[發明專利]一種用于細胞和顆粒分離的分選儀及分選方法

有效

• 申請號: 201010526320.2
• 申請日: 2010-10-29
• 公開（公告）號: CN102019277A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 曾雨;黃巍;李夢秋;張大奕
• 申請（專利權）人: 北京惟馨雨生物科技有限公司
• 主分類號: B07C5/342
• 分類號: B07C5/342;G01N21/65
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 王建國

技術領域

本發明涉及一種用于細胞和顆粒分離的分選儀及分選方法，尤其涉及一種用于納米-微米尺度細胞和顆粒分離的分選儀及分選方法，屬于生物技術領域。

背景技術

合成生物學通過分子生物學手段，對細胞軟件(以DNA為代表的遺傳物質)和硬件(以核糖體為代表的細胞器)進行系統改造，使之具備特定功能。這些活體細胞能自我復制并作為“合成工廠”，將簡單和低價的能量和物質(例如陽光與二氧化碳)轉化為具有高附加值的藥物、材料和生物能源，或用于消除難降解污染物。正如2009年英國皇家工程學會報告所言，合成生物學帶來的突破和效益“必將成為國家財富的重要組成部分”。但是，合成生物學技術的發展首先取決于具有創新功能的生命組分(基因、蛋白、細胞、群落等)的獲得，而在此領域現有研究面臨三大技術瓶頸。

首先，微生物大約占據了全球生物量的一半，其中蘊含著大量未知的功能基因，而自然環境中超過99％的微生物為不可培養微生物，不能通過傳統的培養方法分離和研究。例如，Craig?Venter在百慕大Sargasso海域研究中，僅在數百升海水中就發現了148種新的微生物和大約120萬個未知基因。另有研究表明，1克土壤中就含有超過18000種微生物，超過已知原核生物總數(16177種)?；诖?，人們逐漸認識到不可培養微生物作為一種尚未被開發的生物資源，在生物能源、工業生物催化、環境修復、醫藥等領域具有難以估量的價值。因此，建立單細胞水平(微米尺度)或納米尺度顆粒的識別與分選平臺，對于探究不可培養微生物中所蘊含的基因資源具有重大意義。

其次，傳統的基于細胞群體水平性狀測量的信息并不能真實反映細胞內部的生物過程及機制。傳統微生物學對微生物細胞表征的研究基于群體細胞水平，而最近研究表明，同一種群內具有相同基因型的細胞可展現出顯著表現型差異性，這在很大程度上歸結于胞內分子碰撞所導致的基因表達隨機性。這種分子水平上所存在的DNA表達與調控的時間和空間隨機性，產生了群體內細胞的表征存在個體差異性。對單細胞個體差異性機制的研究，可以揭示癌癥發病機制，理解細胞分化與組織發育原理，識別基因表達特性與細胞特征?，F有單細胞研究技術主要基于宏基因組焦磷酸測序和熒光活化細胞分選。前者是研究基因表達和不可培養微生物的主要手段，但顯著依賴DNA測序分析，不僅不能直接揭示基因表達機制，而且不能分離具有特定功能基因的微生物。后者是分離細胞的有效手段，然而由于絕大多數活體細胞本身熒光效應較弱或沒有熒光，外加熒光標記過程會導致細胞死亡，因此該方法無法用于活體細胞篩選。尤為重要的是，無論是宏基因組測序還是熒光活化細胞分選方法，都不能有效地建立在不同環境條件下基因表達與環境因素之間的關系，進而無法獲得不可培養微生物與其生態功能之間的聯系。因此，只有通過在活體單細胞水平實現性狀識別和分選，才可以真正了解和改進細胞功能。