一种原位快速检测细胞生物过程的方法技术

本发明专利技术涉及一种原位快速检测细胞生物过程的方法，基于活性细胞对含氘物质吸收、转化、代谢或存储后，会在细胞生物学过程的不同阶段中，在细胞中实现氘的原位标记，通过拉曼光谱对细胞进行检测，识别细胞中是否有氘的存在，进而得到关于细胞的生物化学过程、细胞性状或功能相关信息。本发明专利技术方法可用于细菌感染的药物敏感性测试、环境微生物代谢、人体细胞检测等生物学和医学领域。与现有技术相比，本发明专利技术方法具有探测细胞对于大多数重要生物分子的活性和代谢的潜力，且其允许研究使用更复杂的氘代物质，包括天然产物，药物和含有多种化学物质的氘化混合物。本发明专利技术方法在单细胞水平的自然条件下对细胞的功能研究是非常有价值的。

A method for rapid detection of cell biological processes in situ

【技术实现步骤摘要】
一种原位快速检测细胞生物过程的方法
本专利技术属于生物技术的检测技术，涉及一种原位快速检测细胞生物过程的方法，具体是涉及利用含氘底物选择性标记细胞生物过程，并通过单细胞拉曼图谱对标记的状态进行分析，从而识别细胞代谢、合成等性状或功能的方法及其在生物合成及医学检验等领域中的应用。
技术介绍
细胞和分子生物学的研究推动了我们对地球上生命体的认识。通过修饰生物分子可用于在自然环境中监测细胞变化或功能。以2008年获得诺贝尔化学奖的绿色荧光蛋白(GFP)为代表的发现带来了化学生物学领域的革命。然而，许多小的生物分子和代谢物例如核酸、聚糖和脂质等不能用这种遗传编码的报告物来标记。尽管在过去几年通过选择性的修饰物种本身，让我们对细胞过程产生了新的见解，但是这些技术通常较慢，对生物化学反应选择性差，成本高昂且复杂。代谢功能检测的关键是在维持生理条件的前提下快速和特异的反应。利用稳定同位素标记特定的目标微生物，并通过16SrRNA-SIP方法和NanoSIMS技术，可以对具有特定功能和性状的微生物进行识别和分析。但是16SrRNA-SIP只能结合13-碳的同位素使用，对15-氮等无能为力，限制了其使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原位快速检测细胞生物过程的方法，其特征在于，活性细胞对含氘物质吸收、转化、代谢或存储后，会在细胞生物学过程的不同阶段中，在细胞中实现氘的原位标记，通过拉曼光谱对细胞进行检测，识别细胞中是否有氘的存在，进而得到关于细胞的生物化学过程、细胞性状或功能相关信息。

【技术特征摘要】
1.一种原位快速检测细胞生物过程的方法，其特征在于，活性细胞对含氘物质吸收、转化、代谢或存储后，会在细胞生物学过程的不同阶段中，在细胞中实现氘的原位标记，通过拉曼光谱对细胞进行检测，识别细胞中是否有氘的存在，进而得到关于细胞的生物化学过程、细胞性状或功能相关信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氘物质，为含有氘元素的物质，包括但不限于：氘水、氘代核酸、氘代氨基酸、氘代脂肪、氘代脂肪酸、氘代药物、氘代糖、氘代蛋白质，或由以上氘代化合物中一种或几种组成的氘代混合物。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氘物质中氘的丰度为5％-100％之间。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过拉曼光谱对细胞进行检测的方法为：通过拉曼光谱仪采集细胞的拉曼图谱，拉曼光谱中在2000-2300cm-1之间出现特征峰，即C-D峰的细胞，表明细胞内有氘的存在。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，判断细胞拉曼图谱中C-D峰的存在以及胞内氘元素丰度的方法为：以C-D峰最大值处的波长Xd为中心，设定范围Ad，范围Ad的边界处的波长为X1和X2，其中X1<Xd<X2，且X2-X1>7nm，设定范围Bd，范围Bd的边界处的波长为X0和X1，其中X1-X0＝X2-X1，设定范围Cd，范围Cd的边界波长为X2和X3，其中X3-X2＝X2-X1，计算C-D峰面积：Sd＝Sad-(Sbd+Scd)/2，其中Sad，Sbd和Scd分别为范围Ad，Bd和Cd内拉曼光谱下的面积；以C-H峰最大值处的波长Yh为中心，设定范围Ah，范围Ah的边界为波长Y1和Y2，其中Y1<Yh<Y2，且Y2-Y1>9nm，设定范围Bh，范围Bh的边界为波长Y0和Y1，其中Y1-Y0＝Y2-Y1，设定范围Ch，范围Ch的边界波长为Y2和Y3，其中Y3-Y2＝Y2-Y1，计算C-H峰面积：Sh＝Sah-(Sbh+Sch)/2，其中Sah，Sbh和Sch分别为范围Ah，Bh和Ch内拉曼光谱下的面积；细胞内氘元素的丰度计算公式为：D的丰度：D％＝Sd/(Sd+Sh)；在同样条件下细胞暴露于不含氘的介质中，采集多个单细胞图谱，计算细胞中D的丰度的平均值D0和标准偏差δD0，当细胞暴露于含氘的介质中，采集多个单细胞图谱，计算细胞中D的丰度D1，若D1≥D0+3δD0，则认为细胞的单细胞拉曼图谱中存在明显的C-D峰。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述细胞包括真核生物细胞与原核生物细胞。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在原核生物或真核生物的正常生长环境下，混合含氘物质，在细胞的特定生物过程中，有活性的细胞中的碳会与氘形成C-D键，通过拉曼光谱对细胞进行检测，若识别细胞中有氘存在，则实现对具有特定生物过程的细胞的识别和筛选。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，活性细胞对含氘物质吸收、转化、代谢或存储后，会在细胞生物学过程的不同阶段中，在细胞中实现氘的原位标记，通过拉曼光谱对细胞进行检测，识别细胞中是否有氘的存在，进而实现对未知的或者不可培养微生物的性状和功能进行识别。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，含有微生物的样品采集后，在未对样品进行任何前处理的情况下，将样品与氘水混合，将混合后的样品中的微生物与杂质分离，分离后的微生物细胞保存在去离子水中，通过拉曼光谱仪采集单细胞的拉曼图谱，样品中...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋一之，徐嘉宝，王允，
申请(专利权)人：上海合森生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31