單細(xì)胞拉曼分選(RACS)是一種極具潛力的活體細(xì)胞功能分選技術(shù)。與目前通用的熒光激活細(xì)胞分選(FACS)相比，RACS具有直接基于細(xì)胞功能分選、無需標(biāo)記、不需預(yù)知生物標(biāo)識(shí)物的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，因此在海洋資源挖掘、生物能源種質(zhì)篩選、腫瘤監(jiān)測(cè)與分選、環(huán)境微生物監(jiān)控、農(nóng)業(yè)生態(tài)研究等諸多領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。但由于細(xì)胞固有拉曼信號(hào)弱所導(dǎo)致的細(xì)胞分選通量低這一問題限制了其應(yīng)用與推廣。開發(fā)高速流動(dòng)細(xì)胞拉曼信號(hào)的快速采集和識(shí)別已經(jīng)成為發(fā)展高通量拉曼流式細(xì)胞分選的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)之一。
由研究員徐健和馬波領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)上述瓶頸開發(fā)了一種基于陣列介電單細(xì)胞捕獲/釋放的快速拉曼識(shí)別技術(shù)。通過對(duì)高速流動(dòng)單細(xì)胞的介電操控，實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞流在電極上的捕獲/釋放，并在細(xì)胞捕獲期間(毫秒-秒)完成拉曼信號(hào)的采集識(shí)別(下圖A)。通過耦合該團(tuán)隊(duì)同期建立的基于電磁閥吸吮的微流控細(xì)胞分離技術(shù)(Zhang Q, et al., Lab on a Chip 2014, Cover page, 2014 HOT Articles;下圖B)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)色素工程酵母和普通酵母細(xì)胞的拉曼流式分選。前述工作首次建立起基于介電單細(xì)胞捕獲/釋放的單細(xì)胞拉曼流式分選原理和裝置，為下一步發(fā)展高通量拉曼流式細(xì)胞分選儀器奠定了原理和關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。
單細(xì)胞中心前期建立的單細(xì)胞彈射分選方法(Wang Y, et al, Anal Chem, 2013)適用于貼壁生長(zhǎng)的細(xì)胞、微生物生物膜等固相細(xì)胞的分選。而該研究開發(fā)的單細(xì)胞流式分選方法針對(duì)于流動(dòng)相細(xì)胞的分選。這兩種方法學(xué)的建立和相互結(jié)合，為研制廣譜性適用于自然界各種細(xì)胞存在狀態(tài)的單細(xì)胞拉曼分選裝備提供了可行性。
該研究得到了科技部創(chuàng)新方法專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、微進(jìn)化重大研究計(jì)劃及中科院重點(diǎn)部署方向項(xiàng)目等的支持。
原文鏈接：
1. Raman-activated Cell Sorting based on dielectrophoretic single-cell trap and release, Anal. Chem., 2015, doi: 10.1021/ac503974e.
2. On-demand control of microfluidic flow via capillary-tuned solenoid microvalve suction. Lab Chip, 2014 Dec 21;14(24):4599-603. doi: 10.1039/c4lc00833.
3. Raman activated cell ejection for isolation of single cells, Anal. Chem., 2013. doi: 10.1021/ac403107p.
(A)基于陣列介電單細(xì)胞捕獲/釋放單細(xì)胞拉曼分選示意圖;(B)基于電磁閥吸吮的微流控細(xì)胞分離技術(shù)(Cover Article)。
