中科院合成所合成所司同课题组综述工程菌株高通量质谱筛选方法

来源：生物世界 2022-05-02 08:32

近日，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所

近日，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所司同课题组在国际知名学术期刊 Current Opinion in Biotechnology 在线发表特邀综述文章：Towards one sample per second for mass spectrometric screening of engineered microbial strains 。

文章聚焦工程菌株的高通量质谱筛选方法（1秒/样品），从微生物培养体系、自动化样品制备、高通量质谱仪器、菌株开发应用等方面进行了综述，并对关键挑战和未来趋势进行了展望。

司同研究员和陈永灿助理研究员为本文共同通讯作者，付立豪博士生和郭二鹏研究助理为共同第一作者。

微生物细胞工厂有望实现燃料、化学品和材料等产品的可持续生产，但需要对菌株进行系统性工程改造才能够符合工业化生产需求。目前，细胞工厂理性设计成功率低，菌株开发需要依赖高通量的文库构建和筛选。尽管质谱分析具有高灵敏度、高特异性、高准确度、无标记等优点，但传统色谱-质谱方法通量低、周期长，无法满足菌株快速筛选的需求。

文章提出，省略色谱分离步骤对提高质谱分析通量至关重要。微生物样品可通过自动进样器、激光/离子/气体束、超声波、微流控等手段直接进入质谱仪；而样品制备是连接各类培养体系与质谱平台的关键步骤（图1）。

图1 不同培养物的高通量质谱分析方案

针对琼脂板菌落、微孔板和微流控液滴等常用微生物培养体系，文章从样品制备、质谱装备和数据分析等方面对该领域最新进展进行了重点阐述。作者精选了一系列商业化或经过应用验证的质谱方法进行介绍和比较，并对筛选通量和应用举例进行了总结（表1）。举例说明了高通量质谱筛选在鼠李糖脂、中链脂肪酸、赖氨酸、甜味蛋白等生产菌株开发中的应用。

表1 微生物筛选高通量质谱分析平台

文章最后分析了微生物培养体系对高通量质谱筛选方法的独特挑战，指出在方法开发时应着重权衡筛选通量、化学覆盖率、以及定量准确性等因素，针对特定应用选择和开发最适的培养体系、样品制备方法和质谱装备。

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