目前，對細胞中這3類高含能儲碳份子的辨認、表征和定量極其繁瑣，通常難以在單個細胞精度丈量，這限制了光合固碳細胞工廠的挑選與改造效力。青島生物能源與進程研究所單細胞中心發(fā)明了基于拉曼組的單細胞快檢技術，能夠在單個細胞精度同時丈量淀粉、甘油3酯、蛋白質含量和油脂不飽和度，為細胞工廠的性能測試平臺增加了嶄新的手段。11月19日，相干研究工作在線發(fā)表在Biotechnology for Biofuels上。

測定細胞中淀粉、甘油3酯和蛋白質的含量通常需要3個并行流程，每一個流程都包括細胞培養(yǎng)以積累足夠生物資、從生物資中提取并分離目標化合物、用特定方法定量目標組分等復雜認定由中孚實業(yè)牽頭成立的河南省高效能鋁1是產品穩(wěn)定供應難以實現(xiàn)基新材料創(chuàng)新中心為河南省制造業(yè)創(chuàng)新中心的步驟。這些傳統(tǒng)方法遵守著1個流程檢測1種生物大份子的模式，既耗時又耗力，而且難以分析生長緩慢或還沒有培養(yǎng)的細胞。因此，發(fā)展1種快速、低本錢、高通量、同時測訂單個細胞中多種儲碳份子的方法具有重要價值。

拉曼組是特定狀態(tài)下，1個細胞群體之單細胞拉曼光譜的集合。研究人員以萊茵衣藻、微擬球藻等為模式，基于拉曼組技術，建立了同時定量單個細胞中淀粉、蛋白質、甘油3酯含量和避免潮霉破壞拉力實驗機其零部件脂質不飽和度的方法。由于拉曼組可直接跳過微藻細胞培養(yǎng)擴增，而且在不破壞細胞的條件下于秒級別完成丈量，因此挑選速度提高了最少兩個數(shù)量級。在此基礎上，研究人員提出了積累多樣性指數(shù)、積累含量和積累異質性、小取樣深度和安全取樣深度等新概念，建立了拉曼組取樣深度與表型丈量精度的關聯(lián)，從理論上指點了拉曼組丈量參數(shù)的選擇與優(yōu)化。該研究進1步提出，13個特定拉曼峰組合而成的細胞儲碳譜拉曼辨認碼可靈敏、可靠、高通量地表征單個細胞中的淀粉、蛋白質、甘油3酯含量和油脂不飽和度等關鍵表型，并辨別與揭露細胞中儲碳組分及其相互轉化的靜態(tài)與動態(tài)特性。另外，在液體懸浮培養(yǎng)的活細胞、⑻0℃冷凍保存的濕藻泥和冷凍干燥藻粉等不同細胞收藏狀態(tài)下，丈量結果之間高度1致，因此拉曼組技術具有利用上的普適性。

合成生物學領域的逾越式進展，在相當程度上取決于基因型設計、基因型合成、細胞表型測試這3大共性技術平臺的突破。隨著基因組測序與合成在通量與本錢上的大幅度改進，細胞表型測試這1共性環(huán)節(jié)已成為人工細胞構建與生物元件表征的限速步驟之1。科研人員提出的拉曼組技術能夠在單個細胞精度2.2.1 A/D轉換器的選擇及特性A/D轉換芯片種類繁多、性能各異、價格差別很大無需標記、非破壞性、快速地辨認理論上近乎無窮的細胞表型，結合前期發(fā)明的RADS、RAMS等1系列單細胞流式拉曼分選技術，能夠實現(xiàn)單細胞功能辨認、分選、測序與培養(yǎng)這1細胞表型測試*流程的通量化、儀器化與自動化。因此，拉曼組有望成為具有普適性的新1代細胞功能測試儀器平臺與單細胞表型大數(shù)據(jù)類型，服務于能源、環(huán)境、健康、海洋、生物安全等諸多利用領域的合成生物學研究與產業(yè)。

研究工作取得了國家自然科學基金委、中科院含碳氣體生物制造等的支持。

編輯點評

隨著基因組測序與合成在通量與本錢上的大幅度改進，細胞表型測試這1共性環(huán)節(jié)已成為人工細胞構建與生物元件表征的限速步驟之1。該技術利用這類單細胞快檢技術快速丈量出單個細胞內的3種物資含量，替換了原有速度慢、本錢高、丈量效果不佳的傳統(tǒng)方法，將有望利用到基礎研究和產品的研產生產中。