青岛能源所联合组织生物制造iMAPS培训 以元拉曼组破解工业菌种选育难题

924日,由中国微生物学会工业微生物专委会与青岛能源所联合主办,中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)、青岛星赛生物科技有限公司(以下简称“星赛生物”)承办的“工业微生物高通量选育与过程控制前沿技术培训”在北京顺利举办。作为第十三届工业微生物大会(2025 IMic)卫星活动,本次培训聚焦工业微生物领域“选育效率低、过程控制难”的核心问题,汇聚了来自食品、制药、化工等领域70余位企业代表及科研人员,青岛能源所单细胞中心展示了多项自主研发的前沿技术成果与应用案例,为行业技术升级与产业高质量发展提供关键支撑。

中国食品发酵工业研究院副院长/CICC主任姚粟教授在会议上致辞,她指出,当前工业微生物正迎来向单细胞水平突破的重要发展机遇,单细胞水平研究对工业生产效率提升(有望实现数量级突破)和安全控制(实时在线精准检测)意义重大,感谢单细胞中心及星赛生物的支持,并对全体参会代表表示欢迎。

青岛能源所单细胞中心徐健研究员随后分享了生物制造单细胞原位代谢图谱(iMAPS)计划的核心思考。他强调,目前我国微生物资源开发亟需“细胞原位代谢功能实时可检、可分、可养、可用”的核心技术,并解析了iMAPS计划的解决方案,指出单细胞拉曼光谱等技术的应用潜力,指出该计划对推动生物制造技术变革、支撑国家生物安全与产业创新的重要价值。

培训核心环节,青岛能源所依次展示了相关技术成果。

王喜先副研究员介绍的pDEP-DLD-RACS拉曼流式分选技术,突破了传统“先养后筛”模式,通过介电诱导细胞聚焦与拉曼信号精准识别,实现活体单细胞高通量分选,其核心装备分选通量最高可达2000 events/min,准确率超90%,可稳定运行10小时以上,是唯一商业化应用的拉曼流式细胞仪产品。以DHA高产菌株筛选为例,该技术将传统数月的筛选周期缩短至10天,高产菌株产量较野生型提升58%,相关成果已发表于PNAS

刁志钿博士带来的数字化克隆挑选(DCP)技术,构建了“边养边筛”单细胞选育体系,通过16000个微腔室实现单细胞分散培养,搭配AI图像识别算法完成多维表型分析,以激光诱导气泡技术获取目标菌株,可应用于乳酸高产菌筛选(产量提升17.6%)、丝状真菌分选等场景,有效解决了菌丝刺穿液滴融合难题。

张佳副研究员介绍的SCIVVS益生菌质检技术在4-5小时即可完成益生菌活菌数、活力、种类及溯源全维度检测,效率较传统方法提升20倍,成本降低90%,目前已联合头部企业成立益生菌单细胞技术联盟并发布团体标准;同时分享了拉曼技术在PHA发酵监控(12分钟完成检测,传统需2天)、肠道微生物分离等领域的应用。

郑晓姗高级工程师系统阐释了元拉曼组学技术体系,讲解了拉曼光谱原理、元拉曼组定义及无损分选技术,展示配套核心仪器平台,该体系已支撑产油微藻基因挖掘、污水解磷菌识别等场景应用,为微生物资源高效利用提供技术工具。

在“生物制造单细胞原位代谢图谱(iMAPS)计划”研讨环节,徐健提出,活体单细胞原位代谢功能“体检”和“分选”是突破微生物资源功能“检测-挖掘-利用”的关键环节,而元拉曼组仪器平台耦合拉曼智云AI系统为该环节提供了创新的技术路线和工具支撑。参会嘉宾围绕菌群活体代谢度量衡建立、微生物计量学标准变革等科学问题与产业瓶颈展开交流,凝聚合作共识。iMAPS国际科学计划以元拉曼组学和单细胞多组学装备为核心,旨在构建全球分布式微生物组“代谢传感器+菌株挖掘机+生态修复剂”网络,覆盖农业、环境、疾控、健康等领域。

本次培训搭建起技术研发与产业应用的对接桥梁,后续,青岛能源所将持续深化技术攻关,推动“技术突破-装备开发-标准制定”一体化推进,助力我国工业微生物产业从“经验筛选”向“精准创制”跨越,为绿色生物制造注入新动能。(文/图 刘阳)


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