用于单细胞的大量平行组合分析的系统和方法技术方案

本文提供了使得能够在与其他类型的单细胞孵育的背景下平行评估个体细胞或细胞亚群中的多种功能性核酸的方法。关键的见解是同时测量衍生自至少两种不同细胞类型的小群体的多核酸，使得一种细胞类型的功能与另一细胞的克隆身份相关联。这些方法同时处理数千、数百万或更多单细胞或小细胞群。所述方法集成了分子、算法和工程方法。本发明专利技术在许多生物学和医学领域中具有广泛和有用的应用，包括免疫学和药物发现。

Systems and methods for large number of parallel combinatorial analysis of single cells

This paper provides a method for parallel evaluation of multiple functional nucleic acids in individual cells or cell subsets in the context of incubation with other types of single cells. The key insight is to simultaneously measure multiple nucleic acids derived from a small population of at least two different cell types, so that the function of one cell type is related to the clonal identity of another cell. These methods deal with thousands, millions or more of single cells or small cell groups at the same time. The method integrates molecules, algorithms and engineering methods. The invention has wide and useful applications in many biological and medical fields, including immunology and drug discovery.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于单细胞的大量平行组合分析的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年3月13日提交的美国临时申请号62/470,836的权益，该临时申请的全部内容通过引用并入本文。序列表本申请包含已经通过EFS-Web提交的序列表，并且其全部内容通过引用并入本文。在2018年3月13日创建的所述ASCII拷贝命名为39523WO_CRF_SequenceListing，大小为35,480字节。
技术介绍
生物细胞是极其多样的和产生极其多样化的生物学功能。因此，细胞的功能性分析几乎是任何生物学实验的基本要求。因为甚至遗传上同质的单细胞群具有异质的生物学功能，所以生物学实验最好在单细胞水平上进行。然而，使用常规方法难以或不可能进行单细胞功能性分析。传统地，在响应于暴露于“诱导细胞”，“靶细胞”的功能性分析在组织培养板中进行，例如，6孔或96孔板上。将感兴趣的靶细胞与诱导细胞类型一起孵育，然后通过评估蛋白质、转录物或其他种类的生物标志物来测量靶细胞的应答。这样的方法总是在大量群体上进行，即数百、数千或数百万个靶细胞与数百、数千或数百万个诱导细胞一起孵育，以确定靶细胞对诱导细胞的响应。然而，靶细胞群和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生物细胞的功能性分析的方法，其包括：将来自第一细胞类型的多个靶细胞克隆的单个靶细胞和来自第二细胞类型的多个诱导细胞克隆的一个或多个诱导细胞分离成单分散乳液微滴；在所述单分散乳液微滴中孵育分离细胞，其中所述分离细胞包含所述单个靶细胞和所述一个或多个诱导细胞；将含有裂解试剂的水溶液引入到所述单分散乳液微滴中，从而诱导所述分离细胞的裂解；捕获从固体表面上的所述分离细胞释放的RNA；和产生包含来自所述分离细胞的转录物的杂交多核酸的文库，其中所述杂交多核酸指示在孵育所述分离细胞的步骤后所述单个靶细胞的转录变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.13 US 62/470,8361.一种用于生物细胞的功能性分析的方法，其包括：将来自第一细胞类型的多个靶细胞克隆的单个靶细胞和来自第二细胞类型的多个诱导细胞克隆的一个或多个诱导细胞分离成单分散乳液微滴；在所述单分散乳液微滴中孵育分离细胞，其中所述分离细胞包含所述单个靶细胞和所述一个或多个诱导细胞；将含有裂解试剂的水溶液引入到所述单分散乳液微滴中，从而诱导所述分离细胞的裂解；捕获从固体表面上的所述分离细胞释放的RNA；和产生包含来自所述分离细胞的转录物的杂交多核酸的文库，其中所述杂交多核酸指示在孵育所述分离细胞的步骤后所述单个靶细胞的转录变化。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述杂交多核酸进一步指示在孵育所述分离细胞的步骤后所述一个或多个诱导细胞的转录变化。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述一个或多个诱导细胞的所述转录变化包括基因的转录物的增加小于10倍。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个靶细胞克隆包含超过10,000个独特的细胞克隆，其中所述多个靶细胞克隆的各个靶细胞克隆在遗传上彼此不同。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个诱导细胞克隆包含超过10,000个独特的细胞克隆，其中所述多个诱导细胞克隆的各个诱导细胞克隆在遗传上彼此不同。6.根据权利要求4所述的方法，其中通过将核酸序列的文库引入到至少100,000个细胞的群中来创造所述靶细胞克隆的遗传多样性。7.根据权利要求5所述的方法，其中通过将核酸序列的文库引入到至少100,000个细胞的群中来创造所述诱导细胞克隆的遗传多样性。8.根据权利要求1所述的方法，其中使用粘附至珠子的寡核苷酸进行RNA捕获，其中各个珠子的直径为小于10μm。9.根据权利要求1所述的方法，其中通过重叠延伸聚合酶链式反应产生所述杂交多核酸。10.根据权利要求1所述的方法，其中通过第一链合成产生所述杂交多核酸。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一细胞类型是表达T细胞受体的细胞的文库。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一细胞类型是表达抗体的细胞的文库。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一细胞类型是表达肽:MHC的细胞的文库。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一细胞类型是表达多核酸条形码的细胞的文库。15.根据权利要求1所述的方法，其中使用微流体将细胞分离成乳液。16.一种组合物，其包含根据权利要求1所述的杂交多核酸的文库。17.根据权利要求16所述的组合物，其包含具有至少10,000个独特序列的杂交多核酸。18.根据权利要求17所述的组合物，其包含具有至少1,000,000个独特序列的杂交多核酸。19.一种用于细胞群的功能性分析的方法，其包括深度测序根据权利要求1所述的杂交多核酸的文库。20.一种组合物，其包含从根据权利要求16所述的组合物产生的重组蛋白的文库。21.根据权利要求20所述的组合物，其中所述重组蛋白的文库包含T细胞受体。22.根据权利要求20所述的组合物，其中所述重组蛋白的文库包含肽:MHC。23.根据权利要求20所述的组合物，其中所述重组蛋白的文库包含抗体。24.一种组合物，其包含第一探针和第二探针，其中：所述第一探针包含与第一细胞类型的诱导细胞的转录物互补的第一子序列和与所述第二探针的至少一部分互补的第二子序列，其中所述转录物对于所述第一细胞类型是独特的；和所述第二探针包含与第二细胞类型的靶细胞的不同转录物互补的第三子序列和与所述第一探针的至少一部分互补的第四子序列，其中当所述靶细胞与所述诱导细胞一起孵育时所述不同转录物的量变化。25.根据权利要求24所述的组合物，其中对所述第一细胞类型独特的所述转录物编码T细胞受体。26.根据权利要求24所述的组合物，其中对所述第一细胞类型独特的所述转录物编码抗体。27.根据权利要求24所述的组合物，其中对所述第一细胞类型独特的所述转录物编码肽:MHC。28.根据权利要求24所述的组合物，其中对所述第一细胞类型独特的所述转录物编码多核酸条形码。29.根据权利要求24所述的组合物，其中对所述第一细胞类型独特的所述转录物编码重组蛋白。30.一种用于生物细胞的功能性分析的方法，其包括：将来自第一细胞类型的多个靶细胞克隆的靶细胞和来自第二细胞类型的多个诱导细胞克隆的一个或多个诱导细胞分离成单分散乳液微滴；在所述单分散乳液微滴中孵育分离细胞，其中所述分离细胞包含所述单个靶细胞和所述一个或多个诱导细胞；从所述分离细胞中分离RNA；使用根据权利要求24所述的组合物产生杂交多核酸的文库；和深度测序所述杂交多核酸的文库。31.一种用于生物细胞的功能性分析的方法，其包括：将来自第一细胞类型的多个靶细胞克隆的单个靶细胞、来自第二细胞类型的多个诱导细胞克隆的一个或多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·S·约翰逊，A·S·阿德勒，M·J·斯平德勒，R·A·米兹拉希，
申请(专利权)人：吉加根公司，
类型：发明
国别省市：美国,US