光学镊子能够快速低成本地筛查细菌和癌细胞

中国科学院(CAS)青岛生物能源与生物过程研究所(QIBEBT)的研究人员提出了一种称为光镊辅助池筛选和单细胞分离(OPSI)系统的新技术，该技术实现了99.7%分选目标细胞的纯度，全部实时完成。

该研究于11月29日发表在LabonaChip上。

目前的细胞分选方法无法有效地分选各种大小的细胞，同时保持其未来测试的活力。与目前使用的方法相比，OPSI技术降低了成本和资源消耗。它还可以节省时间，这在处理异常细胞或病原体时至关重要。

想象一把普通的镊子：它们用于抓取小的、通常不需要的物体，例如散落的头发或碎片。光镊使用了相同的想法，但它不是金属物体，而是高度聚焦的激光，可以夹住、操纵和移动所需的物体，在这种情况下是靶细胞。

在处理需要进一步研究的癌细胞或其他靶细胞和病原体时，能够挑选或“镊子”出某些细胞会派上用场。这种光镊用于限制在微流控芯片中的细胞池，微流控芯片通常是一个载玻片，在材料中模制了微通道。一旦目标细胞被识别(通常通过靶向荧光、拉曼成像或明场显微镜)，它可以很容易地包装在微滴中，并以“一细胞一管”的方式输出，以供后续扩增和分析。

“以精确索引的方式对目标细胞进行基于实时图像的分类对于直接从临床或环境样本中对单个人类或微生物细胞进行测序或培养是可取的，但是，现有方法的通用性有限，因为它们通常不能广泛适用于所有细胞大小，”来自QIBEBT单细胞中心的论文第一作者徐腾说。

将绿色荧光蛋白(GFP)大肠杆菌、非GFP大肠杆菌和酵母的人工测试混合物以1:1:1的比例加载到芯片上，并迅速分离GFP细菌和酵母。

为了进一步测试该方法的功效，使用了仅使用0.1%GFP大肠杆菌的混合物，并且在不同大小的其他细胞的混合物中很容易检测和分离荧光细胞。

“可以使用OPSI操作的精确分离和广谱细胞大小不仅可以轻松获取目标细胞，还可以大大减少研究样本所需的体积，”共同第一作者、Single的工程师李远东说。-QIBEBT细胞中心。分离和捕获微滴中的靶细胞还可以保持细胞信息的高质量，允许检测更多基因，同时最大限度地减少所需的资源。“当涉及到稀有或小样本时，这一点尤为重要，这些样本很容易在一次测试中完全消耗掉，甚至可能无法保持样本的质量。”

“利用宽视场成像而不是在流动的流中一个一个地检测单个细胞，目标细胞的识别可以非常快，”来自QIBEBT单细胞中心的共同通讯作者徐健教授说。“OPSI还实现了>99.7%的靶细胞分选纯度和10~20个细胞/分钟的10倍提升速度。”

QIBEBT单细胞中心的马博教授表示，将基于人工智能的自动识别引入这种OPSI芯片方法，以及自动操作步骤，可能会进一步提高通量并大大拓宽该技术的用途。领导了这项研究。