作者:廖洋 刘阳 孔凤茹 来源:中国科学报 发布时间:2023/6/15 15:14:20
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中国科学院青岛生物能源与过程研究所等:
益生菌单细胞质检新技术助力产业发展

 

近日,记者从中国科学院青岛生物能源与过程研究所获悉,该所单细胞中心联合中国食品发酵工业研究院等单位,开发出了基于拉曼组原理的益生菌单细胞质检技术SCIVVS,为益生菌质检提供了全新的解决方案。相关研究发表于《宏基因组》杂志。

基于拉曼组原理发明益生菌单细胞质检技术SCIVVS  单细胞中心供图

益生菌产品的市场规模已近千亿,但受限于质检方法,存在大量的“鱼目混珠”现象。传统方法大多依赖于分离培养或元基因组测序,因此,耗时长,成本高,难以快速测定细胞活性。代谢活力及其细胞间异质性、复合益生菌产品深度质检困难,流程繁琐,难以自动化。这些局限性导致益生菌产品难以快速、低成本、全面、深度质检,阻碍了益生菌产业的健康发展。

针对这一产业瓶颈,青岛能源所单细胞中心副研究员张佳、高级工程师任立辉等带领的研究小组,联合中国食品发酵工业研究院、青岛东海药业和青岛星赛生物等团队,基于拉曼组原理,开发了一种名为SCIVVS(Single-Cell Identification, Viability and Vitality tests and Source-tracking)的单细胞精度益生菌质检技术体系。

针对益生菌产品,该技术体系提取所有的细胞进行重水饲喂和单细胞拉曼光谱的高通量采集,取代了首先提取总核酸或者进行平板培养。随后,在每一张拉曼光谱上,利用其指纹区,基于与益生菌单细胞拉曼光谱参照数据库的比对,快速完成每个细胞的种类鉴定环节。

通过构建21种法定可食用益生菌的标准菌株拉曼光谱数据库,质检技术体系可实现平均高达93%的分辨准确度。同时,利用其重水利用峰,则可针对每个物种,量化每个细胞的活性、代谢活力等。进而可通过拉曼激活单细胞分选技术,快速获得目标种类或目标代谢活力的单细胞,从而对接下游单细胞全基因组测序或培养。

单细胞中心主任徐健介绍:“SCIVVS技术体系具有快速、准确、全面、低成本、易于自动化等优势,相比较传统方法能快20倍以上,而成本却仅为传统方法的1/10。可以免培养、高精度、自动化、一站式完成每个物种的活细胞计数、活力定量、活力异质性测量和溯源,有望形成新的技术标准。"

下一步,该合作团队将联合益生菌产业领军企业,建立一个“标准化”、“一站式”、“公益性”的技术服务体系,为实现从生产端到消费端的益生菌产品质量规范化,提供一个解决方案。

该工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金和国家重点研发计划青年科学家项目等项目的支持。

相关论文信息: https://doi.org/10.1002/imt2.117


 
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