(问题)单细胞是生命活动的基本单位,也是理解复杂生物过程的重要入口。但在单细胞层面做功能鉴定与筛选时,科研与产业界长期面临三重矛盾:一是“看得见但看不清”,仅靠形态难以判断功能;二是“看得清但取不到”,检测与分选往往分离,难以衔接;三是“取到了却不可靠”,培养可能引入偏差,标记可能改变细胞状态,而对细胞原位代谢功能的实时观察与精准捕获更是难点。对于环境样本中的稀有微生物、高价值产物有关的功能菌株以及异质性显著的细胞群体,这些问题尤为突出。 (原因)上述难题主要源于四点:其一,代谢表型信息瞬时且复杂,传统手段很难在尽量不干扰细胞的情况下获得“分子层面的指纹”;其二,单细胞分选需要在毫秒级完成识别、决策与执行,对光学系统、流体控制和数据处理的协同能力要求很高;其三,样本来源多、信号维度多、数据量大,缺少统一的数据处理与模型迭代机制,导致结果在重复性与可迁移性上不足;其四,核心仪器仍处于快速迭代期,走向产业化必须在稳定性、通量、成本和易用性之间取得平衡。 (影响)发布会信息显示,星赛生物推出的RAMS围绕“可检、可选、可养、可用”提出一体化方案。设备以拉曼光谱为核心检测手段,在无需标记的情况下获取细胞分子振动信息,用于表征代谢产物与化学组成,补足传统方法在原位代谢识别上的不足;同时叠加明场成像与荧光检测,既保留形态学观察,也支持对特定标志物的定向识别,实现多维信息的交叉验证。业内人士认为,这种“多模态检测+分选”的路径有望扩大信号覆盖范围,降低对单一指标的依赖,让环境样本中低丰度目标的发现与回收更具可操作性。 (对策)在分选执行层面,RAMS强调自动化流程与精细化控制:通过微阀实现液流的精准调度,并支持样品重复上样,以提高芯片与样本利用效率;采用油包水液滴的无接触分离方式,将分选液滴体积压缩到更小尺度(企业披露小于500纳升),以降低挥发与交叉污染风险,并尽可能保持细胞活性;收集端对接96孔板,便于直接进入单细胞培养以及基因组、转录组、代谢组等下游研究。同时,企业提出与“拉曼智云”云端解析系统协同:仪器端采集的多维数据上传后集中处理并更新模型,再将优化参数回传设备用于下一轮分选,形成“采集—解析—迭代—应用”的闭环,以缓解数据标准不统一、过度依赖经验等问题。 (前景)从应用场景看,拉曼无标记代谢表型识别与微流控分选的结合,可能率先在三类方向体现价值:一是生物制造领域的功能菌株高效筛选与定向育种,加快从“海量候选”中锁定高产细胞;二是环境与资源微生物研究,提升对稀有类群的发现与分离能力,为碳循环、污染降解与新酶挖掘提供工具支撑;三是多组学与细胞异质性研究,通过更接近原位状态的表型数据,为机制研究与样本分层提供新的证据链。同时,设备能否实现规模化应用仍取决于关键指标的持续验证,包括通量与准确率的平衡、复杂样本的鲁棒性、跨实验室一致性,以及成本与服务体系等。业内预计,随着算法模型与数据库积累加深,单细胞研究将从“单点实验”逐步走向“标准化流程”,并对高端生命科学仪器国产化与产业链完善形成带动。
从显微镜到基因测序,科学仪器的进步往往推动研究方法的跃迁。RAMS的研发说明,在关键核心技术上持续投入与自主突破仍是行业发展的重要支撑。此成果既说明了我国在有关技术路线上的探索,也为生命科学研究提供了新的工具选择。面向未来,随着更多原创技术与应用验证落地,中国团队有望在生命科学与生物制造等领域带来更多可复制、可推广的成果。