The present disclosure provides an ultra high throughput single cell genomic sequencing method in this paper called \SiC SEQ\, which includes encapsulating single cells in molten gel droplets to facilitate a large number of cell lysis and purification of genomic DNA in microgels. A system and apparatus for practicing the method of the invention are also provided.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用基于水凝胶的液滴进行单细胞基因组测序交叉引用本申请要求2016年12月21日提交的美国临时专利申请第62/437,605号的权益,其以全文引用的方式并入本文中。政府支持本专利技术是在政府支持下在由美国国家卫生研究院(NationalInstitutesofHealth)授予的授权号AR068129、R01EB019453和R21HG007233下;由美国国家科学基金会(NationalScienceFoundation)授予的授权号1253293下;由国防部高级研究计划局(DepartmentofDefense,DefenseAdvancedResearchProjectsAgency)授予的授权号HR0011-12-C-0065下;以及由空间和海战系统中心(SpaceandNavalWarfareSystemsCenter)授予的授权号N66001-12-C-4211下制成的。政府拥有本专利技术的某些权利。
技术介绍
将单细胞测序施加于异质系统时常见的挑战是其通常含有大量细胞:厘米大小的肿瘤可能含有亿万个突变的癌细胞,而一毫升的海水可能含有数百万个微生物。此外,每个细胞都具有少量的DNA,因此难以准确地扩增和测序如此多单细胞。基于光学镊子、流式细胞术、微流体、凝胶包封和虚拟微流体的方法可以分离和处理数百个单细胞用于测序,但这构成大多数群落的一小部分。取样的稀疏性限制了可以解决的问题,大多数研究结果与最丰富的亚种群有关。例如,常见的环境群落含有>1500个分类群,稀有分类群以<0.1%存在,其中大多 ...
【技术保护点】
1.一种对单细胞基因组DNA进行测序的方法,所述方法包含:/n将单细胞群体包封在熔融凝胶液滴中以提供熔融凝胶液滴群体,其中所述群体的每个熔融凝胶液滴含有零个或一个细胞;/n固化所述熔融凝胶液滴群体以提供固化的微凝胶液滴群体;/n破坏所述固化的微凝胶液滴的乳液以提供固化的微凝胶群体;/n将大量所述固化的微凝胶群体暴露于足以裂解含于所述固化的微凝胶群体内的细胞的裂解条件;/n从含于大量所述固化的微凝胶群体内的细胞纯化基因组DNA,以提供包含纯化的基因组DNA的固化的微凝胶群体;/n将包含纯化的基因组DNA的所述固化的微凝胶群体包封到液滴中,以提供含有纯化的基因组DNA的液滴群体;/n将所述含有纯化的基因组DNA的液滴群体内的所述纯化的基因组DNA片段化,以提供含有片段化的基因组DNA的液滴群体;/n对所述含有片段化的基因组DNA的液滴群体中的所述片段化的基因组DNA或其扩增产物进行条形码化,以提供含有条形码化的片段化的基因组DNA的液滴群体;/n从所述含有条形码化的片段化的基因组DNA的液滴纯化条形码化的片段化的基因组DNA,以提供纯化的条形码化的片段化的基因组DNA;以及/n对所述纯化的 ...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20161221 US 62/437,6051.一种对单细胞基因组DNA进行测序的方法,所述方法包含:
将单细胞群体包封在熔融凝胶液滴中以提供熔融凝胶液滴群体,其中所述群体的每个熔融凝胶液滴含有零个或一个细胞;
固化所述熔融凝胶液滴群体以提供固化的微凝胶液滴群体;
破坏所述固化的微凝胶液滴的乳液以提供固化的微凝胶群体;
将大量所述固化的微凝胶群体暴露于足以裂解含于所述固化的微凝胶群体内的细胞的裂解条件;
从含于大量所述固化的微凝胶群体内的细胞纯化基因组DNA,以提供包含纯化的基因组DNA的固化的微凝胶群体;
将包含纯化的基因组DNA的所述固化的微凝胶群体包封到液滴中,以提供含有纯化的基因组DNA的液滴群体;
将所述含有纯化的基因组DNA的液滴群体内的所述纯化的基因组DNA片段化,以提供含有片段化的基因组DNA的液滴群体;
对所述含有片段化的基因组DNA的液滴群体中的所述片段化的基因组DNA或其扩增产物进行条形码化,以提供含有条形码化的片段化的基因组DNA的液滴群体;
从所述含有条形码化的片段化的基因组DNA的液滴纯化条形码化的片段化的基因组DNA,以提供纯化的条形码化的片段化的基因组DNA;以及
对所述纯化的条形码化的片段化的基因组DNA进行测序。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述条形码化包含将每个所述含有片段化的基因组DNA的液滴与含有条形码的液滴合并。
3.根据权利要求2所述的方法,其中每个所述含有条形码的液滴包含独特的核酸条形码序列。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中所述方法包含将衔接子核酸序列并入所述片段化的基因组DNA。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述单细胞群体包含真核细胞。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述单细胞群体包含哺乳动物细胞。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述单细胞群体包含细菌细胞。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其中所述单细胞群体包含真菌细胞。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其中所述熔融凝胶液滴包含水凝胶聚合物。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述水凝胶聚合物包含热响应性聚合物。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述热响应性聚合物是琼脂糖。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法,其中所述固化包含冷却所述熔融凝胶液滴群体。
13.根据权利要求1至9中任一项所述的方法,其中所述熔融凝胶液滴包含聚乙二醇(PEG)。
14.根据权利要求13所述的方法,其中所述固化包含使所述PEG化学交联。
15.根据权利要求13所述的方法,其中所述固化包含使所述PEG光交联。
16.根据权利要求1至9中任一项所述的方法,其中所述熔融凝胶液滴包含丙烯酰胺。
17.根据权利要求16所述的方法,其中所述固化包含使所述丙烯酰胺化学交联。
18.根据权利要求16所述的方法,其中所述固化包含使所述丙烯酰胺光交联。
19.根据权利要求1至9中任一项所述的方法,其中所述熔融凝胶液滴包含藻酸盐。
20.根据权利要求19所述的方法,其中所述固化包含向所述熔融凝胶液滴中添加钙。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的方法,其中所述固化的微凝胶包含大小设定成将基因组DNA保留在所述固化的微凝胶内的孔。
22....
【专利技术属性】
技术研发人员:F·兰,B·德玛利,I·克拉克,A·R·阿贝特,
申请(专利权)人:加利福尼亚大学董事会,
类型:发明
国别省市:美国;US
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