一种新的基于功能的测序技术使用光镊并利用重力特性，让研究人员可以一个一个地分析细菌细胞。该研究由中国科学院青岛生物能源与生物过程技术研究所(QIBEBT)的研究人员进行，于 6 月 9 日发表在Small 杂志上。

细菌细胞非常小，以至于一次只分析一个细菌细胞或细菌是非常困难的。因此，必须同时分析其中的许多，有时一次数以百万计。这告诉我们很多关于整个群体的信息，但它使研究人员无法研究单个细菌的基因型或完整基因组之间的联系;及其表型，或由其基因与环境相互作用产生的一组特征。

考虑基因型和表型之间区别的一个简单方法是注意，虽然单个玉米植株的基因型可能允许它长到三英尺高，但如果不施太多肥料，那么玉米植株的表型可能是它只能长到身高两英尺。

对于如此庞大的生物体，分析基因型和表型之间的联系非常简单，而且也非常有用。

长期以来，人们一直在寻求关于单个细菌的基因型-表型关系的类似见解，尤其是在传染病方面，但受到细菌大小的阻碍，细菌的长度通常只有几百万分之一米。

QIBEBT 单细胞中心的研究人员开发了一种细菌分析技术，称为拉曼激活重力驱动的单细胞封装和测序，或 RAGE 测序。在该技术中，单个细胞的表型被一个一个地分析，然后小心地包装在一个“皮升微滴”(一万亿分之一升)中，以每个试管一个细胞的方式导出和索引，以备以后进行基因测序上。

该过程涉及将两个石英层粘合在一起的 RAGE“芯片”，并在其中蚀刻有一个入口孔、油井和微通道。“光学镊子”，或一种产生吸引力或排斥力的高度聚焦的激光束，在重力的辅助下通过通道操纵液体中的细菌。

然后通过使用“拉曼光谱”的检测窗口研究细菌的形式、结构和代谢特征——主要是其表型——这是一种利用光与材料内化学键相互作用的分析技术。

该研究的通讯作者马波教授说：“最后，细菌被包裹在微滴中，然后将其转移到试管中进行基因测序或细胞培养。”

该团队的研究生徐腾表示，微滴包装非常重要，因为它允许以非常均匀的方式扩增单个细菌细胞中极少量的 DNA，这是完全解码其基因组的关键挑战开发了该方法。

“我们能够直接从尿液样本中，从精确的一个细胞中同时获得抗生素抗性特征和基本完整的基因组序列。这为细菌诊断和药物治疗提供了尽可能高的分辨率，”另一位相应的徐健教授说。该研究的作者。

基于这项技术，研究人员开发了一种名为 CAST-R 的仪器，以支持快速抗生素选择和病原体的基因组测序，所有这些都在一个细胞水平上进行。该仪器意味着更快、更精确的抗生素治疗，以及在追踪和对抗细菌抗生素耐药性方面的更高灵敏度，这是对人类社会未来的主要威胁。