中国学者权威期刊发表流式细胞新技术

　　单细胞拉曼分选(RACS)是一种极具潜力的活体细胞功能分选技术。与目前通用的荧光激活细胞分选(FACS)相比，RACS具有直接基于细胞功能分选、无需标记、不需预知生物标识物的关键优势……

　　生物通报道：流式细胞技术与相关的荧光激活细胞分选技术（fluorescence-activated cell sorter，FACS）对生物学研究产生了深远的影响，但是它们还是存在一些局限性，近年来，科学家们研发出了一些新的策略，但他们并没有修改传统的流式细胞仪，而是在新型微流控装置上进行精简。这些微型芯片实验室能帮助研究人员在更为多样的物理和分子特征基础上进行筛选和分型，而且也不需要抗体。以下是几位学者提出的新型流失细胞技术与研究策略。

前文：

流式细胞技术新工具：PCR+流式分析

突破限制的流式细胞技术

单细胞拉曼分选

研究人员：中科院青岛生物能源与过程研究所单细胞研究中心主任徐健研究员

当前项目: 微生物生物燃料发展

存在问题: 生物燃料研发需要标识出那些能进行特殊碳化学反应的细胞，但是这些细胞无法正常培养和研究，因此研究人员也不清楚是否有一些能识别和分拣细胞的分子标记。

解决方案：

徐健研究组以单细胞拉曼分选(RACS)为基础，研发出了一种基于阵列介电单细胞捕获/释放的快速拉曼识别技术。

单细胞拉曼分选(RACS)是一种极具潜力的活体细胞功能分选技术。与目前通用的荧光激活细胞分选(FACS)相比，RACS具有直接基于细胞功能分选、无需标记、不需预知生物标识物的关键优势，因此在海洋资源挖掘、生物能源种质筛选、肿瘤监测与分选、环境微生物监控、农业生态研究等诸多领域具有广阔应用前景。但由于细胞固有拉曼信号弱所导致的细胞分选通量低这一问题限制了其应用与推广。开发高速流动细胞拉曼信号的快速采集和识别已经成为发展高通量拉曼流式细胞分选的关键技术挑战之一。

为此，这一研究组开发了一种基于阵列介电单细胞捕获/释放的快速拉曼识别技术。通过对高速流动单细胞的介电操控，实现了单细胞流在电极上的捕获/释放，并在细胞捕获期间(毫秒-秒)完成拉曼信号的采集识别。

通过耦合该团队同期建立的基于电磁阀吸吮的微流控细胞分离技术(Zhang Q, et al., Lab on a Chip 2014, Cover page, 2014 HOT Articles;下图B)，实现了产色素工程酵母和普通酵母细胞的拉曼流式分选。前述工作首次建立起基于介电单细胞捕获/释放的单细胞拉曼流式分选原理和装置，为下一步发展高通量拉曼流式细胞分选仪器奠定了原理和关键技术基础。

单细胞中心前期建立的单细胞弹射分选方法(Wang Y, et al, Anal Chem, 2013)适用于贴壁生长的细胞、微生物生物膜等固相细胞的分选。而该研究开发的单细胞流式分选方法针对于流动相细胞的分选。这两种方法学的建立和相互结合，为研制广谱性适用于自然界各种细胞存在状态的单细胞拉曼分选装备提供了可行性。

如何入手：

徐健研究员表示，在国内已经配置了两台微流控RAC系统，同时还有另外两台正在组装中。第三台RAC系统在牛津大学，研究人员可以申请使用这些仪器，他表示，“欢迎提出任何问题，我们的一些资助资金也鼓励项目合作。”

（生物通：张迪）

原文摘要：

Raman-Activated Cell Sorting Based on Dielectrophoretic Single-Cell Trap and Release

Raman-activated cell sorting (RACS) is a promising single-cell technology that holds several significant advantages, as RACS is label-free, information-rich, and potentially in situ. To date, the ability of the technique to identify single cells in a high-speed flow has been limited by inherent weakness of the spontaneous Raman signal. Here we present an alternative pause-and-sort RACS microfluidic system that combines positive dielectrophoresis (pDEP) for single-cell trap and release with a solenoid-valve-suction-based switch for cell separation. This has allowed the integration of trapping, Raman identification, and automatic separation of individual cells in a high-speed flow. By exerting a periodical pDEP field, single cells were trapped, ordered, and positioned individually to the detection point for Raman measurement. As a proof-of-concept demonstration, a mixture of two cell strains containing carotenoid-producing yeast (9%) and non-carotenoid-producing Saccharomyces cerevisiae (91%) was sorted, which enriched the former to 73% on average and showed a fast Raman-activated cell sorting at the subsecond level.