微生物組學(xué)研究日趨精細(xì)化，在“原位”的角度去識(shí)別單個(gè)細(xì)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**醫(yī)療，還是更廣泛的大健康領(lǐng)域。

日前，中華預(yù)防醫(yī)學(xué)會(huì)全國生物信息學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議在北京成功舉辦，青島星賽生物科技有限公司應(yīng)邀出席，由研發(fā)總監(jiān)朱鵬飛做了題為《單細(xì)胞代謝功能識(shí)別和分選儀器與應(yīng)用》的報(bào)告，從多個(gè)臨床藥敏快檢應(yīng)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(xì)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(xué)”對于醫(yī)療研究的重要應(yīng)用價(jià)值。

大健康領(lǐng)域單細(xì)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(wù)**醫(yī)學(xué)、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(gè)體”精度轉(zhuǎn)變。

 朱鵬飛在報(bào)告中表示，對于微生物組研究來說，在“原位”的角度去識(shí)別復(fù)雜的微生物組樣品里每一個(gè)單細(xì)胞的功能具有重要意義，比如識(shí)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(gè)業(yè)界來說都是一大挑戰(zhàn)。

快速、全面、深度分析，單細(xì)胞拉曼藥敏快檢實(shí)現(xiàn)臨床試驗(yàn)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**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(yàn)用藥而非藥敏結(jié)果指導(dǎo)下的**治療。因此，建立一個(gè)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(yù)防控制中心傳染病預(yù)防控制所等單位研究人員組成聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，依托其原創(chuàng)的臨床單細(xì)胞拉曼藥敏快檢系統(tǒng)（CAST-R），能夠達(dá)成快速病原鑒定、單細(xì)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(xué)》雜志。

 研究結(jié)果顯示，單細(xì)胞拉曼藥敏快檢技術(shù)應(yīng)用在胃粘膜中Hp的鑒定準(zhǔn)確率可達(dá)98%以上；而基于重水拉曼技術(shù)進(jìn)行藥敏快檢，能實(shí)現(xiàn)Hp對于左氧氟沙星和克拉霉素藥敏結(jié)果準(zhǔn)確性和特異性在95%以上，藥敏檢測時(shí)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(shí)應(yīng)用，并得到了良好的應(yīng)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(shí)驗(yàn)（AST）時(shí)長可縮短至3小時(shí)，實(shí)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(xiàng)發(fā)表在Frontiers in Cellular and Infection Microbiology《細(xì)胞與感染微生物學(xué)前沿》雜志的研究表明，利用單細(xì)胞拉曼藥敏快檢技術(shù)，能夠快速評價(jià)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(yīng)用價(jià)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(xì)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(xì)胞代謝功能的非標(biāo)記式識(shí)別與高通量分選等核心瓶頸問題，提供“單細(xì)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(xì)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(gè)行業(yè)權(quán)威獎(jiǎng)項(xiàng)。

 “拉曼組”概念由中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所單細(xì)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(shí)空分辨率的單細(xì)胞精度的代謝表型組。

 據(jù)了解，借助單細(xì)胞拉曼光譜免熒光標(biāo)記非破壞性活體全景式測量，可同時(shí)表征多種代謝表型的特色，來測量菌群中單細(xì)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(xì)胞的環(huán)境應(yīng)激性、藥敏性等等，還可測量細(xì)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(shí)現(xiàn)在單個(gè)細(xì)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(yīng)用。

拉曼組是單細(xì)胞多組學(xué)的拓展和延伸

目前，單細(xì)胞的探測研究技術(shù)主要由發(fā)達(dá)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(xué)術(shù)會(huì)議上表示，希望有更多創(chuàng)新企業(yè)和機(jī)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(xì)胞多組學(xué)”儀器產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。