Världens första instrumentsystem för Raman-aktiverad cellsortering och sekvensering (RACS-SEQ) utvecklades nyligen i östra Kinas Qingdao City, möjliggör funktionell identifiering, sortering och sekvensering av enskilda celler, på ett etikettfritt sätt.

Systemet, utvecklad av forskare från Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) vid den kinesiska vetenskapsakademin, släpptes vid den 20:e molekylära spektrumkonferensen i Kina och den årliga konferensen för spektroskopi 2018 den 20 oktober.

En enda cell är den grundläggande enheten för funktion och evolution för de flesta livsformer på jorden. För att förstå varför celler skiljer sig från varandra och att snabbt identifiera celler och gener när det gäller målfunktion, funktionell profilering och sekvensering på encellsnivå är av stor betydelse.

Fluorescensaktiverad cellsortering (FACS) är den mest använda strategin och instrumentet för encellssortering. Dock, celler måste vara fluorescerande märkta (på specifikt DNA, protein eller metabolitbiomarkörer) före flödescytometri. Därför, celler utan kända biomarkörer, celler som inte kan fluorescensmärkas, och celler som ännu inte är odlade, är alla utom räckhåll för FACS.

"RACS-SEQ körs på ett annat sätt, sa Xu Jian, chef för Single-Cell Center på QIBEBT. "Det kräver inte märkning av celler, som övervinner nackdelarna med FACS, och är allmänt tillämplig på överflöd av typer av celler i naturen."

Systemet är baserat på Ramanome-konceptet och uppfinningen av nyckelteknologier inklusive Raman-aktiverad gravitationsdriven cellinkapsling (RAGE) och Raman-aktiverad mikrodroppcellssortering (RADS). Den består av fyra funktionella moduler, inklusive encellig Raman-avbildning, tolkning av Ramanome -data för fenotyp och funktion, och RACS-SEQ bibliotekskonstruktion för de sorterade enskilda cellerna.

RACS-SEQ-systemet är utrustat med ett intelligent informationssystem, som består av Ramanome Lab Information System (RamLIS), Ramanome Explorer (RamEX) och Ramanome Database (RamDB). Användare kan snabbt och exakt skaffa Ramanome -data för prover via RamLIS, bearbeta och bryta dessa data online via RamEX, och lagra all information för framtida datalagring och gruvdrift via RamDB. De enstaka cellerna sorterade efter RAGE och RADS kan sedan utsättas för encellssekvensering, via encellig nukleinsyraextraktion och amplifiering i mikrodroppar.

Systemet, via ny teknik som RAGE och RADS, behåller inte bara cellaktivitet efter sortering, men höjer också kvaliteten på encelliga genomkomponenter kraftigt. Genomtäckningen för en enda bakteriecell kan nå 95% med RACS-SEQ-systemet, enligt MA Bo, gruppledare för mikrofluidiksystem, Single-Cell Center. Det släppta RACS-SEQ-systemet inkluderar också ett antal kit som encellstestsatsen för klinisk antimikrobiell resistens, post-RACS enkelcellsgenomamplifieringskit och RAGE-mikrochipset.

"[Detta system] kommer att hitta stora tillämpningar inom mikrobiom- och syntetisk biologiforskning, och stödja biomedicinen, biosäkerhet, industriell bioteknik såväl som marin bioteknikindustri, sa Liu Chenli, chef för Center for Synthetic Biology Engineering Research, Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Kinesiska vetenskapsakademien.