研究人员已经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。这种新方法可以提供一种无标记、无损的细胞分类方法，用于多种应用，包括微生物学、癌症检测和细胞治疗。

来自波士顿大学的张静将在2023年10月9日至12日在华盛顿州塔科马(大西雅图地区)的大塔科马会议中心举行的光学+激光科学前沿(FiO LS)上展示这项研究。

“我们的方法(刺激拉曼活化细胞喷射，S-RACE)提供了一种创新的方法，以高通量的方式根据细胞内化学成分对细胞进行分类，”张解释说。“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，它与小细胞的相容性有利于细菌和其他微生物的分选。例如，通过使用S-RACE，可以直接从其自然栖息地(例如水体、土壤或胃肠道)捕获具有特定代谢特征的病原体或细胞。随后的测序使诸如细胞分类鉴定和生态功能评估等任务成为可能。”

流式细胞术在许多生物医学领域用于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进行额外分析。

虽然目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，不能用于小分子。拉曼光谱是一种很有前途的替代方法，因为它通过获得细胞的化学指纹来提供无标签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用于成像细胞的实用微流体装置。

在这项新研究中，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，这种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，首先获取受激拉曼图像来识别感兴趣的物体或细胞，然后二维galvo反射镜将532 nm脉冲激光指向细胞。最后，声光调制器用作快速脉冲拾取器，以便使用单个激光脉冲将选定的细胞推入收集器。每次弹射只需要大约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，达到95%的纯度和98%的吞吐量，每秒进行14次喷射。他们还表明，这种方法可以用于固定细菌。

为了将这种分选方法应用于活酵母细胞，研究人员在弹射模块上添加了一层薄薄的琼脂，以保护细胞不受热和干燥，并使用琼脂盘作为收集器，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培养皿中成功生长。他们还表明，其他基因组分析方法，如定量聚合酶链反应，可以与分选方法相结合。

关于光学和激光科学前沿

光学前沿，光学年会(前身为OSA)与美国物理学会激光科学部的年度会议《激光科学》一起发表。这两次会议联合了来自两个学会的社区，在不同的光学和光子学主题和物理，生物和化学学科方面进行全面和当前的研究。2023 FiO LS会议将以现场活动的形式举行，其中包括数百场现场贡献和邀请的演讲，以及可供在线观看的额外点播内容。媒体可凭证件免费注册。数字资产可按要求提供。