[發明專利]一種細胞代謝淬滅系統及其細胞代謝淬滅方法

有效

• 申請號: 201611129802.8
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106754337B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 王亮;劉文靜;郭琦;田晶;欒靜;李倩;李僉
• 申請（專利權）人: 大連工業大學
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38;C12M1/36;C12M1/26;C12M1/24;C12N1/00;C12N5/00
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 胡景波

一種細胞代謝淬滅系統及其細胞代謝淬滅方法，包括：細胞供給裝置，液液混合裝置，細胞收集裝置及電磁反饋控制裝置。本發明的生物細胞代謝淬滅系統在液液混合裝置、細胞收集裝置和電磁反饋控制裝置共同作用下，細胞培養液與低溫細胞淬滅溶液得到充分混合，且細胞可瞬間降至低溫，有效抑制酶活力、代謝淬滅完全，引入電磁反饋控制裝置和真空泵使終點的淬滅溶劑濃度可控，實現細胞培養液與低溫細胞淬滅溶液體積比的準確控制，使胞內代謝物數據真實可靠，各裝置之間相輔相成，實現對細胞進行及時、徹底代謝淬滅。采用上述系統進行代謝淬滅的方法，簡單易行，準確率高，為微生物、動物以及植物細胞的胞內代謝物研究提供技術支持。

技術領域

本發明涉及生物細胞代謝淬滅裝置及其細胞代謝淬滅方法，涉及微生物、動物、植物、醫藥和化工技術領域。

背景技術

生物技術領域在過去的幾十年里得到了突飛猛進的發展，開辟了一個新紀元，以基因組學、轉錄組學、蛋白質組學以及代謝組學為重要組成模塊的組學研究分析技術正發揮重要作用。與轉錄組和蛋白質組相同的是，代謝組學也是依賴生物背景的，每一種代謝物的濃度高低都取決于細胞、組織或機體的生理生化狀態。然而，不同于mRNA和蛋白質，建立基因和代謝物之間的聯系對于本領域目前水平來說是極其困難甚至是不可能的。一個基因能轉錄形成多個mRNA，一段mRNA能夠翻譯形成多種蛋白質，一種酶蛋白能夠催化形成多種代謝產物，盡管酶具有高度選擇性，但是酶可以催化多個底物。研究表明，mRNA水平的變化其實不一定與蛋白水平的變化一致，而且翻譯得到的蛋白也并不均具有酶學活性，所以在轉錄組或蛋白組研究中觀察到的差異變化不一定與實際的表型變化相對應。因此，通過代謝組學方法定性或定量測定生物系統合成的代謝物成為了一種解析生物代謝過程的重要手段。

代謝組學是繼基因組學、轉錄組學和蛋白質組學后的新興組學研究領域，是系統生物學的重要組成部分。通過代謝組學方法對生物體細胞胞內代謝物進行定性或定量分析，需要周密而精確的實驗設計和操作，尤其是代謝物樣品預處理操作(細胞代謝淬滅和代謝物提取過程等)。細胞代謝是指細胞吸收營養物質維持生命和增殖并降解基質的一系列化學反應過程，其反應過程極快，能夠在毫秒間實現相互轉化。“如何對細胞進行及時、徹底代謝淬滅”以及“如何從細胞中準確、完整提取胞內代謝物”成為代謝組學研究的關鍵。細胞代謝淬滅過程是細胞代謝組學研究的關鍵第一步，其決定整個實驗的成功與否。在代謝組學研究中常由于細胞代謝淬滅不完全，細胞酶活性不能得到及時抑制，而導致目標代謝物轉化或分解，使得實驗結果出現較大偏差。“如何對細胞進行及時、徹底代謝淬滅”以及“如何從細胞中準確、完整提取胞內代謝物”成為代謝組學研究的關鍵技術難題。

發明內容

本發明以細胞代謝組學研究為主體，解決現有技術中對細胞進行及時、徹底地代謝淬滅這一技術難題，提供了一種細胞代謝淬滅裝置。該細胞代謝淬滅裝置能夠在取樣時間點，瞬時抽取細胞培養液并按一定比例使細胞培養液與低溫細胞淬滅溶液得到充分混合效果，瞬間使細胞降至低溫，抑制酶活力，使其生理代謝活動停止。

本發明的技術構思是：在細胞活動中，響應外界環境擾動的代謝反應會在幾毫秒間完成，胞內代謝物會在瞬間轉化為一種或多種其他代謝物，如果細胞淬滅過程中低溫淬滅溶液與細胞培養液混合時間過長，會使細胞緩慢經歷降溫過程，這段時間內細胞會啟動相應的應激代謝反應，直至溫度降至預設的低溫條件時，目標代謝物可能已轉化成其他物質或降解，失去對目標代謝物的定量分析的意義。因此，為了使低溫淬滅溶液瞬間與細胞培養液混合，使細胞溫度迅速從培養溫度(通常20～50℃)降至低溫(–20～–30℃)，使細胞代謝活動停止，代謝物的分析數據才能準確表征細胞代謝狀態。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種細胞代謝淬滅系統，包括：

細胞供給裝置，用于微生物、動物或植物細胞的培養和發酵；

液液混合裝置，將細胞培養液和低溫淬滅溶液均勻混合；

細胞收集裝置，用于細胞混合液的低溫淬滅；及