[发明专利]一种细胞代谢淬灭系统及其细胞代谢淬灭方法

说明书

一种细胞代谢淬灭系统及其细胞代谢淬灭方法，包括：细胞供给装置，液液混合装置，细胞收集装置及电磁反馈控制装置。本发明的生物细胞代谢淬灭系统在液液混合装置、细胞收集装置和电磁反馈控制装置共同作用下，细胞培养液与低温细胞淬灭溶液得到充分混合，且细胞可瞬间降至低温，有效抑制酶活力、代谢淬灭完全，引入电磁反馈控制装置和真空泵使终点的淬灭溶剂浓度可控，实现细胞培养液与低温细胞淬灭溶液体积比的准确控制，使胞内代谢物数据真实可靠，各装置之间相辅相成，实现对细胞进行及时、彻底代谢淬灭。采用上述系统进行代谢淬灭的方法，简单易行，准确率高，为微生物、动物以及植物细胞的胞内代谢物研究提供技术支持。

技术领域

本发明涉及生物细胞代谢淬灭装置及其细胞代谢淬灭方法，涉及微生物、动物、植物、医药和化工技术领域。

背景技术

生物技术领域在过去的几十年里得到了突飞猛进的发展，开辟了一个新纪元，以基因组学、转录组学、蛋白质组学以及代谢组学为重要组成模块的组学研究分析技术正发挥重要作用。与转录组和蛋白质组相同的是，代谢组学也是依赖生物背景的，每一种代谢物的浓度高低都取决于细胞、组织或机体的生理生化状态。然而，不同于mRNA和蛋白质，建立基因和代谢物之间的联系对于本领域目前水平来说是极其困难甚至是不可能的。一个基因能转录形成多个mRNA，一段mRNA能够翻译形成多种蛋白质，一种酶蛋白能够催化形成多种代谢产物，尽管酶具有高度选择性，但是酶可以催化多个底物。研究表明，mRNA水平的变化其实不一定与蛋白水平的变化一致，而且翻译得到的蛋白也并不均具有酶学活性，所以在转录组或蛋白组研究中观察到的差异变化不一定与实际的表型变化相对应。因此，通过代谢组学方法定性或定量测定生物系统合成的代谢物成为了一种解析生物代谢过程的重要手段。

代谢组学是继基因组学、转录组学和蛋白质组学后的新兴组学研究领域，是系统生物学的重要组成部分。通过代谢组学方法对生物体细胞胞内代谢物进行定性或定量分析，需要周密而精确的实验设计和操作，尤其是代谢物样品预处理操作(细胞代谢淬灭和代谢物提取过程等)。细胞代谢是指细胞吸收营养物质维持生命和增殖并降解基质的一系列化学反应过程，其反应过程极快，能够在毫秒间实现相互转化。“如何对细胞进行及时、彻底代谢淬灭”以及“如何从细胞中准确、完整提取胞内代谢物”成为代谢组学研究的关键。细胞代谢淬灭过程是细胞代谢组学研究的关键第一步，其决定整个实验的成功与否。在代谢组学研究中常由于细胞代谢淬灭不完全，细胞酶活性不能得到及时抑制，而导致目标代谢物转化或分解，使得实验结果出现较大偏差。“如何对细胞进行及时、彻底代谢淬灭”以及“如何从细胞中准确、完整提取胞内代谢物”成为代谢组学研究的关键技术难题。

发明内容

本发明以细胞代谢组学研究为主体，解决现有技术中对细胞进行及时、彻底地代谢淬灭这一技术难题，提供了一种细胞代谢淬灭装置。该细胞代谢淬灭装置能够在取样时间点，瞬时抽取细胞培养液并按一定比例使细胞培养液与低温细胞淬灭溶液得到充分混合效果，瞬间使细胞降至低温，抑制酶活力，使其生理代谢活动停止。

本发明的技术构思是：在细胞活动中，响应外界环境扰动的代谢反应会在几毫秒间完成，胞内代谢物会在瞬间转化为一种或多种其他代谢物，如果细胞淬灭过程中低温淬灭溶液与细胞培养液混合时间过长，会使细胞缓慢经历降温过程，这段时间内细胞会启动相应的应激代谢反应，直至温度降至预设的低温条件时，目标代谢物可能已转化成其他物质或降解，失去对目标代谢物的定量分析的意义。因此，为了使低温淬灭溶液瞬间与细胞培养液混合，使细胞温度迅速从培养温度(通常20～50℃)降至低温(–20～–30℃)，使细胞代谢活动停止，代谢物的分析数据才能准确表征细胞代谢状态。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种细胞代谢淬灭系统，包括：

细胞供给装置，用于微生物、动物或植物细胞的培养和发酵；

液液混合装置，将细胞培养液和低温淬灭溶液均匀混合；

细胞收集装置，用于细胞混合液的低温淬灭；及