國內(nèi)原創(chuàng)科研儀器發(fā)展仍面臨多重考驗

國內(nèi)原創(chuàng)科研儀器想要真正占據(jù)一席之地，仍須多重考驗 科研儀器 是 學(xué)科發(fā)展 的重要“引擎”。但在中國，科研卻常常苦于被儀器卡住“脖子”。

曾在美國華盛頓大學(xué)基因組研究院任教、現(xiàn)任山東省能源生物遺傳資源 重點實驗室 主任徐健深有體會。

2008年，徐健回國后便與同事組建中科院青島 生物能源 與過程所公共儀器平臺，但讓他頗感無奈的是，研究所需要的高端生物科研 儀器設(shè)備 幾乎全部依賴進(jìn)口。

前不久，徐健帶領(lǐng)的青島生物能源與過程所功能基因組團(tuán)隊、英國謝菲爾德大學(xué)副教授黃巍與北京惟馨雨 生物科技 有限公司(以下簡稱惟馨雨公司)在科技部創(chuàng)新方法工作專項的支持下，合作開發(fā)出全球首臺活體單細(xì)胞拉曼分選儀(RACS)。

不過，國內(nèi)原創(chuàng)科研儀器如果想要真正占據(jù)一席之地，仍須多重考驗。

研究始于儀器創(chuàng)新

在科研過程中，科研儀器所發(fā)揮的催化作用不言而喻。

在人類 基因組計劃 開始之初， 科學(xué)家 預(yù)計完成測序至少需要30年。然而， 毛細(xì)管電泳 測序儀的問世，卻將時間縮短至3年。

同樣，對于特定功能單細(xì)胞的鑒定和分離，常用的熒光 流式細(xì)胞儀 (FACS)技術(shù)通常需要 熒光標(biāo)記 預(yù)知的生物標(biāo)識物，RACS則無須外源標(biāo)記，而是依據(jù)細(xì)胞拉曼 指紋圖譜 來鑒定和分選活體單細(xì)胞。

徐健表示，RACS突破了FACS的核心局限性，能夠用于研究尚未有生物標(biāo)識物的 創(chuàng)新體系 ，以及針對細(xì)胞自然狀態(tài)的原位研究。

單細(xì)胞是生命的“功能單元”和“進(jìn)化單位”，在徐健看來，如果能考察與比較單個細(xì)胞層面的 分子機制 ，就能從根本上解答生命為何豐富多彩。

不過，傳統(tǒng)的基于細(xì)胞群體水平的性狀測量，不能真實反映出細(xì)胞個體的性狀及分布。而活體單細(xì)胞水平的性狀識別和分選，能從根本上理解、調(diào)控與設(shè)計“生命體系的異質(zhì)性”。

通過拉曼特征譜線， 研究人員 可獲得單個活體細(xì)胞內(nèi)化合物分子的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)，包括核酸、蛋白質(zhì)、糖類和脂類等信息，并在此基礎(chǔ)上鑒定和分選特定功能的活體單細(xì)胞。

市場前景樂觀

從創(chuàng)新儀器的第一臺樣機到最終產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，需要有一個磨合的過程。而在這一過程初期，RACS就已經(jīng)進(jìn)行了許多有前景的示范應(yīng)用。

“完成對快速固定CO2的光合細(xì)菌的特異性篩選”是其中之一。徐健稱，自然界中有99%的細(xì)胞仍尚未被培養(yǎng)，要想探尋地球上更多的固碳微生物，不依賴 細(xì)胞培養(yǎng) 的RACS技術(shù)則為其提供了一個非常簡潔、高效且靈敏的實驗手段。

不僅如此，RACS還能夠高速篩選高產(chǎn)油和高產(chǎn)淀粉的藻種，為生物能源的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。RACS可定性、定量地同時監(jiān)測細(xì)胞內(nèi)淀粉和油的含量，不需要標(biāo)記就能迅速篩選和評價指定細(xì)胞。

“這兩項應(yīng)用已有關(guān)鍵 實驗數(shù)據(jù) 的支持。”徐健表示，目前他們還在探索利用RACS監(jiān)測 腫瘤細(xì)胞 ，以及對病菌進(jìn)行 快速檢測 .

總之，隨著單細(xì)胞技術(shù)更多地用于解答生物問題，其商業(yè)用途的需求也會越來越多。對于RACS未來的市場前景，惟馨雨公司的宋一之博士就十分看好。

“整個儀器包括拉曼信號監(jiān)測、單細(xì)胞分選、自動數(shù)據(jù)分析三大系統(tǒng)，市面上還未出現(xiàn)完整具備這些性能的儀器。”宋一之告訴記者，RACS不僅填補了該領(lǐng)域的空白，也解決了原有技術(shù)無法解決的問題。