為了滿足考察自然界中細胞 “原位功能” 這一共性科學(xué)需求，“現(xiàn)場”、“實時”的單細胞分選與測序已成為生命科學(xué)裝備研制領(lǐng)域的一個重要發(fā)展趨勢。盡管第三代測序技術(shù)已實現(xiàn)儀器微型化，但與測序?qū)拥膯渭毎珳?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胞研究中心研究員馬波帶領(lǐng)的微流控系統(tǒng)團隊，通過設(shè)計簡易高效的單細胞分選與測序?qū)友b置，實現(xiàn)了每個試管有且只有一個細胞 （One－Cell－One－Tube），有望服務(wù)于“現(xiàn)場”、“實時” 乃至 “便攜式” 的單細胞分選與測序。

與人體和高等動植物細胞相比，微生物細胞通常更小 （0．1－10 微米），更加難于精準(zhǔn)操縱，因此分離獲取目標(biāo)單細胞、并且實現(xiàn)測序反應(yīng)要求的“One－Cell－One－Tube” 是一個關(guān)鍵難點。目前的自動單細胞分離方法大多依賴于昂貴且體積龐大的熒光流式細胞分選儀 （FACS），而現(xiàn)有的手動單細胞分離和測序方案在依賴于操作人員熟練程度的同時，同樣需要顯微單細胞移液平臺、激光光鑷等同樣難以隨身攜帶的大中型儀器。此外，單細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)實現(xiàn)了便攜化，微生物單細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。

針對上述挑戰(zhàn)，青島能源所單細胞中心張強和王婷婷等發(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、獲取與分裝單個微生物細胞，從而與單細胞測序直接對接。該方法具體為：首先，通過微流控技術(shù)，將細胞分散包裹在數(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)成像識別技術(shù)，分選出單細胞包裹液滴； 第三，將單細胞包裹液滴順序分布于系列試管中，從而快速實現(xiàn)單個細胞的分離，以及每個試管有且只有一個細胞，以實現(xiàn)與單細胞全基因組擴增與測序的直接對接。