什么是OEP呢？
OEP的前身是2018年諾貝爾物理學獎獲得者之一的Ashkin發明的Optical Tweeszer（OET）光鑷技術，其原理是利用單個激光束通過高倍的顯微物鏡聚焦形成光阱，微觀粒子受光壓而束縛在光阱處，使用皮牛級別的力操縱和移動陷入光阱的微觀粒子。這項技術在生物學上為單細胞的高分辨實驗研究提供了強有力的工具，不過它被限制在需要較高強度的激光強度，且難以同時操作多個細胞要求上，此外，高的光源能量強度也會導至損壞細胞以及限制了實驗持續時間。為了克服這些局限，新的光電定位技術 OEP被研究開發了出來，通過OEP技術，利用光束同時在光敏感材料上產生電勢場，它能夠同時并且大量的操控單細胞，并且OEP允許較低的光源能量，可以在更大的處理面積進行實驗。這一技術需要光學器件和配套的芯片組件的結合來完成，如下圖所示：
圖5 BLI Optofluidic Platform中所使用的OEP技術原理 整個OEP部件由光學系統和光敏感材料組成。光源經過透鏡選擇性地照射到目標位置。入射光在基于氫化硅的光導電極作用下，在照射部位的上方空間產生局部的電場，產生電場力。通過調整入射光的位置，推動該位置的顆粒（如細胞）移動。這種光電定位OEP技術配合微孔外的微流，即可實現不依賴于熒光染料標記的活細胞定向分選和收集到納升級培養小室Nano-Pen中。 更可喜的是，Nano-pen中在提供單細胞分選和在線分析的同時也提供單細胞培養所需的環境。最終該核心芯片被儀器的硬件系統集成到一個自動化樣本庫大小的設備中，包括供電系統、空氣和CO2的供應管路、以OEP為基礎的定位系統、放置芯片的卡槽及配備的溫控培養系統、用于細胞運輸和液體交換的微流控系統等。除此之外，還有檢測系統的軟件部與硬件相配套，用于通過對儀器部件的操作來運行實驗和通過對檢測元件的操作來實現特定數據的收集。因此BLI技術平臺的工作流程大致是：第一步，單細胞的運輸和OEP向納升級培養小室Nano-Pen中的分選；第二步，單細胞的選擇性培養；第三步在線On-Chip分析；第四步，特定Nano-Pen中的細胞輸出。其中的第三步，即在線檢測實驗，與特定課題或項目的要求相匹配，可靈活設計，這也是該技術平臺的普適性的重要體現。 Berkeley Lights單細胞光流體平臺的應用 目前BLI的單細胞光導流體平臺強大的功能具體應用的領域包括抗體發現、細胞克隆篩選、細胞系構建、細胞治療研究等，具有廣闊的應用前景。下圖給大家展示的是應用于抗體藥物發現和抗體表達細胞株構建的工作流程。 圖6 BLI技術平臺在抗體發現和穩轉細胞株構建方面的應用 顯而易見，BLI技術平臺的運用，能夠從技術層面明顯縮短整個項目開發所需要的時間，同時平臺所實現的整合、集約化和可實時監控的工作流程使得研發工作變得緊湊而高效，更加便于制藥企業以及CRO或者研究單位的項目管理。 除了生物制藥領域，在當前比較火熱的腫瘤免疫治療領域，BLI單細胞光流體技術也提供了一體化進行抗原特異性T細胞的單細胞分選以及在線實時分析T細胞增殖、表型、細胞因子及殺傷力等多參數綜合分析免疫系統功能平臺，為單個細胞水平的免疫學研究提供了一套最直接的全面及高效的研究方法。 圖7 實時單個T細胞水平的活性檢測實驗到目的細胞/細胞群體導出 除了T細胞表型和功能信息的活性評估檢測之外，T細胞表面受體（TCR）序列對T細胞相關研究來說也比較關鍵，TCR基因序列可以準確地描述了T細胞在包括惡性腫瘤、自身免疫性疾病和傳染病等多種疾病中的動態，決定著人的免疫系統如何適應環境的變化，具有很大的科學價值。正常T細胞在沒有抗原刺激的情況下，TCR基因的重排是隨機的，而接受相應抗原刺激后，TCR特別是其可變區V區基因對抗原產生特異性識別，并使帶有這類基因的T細胞得到優勢擴增，而T細胞領域的研究者們往往最后更關注就是拿到這樣的TCR的序列。BLI單細胞光流體技術可以助力TCR相關的免疫基因組學研究，幫助研究者將分析評估后的目的T細胞/單個T細胞克隆群體選擇性的導出用于進行后續的下游實驗如T細胞受體（TCR）測序等操作。 圖8 BLI 技術平臺上TCR Discovery的流程的優化 TCR
開發流程極大的簡化并改進了現有復雜繁瑣的方法，僅僅利用2天時間即可在線一體化的完成原來1-3個月時間里面完成的特異性T細胞高效分選（TCR篩選）及克隆和功能驗證試驗，幫助研究者們在最短的時間里面找到最佳的可有效結合靶抗原的T細胞抗原受體（TCR
Candidates），最終直接關聯下游測序流程幫助研究者們后直接獲得特異性識別腫瘤抗原的TCR序列進行TCR藥物開發或者用于疫苗研究等。 當然不僅僅是TCR開發，在其他T細胞修飾等技術的相關應用中都以其獨特的單細胞水平的研究方式幫助研究者們去將T細胞及其受體的改造后的活性功能分析、培養、克隆等工作流程實時高效的開展完成，以數字細胞學的方式大大的加速了整個細胞生物學研究的進程。 圖9 BLI單細胞技術快速評估基因編輯T細胞表型（Nature期刊） 展望 單細胞層面的研究已是生物技術大行業的大勢所趨，為這樣的趨勢提供強有力的技術支持，無論對于行業還是對于企業自身，都是一件極有意義和前景的事情。小編相信，這些技術平臺未來在基礎研究的層面將會大有可為，在產業界的醫藥產品開發中也會發揮越來越重要的作用。 參考文獻 1.High-throughput
single-cell ChIP-seq identifies heterogeneity of chromatin states in
breast cancer，Nature Genetics volume 51, pages1060–1066 (2019) 2.
Single human B cell-derived monoclonal anti- Candida antibodies enhance
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Communications volume 9, Article number: 5288 (2018) 3. A Microfluidic Platform for High-throughput Single-cell Isolation and Culture. Journal of Visualized Experiments, 2016(112). 4.
Light-activated cell identification and sorting (LACIS) for selection
of edited clones on a nanofluidic device, Nature Communications Biology,
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馬鈴薯作為全球最重要的非谷物作物之一，長期受到晚疫病菌（Phytophthorainfestans）的嚴重威脅，全球每年造成近百億美元損失。雖然國際學術界和工業界自1845年以來長期開展晚疫病研究，但......
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