青島能源所開發(fā)智能化、自動(dòng)化的微生物單細(xì)胞分選儀

　　【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】單細(xì)胞分析已成為生命科學(xué)的有力工具，原位樣品在單個(gè)細(xì)胞精度的識(shí)別、分選、測(cè)序/鑒定對(duì)于深入解析微生物組的結(jié)構(gòu)和功能具有重要作用。青島能源所單細(xì)胞中心與青島星賽生物合作，成功開發(fā)微生物單細(xì)胞自動(dòng)分選系統(tǒng)EasySort AUTO，可將常規(guī)顯微鏡升級(jí)為微生物單細(xì)胞的智能化、自動(dòng)化分選裝置，并利用酵母和大腸桿菌細(xì)胞示范了單細(xì)胞分選—測(cè)序/培養(yǎng)的全流程，為微生物資源的探測(cè)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(wù)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(yùn)含著精準(zhǔn)健康、碳減排、環(huán)境保護(hù)、清潔能源等當(dāng)今人類社會(huì)重大挑戰(zhàn)的解決方案。然而，微生物細(xì)胞尺寸小，操控難度大，單個(gè)細(xì)胞的識(shí)別與分選極具挑戰(zhàn)性；同時(shí)，菌群中的龐大的細(xì)胞數(shù)量讓原位、單細(xì)胞層面的菌群研究對(duì)于自動(dòng)化、高通量的需求尤為迫切。
 

　　針對(duì)上述問題，單細(xì)胞中心刁志鈿博士、闞凌雁工程師、趙怡龍工程師帶領(lǐng)的研究小組，基于青島星賽生物的單細(xì)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(xì)胞自動(dòng)化分選系統(tǒng)EasySort AUTO。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)搭載的AI輔助圖像識(shí)別算法可以智能化、自動(dòng)化地識(shí)別目標(biāo)細(xì)胞，準(zhǔn)確率達(dá)80%；系統(tǒng)嵌入的光鑷技術(shù)可以捕捉并精準(zhǔn)操控目標(biāo)細(xì)胞；最后，基于界面接觸的微量液體分離專利技術(shù)，目標(biāo)細(xì)胞能夠以單管單細(xì)胞(One-Cell-One-Tube)的形式自動(dòng)收集于PCR管中，通量為~120細(xì)胞/小時(shí)，單細(xì)胞率高于93%。該系統(tǒng)分選的目標(biāo)單細(xì)胞可以直接開展單細(xì)胞測(cè)序、培養(yǎng)等工作，單細(xì)胞測(cè)序成功率高于84.2%，酵母細(xì)胞和大腸桿菌單細(xì)胞培養(yǎng)的成功率分別為~85%和~80%。
 

　　此外，EasySort AUTO的設(shè)計(jì)還具備三個(gè)顯著特點(diǎn)：1)廣譜適用性，由于光鑷可以操控不同尺寸的細(xì)胞，該系統(tǒng)廣泛適用于各類單細(xì)胞的分離、分選、培養(yǎng)及測(cè)序?qū)嶒?yàn)；2)靈活性，該系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)，可通過安裝“巧手”—光鑷模塊和自動(dòng)收集模塊，將生物實(shí)驗(yàn)室常見的正置顯微鏡升級(jí)為單細(xì)胞分選裝置；3)高活性保持，分選后的目標(biāo)細(xì)胞具備較高的活性和DNA/RNA質(zhì)量。
 

　　單細(xì)胞中心長(zhǎng)期致力于微生物單細(xì)胞技術(shù)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(xì)胞拉曼藥敏快檢儀(CAST-R)、單細(xì)胞拉曼光鑷分選儀(RACS-Seq)、單細(xì)胞微液滴分選系統(tǒng)(EasySort)等產(chǎn)品，并已進(jìn)入市場(chǎng)。作為EasySort儀器系列的新成員，EasySort AUTO的設(shè)計(jì)聚焦在為顯微鏡的“慧眼”提供一雙自動(dòng)的“巧手”，使得顯微鏡可以智能化發(fā)現(xiàn)目標(biāo)單細(xì)胞，并自動(dòng)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(dòng)化的細(xì)胞收集、目標(biāo)細(xì)胞的高活性保持等優(yōu)勢(shì)為微生物單細(xì)胞的分選工作提供特色解決方案。
 

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