'S Werelds eerste instrumentsysteem voor Raman-geactiveerde celsortering en sequencing (RACS-SEQ) is onlangs ontwikkeld in de stad Qingdao in Oost-China, functionele identificatie mogelijk maken, sorteren en rangschikken van individuele cellen, op een labelloze manier.

Het systeem, ontwikkeld door wetenschappers van het Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) van de Chinese Academie van Wetenschappen, werd uitgebracht op de 20e Molecular Spectrum Conference of China en de 2018 Annual Conference of Spectroscopy op 20 oktober.

Een enkele cel is de basiseenheid van functie en evolutie voor de meeste levensvormen op aarde. Om te begrijpen waarom cellen van elkaar verschillen en om cellen en genen snel te identificeren in termen van doelfunctie, functionele profilering en sequencing op eencellig niveau zijn van groot belang.

Fluorescentie-geactiveerde celsortering (FACS) is de meest gebruikte strategie en instrument voor het sorteren van één cel. Echter, cellen moeten fluorescent gelabeld zijn (op specifiek DNA, eiwit- of metabolietbiomarkers) voorafgaand aan flowcytometrie. Daarom, cellen zonder bekende biomarkers, cellen die niet fluorescerend kunnen worden gelabeld, en cellen die nog niet zijn gekweekt, zijn allemaal buiten het bereik van FACS.

"RACS-SEQ werkt op een andere manier, " zei Xu Jian, directeur van het Single-Cell Center bij QIBEBT. "Het vereist geen etikettering van cellen, die de nadelen van FACS overwint, en is algemeen toepasbaar op de overvloed aan soorten cellen in de natuur."

Het systeem is gebaseerd op het Ramanome-concept en de uitvinding van sleuteltechnologieën, waaronder Raman-activated gravity-driven cell encapsulation (RAGE) en Raman-activated micro-droplet cell sorting (RADS). Het bestaat uit vier functionele modules, inclusief eencellige Raman-beeldvorming, interpretatie van Ramanome-gegevens voor fenotype en functie, en RACS-SEQ bibliotheekconstructie voor de gesorteerde enkele cellen.

Het RACS-SEQ-systeem is uitgerust met een intelligent informatiesysteem, die bestaat uit het Ramanome Lab Information System (RamLIS), Ramanome Explorer (RamEX) en Ramanome Database (RamDB). Gebruikers kunnen Ramanome-gegevens voor monsters snel en nauwkeurig verkrijgen via RamLIS, deze gegevens online verwerken en ontginnen via RamEX, en sla alle informatie op voor toekomstige gegevensopslag en -mining via RamDB. De enkele cellen gesorteerd op RAGE en RADS kunnen vervolgens worden onderworpen aan single-cell sequencing, via eencellige nucleïnezuurextractie en amplificatie in microdruppeltjes.

Het systeem, via nieuwe technologieën zoals RAGE en RADS, behoudt niet alleen celactiviteit na sortering, maar verhoogt ook de kwaliteit van eencellige genoomassemblages aanzienlijk. De genoomdekking van een enkele bacteriële cel kan 95% bereiken met behulp van het RACS-SEQ-systeem, volgens MA Bo, groepsleider van Microfluidics Systems, Eencellig centrum. Het uitgebrachte RACS-SEQ-systeem omvat ook een aantal kits, zoals de eencellige klinische antimicrobiële resistentietestkit, de post-RACS eencellige genoomamplificatiekit en de RAGE-microchipkit.

"[Dit systeem] zal brede toepassingen vinden in onderzoek naar microbioom en synthetische biologie, en steun de biogeneeskunde, bioveiligheid, industriële biotechnologie en mariene biotechnologie-industrieën, " zei Liu Chenli, directeur van het Centre for Synthetic Biology Engineering Research, Shenzhen-instituten voor geavanceerde technologie, Chinese Wetenschapsacademie.