Raman-Based流式细胞术工具促进新陈代谢在单细胞水平的理解

由单细胞研究人员建立一个新的平台中心,青岛生物能源研究所和中国科学院生物处理技术(QIBEBT / CAS)提高准确性、吞吐量和稳定分析动态代谢特性的细胞——地球上的所有生命形式的基本构建块。

他们的研究发表在先进的科学3月4日,描述了这种技术允许科学家metabolism-based快照细胞的数量,包括植物(微藻)、酵母、细菌等大肠杆菌和人类癌症。

分析代谢表型特征,源于因素如饮食,生活方式,肠道微生物遗传学,包括深入分析人口的细胞通过质谱仪等分析技术和荧光技术流式细胞术。

然而,这些方法包括标签细胞荧光染料或干脆摧毁,这阻碍了更广泛的部署。来应对这些挑战,中国研究团队提出了一个新的强大的流式细胞术平台,不需要标签或破坏细胞。

“平台的普遍适用的,高通量自然表明Raman-based流式细胞术可以开始服务多样化新颖应用涉及代谢现象学分析,“王说息县,研究作者,在单细胞QIBEBT中心副教授。

在前期的工作中,QIBEBT /中科院研究小组提出了“ramanome”概念:一种快速、低成本、高通量分析方法动态代谢特性从一个种群的基因相同的细胞。单细胞的方法依赖于收集拉曼光谱(在所),这是结构性的分子可以被识别的指纹。每个全方位自发在所(fs-SCRS)港口成千上万的山峰,它对应于一个特定的分子键的震动和可能代表一个代谢表型。

ramanome提供了一个信息丰富的代谢现象学对于一个给定的国家人口的细胞,在单细胞决议,”马薄熙来从单细胞QIBEBT中心教授说,他领导了这一研究。“Ramanomes代表一个新的非侵入性的大数据类型文化无关,label-free杰出人才,可以应用于所有细胞类型。”

尽管这些承诺,收购ramanome通过拉曼显微镜通常是低吞吐量当细胞是静态方法,根据这项研究。例如,收集microalgal ramanome可以四个小时,只有实现采样深度浅。相比之下,其他方法如Raman-based流式细胞术(RFC)和自发拉曼流式细胞术与更高ramanome收购吞吐量。这些方法是有限的背景噪音水平升高,可怜的信息内容由于窄光谱范围,由于低光谱分辨率和低敏感性。

应对这些限制,QIBEBT /中科院研究小组先进ramanome技术开发和推出一个健壮的Raman-based fs-SCRS流式细胞仪系统具有高准确性、高通量和稳定运行。称为“积极dielectrophoresis-based Raman-activated滴sorting-induced确定性侧基于拉曼流式细胞术”(pDEP-DLD-RFC),新系统实现操作稳定持续运行时间的深度采样新陈代谢异构的细胞群,快速的精确诱捕细胞和高效的光谱采集激光目标对齐。

pDEP-DLD-RFC由拉曼显微镜获取,在所微流控芯片配备泵控制缓冲流,一个函数发生器产生的力陷阱和集中单个细胞和继电器控制的力量。这项新技术已经融入到仪器称为FlowRACS。

早期测试FlowRACS证明化学特异性和歧视的准确性以及分析速度和吞吐量高99.9%。

“同基因的酵母的数量、微藻类、细菌大肠杆菌和癌症细胞,pDEP-DLD-RFC产生深,高度可延长的ramanomes揭示丰富,single-cell-resolution高吞吐量和杰出人才,而不需要与荧光探针标记细胞,因此FlowRACS是一种普遍适用的工具配置文件和细胞本质上基于他们的代谢功能,“共同通讯作者徐剑教授说,从单细胞QIBEBT中心。

通过的改进pDEP-DLD-RFC承诺广泛实用细胞代谢分析的系统和应用程序在医学研究和生命科学等领域。

在未来努力,研究团队将研究方法更有效地使细胞小,集成pDEP-DLD与表面增强拉曼散射减少收购时间,合并line-focusing策略检测多个单元是在并行计算和简化在所单细胞测序或栽培。

参考:任王X, L,刁Z, et al .流式细胞仪等对单细胞健壮的自发拉曼通过pDEP-DLD-RFC代谢现象学分析。阿德科学。n / a (n / a): 2207497。doi:10.1002 / advs.202207497

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