自主研發,全球首臺商品化單細胞精準分選儀問世

出品：科普中國

製作： 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所 中國科普博覽

監製：中國科學院計算機網絡信息中心

2019年4月29日，在吉林長春國家光電國際創新園，一個小型會議正在召開，對媒體公布了一個好消息：2019年2月，中科院長春光機所李備團隊研發的單細胞精準分選儀研製成功，這臺分選儀也是目前世界上公開發布的第一款基於雷射精準分選技術的商業化單細胞分離產品。該設備可實現對複雜生物樣本中單細胞的精準分離，可實現高效、自動化單細胞分選，突破了我國單細胞研究與產業化應用瓶頸。

與傳統的流式細胞分選技術相比，該技術不對細胞進行任何「修飾」，即可實現精準分選，可最大程度保持細胞本來的狀態；同時，對不同類型、尺寸的細胞具有良好的普適性，可應對各種性狀的複雜生物樣本，特別適用於微生物單細胞分選。

自主研發，突破瓶頸，一躍進入世界先進行列

單細胞精準分選儀是目前世界上公開發布的第一款基於雷射精準分選技術的商業化單細胞分離產品。

圖1.單細胞精準分選儀

該設備可實現對複雜生物樣本中單細胞的精準分離，具有無標記、非接觸、準確率高、廣泛適用等特點。

其原理為：這項技術的原理為雷射與特殊介質的相互作用，這個過程就好比讓細胞安置在飛機的彈射座椅上，當鎖定目標細胞後，就操作彈射座椅，將此細胞從群體中分離出來。

圖2.單細胞精準分選技術原理圖

利用這臺儀器，與單細胞圖像智能識別軟體、自動化分選與收集裝置相結合，可實現高效、自動化單細胞分選，突破了我國單細胞研究與產業化應用瓶頸。

百步穿楊、隔空取物，看單細胞精準分選儀有何神功

與當前應用最為廣泛的流式細胞分選技術相比，單細胞精準分選技術有兩項獨門絕技：百步穿楊和隔空取物。

百步穿楊：對於由成千上萬個細胞組成的生物樣本，流式細胞分選更擅長將其中尺寸較大（10微米以上）、類型相同的細胞分選出來，但對於尺寸幾微米甚至更小的微生物細胞、或某個特定的目標細胞分選，流式細胞儀就顯得有些力不從心了。而單細胞精準分選儀通過與顯微成像系統配合，可對複雜生物樣本中任一目標細胞進行分選，真正實現「精準分選」。

隔空取物：流式細胞分選分選過程中，高流速容易對細胞造成損傷；而單細胞雷射彈射技術在分選時，雷射只作用於分選晶片的特殊材料上，目標細胞隨材料一起被彈出，這種隔空取物的方式幾乎對細胞沒有損傷。

憑著這兩項絕技，單細胞精準分選儀可以實現對複雜環境樣品中具有特殊功能的細胞進行分選、研究和培養，可能促進醫療、健康、製藥、環境等領域產生重大突破。

不僅如此，單細胞精準分選儀在成本價格上較流式細胞分選儀也有明顯優勢，更為重要的是它打破了國外廠商在細胞分選技術上的壟斷，將使單細胞分選技術真正成為生命、醫療、環境等各領域科學家手中的利器。

從3人到30餘人 2年時間實現「第一」

中科院長春光機所於2017年4月引進牛津大學李備博士，開始單細胞精準分選儀產業化研究，並於2018年初投資成立了長春長光辰英生物科學儀器有限公司。到現在，團隊由最初3人到現在30餘人，申請核心技術專利2項，成功研發出三代單細胞精準分選儀，為我國在成熟的單細胞分選技術以及商品化單細胞分選設備方面開創了新途徑，為單細胞研究打下良好基礎。

隨著單細胞研究已成國際科研熱點，單細胞的產業化應用必將是未來精準醫療、生物製藥、全民健康、環境資源等眾多行業的發展方向。長春長光辰英生物科學儀器有限公司單細胞精準分選儀的研製成功，突破了我國單細胞研究與產業化應用最大瓶頸，為探索單細胞生命科學提供一個有效方法，為解密生命密碼提供一個有力工具。

「單細胞精準分選儀」會帶來什麼改變？

這臺單細胞精準分選儀也是目前全球首款公開發布的、基於雷射精準分選技術的商業化單細胞分離產品，它具有適用性廣、智能化高、分選精準、應用性強等特點，可廣泛用於醫療、健康、製藥、生物科技，環境等領域，並助力這些研究領域產生新的重大突破。

在微生物技術領域，利用此項技術，可以在複雜的微生物樣本中，解析、篩選具有特殊生物功能的微生物細胞，從而在農業固氮，海洋固碳，分解汙染物等方向有望產生重大突破。

在醫療領域，單細胞精準分選儀可快速定位並分離臨床樣本中的病原微生物，從而及時指導用藥，為重症感染患者爭取黃金治療期，防止抗生素濫用。

在生物製藥領域，通過對具有特殊生理功能或代謝產物的微生物的快速、定向分選，大幅縮短製藥菌製備周期、加速新藥研發進程。

未來，單細胞雷射精準分選技術將為微生物資源利用、疾病診斷、製藥工程、健康管理等領域提供可靠的單細胞分選解決方案，推動單細胞研究領域快速發展，為生命科學打開一個全新世界。