【儀表網 研發(fā)快訊】目前市場上有大量的益生菌品牌和產品，但質量參差不齊，給消費者帶來極大困擾，也阻礙了產業(yè)的健康發(fā)展。此問題的根源在于目前業(yè)界缺乏快速、準確、全面、低成本的益生菌產品質檢手段。青島能源所單細胞中心聯(lián)合中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院、青島東海藥業(yè)和青島星賽生物科技有限公司等，開發(fā)了基于拉曼組原理的益生菌單細胞質檢技術SCIVVS，為突破這一緊迫的技術瓶頸提供了全新的解決方案。該工作近日發(fā)表于iMeta雜志。
 

基于拉曼組原理發(fā)明益生菌單細胞質檢技術SCIVVS
 

　　益生菌產品的市場規(guī)模已近千億，但是存在大量的“魚目混珠”現(xiàn)象。其重要原因是益生菌質檢的方法學局限性。由于這些方法大多依賴于分離培養(yǎng)或元基因組測序，因此存在耗時長、成本高、難以快速測定細胞活性和代謝活力及其細胞間異質性、復合益生菌產品深度質檢困難、流程繁瑣、難以自動化等瓶頸性問題。這些局限性導致益生菌產品難以快速、低成本、全面、深度地進行質檢，很大程度上阻礙了益生菌產業(yè)的健康發(fā)展。
 

　　針對這一產業(yè)瓶頸，青島能源所單細胞中心張佳副研究員、任立輝高級工程師、張磊博士、公衍海助理研究員等帶領的研究小組，聯(lián)合中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院、青島東海藥業(yè)和青島星賽生物等團隊，基于拉曼組原理，開發(fā)了一種名為SCIVVS(Single-Cell Identification, Viability and Vitality tests and Source-tracking)的單細胞精度益生菌質檢技術體系。針對益生菌產品，SCIVVS首先不是提取總核酸或者進行平板培養(yǎng)，而是提取所有的細胞進行重水飼喂和單細胞拉曼光譜的高通量采集。在每一張拉曼光譜上，利用其指紋區(qū)，基于與益生菌單細胞拉曼光譜參照數(shù)據庫的比對，快速完成每個細胞的種類鑒定環(huán)節(jié)。通過構建21種法定可食用益生菌的標準菌株拉曼光譜數(shù)據庫，SCIVVS可實現(xiàn)平均高達93%的分辨準確度。同時，利用其重水利用峰(C-D峰)，則可針對每個物種，量化每個細胞的活性、代謝活力等。進而可通過拉曼激活單細胞分選技術，快速獲得目標種類或目標代謝活力的單細胞，從而對接下游單細胞全基因組測序或培養(yǎng)。
 

　　為了支撐SCIVVS，在國家重大科學儀器研制、國家重點研發(fā)計劃等項目的支持下，青島能源所和青島星賽生物合作研制成功了單細胞拉曼光鑷分選儀(RACS-Seq)、高通量流式拉曼分選儀(FlowRACS)等原創(chuàng)儀器產品。運用RACS-Seq，研究人員直接從純種或復合益生菌產品出發(fā)，在5個小時之內，完成了精確到每個物種的活細胞計數(shù)、活力定量和活力異質性測量。同時，針對乳酸桿菌、雙歧桿菌或鏈球菌等各種益生菌，均能產出高質量的單細胞基因組(覆蓋度可高達99.4%)，從而完成精準溯源。
 

　　對比目前的益生菌產品質檢方法，SCIVVS具有快速、準確、全面、低成本、易于自動化等優(yōu)勢，較傳統(tǒng)方法快20倍以上，而成本僅為傳統(tǒng)方法的1/10，且能免培養(yǎng)、高精度、自動化、一站式地完成產品中每個物種的活細胞計數(shù)、活力定量、活力異質性測量和溯源，有望形成新的技術標準。在此基礎上，該合作團隊將基于“益生菌單細胞技術聯(lián)盟(A-STEP)”，聯(lián)合益生菌產業(yè)領軍企業(yè)，建立一個“標準化”、“一站式”、“公益性”的技術服務體系，為實現(xiàn)從生產端到消費端的益生菌產品質量規(guī)范化，提供一個原創(chuàng)的、切實可行的解決方案。
 

　　該工作由單細胞中心徐健、中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院姚粟、青島東海藥業(yè)崔云龍等主持完成，得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金和國家重點研發(fā)計劃青年科學家項目等項目的支持。(文/張佳 圖/劉陽)