【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】單細胞分析已成為生命科學的有力工具，原位樣品在單個細胞精度的識別、分選、測序/鑒定對于深入解析微生物組的結構和功能具有重要作用。青島能源所單細胞中心與青島星賽生物合作，成功開發(fā)微生物單細胞自動分選系統(tǒng)EasySort AUTO，可將常規(guī)顯微鏡升級為微生物單細胞的智能化、自動化分選裝置，并利用酵母和大腸桿菌細胞示范了單細胞分選—測序/培養(yǎng)的全流程，為微生物資源的探測和挖掘提供了有力手段，該研究成果近日發(fā)表于《微生物》mLife雜志。
 

EasySort AUTO的“慧眼”和“巧手”服務微生物組資源挖掘
 

　　微生物組(亦稱菌群)在自然界及人體中無所不在，它們蘊含著精準健康、碳減排、環(huán)境保護、清潔能源等當今人類社會重大挑戰(zhàn)的解決方案。然而，微生物細胞尺寸小，操控難度大，單個細胞的識別與分選極具挑戰(zhàn)性；同時，菌群中的龐大的細胞數(shù)量讓原位、單細胞層面的菌群研究對于自動化、高通量的需求尤為迫切。
 

　　針對上述問題，單細胞中心刁志鈿博士、闞凌雁工程師、趙怡龍工程師帶領的研究小組，基于青島星賽生物的單細胞微液滴分選系統(tǒng)EasySort Lego，開發(fā)了新一代人工智能輔助的微生物單細胞自動化分選系統(tǒng)EasySort AUTO。經(jīng)測試，系統(tǒng)搭載的AI輔助圖像識別算法可以智能化、自動化地識別目標細胞，準確率達80%；系統(tǒng)嵌入的光鑷技術可以捕捉并精準操控目標細胞；最后，基于界面接觸的微量液體分離專利技術，目標細胞能夠以單管單細胞(One-Cell-One-Tube)的形式自動收集于PCR管中，通量為~120細胞/小時，單細胞率高于93%。該系統(tǒng)分選的目標單細胞可以直接開展單細胞測序、培養(yǎng)等工作，單細胞測序成功率高于84.2%，酵母細胞和大腸桿菌單細胞培養(yǎng)的成功率分別為~85%和~80%。
 

　　此外，EasySort AUTO的設計還具備三個顯著特點：1)廣譜適用性，由于光鑷可以操控不同尺寸的細胞，該系統(tǒng)廣泛適用于各類單細胞的分離、分選、培養(yǎng)及測序?qū)嶒灒?)靈活性，該系統(tǒng)采用模塊化的設計，可通過安裝“巧手”—光鑷模塊和自動收集模塊，將生物實驗室常見的正置顯微鏡升級為單細胞分選裝置；3)高活性保持，分選后的目標細胞具備較高的活性和DNA/RNA質(zhì)量。
 

　　單細胞中心長期致力于微生物單細胞技術開發(fā)、裝備研制和產(chǎn)業(yè)化，前期和青島星賽生物合作已陸續(xù)推出高通量流式拉曼分選儀(FlowRACS)、臨床單細胞拉曼藥敏快檢儀(CAST-R)、單細胞拉曼光鑷分選儀(RACS-Seq)、單細胞微液滴分選系統(tǒng)(EasySort)等產(chǎn)品，并已進入市場。作為EasySort儀器系列的新成員，EasySort AUTO的設計聚焦在為顯微鏡的“慧眼”提供一雙自動的“巧手”，使得顯微鏡可以智能化發(fā)現(xiàn)目標單細胞，并自動化分離獲取。基于上述創(chuàng)新，EasySort AUTO系統(tǒng)將以便捷的操作、靈活的組裝、自動化的細胞收集、目標細胞的高活性保持等優(yōu)勢為微生物單細胞的分選工作提供特色解決方案。
 

　　該工作由單細胞中心馬波研究員和李遠東工程師主持，與青島星賽生物合作完成，得到了國家重點研發(fā)計劃的資助。(文/刁志鈿，圖/劉陽)