全基因组数字扩增的方法技术

本公开提供了一种用于基因组DNA扩增的方法，如全基因组扩增，包括使用转座酶系统制造包含引物结合位点的基因组DNA的片段，在油中分离在其自身水性微滴内的各片段以及PCR扩增试剂，扩增在其自身水性微滴内的各片段，使微滴反乳化以获得扩增子，并对扩增子进行测序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全基因组数字扩增的方法政府权益的声明本专利技术是在国立卫生研究院(NationalInstitutesofHealth)的5DP1CA186693下于政府资助下完成。政府对本专利技术享有某些权利。
技术介绍
专利
本专利技术的实施方式通常涉及用于扩增痕量DNA(如来自单个细胞的DNA)的方法和组合物，从而检测其基因序列，特别是整个基因组。
技术介绍
在细胞间变异和种群异质性起关键作用的研究中，如肿瘤生长、干细胞重编程、胚胎发育等，进行单个细胞基因组测序的能力非常重要。当进行测序的细胞样品非常珍贵或稀有或以微量存在时，单个细胞基因组测序也同样非常重要。准确的单个细胞基因组测序的重要之处在于基因组DNA(可以是处于微量的)的初始扩增。多重置换扩增(MDA)是在测序和其它分析之前用于单个细胞基因组DNA领域的常用方法。在该方法中，随机引物退火后，利用具有强链置换活性的DNA聚合酶进行延伸。来自单个细胞的原始基因组DNA以级联样的形式指数地扩增，以形成超支化DNA结构。扩增来自单个细胞的基因组DNA的其它方法述于Zong,C.,Lu,S.,Chapman,A.R.,和Xie,X.S.(2012),单个人细胞的单核苷酸和拷贝数变异的基因组范围检测(Genome-widedetectionofsingle-nucleotideandcopy-numbervariationsofasinglehumancell),Science338,1622-1626，其中描述了多重退火和基于环型的扩增循环(MALBAC)。本领域所知的另一方法是简并寡核苷酸引发的PCR或DOP-PCR。用于单个细胞基因组DNA的若干其他方法包括：Cheung,V.G.和S.F.Nelson,使用简并寡核苷酸的全基因组扩增允许成百上千个基因型以少于一纳克的基因组DNA进行(WholegenomeamplificationusingadegenerateoligonucleotideprimerallowshundredsofgenotypestobeperformedonlessthanonenanogramofgenomicDNA),ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,1996.93(25):14676-9页；Telenius,H.,等,简并寡核苷酸引发的PCR：通过单个简并引物的常规扩增(Degenerateoligonucleotide-primedPCR:generalamplificationoftargetDNAbyasingledegenerateprimer),Genomics,1992.13(3):718-25页；Zhang,L.,等,单个细胞的全基因组扩增：对基因分析的启示(Wholegenomeamplificationfromasinglecell:implicationsforgeneticanalysis).ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,1992,89(13):5847-51页；Lao,K.,N.L.Xu,和N.A.Straus,使用单个引物的PCR的全基因组扩增(Wholegenomeamplificationusingsingle-primerPCR),BiotechnologyJournal,2008,3(3):378-82页；Dean,F.B.,等,使用多重置换扩增的完整人基因组扩增(Comprehensivehumangenomeamplificationusingmultipledisplacementamplification),ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,2002.99(8):5261-6页；Lage,J.M.,等,使用超支化链置换扩增和列阵-CGH对小DNA样品中基因变异的全基因组分析(WholegenomeanalysisofgeneticalterationsinsmallDNAsamplesusinghyperbranchedstranddisplacementamplificationandarray-CGH),GenomeResearch,2003,13(2):294-307页；Spits,C.,等,单个细胞全基因组置换扩增的优化和评价(Optimizationandevaluationofsingle-cellwhole-genomemultipledisplacementamplification),HumanMutation,2006,27(5):496-503页；Gole,J.,等,使用纳升微管进行单个细胞大规模平行聚合酶克隆和基因组测序(Massivelyparallelpolymerasecloningandgenomesequencingofsinglecellsusingnanolitermicrowells),NatureBiotechnology,2013.31(12):1126-32页；Jiang,Z.,等,使用多重置换扩增的单个精子的基因组扩增(Genomeamplificationofsinglespermusingmultipledisplacementamplification),NucleicAcidsResearch,2005,33(10):e91页；Wang,J.,等,人精子细胞中重组活性和新生突变比例的基因组范围单个细胞分析(Genome-wideSingle-CellAnalysisofRecombinationActivityandDeNovoMutationRatesinHumanSperm),Cell,2012.150(2):402-12页；Ni,X.,肺癌患者单循环肿瘤细胞中可再生拷贝数变异模式(Reproduciblecopynumbervariationpatternsamongsinglecirculatingtumorcellsoflungcancerpatients),PNAS,2013,110,21082-21088；Navin,N.,通过单个细胞测序推测肿瘤进化(Tumorevolutioninferredbysinglecellsequencing),Nature,2011,472(7341):90-94；Evrony,G.D.,等,人大脑中11个反转录转座和体细胞突变的单个神经元测序分析(Single-neuronsequencinganalysisofl1retrotranspositionandsomaticmutationinthehumanbrain),Cell,2012.151(3):483-96页；和McLean,J.S.,等,使用高通量单个细胞基因组学平台从医院槽中的生物膜中回收牙龈卟啉单胞菌病原体的基因组(GenomeofthepathogenPorphyromonasgingivalisrecovere本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基因组核酸扩增的方法，其包括：将基因组DNA与多个转座酶与转座子DNA结合二聚体接触，其中所述转座子DNA包含转座酶结合位点，任选的条码序列和引物结合位点，其中所述多个二聚体结合沿着双链核酸分布的靶位置，而所述转座酶将所述基因组DNA切割成多个双链基因组DNA片段，所述基因组DNA片段代表基因组DNA片段文库，其中各双链基因组DNA片段具有与所述双链基因组DNA片段各5'末端结合的所述转座子DNA，对所述转座子DNA和所述基因组DNA片段之间的缺口进行缺口填平，以形成各末端具有引物结合位点的双链基因组DNA片段延伸产物的文库，在油相内产生多个水性液滴的亚组，其中所述亚组的各水性液滴包含所述文库的单个双链基因组DNA片段延伸产物和扩增试剂，对于所述亚组的各水性液滴，在其中扩增所述双链基因组DNA片段以在所述水性液滴内产生所述双链基因组DNA片段的扩增子，其中扩增在所述亚组的所有液滴中发生，和由所述亚组的水性液滴收集所述扩增子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基因组核酸扩增的方法，其包括：将基因组DNA与多个转座酶与转座子DNA结合二聚体接触，其中所述转座子DNA包含转座酶结合位点，任选的条码序列和引物结合位点，其中所述多个二聚体结合沿着双链核酸分布的靶位置，而所述转座酶将所述基因组DNA切割成多个双链基因组DNA片段，所述基因组DNA片段代表基因组DNA片段文库，其中各双链基因组DNA片段具有与所述双链基因组DNA片段各5'末端结合的所述转座子DNA，对所述转座子DNA和所述基因组DNA片段之间的缺口进行缺口填平，以形成各末端具有引物结合位点的双链基因组DNA片段延伸产物的文库，在油相内产生多个水性液滴的亚组，其中所述亚组的各水性液滴包含所述文库的单个双链基因组DNA片段延伸产物和扩增试剂，对于所述亚组的各水性液滴，在其中扩增所述双链基因组DNA片段以在所述水性液滴内产生所述双链基因组DNA片段的扩增子，其中扩增在所述亚组的所有液滴中发生，和由所述亚组的水性液滴收集所述扩增子。2.如权利要求1所述的方法，其中所述基因组DNA是获自单个细胞的全基因组DNA。3.如权利要求1所述的方法，其中所述转座酶是Tn5转座酶、Mu转座酶、Tn7转座酶或IS5转座酶。4.如权利要求1所述的方法，其中所述转座子DNA包含条码序列。5.如权利要求1所述的方法，其中所述转座子DNA包含条码序列并且具有位于所述转座子DNA5'末端的所述引物结合位点。6.如权利要求1所述的方法，其中所述转座子DNA包含双链19bpTnp结合位点和突出端，其中所述突出端包含位于所述突出端5'末端的引物结合位点和条码序列。7.如权利要求1所述的方法，其中在缺口填平和延伸所述双链基因组DNA片段之前，将结合的转座酶从所述双链片段去除。8.如权利要求1所述的方法，其中所述转座酶是各自与转座子DNA复合的Tn5转座酶，其中所述转座子DNA包含双链19bpTnp结合位点和突出端，其中所述突出端包含条码序列和引物结合位点。9.如权利要求1所述的方法，其还包括对收集自所述亚组的水性液滴内的所述扩增子进行测序的步骤。10.如权利要求1所述的方法，其还包括检测收集自所述亚组的水性液滴内的所述扩增子内单核苷酸变异的步骤。11.如权利要求1所述的方法，其还包括检测收集自所述亚组的水性液滴内的所述扩增子内拷贝数变异的步骤。12.如权利要求1所述的方法，其还包括检测收集自所述亚组的水性液滴内的所述扩增子内结构变异的步骤。13.如权利要求1所述的方法，其中所述基因组DNA来自产前细胞。14.如权利要求1所述的方法，其中所述基因组DNA来自癌细胞。15.如权利要求1所述的方法，其中所述基因组DNA来自循环肿瘤细胞。16.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·S·谢，邢栋，张棋涵，
申请(专利权)人：哈佛学院董事及会员团体，
类型：发明
国别省市：美国,US