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肠道里的"隐形多数",您真的了解它们在做什么吗?

2026.07.01

每次做肠道菌群研究,您是不是也经历过这样的纠结:

测序报告拿到手,密密麻麻几百个OTU,告诉你"这里有什么菌",却怎么也回答不了那个更要命的问题——这些菌,到底在干什么活?谁在产短链脂肪酸,谁在啃纤维素,谁是真正有功能的"劳动模范",谁只是凑数的"路人甲"?
想做活菌药物或精准FMT,又卡在另一个坎上:肠道里80%以上的菌都"难培养",传统平板培养就像大海捞针,能捞到的往往还是最常见的那几种"老熟人",真正有价值的功能菌株可能压根就没机会被发现。
好不容易筛到几株潜力菌,想验证它的耐酸、耐胆盐、产酸能力,传统方法要么靠肉眼挑克隆,效率低到让人崩溃,要么用流式细胞术,结果还得先给细胞做荧光标记——可标记这一步,本身就可能改变细胞真实的代谢状态,这不是"测着测着把答案测没了"吗?

这些痛点,说到底都指向同一件事:我们缺的不是"测序能力",而是看清每一个活细胞"正在做什么",并且把其中的"劳动模范"真正拿到手的能力

这正是星赛生物元拉曼组平台想解决的问题。

我们的思路很简单:既然单细胞拉曼光谱能在不染色、不破坏、不裂解细胞的前提下,直接"读出"细胞内的代谢分子指纹,那为什么不把它做成高通量、智能化、能落地的工具?四个关键词,对应四步走:

01|看得到



单细胞拉曼光谱,告诉您这群菌里谁在产乳酸、谁在代谢纤维素、谁是真正干活的功能菌。结合重水(D2O)标记,还能在不杀死细胞的情况下,看到它们"原位"真实的代谢活跃度——这意味着你拿到的不是"标本"的数据,而是活体细胞当下的真实状态。
02|分得出



光看得到还不够,关键是能精准分出来。星赛生物的高通量拉曼流式细胞分选仪FlowRACS拉曼微流单细胞分选仪RAMS,能借助AI算法自动识别代谢特征突出的目标单细胞,并精准分离;把过去靠人工挑克隆、靠运气撞大运的筛选工作,变成了高通量、可重复的标准流程。
03|养得活



分选出来的单细胞,下一步要能稳定养起来。星赛生物AI赋能的数字化克隆挑选仪DCP支持大规模并行单细胞培养,配合表型分析与激光诱导单克隆导出,把那些过去靠运气才能存活下来的功能菌株,稳定扩繁、留存,真正从"分出来"走到"用得上"。
04|测的准



对于那些难培养菌,星赛生物的拉曼微流单细胞分选仪RAMS单细胞拉曼光镊分选仪RACS-Seq还提供单管单细胞方案:把单个目标细胞精准分选到单个腔室或PCR管,直接对接后续单细胞测序。分选与测序就此串联起来,让"看到代谢功能"和"拿到对应基因组"之间,不再隔着一条断头路,实现功能与基因的精准关联。
看得到、挑得出、培得活、测得准——从一份肠道菌群样本出发,你最终能拿到的不只是一堆数据,而是菌群代谢质检报告、菌群价值评估报告、原位代谢功能菌种库、菌群代谢机制报告——三份报告加一个菌种库,直接对接您的科研论证或产业决策。


肠道微生物典型应用案例

案例一|人体肠道纤维素代谢功能菌株挖掘

肠道里真正能代谢膳食纤维的菌株,往往丰度低、难培养,传统方法很难精准定位。

星赛方案:用重水(D2O)+纤维素孵育肠道菌群样本,只有真正代谢纤维素的细胞才会在留下特征拉曼信号(2040 ~ 2300 cm⁻¹)。利用星赛生物的RAMS逐个分选出这些目标单细胞,分别用于培养扩繁和单细胞测序,实现功能与基因组的精准对应。


案例二|肠道微生物高通量培养

传统琼脂糖平板分离菌株,通量低、费时费力,还容易重复挖到同一株菌、容易污染——肠道菌种库的扩建速度,常常被这些环节拖住。

星赛方案:利用星赛生物的数字化克隆挑选仪DCP,先通过真空辅助单细胞加载,把单个细胞分散进>16000个独立微腔室,原位孵育成单克隆;再用AI自动识别每个微腔室里的克隆表型并智能去重,最后通过激光非接触方式逐个挑取目标克隆——全程不靠人工,不接触污染。试剂消耗大幅降低,通量提升百倍,培养周期缩短75%;在DCP基础上搭建的肠道微生物微流控自动培养分离装备,分离菌株通量可达≥3000株/天,高效拓展现有菌种库。


案例三|益生菌耐受性高效驯化

要驯化出一株真正耐酸、耐胆盐、耐高温的益生菌,传统方法得靠人工一步步液体培养、铺板、挑单克隆,再用酶标仪测生长曲线——5个人工步骤,通量只有10²级别,费时费力还容易漏掉真正的优势菌株。

星赛方案:利用星赛生物的数字化克隆挑选仪DCP,在皮升级生物反应器里完成诱变菌液中单细胞分离培养,再通过显微成像自动识别表型、智能去重,直接挑出耐受性表现突出的目标克隆——把原来5个人工步骤压缩成1个自动化步骤,通量从10²提升到10⁴。对比下来:同样是益生菌耐受性驯化,DCP比传统平板筛选高通量100倍以上,培养验证时间从96小时压缩到24小时,全程AI自动识别挑选,不再依赖人工逐个挑取。


案例四|益生菌菌株级快速精准鉴定

同一亚种下的益生菌菌株,基因组高度保守,传统16S测序只能鉴定到亚种层面,全基因组测序虽能鉴定到菌株级,但要24-48小时、成本高,难以满足工业快检需求。

星赛方案:利用星赛生物的高通量拉曼流式细胞分选仪FlowRACS,采集单细胞拉曼光谱,捕捉细胞内蛋白质、脂质、核酸等大分子振动信息形成的"化学指纹",结合机器学习算法建模——在五株高度同源的动物双歧杆菌乳亚种中,实现对目标菌株超过99%的鉴定准确率。该方法不仅能直接对冻干菌粉、混合菌样定性定量鉴定,还能直接从商业酸奶中溯源特定菌株,检测周期较传统方法缩短80%以上。


案例五|益生菌产品质检

益生菌质检要回答三个核心问题:是哪种菌株、有多少活菌、活性有多强。但传统方法各有短板——平板计数要等好几天,还漏检休眠菌和无代谢活性细胞;荧光标记、PCR等方法又分不清活细胞、死细胞与环境DNA。

星赛方案:用星赛生物的高通量拉曼流式细胞分选仪FlowRACS,结合D2O重水标记,把检测速度做到1秒/细胞。先用内参菌株校准法算出总细胞数,再通过单细胞拉曼光谱解析样品中各菌株的丰度占比,最后基于C-D特征峰精准计算每株菌的活菌率与代谢活力。这套方法不仅能精准区分高度同源的多菌株混合产品,灵敏度也很高:即使目标菌株比例低至1:1000,依然能被精准检测出来,避免低丰度关键菌株漏检。更关键的是,这套方法已经走向了标准化——星赛生物联合中国计量科学研究院、蒙牛、中粮营养健康研究院等机构共同起草的团体标准已正式发布实施,填补了行业快速质检的标准空白。

如果您也正被"测得到却看不懂、挑得出却验不动"的难题困住,不妨想想:也许您缺的不是更多数据,而是一双能看懂活细胞"正在做什么"眼睛、并能把"劳动模范"真正请出来的巧手。

欢迎与星赛生物聊聊您手头的项目,我们一起看看,元拉曼组平台能为你的实验省下多少时间。


其他代表性案例

Applications


1
Anal Chem | 基于拉曼光谱技术与明场成像,在微生物单细胞精度多维度解析其代谢活性、细胞大小、形态发育等表型,实现高效快速准确的质量评估
2
Anal Chem | 基于拉曼流式分选技术,结合深度残差网络算法,构建专属参考拉曼组数据库与高精度分类模型,首次实现分类学疑难类群泛菌属的物种及菌株级快速精准鉴定
3
Natl Sci Rev | 基于拉曼特征峰检测细胞内核心抗逆代谢物,实现快速、无损、单细胞水平的代谢表型验证,与基因组、转录组和质谱结果相互印证,支撑关键抗逆通路的发现与功能确认

Nat Commun|基于拉曼流式技术定量细胞代谢物产量,发现碳饥饿条件下的代谢亚群分化,并通过碳源优化定向调控代谢亚群动态,实现目标产物提升

Nat Commun | 基于AI驱动的数字化克隆挑选平台,实现多表型高通量微生物单细胞筛选。对乳酸高产菌突变体文库进行高通量筛选,成功分离获得乳酸产量提升19.6%,生长速率提高75.9%的“超级菌株"
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