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国内原创科研仪器发展任面临多重考验

国内原创科研仪器想要真正占据一席之地,仍须多重考验 科研仪器 是 学科发展 的重要“引擎”。但在中国,科研却常常苦于被仪器卡住“脖子”。

曾在美国华盛顿大学基因组研究院任教、现任山东省能源生物遗传资源 重点实验室 主任徐健深有体会。

2008年,徐健回国后便与同事组建中科院青岛 生物能源 与过程所公共仪器平台,但让他颇感无奈的是,研究所需要的高端生物科研 仪器设备 几乎全部依赖进口。

前不久,徐健带领的青岛生物能源与过程所功能基因组团队、英国谢菲尔德大学副教授黄巍与北京惟馨雨 生物科技 有限公司(以下简称惟馨雨公司)在科技部创新方法工作专项的支持下,合作开发出全球首台活体单细胞拉曼分选仪(RACS)。

不过,国内原创科研仪器如果想要真正占据一席之地,仍须多重考验。

研究始于仪器创新

在科研过程中,科研仪器所发挥的催化作用不言而喻。

在人类 基因组计划 开始之初, 科学家 预计完成测序至少需要30年。然而, 毛细管电泳 测序仪的问世,却将时间缩短至3年。

同样,对于特定功能单细胞的鉴定和分离,常用的荧光 流式细胞仪 (FACS)技术通常需要 荧光标记 预知的生物标识物,RACS则无须外源标记,而是依据细胞拉曼 指纹图谱 来鉴定和分选活体单细胞。

徐健表示,RACS突破了FACS的核心局限性,能够用于研究尚未有生物标识物的 创新体系 ,以及针对细胞自然状态的原位研究。

单细胞是生命的“功能单元”和“进化单位”,在徐健看来,如果能考察与比较单个细胞层面的 分子机制 ,就能从根本上解答生命为何丰富多彩。

不过,传统的基于细胞群体水平的性状测量,不能真实反映出细胞个体的性状及分布。而活体单细胞水平的性状识别和分选,能从根本上理解、调控与设计“生命体系的异质性”。

通过拉曼特征谱线, 研究人员 可获得单个活体细胞内化合物分子的构成和结构,包括核酸、蛋白质、糖类和脂类等信息,并在此基础上鉴定和分选特定功能的活体单细胞。

市场前景乐观

从创新仪器的第一台样机到最终产业应用,需要有一个磨合的过程。而在这一过程初期,RACS就已经进行了许多有前景的示范应用。

“完成对快速固定CO2的光合细菌的特异性筛选”是其中之一。徐健称,自然界中有99%的细胞仍尚未被培养,要想探寻地球上更多的固碳微生物,不依赖 细胞培养 的RACS技术则为其提供了一个非常简洁、高效且灵敏的实验手段。

不仅如此,RACS还能够高速筛选高产油和高产淀粉的藻种,为生物能源的开发奠定基础。RACS可定性、定量地同时监测细胞内淀粉和油的含量,不需要标记就能迅速筛选和评价指定细胞。

“这两项应用已有关键 实验数据 的支持。”徐健表示,目前他们还在探索利用RACS监测 肿瘤细胞 ,以及对病菌进行 快速检测 .

总之,随着单细胞技术更多地用于解答生物问题,其商业用途的需求也会越来越多。对于RACS未来的市场前景,惟馨雨公司的宋一之博士就十分看好。

“整个仪器包括拉曼信号监测、单细胞分选、自动数据分析三大系统,市面上还未出现完整具备这些性能的仪器。”宋一之告诉《中国科学报》记者,RACS不仅填补了该领域的空白,也解决了原有技术无法解决的问题。

2013-7-17 15:45:18

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