这篇文档属于类型a，是一篇关于新型拉曼激活细胞分选技术（Raman-activated cell sorting, RACS）的原创研究论文。以下是详细的学术报告：
本研究由中国科学院青岛生物能源与过程研究所的王曦贤（Xixian Wang）、王森（Sen Wang）、刁志典（Zhidian Diao）等共同完成，通讯作者为冯英刚（Yingang Feng）、徐健（Jian Xu）和马波（Bo Ma）。论文于2025年5月30日发表在《PNAS》（Proceedings of the National Academy of Sciences）期刊，标题为《Label-free high-throughput live-cell sorting of genome-wide random mutagenesis libraries for metabolic traits by Raman flow cytometry》。
研究领域：合成生物学与单细胞代谢表型分析。
研究动机：从遗传多样性丰富的突变体库中筛选具有目标代谢功能的细胞是合成生物学中的限速步骤。传统方法（如荧光激活细胞分选，FACS）依赖标记物且通量低，而现有拉曼分选技术（如RACE、RAGE）因信号质量、通量或稳定性不足难以应用于全基因组随机突变库的高效筛选。
研究目标：开发一种无标记、高通量、长期稳定的拉曼激活细胞分选技术（pDEP-DLD-RACS），实现对代谢表型的快速筛选，并应用于工业微生物菌株优化。
核心技术：
- 宽通道加载：采用1毫米宽、40微米高的微流控通道，避免细胞沉淀，实现10小时稳定运行。
- 正介电泳-确定性侧向位移（pDEP-DLD）：通过倾斜电极阵列（30°倾角）聚焦和捕获快速移动的细胞，单细胞捕获效率>96%。
- 同步化光谱采集与分选：连续pDEP力捕获细胞后，按采集时间（100-200毫秒）触发释放，分选通量达600个细胞/分钟。
- 石英芯片与适配器设计：降低拉曼背景干扰，简化芯片更换流程。
创新设备：
- 自主研发的共聚焦拉曼显微镜、微流控芯片（集成聚焦/分选/分离电极）及控制软件QSpec。
- 通过1,064 nm激光产生微气泡自动清除电极表面黏附细胞，稳定性提升20倍（运行时间从<30分钟延长至10小时）。
研究对象：
- 产类胡萝卜素酵母（Rhodotorula sp. P2015，强共振拉曼信号）和产三酰甘油（TAG）酵母（nodgat2a，弱非共振拉曼信号）。
实验设计：
- 分选准确性：基于拉曼峰强度（P2015：1,502 cm⁻¹；nodgat2a：2,853 cm⁻¹），分选准确率>90%，目标细胞回收率>85%。
- 稀有细胞分选：从1:10,000稀释比例中，通过两轮分选将目标细胞纯度从0.01%提升至>85%。
- 细胞活性：分选后细胞存活率与未分选组无显著差异（p>0.05），支持后续培养应用。
研究对象：
- 全基因组重离子诱变库（>10⁵个Aurantiochytrium sp.突变体），目标为高产二十二碳六烯酸（DHA）的突变体。
工作流程：
- 拉曼标志物鉴定：DHA含量与3,002 cm⁻¹峰强度（ν=C-H键）线性相关（R²=0.96）。
- 分选策略：以拉曼强度前1%为阈值，两轮分选（耗时2天）从突变库中筛选目标细胞。
- 验证：随机挑取30个克隆，GC分析显示DHA产量最高提升58%（vs野生型），脂质含量增加34%，DHA纯度提高21%。
技术性能：
突变体机制解析：
科学价值：
- 首次实现基于自发拉曼的全基因组突变库高通量分选，为单细胞代谢表型筛选提供了通用平台。
- 揭示了DHA高产突变体的全局转录组重塑机制，为理性设计工业菌株提供新靶点。
应用价值：
- 可扩展至其他高附加值化合物（如色素、药物）的生产菌株开发，加速合成生物学产业化进程。
技术创新：
应用突破：
方法普适性：