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液滴微流控(七):单细胞高通量分析

液滴微流控(七):单细胞高通量分析

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细胞是生命结构与功能的基本单位,在对生命健康与研究的探索中,常需以细胞研究为基础,而细胞之间的差异,使得在对群体细胞的研究中,不可避免的会掩盖了许多个体细胞的独特信息,为了更的探索生命,更好的服务人类健康,单细胞分析愈发受到重视,其难点在于对单个细胞的捕获、及检测分析等,而液滴微流控技术,因其具有流体操作简便、高单分散性、小型化、低成本、高灵敏度、高通量等优点,迸发出鲜活的生命力,已成为单细胞操控与分析的有力工具。

案例一:高通量筛选

Thomas[1]等人研发的单细胞高通量筛选系统,通过将单个酵母细胞包裹在20pl的微滴中,在微滴中对酵母细胞孵育并使其分泌出一种酶,接着在微流控芯片对每个液滴注入荧光底物,使用荧光检测模块以300滴每秒的频率对液滴进行分选。其操作流程可见下图。

案例二:高通量计数

Heng[2]等人基于液滴微流控,研究了一种简单细胞计数方法,实现了大量人体细胞与细菌的计数,证实在液滴中的细菌和人体细胞分布与预期的泊松分布高度一致,并通过大量的统计数据,进一步评估了液滴中人类细胞的细胞活性。

 

上图中,a为人类细胞计数的明场图像,b为HL60 细胞的荧光图像,c和d分别为每滴微滴中计数HL60细胞和H1975细胞的计数分布图。

 

常见液滴单细胞应用

1.单细胞基因组或转录组分析:检测所需分子量更小。

2.组织分析:研究细胞间异质性。

3.谱系示踪:进行基因组与生化分析,比传统FACS分选技术更加灵活。

4.细胞分选:与流式细胞仪相比,所需细胞数量更少,更适合稀有样品的计数。

 

5.体化医疗:对肿瘤单细胞的异质性分析,以进行癌症免疫治疗。

 

参考文献:

[1].Thomas, Stéphane, Andrew D, et al. Droplet-based microfluidic high-throughput screening of heterologous enzymes secreted by the yeast Yarrowia lipolytica[J]. Microbial Cell Factories, 2017, 16(1):18.

[2].Heng, Ouriel, Jeremy, et al. High throughput single cell counting in droplet-based microfluidics[J]. Scientific Reports, 2017, 7(1):1366.

 

 

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