维/三维数字表型采集分析系统右：高光谱植物数字表型采集分析系统温室型植物表型采集分析平台左：逆境模拟及植物生长监测平台右：温室型高通量植物表型采集分析平台田间植物表型采集分析平台左：田间无人机式高通量植物表型采集分析平台右：田间轨道式高通量表型采集分析平台左：田间无人车式高通量植物表型采集分析平台右：田间固定式植物表型监测系统02 核心优势高通量可进行植物单器官、单株到群体的表型分析实现自动化传送、自动化采集自动解析识别，一次可获得上百种参数单器官表型分析单株表型分析群体表型分析高精度在可见光、高光谱成像基础上通过自研算法与计算机技术实现植物快速、高精度测量提升株高、冠幅、生物量等参数的测量准确性可见光二维成像可见光三维成像高光谱成像高效率二维单株分析时间小于5秒三维单株解析时间小于2分钟高光谱单株分析时间小于5秒三维单株动态展示无损化采用无接触测量法能够全程监测作物从出苗到成熟的每一个生长阶段实现精准的重复对比分析辣椒缺水状态的重复对比实验多维度对植物的器官-单株-群体从二维图像解析/三维高精度重构/高光谱曲线交互分析等维度解析植物的形态结构和生理功能满足多维度综合型实验数据需要让结果更全面、更精准三维、高光谱成像下植物病害识别展示高光谱成像下30个植被指数可视化动态展示应用广托普云农高通量植物表型采集分析平台，能够测量不同生境下，植物器官-单株-群体等表型数据，并提供智能分析、数据挖掘等功能。广泛适用于遗传育种、分子生物学植物生理学、植物病理学生态学、环境科学、植物保护等研究领域多年深耕精研，托普云农以科研端、产业端真实需求为导向，运用先进的光谱成像、图像识别、深度学习等技术，精心打造多元化植物表型仪器，并与多家科研机构携手，推动表型产品快速落地应用。托普云农期待与更多伙伴携手，以科技力量洞察生命之秘！

日前，来自北京大学生命科学学院的魏文胜（Wensheng Wei）研究员和同事们在《自然》杂志上报告称，他们开发出了一个新型的 CRISPR/Cas 9 sgRNA 文库，并提出了一种基于 sgRNA 文库功能筛查和高通量测序分析的基因鉴别新方法。近年来基因组编辑领域取得飞速的发展， ZFNs 、 TALEN s、 CRISPR/Cas 三大利器大大改变了科研人员在哺乳动物系统中研究基因及其功能的方式。CRISPR/Cas 系统最初被发现是细菌和古细菌为抵御病毒和质粒不断攻击而演化来的一种获得性免疫防御机制。在 II 型 CRISPR/Cas 系统中，Cas9 内切酶家族在单导向 RNA （single-guide RNA，sgRNA）引导下靶向和剪切外源基因，生成 DNA 双链断裂（DSBs）。 CRISPR/Cas 系统系统的高效基因组编辑功能已被应用于多种生物，包括人、小鼠、大鼠、斑马鱼、秀丽隐杆线虫、植物及细菌。相比于 ZFNs 和 TALEN，CRISPR/Cas 系统介导的基因组靶向实验在真核细胞中具有相似甚至更高的效率。在这项最新研究中，魏文胜等人利用一种有效的方法构建出了一种新型的 CRISPR/Cas 9 sgRNA 文库。利用文库功能筛查结合高通量测序分析，他们成功地鉴别出了对于炭疽和白喉毒素毒性至关重要的宿主基因，并在随后的细胞实验中对这些候选基因进行了进一步的功能验证。尽管利用 RNAi 文库进行芯片筛查和混合筛查已被广泛应用于哺乳动物细胞系统遗传分析，它们受到一些局限，尤其是 RNAi 下调特异的基因往往不足以引起目的表型改变。因此，已基因敲除筛查为基础的方法受到人们的高度关注。研究人员表示，他们所开发的这种基于 CRISPR 的策略结合深度深度分析适用于功能基因组学研究。广泛地利用这一强有力的遗传筛查策略将进一步地推动以一种高通量的方式应用 CRISPR/Cas 系统开展基因功能研究，其不仅能够快速地鉴别对细菌毒性至关重要的基因，还将促成发现参与其他生物过程的基因。延伸阅读：CRISPR技术创建全面的导向RNAs文库 基因组工程学里的三大利器 ——ZFN、TALEN和CRISPR/Cas原文检索：Yuexin Zhou, Shiyou Zhu, Changzu Cai, Pengfei Yuan, Chunmei Li, Yanyi Huang & Wensheng Wei. High-throughput screening of a CRISPR/Cas 9 library for functionalgenomics in human cells. Nature, 9 April 2014 doi:10.1038/nature13166

近日，科创中心生物与分子智造研究院分子智造研究所所长方群教授团队再出新成果！团队开发了“点取式”单细胞蛋白质组分析（PiSPA）工作流程和基于纳升级微流控液滴操控机器人，实现了单细胞的精准捕获、前处理以及自动进样，并首次在单个哺乳动物细胞中实现了高达3000种蛋白质的超高定量深度。目前，相关研究成果以“ Pick-up single-cell proteomic analysis for quantifying up to 3000 proteins in a Mammalian cell ”为题在国际权威期刊《自然通讯》上发表。这项成果也再次向我们证明了单细胞蛋白质组学在诊疗和预防、药物开发、癌症基因组学等精准医学研究中的应用潜力。团队自研的探针式微流控液滴操纵机器人系统更强大的单细胞蛋白质组分析工具：PiSPA工作流程单细胞蛋白质组学技术是近年来生命科学领域研究的热点。因单个细胞中的蛋白质含量极微（仅约0.2 ng）且无法扩增，单细胞蛋白质组分析极具挑战性。目前传统蛋白质组分析技术仅能在每个细胞中鉴定1000种左右的蛋白质，而这在单细胞分析领域显得有些“力不从心”。此外，传统的样本前处理操作大多在微升级反应器中进行，在样品处理和转移的过程中会出现明显的样品损失，这会限制单细胞蛋白质组学的鉴定深度，难以满足生命科学研究的迫切需求。“想要突破单细胞蛋白质组学鉴定深度的障碍，有两种策略。一是在足够小的微反应器中进行样品前处理，利用微尺度效应提高反应效率；二是将所有操作整合在一起，降低样品损失，但这两种策略对技术与设备的要求都很高”，本项成果第一完成人王宇博士解释道，“我们利用微流控技术将商品化的内插管改造为阵列化的纳升级微反应器，解决了纳升级样品反应与自动进样的问题。PiSPA平台可自动完成细胞捕获、样品前处理、色谱分离、质谱检测、数据处理等操作，进一步降低了样品损失。”“点取式”单细胞蛋白质组分析流程示意图PiSPA工作流程使得高精度的液体操控、单细胞的精确处理以及先进的LC-TIMS-QTOF MS技术融为一体，重新定义了单细胞蛋白质组学分析。“在研究中，我们将该平台应用于三种哺乳动物细胞（HeLa、A549和U2OS细胞）的单细胞蛋白质组分析，以及HeLa细胞迁移过程中的细胞异质性研究中，均实现了超高深度定量分析”，王宇博士说。同时，迁移细胞的单细胞蛋白质组分析也证实了PiSPA平台具有识别细胞迁移关键分子以及有价值靶点的应用潜力。哺乳动物细胞的单细胞蛋白质组分析结果单细胞的定量深度：从3000+走向全蛋白质组测序PiSPA平台集成了基于序控液滴（SODA）技术的自动化液滴操纵机器人，能够在“点取式”操作模式下实现纳升级的细胞分选、多步样品前处理和自动进样操作。相比于其他单细胞分析方法，PiSPA平台的优势主要体现在与成像技术结合，能够灵活地选择任意单个细胞进行分析，目标细胞的捕获指向性强，具有很高的捕获准确性和成功率，并可保留目标细胞的表观和空间信息，显著增加了单细胞分析的信息维度。其次，PiSPA平台采用针对单细胞样品的“定制化”分析条件，实现了蛋白质鉴定深度的大幅提升，能够为生物医学研究提供更多有效的基础数据。这些优势对推动单细胞蛋白质组分析的实际推广应用具有重要意义。“目前的单细胞定量深度只是一个起点”，方群教授分享道，在该项研究中，可从单个哺乳动物细胞中可定量多达3000种蛋白质，约占人类基因编码蛋白质总数（约20,000种）的15%，其鉴定深度已经达到10年前单细胞转录组测序技术的相近水平。类比单细胞转录组测序技术的发展历史，可以预见当前已处于单细胞蛋白质组分析技术的爆发阶段，随着技术的快速革新，单细胞的定量鉴定深度还将得到史无前例的提升。“这意味着单细胞蛋白质组学技术已进入在广泛的生物医学研究领域中实际应用的阶段。”团队表示，未来，他们将进一步提高单细胞蛋白质组分析的鉴定深度和通量，以持续推进该技术实用化和应用拓展的水平。此外，在上述成果基础上，目前团队还在利用iChemFoundry平台的自动化机器人技术和机器视觉技术构建能够完成单细胞蛋白质组分析全部流程操作自动化的分析平台，很快会有新的成果发布，这些都将为人们了解生命活动中细胞异质性的变化带来更有力工具。

近期我们梳理了分子诊断技术中测序部分，测序技术根据样本类型不同包含：DNA测序、RNA测序、单细胞测序、甲基化测序等。本期开始我们将从以下几个方面逐一介绍单细胞测序技术：单细胞测序技术概念及发展历程、单细胞测序技术操作流程、单细胞全基因组测序技术、单细胞全转录组测序技术、单细胞测序技术的应用。单细胞测序技术单细胞测序（Single cell sequencing，SCS）技术是指在单个细胞水平上对转录组或基因组进行扩增并测序，以检测单细胞在基因组学、转录组学、表观组学和蛋白组学等多个组学的数据。主要涉及：单细胞基因组测序、单细胞转录组测序和单细胞表观基因组测序。单细胞基因组测序（图1A）：是将分离的单个细胞的微量全基因组DNA进行扩增，获得高覆盖率的完整的基因组后进行高通量测序，用于揭示单细胞中的遗传变异，如单核苷酸变异（SNVs）、拷贝数变异（CNVs）和基因组结构变异（SVs），细胞群体差异和细胞进化关系。单细胞转录组测序（图1B）：是将分离的单个细胞的微量全转录组RNA进行扩增后进行高通量测序，用于在单细胞中生成基因表达、基因融合和选择性剪接的图谱，此技术被认为是截至 2020 年定义细胞状态和表型的金标准。[1]单细胞表观基因组测序（图1C）：是检测DNA序列不变的情况下表型的可遗传变化，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质可及性等。在真核生物中，5-甲基胞嘧啶(5mC) 在基因组中广泛分布，并通过抑制转座因子在调节基因表达中发挥重要作用[2]。通过对单个细胞中的 5mC 进行测序，可以揭示来自单个组织或群体的遗传相同细胞的表观遗传变化如何产生具有不同表型的细胞。单细胞亚硫酸氢盐测序是DNA甲基化研究的金标准。图1 单细胞测序技术应用范围示意图[3]A:单细胞基因组测序应用范围；B:单细胞转录组测序应用范围；C:单细胞DNA甲基化测序应用范围；为什么要做单细胞测序呢？多细胞生物在细胞的分裂和分化过程中必然会带来不同细胞间的差异，形成遗传信息的异质性。传统的检测方法获得的信息来自于数百万甚至更多细胞的混合样本，因此得到的结果反映的是一群细胞中信号的平均值，或者只代表其中占优势数量的细胞信息，导致不同细胞间异质性信息被忽视。而单细胞测序可以检测单个细胞异质性、识别稀有细胞、揭示细胞间差异情况。[4]图2 单细胞测序（上）与传统混合细胞测序（下）对比示意图单细胞测序技术发展2009年汤富酬等完成首例哺乳动物单细胞RNA转录组测序后，单细胞测序经历了十几年突飞猛进的发展，同时，随着测序技术的更新迭代，各厂商基于不同检测原理开发出的单细胞分析系统不断推陈出新，单细胞测序逐渐实现了从低通量到高通量检测的转变。2017年“人类细胞图谱计划（Human Cell Atlas，HCA）”的正式公布，是高通量单细胞研究产业化的重要里程碑。图3 单细胞研究发展重大历程[5]单细胞测序技术流程最初单细胞测序是采用不同方法将单个细胞分离出来，独立构建成文库进行测序。但此法分离细胞通量低（仅检测数十个细胞且不足以反应真实情况）且成本较高。随着测序技术的发展，出现了基于标签（barcode）的单细胞识别技术，即不需要分离单个细胞，仅需对每个细胞加上单独的标签序列，通过一次建库测序即可，此方法使得单细胞测序进入了高通量时代，单细胞分离和测序的成本大大降低。与传统混合细胞测序不同的是，单细胞测序起始样本中核酸含量极低，需要对筛选出的细胞扩增后才能满足后期测序实验，目标是在尽量减少序列扩增偏差的前提下增加核酸总量利于后续分析。单细胞测序技术操作流程包括：样本细胞筛选、核酸提取及扩增、测序文库构建、测序和数据分析。图4 单细胞测序（上）与传统混合细胞测序（下）技术流程对比示意图参考文献[1] Tammela,Tuomas Sage,Julien (2020). "Investigating Tumor Heterogeneity in MouseModels". Annual Review of Cancer Biology. 4(1):99–119.doi:10.1146/annurev-cancerbio-030419-033413.[2] Zemach A, McDaniel IE, Silva P, Zilberman D (May 2010). "Genome-wide evolutionary analysis of eukaryotic DNA methylation". Science. 328 (5980): 916-9. Bibcode:2010Sci...328..916Z. doi:10.1126/science.1186366. [3] Jialong Liang , Wanshi Cai , Zhongsheng Sun.Single-Cell Sequencing Technologies: Current and Future[J].Journal of Genetics and Genomics 41 (2014) 513-528[4] Eberwine J, Sul JY, Bartfai T, Kim J ,The promise of single-cell sequencing[J]. Nature Methods. 2014,11 (1): 25–7. doi:10.1038/nmeth.2769[5] 基因慧《2020单细胞行研报告》