微生物組學研究日趨精細化，在“原位”的角度去識別單個細胞精度上“誰”在“干什么”極具挑戰(zhàn)，也極具重大意義，無論是在精準醫(yī)療，還是更廣泛的大健康領(lǐng)域。
日前，中華預防醫(yī)學會第一屆全國生物信息學學術(shù)會議在北京成功舉辦，青島星賽生物科技有限公司應邀出席，由研發(fā)總監(jiān)朱鵬飛做了題為《單細胞代謝功能識別和分選儀器與應用》的報告，從多個臨床藥敏快檢應用案例出發(fā)，分享了星賽生物在藥敏表型等微生物組單細胞原位功能探測、解析、分選、測序的策略創(chuàng)新，展示了“拉曼組學”對于醫(yī)療研究的重要應用價值。
大健康領(lǐng)域單細胞精度研究正熱，功能表型原位解析和挖掘成業(yè)界難題
微生物組在自然界和人體健康中扮演著重要的角色，也是服務精準醫(yī)學、大健康、氣候變化等方面的重要資源。目前微生物組研究的思路正從監(jiān)測菌群“結(jié)構(gòu)”向監(jiān)測菌群“功能/狀態(tài)”轉(zhuǎn)變，從“群體”精度向“個體”精度轉(zhuǎn)變。
朱鵬飛在報告中表示，對于微生物組研究來說，在“原位”的角度去識別復雜的微生物組樣品里每一個單細胞的功能具有重要意義，比如識別它的種類、在利用什么、在消耗什么等等，而目前，對類似信息的原位功能解析和挖掘在整個業(yè)界來說都是一大挑戰(zhàn)。
快速、全面、深度分析，單細胞拉曼藥敏快檢實現(xiàn)臨床試驗優(yōu)異結(jié)果
以臨床常見的幽門螺桿菌（Hp）為例，其國內(nèi)攜帶比例在50%-60%以上，且臨床合理用藥和精準溯源均面臨挑戰(zhàn)，其中很大的原因是目前臨床醫(yī)生主要依賴經(jīng)驗用藥而非藥敏結(jié)果指導下的精準治療。因此，建立一個高效的藥敏診斷、治療與溯源體系，對于臨床和相關(guān)疾病防控至關(guān)重要。
對此，星賽生物聯(lián)合中科院青島生物能源與過程研究所、中國疾病預防控制中心傳染病預防控制所等單位研究人員組成聯(lián)合團隊，依托其原創(chuàng)的臨床單細胞拉曼藥敏快檢系統(tǒng)（CAST-R），能夠達成快速病原鑒定、單細胞精度全面解析耐藥性，并支持與下游表型、基因型耦合分析，該研究發(fā)表在Clinical Chemistry《臨床化學》雜志。
研究結(jié)果顯示，單細胞拉曼藥敏快檢技術(shù)應用在胃粘膜中Hp的鑒定準確率可達98%以上；而基于重水拉曼技術(shù)進行藥敏快檢，能實現(xiàn)Hp對于左氧氟沙星和克拉霉素藥敏結(jié)果準確性和特異性在95%以上，藥敏檢測時長也由傳統(tǒng)培養(yǎng)法的7-14天縮短至3天。
目前星賽生物的相關(guān)儀器和解決方案在其他很多臨床場景也開展了切實應用，并得到了良好的應用反饋。在血液感染領(lǐng)域，常見病原體（血液感染陽性培養(yǎng)瓶內(nèi)）的藥物敏感性實驗（AST）時長可縮短至3小時，實現(xiàn)10倍加速，該研究發(fā)表在mLife《微生物》雜志。在口腔領(lǐng)域，一項發(fā)表在Frontiers in Cellular and Infection Microbiology《細胞與感染微生物學前沿》雜志的研究表明，利用單細胞拉曼藥敏快檢技術(shù)，能夠快速評價根管沖洗液抑菌與滅菌效能，這也展示了此技術(shù)在抑菌藥物篩選方面的應用價值。
星賽生物拉曼組技術(shù)亦可助力開發(fā)持留菌診斷技術(shù)
構(gòu)建細胞“功能身份證”，拉曼組技術(shù)助力大健康等多領(lǐng)域研究
朱鵬飛表示，星賽生物依托“拉曼組”技術(shù)，針對單細胞代謝功能的非標記式識別與高通量分選等核心瓶頸問題，提供“單細胞拉曼成像-分選-測序/培養(yǎng)”解決方案。除了上述藥敏快檢技術(shù)，公司還有基于光鑷的單細胞分選儀以及基于介電的高通量流式拉曼分選儀等一系列產(chǎn)品及配套解決方案，并獲得多個行業(yè)權(quán)威獎項。
“拉曼組”概念由中國科學院青島生物能源與過程研究所單細胞中心主任徐健研究員等人提出，是一種廣譜適用、非侵入性、高時空分辨率的單細胞精度的代謝表型組。
據(jù)了解，借助單細胞拉曼光譜免熒光標記非破壞性活體全景式測量，可同時表征多種代謝表型的特色，來測量菌群中單細胞的原位功能、區(qū)分物種，并了解內(nèi)部化合物如何轉(zhuǎn)化，可以測量細胞的環(huán)境應激性、藥敏性等等，還可測量細胞間的底物互作，代謝互作。通過這樣的方法來構(gòu)建菌群的“功能身份證”，實現(xiàn)在單個細胞精度上回答“誰”在“干什么”，賦能包括環(huán)境菌群、工業(yè)菌群、酶資源挖掘（突變體庫等）等更廣泛的研究和行業(yè)應用。
拉曼組是單細胞多組學的拓展和延伸
目前，單細胞的探測研究技術(shù)主要由發(fā)達國家大型跨國公司所掌握，國內(nèi)基礎(chǔ)薄弱、起步較晚，加之缺乏具備國際競爭力的行業(yè)龍頭企業(yè)，未能形成合理聚集的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。徐健在近期學術(shù)會議上表示，希望有更多創(chuàng)新企業(yè)和機構(gòu)參與，以不同原理、不同性能和不同特色的體系，一起構(gòu)建“單細胞多組學”儀器產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。
