為了滿足考察自然界中細(xì)胞 “原位功能” 這一共性科學(xué)需求，“現(xiàn)場”、“實(shí)時(shí)”的單細(xì)胞分選與測序已成為生命科學(xué)裝備研制領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展趨勢。盡管第三代測序技術(shù)已實(shí)現(xiàn)儀器微型化，但與測序?qū)拥膯渭?xì)胞精準(zhǔn)分選裝備卻仍然相當(dāng)笨重和昂貴，難以支撐各種科學(xué)考察中針對(duì)微生物組功能的現(xiàn)場分析。最近，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所單細(xì)胞研究中心研究員馬波帶領(lǐng)的微流控系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)，通過設(shè)計(jì)簡易高效的單細(xì)胞分選與測序?qū)友b置，實(shí)現(xiàn)了每個(gè)試管有且只有一個(gè)細(xì)胞 （One－Cell－One－Tube），有望服務(wù)于“現(xiàn)場”、“實(shí)時(shí)” 乃至 “便攜式” 的單細(xì)胞分選與測序。

與人體和高等動(dòng)植物細(xì)胞相比，微生物細(xì)胞通常更小 （0．1－10 微米），更加難于精準(zhǔn)操縱，因此分離獲取目標(biāo)單細(xì)胞、并且實(shí)現(xiàn)測序反應(yīng)要求的“One－Cell－One－Tube” 是一個(gè)關(guān)鍵難點(diǎn)。目前的自動(dòng)單細(xì)胞分離方法大多依賴于昂貴且體積龐大的熒光流式細(xì)胞分選儀 （FACS），而現(xiàn)有的手動(dòng)單細(xì)胞分離和測序方案在依賴于操作人員熟練程度的同時(shí)，同樣需要顯微單細(xì)胞移液平臺(tái)、激光光鑷等同樣難以隨身攜帶的大中型儀器。此外，單細(xì)胞分選及核酸制備過程極易受到環(huán)境中飄浮微生物及其 DNA 的污染，而且這種污染通常難以在測序數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)完全去除。因此，盡管目前 MinION 等第三代測序儀已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了便攜化，微生物單細(xì)胞分選和測序仍然操作繁瑣、污染干擾嚴(yán)重，難以滿足要求。

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，青島能源所單細(xì)胞中心張強(qiáng)和王婷婷等發(fā)明了一種名為 “FOCOT”（Facile One－Cell－One－Tube 的縮寫） 的方法，能夠精確、高速、低成本地分離、獲取與分裝單個(gè)微生物細(xì)胞，從而與單細(xì)胞測序直接對(duì)接。該方法具體為：首先，通過微流控技術(shù)，將細(xì)胞分散包裹在數(shù)十微米直徑的油包水微液滴中； 其次，基于液滴顯微光學(xué)成像識(shí)別技術(shù)，分選出單細(xì)胞包裹液滴； 第三，將單細(xì)胞包裹液滴順序分布于系列試管中，從而快速實(shí)現(xiàn)單個(gè)細(xì)胞的分離，以及每個(gè)試管有且只有一個(gè)細(xì)胞，以實(shí)現(xiàn)與單細(xì)胞全基因組擴(kuò)增與測序的直接對(duì)接。