在生物医药领域，单细胞研究是探索生命奥秘、推动药物研发的关键路径。然而，传统单细胞分选技术却如同重重阻碍，给科研工作者带来诸多难题。
01
单细胞分选技术现状
有限稀释法操作流程繁琐复杂，对科研人员的技术熟练度和操作耐心要求极高。实验时，需将细胞悬液进行一系列梯度稀释，再将稀释后的细胞悬液接种到多孔板中，期望每个孔中恰好落入一个单细胞。在这个过程中，任何细微偏差，如移液器的精度误差、稀释倍数的计算偏差，都可能致使实验失败。
图源丨摄图网
在手动有限稀释法进行单细胞分选的实验操作中，涉及到多种常用耗材，如胰酶、细胞过滤筛网、培养基以及移液枪吸头等。培养基作为其中的关键耗材，价格区间跨度较大。基础的培养基，其价格一般处于几十元到几百元之间，而含有特殊成分、专门针对特定细胞培养的培养基，价格往往更高。
以常见的DMEM高糖液体培养基为例，受品牌、规格等多种因素影响，其具体价格难以一概而论。PBS缓冲液的价格相对明确，大致在1.8~79.3元之间波动。手动有限稀释法进行单细胞分选时，所需耗材成本不容小觑。实验通常需要准备50~100个孔板，这里暂且不考虑孔板本身的费用，仅计算每个孔添加200μl克隆培养基的花费，就大约需要2000~3000元。这无疑进一步增加了手动有限稀释法的实验成本，也从侧面反映出该方法在实际应用中的经济负担问题。
流式细胞分选（FACS）凭借其相对较快的速度，在细胞分选工作中被广泛应用。但不容忽视的是，它对细胞活性有着显著损伤。相关研究表明，在分选过程中，由于高剪切力的原因，经其处理后的细胞，活性损失可达30%~50%。
如2024年阿斯利康生物制药研发中心的研究，将Becton Dickinson FACS Aria III Fusion（Aria）的液滴式分选与Miltenyi MACSQuant Tyto（Tyto）的微芯片流式分选进行比较，结果显示基于液滴式分选的Aria会引起更大的代谢谱变化，在细胞的氧化还原和能量状态等方面改变更明显，这充分体现出FACS对细胞活性的负面影响。
在生物医药研究中，基于荧光激活细胞分选原理的高精度细胞分选仪发挥着关键作用，然而其面临的局限也十分突出。2024年12月，北京大学未来技术学院启动了一项高端科研设备采购计划，旨在引入一台能满足复杂细胞分选需求、助力前沿生物医药研究的仪器。该招标信息发布于中国政府采购网（http://www.ccgp.gov.cn/cggg/zygg/gkzb/202412/t20241203_23774197.htm ），项目编号为OITC-G240312956。
图源丨中国政府采购网
在本次北京大学未来技术学院流式细胞分选仪采购项目中，历经多轮严谨的招标流程，项目预算设定为500万元。最终中标的是北京某科技公司公司提供的一款流式细胞分选仪，最终中标成交金额为499.5万元，这一价格充分体现了此类高端科研设备的成本之高。
当前，此类高精度细胞分选仪市场基本被国外品牌垄断。除了部分美国品牌，欧洲的一些知名厂商也凭借先进的光学系统、精准的流体控制技术以及成熟的数据分析算法，长期占据着市场的主导地位。
国内企业若想采购具备更卓越分选精度、更强大功能拓展的进口设备，通常需要承担高昂的费用。这不仅极大地压缩了国内企业在细胞分选技术研究方面的资金投入空间，也对国内生物医药技术的快速迭代形成了一定阻碍。
后续耗材供应也存在诸多问题。由于核心耗材大多依赖进口，一旦国际形势出现波动、贸易政策发生调整，或者供应链环节出现运输延误、工厂产能不足等意外情况，国内生物医药企业就极有可能面临“断供”风险。这不仅会打乱企业的研发计划，导致研发周期延长，增加研发成本，甚至可能使一些对时间要求极高的临床试验、生产环节被迫停滞，给企业的持续研发和生产带来极大阻碍，严重影响企业的市场竞争力和发展前景。
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02
SCP4000单细胞打印系统的革新
在这样的困境下，傲睿科技的SCP4000单细胞打印系统应运而生，成为众多科研人员和生物医药企业的“救星”。
以单细胞蛋白质组分析研究为例，SCP4000的核心组件单细胞打印芯片B150集成CMOS和MEMS技术，采用一次性可抛式设计，从根源上杜绝交叉污染风险。在单细胞蛋白质组分析实验中，交叉污染会混淆样本间蛋白质成分，导致结果偏差。过往常因交叉污染致结果不准，需反复操作，浪费大量时间资源，SCP4000则有效解决了这一问题。
B150芯片集成640个独立可控喷嘴，相比传统单喷嘴仪器，避免了喷嘴堵塞致实验失败的风险，且每个喷嘴额定寿命长，可稳定完成任务。其单细胞铺板速度优势显著，完成一块96孔板铺板用时不到2分钟，384孔板也在8分钟以内，传统方法完成相同铺板工作耗时需数倍于此。
图丨铺板数据
AI图像识别算法是SCP4000的重要优势。该算法能精准识别优质单细胞，排除多细胞、碎片及状态不佳的细胞，大幅提升克隆形成率。传统方法单细胞筛选精准度不足，影响实验结果可靠性。而在单细胞蛋白质组分析中，SCP4000的AI算法确保进入分析流程的单细胞质量更高，经头部CDMO企业严格验证，其单克隆保证率超过99.5%，远高于传统方法的70%~80%。
图丨AI算法识别
在单细胞蛋白质组分析样本制备中，速度与准确性至关重要。SCP4000的B150芯片最小可生成30pL的液滴，支持皮升-微升级别的buffer分液，最大程度减小单细胞样本体积，降低细胞缓冲液对裂解和酶解体系的干扰，提高蛋白质鉴定准确性。实际案例中，利用SCP4000处理的单细胞样本，鉴定到单细胞的蛋白中位数为5784（Library free search）。
在实际操作中，SCP4000的即插即用式芯片无需手动调试，无管路式设计使仪器无需维护，搭配简洁的向导式用户界面，科研新手也能快速上手，而传统仪器操作复杂，科研人员需花费大量时间学习适应。
图丨操作界面
SCP4000单细胞打印系统凭借诸多优势，切实解决了生物医药行业在单细胞研究中的痛点。无论是科研院所探索生命科学前沿奥秘，还是生物医药企业开展药物研发，SCP4000都能成为得力助手。
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[1] 中国政府采购网招标公告：http://www.ccgp.gov.cn/cggg/zygg/gkzb/202412/t20241203_23774197.htm，项目编号：OITC - G240312956[2] Choudhury, F.K.; Premkumar, V.; Zecha, J.; Boyd, J.; Gaynor, A.S.; Guo, Z.; Martin, T.; Cimbro, R.; Allman, E.L.; Hess, S. Multimomics Characterization of a Less Invasive Microfluidic - Based Cell Sorting Technique. J. Proteome Res. 2024, DOI: 10.1021/acs.jproteome.3c00773
