拉曼激活细胞分选（RACS）可实现免标记、活体单细胞水平、基于代谢表型的分选，在工业微生物筛选、环境功能微生物挖掘等领域具备巨大应用潜力。现有RACS体系存在两大技术瓶颈：一方面，共振拉曼与非共振拉曼信号采集时间相差千倍，流式模式通量高但无法适配长曝光非共振信号，静态模式兼顾信号适配能力却分选通量极低；另一方面，分选后目标细胞收集体积不可控、稀释严重，往往需要额外离心浓缩，容易造成细胞损失、活性下降，难以直接对接单细胞测序、宏基因组等下游实验流程，制约了RACS技术的广泛应用。

针对上述问题，青岛能源所单细胞中心助理研究员徐腾、工程师朱鹏飞等与青岛星赛生物科技有限公司、贵州茅台酒股份有限公司等，合作开发高通量双模式拉曼激活细胞分选平台——光镊辅助集中式拉曼激活细胞分选（Pit-RACS）平台（图1）。该平台整合了细胞流式输送、在线单细胞拉曼光谱采集与光镊精准捕获，实现共振、非共振两类拉曼信号的兼容分选，同时构建芯片内暂存‑集中导出机制，输出标准化10 μL低体积细胞悬液，解决了RACS“信号适配”与“样品输出”两大核心痛点。

Pit-RACS平台的核心创新在于其针对不同拉曼信号的双模式自适应设计。流内模式面向共振拉曼信号，光谱采集时间最短10 ms，分选通量可达 836 ± 1 events/min，在线光谱分析通量最高可达 2700 ± 100 events/min，适用于类胡萝卜素、脂质等具有强共振拉曼信号的目标细胞。流外模式则利用光镊将捕获的目标细胞移至无细胞的缓冲流中，再采集单细胞拉曼光谱，消除邻近细胞光谱干扰，支持大于0.1 s长曝光的非共振拉曼检测，分选通量达50 events/min，适用于重水标记等非共振拉曼分选场景。两种模式均可在同一芯片上通过参数切换无缝实现，无需任何硬件改动。

此外，Pit-RACS平台芯片内置储存腔室与气动微阀，分选过程中光镊将目标细胞转移并暂存于密闭储存腔室中，分选完成后通过开启微阀，将所有目标细胞收集于10 μL悬液中。细胞悬液的纯度>97%，回收率接近100%，可直接用于后续平板培养、全基因组扩增或宏基因组测序，无需额外的离心浓缩步骤。

研究人员开展两类典型应用验证该系统性能。利用流内模式，直接从解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）突变文库开展一轮分选，筛选获得一株β-胡萝卜素产量提高77.4%的突变株，相较于传统静态RACS，筛选周期从数天缩短至数小时。利用流外模式，结合重水标记技术，直接从河流水体中富集溶磷功能菌，分选后10 μL的细胞悬液可直接进行宏基因组测序，经鉴定为9个属的12个溶磷菌，包括多个传统平板培养法无法获取的难培养、慢生长功能菌株，挖掘得到一批磷代谢关键功能基因。

Pit-RACS平台为微生物组解析、工业菌株筛选、环境生态监测等领域提供一种兼具共振与非共振信号双模适配、目标细胞集中收集、高通量与高精度的单细胞表型分选新工具，打通从单细胞代谢表型分选到下游培养、宏基因组分析的完整工作流。

相关研究成果发表于Small Methods，由青岛能源所单细胞中心马波研究员、徐健研究员及贵州茅台酒股份有限公司陈笔高级工程师指导完成，得到了国家重点研发计划、中国科学院科研仪器研制项目、赤水河中游流域生态系统贵州省野外科学观测研究站、山东省科技型中小企业创新能力提升工程项目等的支持。（文/徐腾 图/刘阳）

原文链接：https://doi.org/10.1002/smtd.71037

Teng Xu#, Pengfei Zhu#, Yukuan Wang#, Cuiyun Jia, Xibao Hou, Yang Zhang, Huijie Liu, Jingyun Song, Min He, Fangzhou Li, Dongfang Hao, Yilong Zhao, Xuewen Zhang, Bi Chen*, Jian Xu*, Bo Ma*. High-throughput dual resonance and non-resonance mode Raman-activated cell sorting with low-volume harvesting. Small Methods, 2026.