江南大学《ACS Sensors》：基于核壳液滴的丝状真菌微流控筛选系统

EngineeringForLife · 公众号 · · 2025-02-21 00:00

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研究背景

丝状真菌 因其 出色的胞外蛋白生产和分泌能力 ，长期以来一直是生产化学物质和酶的优选宿主。然而，由于丝状真菌遗传背景不明确以及缺乏有效的遗传操作工具，其发展和改良受到了限制。尽管近年来在遗传工程工具和丝状真菌基因组分析方面取得了进展，合理工程化丝状真菌的生产仍然是一个重要挑战。目前， 丝状真菌的高通量筛选（HTS）受到低通量和高成本的限制，缺乏快速通用的筛选系统 ，严重限制了高活性或新活性酶以及更好生产菌株的识别。因此，开发高效、低成本的HTS技术，以便于快速、灵敏地检测和分离丝状真菌，对于工业应用具有重要意义。

成果简介

江南大学团队于 2023 年 8 月 21 日在期刊《 ACS Sensors 》上发表了题为“ Core-Shell Droplet-Based Microfluidic Screening System for Filamentous Fungi ”的研究论文。开发了一种 基于核壳微滴的微流控筛选系统（REPID） ，用于 优化丝状真菌的蛋白生产 。该系统利用 含有黑曲霉菌 （Aspergillus niger） 孢子的水溶液 作为核相， 甲基丙烯酰化明胶（GelMA） 作为壳相，形成稳定的 核壳结构 ，有效防止菌丝穿透，实现长时间培养。

DOI：10.1021/acssensors.3c01018

文章亮点

1、 高通量筛选能力： 该研究开发的核壳微滴微流控系统（REPID）能够实现每小时超过10^5个单细胞的分析，显著提高了丝状真菌的筛选效率，为大规模工业应用提供了可能。

2、 创新的核壳结构设计： 该系统利用含有孢子的水溶液作为核相，甲基丙烯酰化明胶（GelMA）作为壳相，形成稳定的核壳微滴结构，有效防止菌丝穿透，确保了长时间培养的稳定性和可靠性。

3、 高效的分泌能力表征： 通过自组装分裂GFP技术，能够准确表征菌株的分泌能力，成功筛选出分泌能力提高2.02倍的曲霉菌株，为优化蛋白生产提供了有力工具。

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