Il primo sistema di strumenti al mondo per lo smistamento e il sequenziamento cellulare attivato da Raman (RACS-SEQ) è stato recentemente sviluppato nella città di Qingdao, nella Cina orientale, consentendo l'identificazione funzionale, smistamento e sequenziamento delle singole celle, in modo privo di etichette.

Il sistema, sviluppato da scienziati del Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) dell'Accademia cinese delle scienze, è stato rilasciato alla 20a Conferenza sullo spettro molecolare della Cina e alla Conferenza annuale di spettroscopia 2018 il 20 ottobre.

Una singola cellula è l'unità di base della funzione e dell'evoluzione per la maggior parte delle forme di vita sulla terra. Per capire perché le cellule differiscono l'una dall'altra e per identificare rapidamente cellule e geni in termini di funzione bersaglio, il profilo funzionale e il sequenziamento a livello di singola cellula sono di grande importanza.

L'ordinamento cellulare attivato dalla fluorescenza (FACS) è la strategia e lo strumento più comunemente utilizzati per l'ordinamento di singole cellule. Però, le cellule devono essere marcate con fluorescenza (su DNA specifico, biomarcatori di proteine ​​o metaboliti) prima della citometria a flusso. Perciò, cellule senza biomarcatori noti, cellule che non possono essere marcate con fluorescenza, e cellule non ancora coltivate, sono tutti al di fuori della portata di FACS.

"RACS-SEQ funziona in modo diverso, " disse Xu Jian, direttore del Centro unicellulare presso QIBEBT. "Non richiede l'etichettatura delle cellule, che supera gli svantaggi di FACS, ed è generalmente applicabile alla pletora di tipi di cellule in natura."

Il sistema si basa sul concetto di Ramanome e sull'invenzione di tecnologie chiave tra cui l'incapsulamento cellulare guidato dalla gravità (RAGE) attivato da Raman e l'ordinamento cellulare a micro-goccioline attivato da Raman (RADS). Si compone di quattro moduli funzionali, compreso l'imaging Raman a cellula singola, interpretazione dei dati di Ramanome per fenotipo e funzione, e costruzione della libreria RACS-SEQ per le singole celle ordinate.

Il sistema RACS-SEQ è dotato di un sistema informativo intelligente, che consiste nel Ramanome Lab Information System (RamLIS), Ramanome Explorer (RamEX) e Database Ramanome (RamDB). Gli utenti possono acquisire dati Ramanome per i campioni in modo rapido e accurato tramite RamLIS, elaborare ed estrarre questi dati online tramite RamEX, e archiviare tutte le informazioni per l'archiviazione e il mining di dati futuri tramite RamDB. Le singole cellule ordinate per RAGE e RADS possono quindi essere sottoposte a sequenziamento di singole cellule, tramite estrazione di acido nucleico unicellulare e amplificazione in microgoccioline.

Il sistema, tramite nuove tecnologie come RAGE e RADS, non solo mantiene l'attività cellulare dopo lo smistamento, ma eleva anche notevolmente la qualità degli assemblaggi del genoma unicellulare. La copertura del genoma di una singola cellula batterica può raggiungere il 95% utilizzando il sistema RACS-SEQ, secondo MA Bo, capogruppo dei Sistemi di Microfluidica, Centro unicellulare. Il sistema RACS-SEQ rilasciato include anche una serie di kit come il kit per test di resistenza antimicrobica clinica a cellula singola, il kit di amplificazione del genoma a cellula singola post-RACS e il kit di microchip RAGE.

"[Questo sistema] troverà ampie applicazioni nella ricerca sul microbioma e sulla biologia sintetica, e sostenere la biomedicina, biosicurezza, biotecnologie industriali e industrie della biotecnologia marina, " ha detto Liu Chenli, direttore del Centro per la ricerca sull'ingegneria della biologia sintetica, Istituti di tecnologia avanzata di Shenzhen, Accademia cinese delle scienze.