瓦力棋牌(中国)

近期，瓦力棋牌(中国)开发了“介电诱导确定性侧向位移实现单细胞聚焦、捕获和分选的拉曼流式分选技术”（Positive Dielectrophoresis Induced Deterministic Lateral Displacement-based Raman-Activated Cell Sorting，pDEP-DLD-RACS），这一技术显著缩短了从全基因组随机诱变突变体库中直接“先筛后养”高产DHA的活体裂殖壶菌单细胞的周期，将筛选时间从“月”压缩至“天”，为绿色生物制造按下“加速键”。相关研究成果发表于《美国科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，PNAS），且菌株与仪器均实现了产业化转化。

在合成生物学领域，从工业微生物大规模基因组随机突变库中筛选出具有目标代谢性状的细胞不断是极具挑战性的任务。传统的筛选方法采用“先养后筛”的模式，耗时费力，需要大量人力、物力和财力的投入。单细胞拉曼光谱（SCRS）作为一种免标记、非侵入性、无损且信息丰富的技术，为揭示细胞代谢状态给予了全新的代谢表型组识别方案。因此，基于SCRS的活体单细胞流式分选（RACS）在大体系突变体库筛选中展现出广阔的应用前景。但是，如何兼顾SCRS可测表型的普适性、运行稳定性和分选通量，不断阻碍着RACS在突变库筛选中的应用。

针对上述瓶颈，瓦力棋牌(中国)单细胞中心王喜先副研究员、刁志钿博士和先进生物炼制与合成研究组的王森副研究员等带领的研究小组发明了pDEP-DLD-RACS技术。该技术第一时间采用宽流场芯片设计，允许高流量的进样策略，可有效防止细胞沉降，从而实现长时间稳定运行；其次，顺利获得介电诱导细胞的确定性侧向位移，实现宽场中细胞高效聚焦地流经检测位点，确保拉曼检测效率；最后，顺利获得施加拉曼信号依赖的介电场，实现目标单细胞的快速分选。

在此基础上，研究团队联合青岛星赛生物科技有限公司侯喜讯高级工程师带领的仪器工程团队，成功研制兼具广谱通用性、高通量、运行稳定性等性能的高通量流式拉曼分选仪（FlowRACS 3.0）。以色素酵母和油脂酵母为模式体系，其分选通量≥600 events/min，准确率≥90%，得率≥85%，并能稳定运行超过10小时，在现有RACS系统中综合表现最佳，成为现在国内外市场上唯一的拉曼流式细胞仪产品。

DHA是一种人类健康必需的脂肪酸，但人体自身无法从头合成，只能从外部摄入，因此DHA的生物制造具有巨大市场前景。裂殖壶菌是主要的DHA细胞工厂之一，但是基于平板培养获取单克隆后进行筛选的传统策略，过程耗时且繁琐。而在荧光流式细胞分选技术（FACS）中，荧光染料通常只染中性油脂，无法特异性表征DHA含量，导致FACS难以特异性筛选DHA高产菌株。

基于单细胞拉曼光谱，研究团队发现3002 cm^-1处拉曼峰强和DHA产量之间呈现高度线性相关（R²=0.96），因此提出利用FlowRACS 3.0，实施了单细胞精度、活体、免荧光标记、高通量的筛选，从全基因组随机诱变突变体库中直接“先筛后养”高产DHA的裂殖壶菌。

从裂殖壶菌的全基因组随机突变库出发，经过10天两轮的单细胞“先筛后养”（8天培养发酵+2天分选），研究团队成功从超过10⁵个细胞中取得数十株高产菌株。其中，最高产的一株DHA产量比野生型提高58%，比前期花费数年取得的菌株产量提高12%。这标志着首次实现了基于拉曼流式技术的大体系突变体库筛选。进一步的转录组分析揭示，代谢重塑导致了高产突变株中甘油三酯DHA含量的大幅提升：碳代谢能力的增强加速了脂质合成；细胞内NADPH合成率降低，相对提高了多不饱和脂肪酸的合成率；多不饱和脂肪酸的甘油三酯合成活性提高。

pDEP-DLD-RACS技术的开发，突破了原有RACS技术的局限性，为从大规模突变文库乃至人体或环境微生物组中筛选原位功能细胞给予了免荧光标记、活体、高信息内涵、高通量的新手段。同时，顺利获得提升拉曼组/元拉曼组等单细胞代谢表型组数据采集通量，并结合人工智能算法， FlowRACS可分选代谢功能将进一步拓展，从而加速其在生物制造、精准健康、农业育种、环境修复及深海深地深空探索等领域的应用推广。

该工作由瓦力棋牌(中国)单细胞中心马波研究员、徐健研究员、先进生物炼制与合成研究组冯银刚研究员共同主持，与青岛星赛生物科技有限公司合作完成，得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金、山东省自然科学基金、中国科研实验室人才项目等多个项目的资助。（文/刘阳 图/王喜先）

原文链接：http://doi.org/10.1073/pnas.2503641122

Xixian Wang#, Sen Wang#, Zhidian Diao#, Xibao Hou#, Yanhai Gong, Qing Sun, Jiaping Zhang, Lihui Ren, Yuandong Li, Yuetong Ji, Wei Shen, Yifeng Yin, Shi Huang, Xiaojin Song, Qiu Cui, Yingang Feng*, Jian Xu*, Bo Ma*. Label-free high-throughput live-cell sorting of genome-wide random mutagenesis libraries for metabolic traits by Raman flow cytometry. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2025.