工業微生物常用于重要的生物和化學制品的生產，優良菌株的選育是生物產業的核心工作之一。近年來合成生物技術的快速發展使得高性能工業菌株基因型的理性構建性顯著增加，但如何從海量候選菌株庫中高通量篩選到規模生產用的工業菌株仍面臨挑戰。多孔板（MTP）篩選系統和流式細胞術（FACS）是研究者常用的篩選手段，但MTP通量較低，而FACS難以用于檢測胞外分泌的代謝物。液滴微流控技術在微生物育種領域的應用，成功實現了大容量突變庫的全面評價以及高效篩選，不僅在篩選通量方面實現了大幅度提升，有效提高了菌株選育工作效率，而且在篩選成本方面也展現出巨大優勢，可顯著降低篩選過程中試劑耗材的用量，將單克隆的篩選成本降低至十分之一或百分之一，實現高通量、低消耗的優良工業菌株選育。天木生物基于液滴微流控技術開發了皮升級單細胞分選平臺--DREM cell（Droplet entrapping microfluidic cell-sorter）具有體積小、通量高、體系封閉、無交叉污染等特點，越來越成為科學研究和企業生產的重要技術手段。
近日，清華大學張翀、安徽工程大學薛正蓮研究團隊應用DREM cell將液滴微流控技術與基因編碼熒光生物傳感器相結合，成功實現了高產谷氨酰胺酶突變株的超高通量篩選，相關研究成果以“Combining genetically encoded biosensors with droplet microfluidic system for enhanced glutaminase production by Bacillus amyloliquefaciens”為題，發表在生物化工領域專業期刊《Biochemical Engineering Journal》上。
研究團隊開發了一種利用谷氨酸擬熒光蛋白傳感器 iGluSnFR 的谷氨酰胺酶熒光檢測方法，相較于傳統的高效液相色譜法，速度提高了700倍?；趇GlusnFR傳感器，結合DREM cell單細胞分選平臺實現谷氨酰胺酶生產菌株的高通量篩選，單次實驗可篩選10萬克隆，效率遠遠超過傳統孔板篩選技術。最終項目團隊對常壓室溫等離子體（ARTP）誘變的解淀粉芽孢桿菌全基因組突變文庫進行超高通量篩選，成功獲得了一株谷氨酰胺酶產量提高47%以上的突變株。該篩選平臺，與微孔板篩選系統相比，篩選率提高500倍，試劑用量減少2萬倍，并且可以節省大量的多孔板、培養皿、槍頭等耗材。
液滴微流控高通量篩選平臺流程圖
背景信息
液滴微流控細胞分選儀（Droplet Entrapping Microfluidic cell-sorter，DREM cell）
液滴微流控細胞分選儀（DREM cell）是天木生物基于液滴微流控技術開發的皮升級單細胞分選平臺，可將待篩選細胞進行包被形成單細胞微液滴，結合熒光篩選模型，可以在細胞水平完成微生物的高通量分離、培養、檢測、分選等。
高通量皮升級液滴單細胞分選系統（DREM cell）相比于傳統篩選方法，篩選效率可提升1萬倍，試劑消耗量可下降至百萬分之一，在篩選通量顯著提升的同時，單克隆篩選成本大幅度降低。該儀器不僅可廣泛應用于細菌、酵母、動物細胞等的高通量篩選，還可以應用于蛋白、核酸、抗體等生物大分子篩選等相關研究領域。
工業微生物常用于重要的生物和化學制品的生產，優良菌株的選育是生物產業的核心工作之一。近年來合成生物技術的快速發展使得高性能工業菌株基因型的理性構建性顯著增加，但如何從海量候選菌株庫中高通量篩選到規模生產用的工業菌株仍面臨挑戰。多孔板（MTP）篩選系統和流式細胞術（FACS）是研究者常用的篩選手段，但MTP通量較低，而FACS難以用于檢測胞外分泌的代謝物。液滴微流控技術在微生物育種領域的應用，成功實現了大容量突變庫的全面評價以及高效篩選，不僅在篩選通量方面實現了大幅度提升，有效提高了菌株選育工作效率，而且在篩選成本方面也展現出巨大優勢，可顯著降低篩選過程中試劑耗材的用量，將單克隆的篩選成本降低至十分之一或百分之一，實現高通量、低消耗的優良工業菌株選育。天木生物基于液滴微流控技術開發了皮升級單細胞分選平臺--DREM cell（Droplet entrapping microfluidic cell-sorter）具有體積小、通量高、體系封閉、無交叉污染等特點，越來越成為科學研究和企業生產的重要技術手段。
近日，清華大學張翀、安徽工程大學薛正蓮研究團隊應用DREM cell將液滴微流控技術與基因編碼熒光生物傳感器相結合，成功實現了高產谷氨酰胺酶突變株的超高通量篩選，相關研究成果以“Combining genetically encoded biosensors with droplet microfluidic system for enhanced glutaminase production by Bacillus amyloliquefaciens”為題，發表在生物化工領域專業期刊《Biochemical Engineering Journal》上。
研究團隊開發了一種利用谷氨酸擬熒光蛋白傳感器 iGluSnFR 的谷氨酰胺酶熒光檢測方法，相較于傳統的高效液相色譜法，速度提高了700倍?；趇GlusnFR傳感器，結合DREM cell單細胞分選平臺實現谷氨酰胺酶生產菌株的高通量篩選，單次實驗可篩選10萬克隆，效率遠遠超過傳統孔板篩選技術。最終項目團隊對常壓室溫等離子體（ARTP）誘變的解淀粉芽孢桿菌全基因組突變文庫進行超高通量篩選，成功獲得了一株谷氨酰胺酶產量提高47%以上的突變株。該篩選平臺，與微孔板篩選系統相比，篩選率提高500倍，試劑用量減少2萬倍，并且可以節省大量的多孔板、培養皿、槍頭等耗材。
液滴微流控高通量篩選平臺流程圖
背景信息
液滴微流控細胞分選儀（Droplet Entrapping Microfluidic cell-sorter，DREM cell）
液滴微流控細胞分選儀（DREM cell）是天木生物基于液滴微流控技術開發的皮升級單細胞分選平臺，可將待篩選細胞進行包被形成單細胞微液滴，結合熒光篩選模型，可以在細胞水平完成微生物的高通量分離、培養、檢測、分選等。
高通量皮升級液滴單細胞分選系統（DREM cell）相比于傳統篩選方法，篩選效率可提升1萬倍，試劑消耗量可下降至百萬分之一，在篩選通量顯著提升的同時，單克隆篩選成本大幅度降低。該儀器不僅可廣泛應用于細菌、酵母、動物細胞等的高通量篩選，還可以應用于蛋白、核酸、抗體等生物大分子篩選等相關研究領域。
