CAP-seq：新一代微生物单细胞基因组技术——重构宿主-基因互作网络

微生物群落存在显著的菌株异质性，这也使得微生物组研究长期面临一个核心矛盾：我们想知道群落中"谁在那里、在干什么、谁跟谁有关系"，但宏基因组Binning只能给出物种水平的平均信号，无法区分菌株级别差异，更无法把功能基因、质粒、噬菌体精确匹配到宿主微生物。

现在，这个问题有了新答案！新一代高通量微生物单细胞基因组测序技术—CAP-seq（Compartment with Adjusted Permeability sequencing），依托半透水凝胶胶囊留存长片段 DNA、通透反应试剂，结合两步微流控高通量捕获单细胞，搭配Barcode 标记实现单菌精准溯源~

CAP-seq原理基于选择性渗透屏障：封装材料形成的孔径允许小分子物质（如细胞裂解试剂、酶、反应缓冲液）自由扩散，而大分子物质（如扩增后的基因组DNA长片段）则被限制在胶囊内部无法逃逸。这使得成千上万个单细胞能够在同一试管内并行完成裂解、全基因组扩增及条形码标记，最终进行混合建库与高通量测序。

图 半透胶囊/水凝胶封装技术详解图

2、CAP-seq技术四大核心优势

3、CAP-seq VS 传统宏基因组binning 核心维度对比

4、四大主流应用场景

临床微生物 & 耐药研究

CDI、感染、粪菌移植样本菌株解析，耐药质粒溯源，抗生素干预下HGT动态追踪

01

病毒 - 宿主互作

大规模鉴定噬菌体、古菌病毒天然宿主，区分溶原/裂解噬菌体调控机制

02

环境微生物生态

土壤、水体未知质粒挖掘，降解/重金属功能基因传播规律解析

03

未培养微生物进化

上万株SAG挖掘新物种，基于移动元件解析群落演化与基因交流

04