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拉曼光谱技术在单细胞表型检测与分选中的应用进展 被引量:3
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作者 王喜先 孙晴 +2 位作者 刁志钿 徐健 马波 《合成生物学》 CSCD 2023年第1期204-224,共21页
基因组测序、编辑与合成技术日新月异,推动了基因型“设计”和“合成”能力的突飞猛进,同时也使人工细胞的表型检测成为合成生物学发展的瓶颈之一。对于细胞功能的快速测试与评价,单细胞分析技术具有重要意义与前景,但理想的解决方案需... 基因组测序、编辑与合成技术日新月异,推动了基因型“设计”和“合成”能力的突飞猛进,同时也使人工细胞的表型检测成为合成生物学发展的瓶颈之一。对于细胞功能的快速测试与评价,单细胞分析技术具有重要意义与前景,但理想的解决方案需要具备活体无损、非标记式、提供全景式表型、能分辨复杂功能、快速高通量且低成本、能与组学分析联动等特征。拉曼光谱技术具备上述所有特征,能够提供单细胞的化学成分组成及分子结构等信息,是一种高效的单细胞表型识别技术。本文首先概述了拉曼组概念和基于拉曼组的细胞功能表型识别,包括代谢产物定性和定量、底物代谢和互作表征、细胞种类和状态鉴定以及环境应激检测等;其次,根据拉曼信号的分类、拉曼信号检测模式和目标细胞分选策略,对现有的拉曼分选平台及其在细胞表型分选中的应用进行分析总结;最后,对单细胞拉曼光谱技术在合成细胞表型检测与分选面临的问题、潜在解决策略进行了探讨和展望。单细胞拉曼光谱技术不仅为细胞工厂的高通量、全景式表型检测与筛选提供了全新的解决方案,还将推动“单细胞精度的表型组-功能基因组”作为一种新的生物大数据类型,服务于“数据科学”驱动下的合成生物技术。 展开更多
关键词 合成生物学 拉曼光谱技术 细胞工厂 单细胞表型识别 高通量分选
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海洋微生物高通量培养方法和分选技术的研究进展 被引量:7
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作者 袁东芳 于乐军 刘晨光 《微生物学通报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1180-1187,共8页
海洋环境中蕴含着丰富的微生物资源,其在生态系统中发挥着重要作用,与人类生活息息相关。但是迄今通过传统的培养方法可被培养分离的海洋微生物不到1%。本文论述了海洋微生物的重要性,大多数海洋微生物不可被培养的原因,以及高通量培养... 海洋环境中蕴含着丰富的微生物资源,其在生态系统中发挥着重要作用,与人类生活息息相关。但是迄今通过传统的培养方法可被培养分离的海洋微生物不到1%。本文论述了海洋微生物的重要性,大多数海洋微生物不可被培养的原因,以及高通量培养方法和分选技术的研究进展。随着研究的深入,将会有更加实用有效的高通量培养方法和分选技术出现。 展开更多
关键词 海洋微生物 高通量培养 分选技术
原文传递
微液滴高通量筛选方法的研究与应用进展 被引量:2
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作者 秦伟彤 杨广宇 《合成生物学》 CSCD 2023年第5期966-979,共14页
在单细胞层面对生物功能进行高通量的分析和分选是对关键基因、元件、途径与细胞工厂进行优化的重要技术。基于微液滴的筛选方法因其低成本、超高通量等优势,已被广泛应用于生物、医药、食品和工业等各个领域。本文针对目前主流的荧光... 在单细胞层面对生物功能进行高通量的分析和分选是对关键基因、元件、途径与细胞工厂进行优化的重要技术。基于微液滴的筛选方法因其低成本、超高通量等优势,已被广泛应用于生物、医药、食品和工业等各个领域。本文针对目前主流的荧光激活的液滴分选、吸光度激活的液滴分选,以及无标记液滴分选等微液滴筛选设备的进展进行综述,主要包括基于质谱、拉曼、核磁共振、电化学、图像识别等。并总结了近年来微液滴筛选设备在酶进化、微生物育种等领域应用成功的案例。此外还对不同的微液滴筛选设备的优势与面临的挑战进行了讨论,未来各种新的荧光探针的开发以及质谱等非标记检测方法的进一步发展,将是微液滴筛选设备的主要发展方向,在蛋白质工程、抗体工程、细胞分选及临床研究等方面具有重要的应用潜力。 展开更多
关键词 高通量筛选 微流控 分选方法 微液滴 检测信号
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单细胞拉曼光谱测试分选装备研制及应用进展 被引量:1
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作者 刁志钿 王喜先 +2 位作者 孙晴 徐健 马波 《合成生物学》 CSCD 2023年第5期1020-1035,共16页
合成生物学的跨越式发展,取决于“设计-构建-测试-学习”(design-build-test-learn)这四大环节的突破。随着基因组测序、编辑、合成以及人工智能技术的日新月异,业界设计和构建突变体甚至人工细胞工厂的能力已经突飞猛进。然而,合成生... 合成生物学的跨越式发展,取决于“设计-构建-测试-学习”(design-build-test-learn)这四大环节的突破。随着基因组测序、编辑、合成以及人工智能技术的日新月异,业界设计和构建突变体甚至人工细胞工厂的能力已经突飞猛进。然而,合成生物学至今仍面临的困境之一便是“大体系的复杂性难以处理”,一旦体系变大,细胞表型测试与分选的工作量就非常艰巨,甚至不可完成。单细胞拉曼光谱(SCRS)技术能够在活体单细胞水平、非标记状态下识别全景信息从而分辨复杂功能表型,且具有快速、低成本、能够与下游细胞组学研究耦联等优势,被视为全新的单细胞表型识别技术。目前,基于SCRS技术强大的表型识别能力已发展了系列合成表型的测试与分选装备,并进行了广泛的应用示范,展示了其助力合成生物学表型测试与分选的巨大潜力。本文选取自主研制的单细胞拉曼光镊分选仪(RACS-Seq)、单细胞微液滴分选系统(EasySort)和高通量流式拉曼分选仪(FlowRACS)为典型仪器装备,分别概述其技术原理和技术迭代以及特色应用案例等。本文最后对当前基于SCRS技术的合成表型测试分选装备所存在的问题及潜在解决策略进行了探讨和展望。 展开更多
关键词 合成生物学 单细胞拉曼光谱技术 细胞工厂 单细胞表型识别 高通量分选
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High-throughput sorting of two-color fluorescent-labeled zebrafish embryos
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作者 Hongzhen Tang Linbo Wang +3 位作者 Xiaohu Chen Chong Chen Hui Li Guang Yang 《Journal of Innovative Optical Health Sciences》 SCIE EI CSCD 2023年第5期107-114,共8页
The zebrafish embryos were widely employed in genetics,development and drug discovery studies as miniatured animal models.Sorting of two-color fluorescent embryos is often required in large-scale experiments but it is... The zebrafish embryos were widely employed in genetics,development and drug discovery studies as miniatured animal models.Sorting of two-color fluorescent embryos is often required in large-scale experiments but it is challenging to manually sort with high efficiency.Here,we reported a high-throughput sorting system for two-color fluorescent zebraflsh embryos.The embryos can be automatically loaded from a sample pool and sorted based on the average fluorescent intensity.The two-color fluorescent signals were split into two lines and detected by an area array camera.The system achieves the sorting of 100 embryos in less than 10 min with an accuracy of greater than 95%. 展开更多
关键词 high-throughput zebrafish embryo two-color sorting automatic.
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高通量筛选系统在定向改造中的新进展 被引量:16
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作者 杨建花 苏晓岚 朱蕾蕾 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2197-2210,共14页
酶和细胞工厂是工业生物技术的核心,在医药、化工、食品、农业、能源等诸多领域发挥重要作用。一般天然酶和细胞均需通过分子改造提高其催化效率、稳定性及立体选择性等。定向改造为快速改善酶和细胞工厂的性能提供了可能性,其中灵敏可... 酶和细胞工厂是工业生物技术的核心,在医药、化工、食品、农业、能源等诸多领域发挥重要作用。一般天然酶和细胞均需通过分子改造提高其催化效率、稳定性及立体选择性等。定向改造为快速改善酶和细胞工厂的性能提供了可能性,其中灵敏可靠的高通量筛选方法是决定酶和细胞工厂成功高效定向改造的关键。文中阐述并分析讨论了各种筛选方法的优缺点、适用范围以及信号产生策略,并总结了近3年超高通量筛选技术在酶和细胞工厂定向改造中的最新研究进展。在此基础上,讨论了高通量筛选系统目前面临的限制性因素,并对高通量筛选方法未来的发展趋势作出了展望。希望生物技术和仪器开发等各领域的研究者能够紧密合作,实现协同发展,进一步提升高通量筛选技术的可靠性和适用性。 展开更多
关键词 高通量筛选 定向进化 细胞工厂 荧光激活细胞分选 液滴微流控分选
原文传递
荧光激活细胞分选技术加速酶定向进化 被引量:1
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作者 朱润涛 高浩峰 +4 位作者 杨一帆 刘永琪 李佳祺 张霞 胡南 《生物加工过程》 CAS 2021年第3期234-240,共7页
目前,定向进化技术是改造工业酶的主要方法,而高通量筛选技术是酶定向进化的瓶颈技术之一。其中,荧光激活细胞分选技术(FACS)因其具有极高的筛选效率和广阔的通用性逐渐成为酶定向进化中首选的高通量筛选技术。依据不同的区室化策略,将... 目前,定向进化技术是改造工业酶的主要方法,而高通量筛选技术是酶定向进化的瓶颈技术之一。其中,荧光激活细胞分选技术(FACS)因其具有极高的筛选效率和广阔的通用性逐渐成为酶定向进化中首选的高通量筛选技术。依据不同的区室化策略,将荧光激活细胞分选技术分成细胞、液滴和微室高通量筛选技术。本文综述这3种新兴的筛选方法在技术方面的优劣势,并展望荧光激活细胞分选技术在未来的应用前景。 展开更多
关键词 定向进化 高通量筛选技术 荧光激活分选技术 区室化策略
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单染色体靶向富集方法的建立
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作者 谢德健 张田甜 +7 位作者 师明磊 张彦 沈文龙 叶丙雨 李平 何超 张香媛 赵志虎 《中国生物化学与分子生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1060-1066,共7页
靶向富集技术具有良好的均一性、特异性和灵敏性,只需较低的测序覆盖度即可满足后续的分析。该技术被广泛应用于特定位点重测序和染色体构象等研究。为了靶向富集测序文库中特定的染色体DNA片段,本研究以21号染色体为例,采用人胚肝二倍... 靶向富集技术具有良好的均一性、特异性和灵敏性,只需较低的测序覆盖度即可满足后续的分析。该技术被广泛应用于特定位点重测序和染色体构象等研究。为了靶向富集测序文库中特定的染色体DNA片段,本研究以21号染色体为例,采用人胚肝二倍体细胞CCC-HEL-1建立了一种单染色体靶向富集方法。具体步骤如下:(1)首先将人正常核型二倍体细胞同步化到G2/M期,制备染色体悬液;然后流式分选出21号单染色体。(2)采用多重退火环形扩增技术(MALBAC)对21号染色体DNA进行扩增;用扩增的DNA产物构建文库。(3)利用体外转录合成、生物素标记的RNA探针与文库进行液相杂交,捕获并验证捕获效率。荧光定量PCR检测结果证明,特定的21号染色体呈上百倍的富集,而靶标文库则富集了近60倍。结果提示,特异单染色体靶向富集方法成功建立。该法不仅可实现任一单染色体的靶向富集,用于单条染色体功能组学研究,而且还可能用于查找特定疾病相关的染色体异常(如DNA突变、异位、重复及倒置等),具有一定的实用意义。 展开更多
关键词 多重退火环形扩增 高通量测序 靶向富集 单染色体 流式分选
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