原理创新！这款“神器”让功能单细胞“无所遁形”

每当我们仰望浩瀚无垠的夜空，目光总会被闪闪的星辰所吸引。星光和眼睛帮助我们精确捕捉夜空中最亮的星，那面对瀚如星海的细胞世界，我们如何快速发现具有特殊功能的细胞呢？12月30日，青岛星赛生物科技有限公司发布全球首台高通量流式拉曼分选仪FlowRACS®，为执着于寻找细胞世界中最亮“星”的科研人员带来了发现“星”，并拿到“星”的创新型解决方案。发布会回看》》》

始于拉曼，微流控让诺贝尔奖技术焕发新魅力

拉曼光谱是一种散射光谱，是化合物中分子键被激发到虚能态却尚未恢复到原始态所引起的、入射光被散射后频率发生变化的现象，该技术获得了1930年度的诺贝尔物理学奖。单个细胞的拉曼光谱可反映细胞内化学物质的成分及含量等丰富信息，在微流控技术的加持下，细胞群体单细胞拉曼光谱的获取以及下游单细胞分选进入了快速发展阶段。

“我们提出了拉曼组这一创新概念，即特定时空状态下一个细胞群体的单细胞拉曼光谱的集合。拉曼组能够在单细胞精度，定量检测细胞代谢各种底物的速率、各种拉曼敏感产物之多样性及其含量、细胞的环境应激性、细胞之间的代谢互作、细胞内代谢物相互转化网络等广阔的细胞代谢表型，还可区分不同的物种。”星赛生物联合创始人，青岛生物能源与过程研究所（山东能源研究院）单细胞中心主任徐健博士说。

拉曼组的定义与内涵

鉴于“拉曼组”是一种直接刻画“代谢功能”的单细胞表型组，且“拉曼组”手段具有广谱适用、活体、无损、非标记、全景式表型、可分辨复杂功能、快速、高通量、低成本、能耦合下游测序、质谱或培养等重要优势，拉曼组可与现有的单细胞基因组、转录组、蛋白组和代谢物组等手段互补，共同形成一个完整的单细胞多组学方法学体系。

拉曼组是单细胞多组学的拓展和延伸

攻坚克难，拉曼流式让万物皆可分成为可能

虽然拉曼组在细胞功能识别方面具有诸多优势，但是目前市面上并没有成熟的以拉曼光谱作为细胞功能分析与分选的仪器。少数取得突破的原理样机中，普遍存在通量低，测量与分选过程对细胞损伤较大，以及拉曼图谱采集质量差等问题。

FlowRACS®通过引入pDEP-RACS技术，将高速流动的单细胞精确捕获在拉曼激光位点，在保证细胞活性的前提下，采集并在线分析单细胞拉曼信号，获得细胞最真实的原位状态。同时，FlowRACS®借助介电确定性侧向位移（pDEP-DLD）技术，保证目标细胞的精准、高通量、自动化分选，分选通量大于300细胞/分钟，真正实现了基于高质量拉曼光谱的高通量流式分选，让微观世界的细胞分析进入万物皆可分、万物皆可选、万物皆可测时代。

析选同步，双模运行满足更多实验需求

FlowRACS®具备两种运行模式：（1）“流式拉曼分析”（Raman Flow Cytometry；RFC），主要支撑拉曼组、元拉曼组等单细胞代谢表型组数据的高通量采集和分析；（2）“流式拉曼分选”（Raman Flow Sorting；RFS），主要服务目标代谢功能细胞的高通量分选。

“仅仅检测细胞的代谢功能与特性，并不能满足科研人员对于细胞改造与作用机理研究的需求，我们借助微流控技术与人工智能，让具备特定拉曼信号的细胞在完成光谱检测的同时，一站式完成在线AI光谱分析及特征峰比对，并激发细胞分选控制模块，将目标细胞与非目标细胞分离。”星赛生物联合创始人、中国科学院青岛生物能源与过程研究所（山东能源研究院）单细胞中心副主任马波博士表示。

同时，FlowRACS®可适配多种具备自主知识产权的微流控芯片耗材，满足液滴类目标单细胞导出、液流式目标细胞群导出等多样化实验需求。作为业界首台高通量流式拉曼分选仪产品，FlowRACS®下游可直接开展单细胞培养、单细胞测序等实验，为单细胞多组学研究，及其在精准医学、合成生物学和生物安全等领域的应用，提供了全新的仪器解决方案。

南方医科大学珠江医院检验医学部主任、国家杰出青年基金获得者、享受国务院特殊津贴专家周宏伟教授表示，流式细胞分析技术在基础医学和临床检验等领域均具广泛应用，现在星赛生物在原有的“荧光流式”和“质谱流式”两条赛道以外，开辟了“拉曼流式”这第三条赛道，作为该赛道的首个仪器产品，FlowRACS®的推出具有重要的科学意义与临床价值。

“针对单细胞多组学这一新兴领域研发的FlowRACS®，不仅可以对细菌和肿瘤等单细胞、微塑料等微纳米颗粒实现高通量的表征和分选，也将在其他领域得到广泛应用、潜力无穷。”厦门大学教授、固体表面物理化学国家重点实验室副主任、长江学者、国家杰出青年基金获得者任斌，对高通量流式拉曼分选仪FlowRACS®在更多领域的应用寄予了厚望。

应用前景

中国智造，原理创新实现从0到1的突破

流式细胞技术因其检测灵敏、结果准确、价格低廉、耗时短、自动化水平高等优势，广泛应用于学术研究、临床疾病诊断等领域。随着仪器技术的不断创新，流式细胞术在细胞治疗、海洋生物、植物、微生物等领域的需求日益增多。

受限于荧光流式细胞仪的底层数据原理，现有流式细胞技术在未知细胞探索、微生物生命暗物质解析、荧光难跟踪的细胞功能检测及目标细胞分选等方向仍无法满足市场需求。星赛生物瞄准非标记式流式细胞市场，借助原创性“拉曼组”数据集及微流控技术，成功开发全球首台广谱适用、微生物可分、高通量自动化的FlowRACS，实现了拉曼高通量分选由0到1的突破。

“自2013年起，我们申请了多项国家发明专利，并顺利获得授权。可以说，FlowRACS是实实在在的中国“心”原创仪器”，马波博士表示，“虽然FlowRACS是完全的国产化，但其在拉曼活性高通量分选方面处于国际领先地位”。

合成生物学领域专家、中国科学院先进技术研究院副院长、深圳合成生物学创新研究院院长、国家杰出青年基金获得者刘陈立研究员指出，当前，细胞功能测试是合成生物学研究的一大瓶颈，急需高通量自动化的手段、技术和设备。我们国家的高端仪器设备大量、长期地依赖进口，这也对国产化自研生物设备提出了紧迫需求。星赛生物此次发布的FlowRACS很好的回应了上述两大需求。

单细胞领域，国产原创正当时

2020年全球单细胞分析市场规模估计为26.8亿美元，预计在2019至2026年以16.9%的年复合增长率增长，国内市场规模预计35亿人民币。强大的市场需求以及市场占有率狭小的局面，对国产单细胞分析仪器的研制和产业化提出了巨大的挑战，同时也带来了前所未有的机遇。

基于拉曼组、拉曼组内关联分析等概念和RAGE、pDEP-RACS等一系列核心器件，星赛生物推出了一系列原创的单细胞分析仪器产品：（1）CAST-R™（临床单细胞拉曼药敏快检仪），（2）FlowRACS®（高通量流式拉曼分选仪），（3）RACS-Seq®（单细胞拉曼分选-测序耦合系统），（4）EasySort®（单细胞微液滴分选系统）等。同时，星赛生物推出了支撑细菌、古菌、真菌、微藻、植物、动物、人体等单细胞分析的试剂盒与耗材，覆盖了包括单细胞分析样品采集、样品预处理、拉曼成像、拉曼分选、单细胞测序文库、单细胞培养等环节的完整实验与数据分析流程。

微流控研究领域的著名学者，中国科学院大连化学物理研究所林炳承研究员表示，“星赛生物创新性地将微流控技术应用于单细胞拉曼分析和分选领域，推出了FlowRACS®这一原创性的仪器产品，这一进展对于高通量细胞分析仪器产业具有重要意义，非常值得肯定与祝贺。微流控芯片作为一种颠覆性生物技术和当前分析科学的重要发展前沿，最近几年来得到飞速发展。中国是全球最大的微流控芯片市场，因此用中国的仪器产品开发与服务这一市场是这一代年轻科学家责无旁贷的使命。”

人类对生命的探索已经逐步从宏观走向微观，单细胞层面的研究成为全球科研人员趋之若鹜的热门话题。面对瀚如星海的细胞世界，自动化高通量的单细胞分析仪器是链接人与细胞的重要桥梁。鹰隼试翼，风尘翕张，国产科学仪器目前还处在孕育阶段，随着国家政策的不断倾斜、国人技术攻关的持续发力，相信国产科学仪器也一定能够凭借实力在国际市场赢得自己的话语权。

（青岛星赛生物科技有限公司）