科学家发明了利用光按类型对细胞进行分类的新方法
研究人员开发并展示了一种高通量单细胞分选的新方法，该方法使用受激拉曼光谱而不是传统的荧光激活细胞分选方法。新方法可以提供一种无标记、非破坏性的细胞分选方法，用于多种应用，包括微生物学、癌症检测和细胞治疗。
波士顿大学的张静将在光学 + 激光科学前沿 (FiO LS) 会议上展示这项研究，该会议将于 2023 年 10 月 9 日至 12 日在华盛顿州塔科马(大西雅图地区)的大塔科议中心举行。
“我们的方法(刺激拉曼激活细胞喷射，S-RACE)提供了一种创新的方法，以高通量方式根据细胞内化学成分对细胞进行分类，”张解释道。“各种下游表型和/或基因组分析可以应用于分离的细胞群。此外，它与小细胞的兼容性有利于分选细菌和其他微生物。例如，通过采用S-RACE，可以直接从其自然栖息地(例如水体、土壤或胃肠道)捕获表现出特定代谢特征的病原体或细胞。随后的测序可以实现细胞分类鉴定和生态功能评估等任务。”
流式细胞术用于许多生物医学领域，以快速计数和表征各种类型的细胞，包括血细胞、干细胞、癌细胞和微生物。根据细胞的大小、粒度或细胞表面和细胞内分子的表达对细胞进行分选，可用于深入了解生物过程或分离出具有某些特征的细胞以进行进一步分析。
尽管当前大多数高通量细胞分选方法依赖于荧光信号进行分选，但荧光标记会干扰细胞功能并且不能与小分子一起使用。拉曼光谱是一种有前途的替代方案，因为它通过获取细胞的化学指纹来提供无标记和非破坏性的单细胞测量。然而，很难同时获得强拉曼信号和实用的成像细胞微流体装置。
在这项新工作中，研究人员描述了他们如何通过使用受激拉曼光谱来克服这一挑战，该光谱产生的信号比更常用的自发拉曼散射高几个数量级。为了进行分选，采集受激拉曼图像来识别感兴趣的物体或细胞，然后 2D 振镜将 532 nm 脉冲激光指向细胞。最后，声光调制器用作快速脉冲选择器，以便可以使用单个激光脉冲将选定的细胞推入收集器。每次弹射仅需约 8 毫秒。
研究人员首先展示了他们的刺激拉曼激活细胞喷射方法，使用 1 微米聚合物珠的混合物，实现了约 95% 的纯度和 98% 的吞吐量，每秒进行约 14 次喷射。他们还表明该方法可以用于固定细菌。
为了将分选方法应用于活酵母细胞，研究人员在喷射模块中添加了一层薄薄的琼脂，以保护细胞免受热和干燥的影响，并使用琼脂皿作为收集器，在细胞着陆过程中提供更多的缓冲和水分。研究人员使用该系统排出了大约 340 个酵母细胞，并在大约 40 小时后观察到细胞在接收皿中成功生长。他们还表明，定量聚合酶链反应等其他基因组分析方法可以与分选方法相结合。
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