연구 배경:

액적 마이크로 흐름 제어는 최근 몇 년 동안 발전된 일종의 고통량 검측 선별 기술로서, 낮은 원가, 초고통량 등 우세로 인해 효소 정향 진화, 항체 개발, 다수확 균주 선별 등 분야에 광범위하게 응용되었다.형광 활성화의 액적 선별은 현재 주류의 미세 흐름 제어 선별 방법이며, 다색 형광 검측은 형광 라벨을 더욱 유연하게 선택하고 더욱 복잡한 다중 파라미터 형광 체계를 구축하기 위해 중요한 지원을 제공한다.

이 실험은 녹색과 적색 형광 마이크로볼을 혼합한 후 액적 소포를 한 후 액적에 대해 이중 레이저를 동시에 자극하고 검측하여 마이크로볼이 액적 내에서 소포 상태의 데이터를 획득함으로써 DREM cell 플랫폼의 다색 형광 검측 및 선별에 대한 기능 적합성을 검증하여 관련 응용의 기초를 다진다.

실험 과정:

1. 시료 처리: 녹색 형광 마이크로볼(람다 ex=488nm, 람다 em=520nm, 입경 5um)과 적색 형광 마이크로볼(람다 ex=620nm, 람다 em=680nm, 입경 5um) 농도를 5x10^6/ml로 조정한다.1: 1의 비율로 둘을 고루 섞는다.

2. 액적 미세 흐름 제어 세포 선별기 (DREM cell) 를 사용하여 상술한 샘플을 미세 액적에 감싸고, 각각 520nm 채널 (PMT3), 670nm 채널 (PMT1) 의 형광 신호를 채취하여 목표 액적 집단 권문을 채집한 후 선별한다;DREM cell 기기의 사용 절차는 다음과 같습니다.

실험 결과:

1. 각각 520nm 채널 (PMT3), 670nm 채널 (PMT1) 의 신호를 수집하여 두 채널의 실시간 신호도에서 녹색 형광 마이크로볼, 빨간색 마이크로볼, 그리고 모두 빨간색 형광 마이크로볼과 녹색 형광 마이크로볼을 감싸고 있는 액체를 식별하고 구분할 수 있다;

2. 2차원 산점도에서 각각 P1, P2, P3 액적 군체에 대해 동그라미를 치고 선별하며 수집된 액적에 대해 거울 검사 관찰을 한다. 다음 그림: P1 군체는 적색 형광 마이크로볼, P2 군체는 녹색 형광 마이크로볼, P3 군체는 적색 형광 마이크로볼과 녹색 형광 마이크로볼을 함께 감싸는 액적을 선택하여 기대에 부합한다;

실험 결론:

이 실험은 천목생물이 개발한 액적미류제어세포분선기(DREM cell)를 이용하여 적색형광마이크로볼이 혼합된 액적, 녹색형광마이크로볼이 혼합된 액적, 그리고 모두 두 종류의 마이크로볼을 감싸는 액적을 식별하고 구분하였으며 이중형광검측통로의 신호에 따라 동그라미를 진행하여 혼합액적중의 세 종류의 액적군체를 성공적으로 선별하여 시스템분선의 정확성을 표명하였다.

애플리케이션 전망:

목표 샘플의 다양한 형광 신호에 대한 동시 검측 및 분석은 다기능 효소 진화 연구, 단백질 상호 작용 연구, 면역 세포 선별 연구, 다양한 형광 PCR 연구, 항체 선별 등과 같은 높은 통량 선별 연구에서 중요한 역할을합니다. 그 중 효소 진화 연구의 전형적인 사례는 다음 그림과 같습니다.

이 연구는 두 가지 서로 다른 형광 마커의 바탕물을 사용하여 부프로펜 효소의 입체 선택성이라는 복잡한 성상을 개조하였으며, 다섯 차례의 돌연변이와 선별을 거쳐 얻은 양질의 돌연변이는 S-부프로펜 바탕물에 대한 선택성을 700배 향상시켰다 (DOI: 10.1038/ s41467-018-03492-6)