用于高通量微生物学应用的高分辨率系统、试剂盒、设备和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于高通量微生物学应用的高分辨率系统、试剂盒、设备和方法。可以在微孔中加入一系列独特标签以鉴定一个或多个种类的细胞并定位其中培养每个种类的特定微孔。独特标签可以是核酸分子，其包含用于与靶标核酸片段退火的靶标特异性核苷酸序列和预先确定用于鉴定一个或多个微孔的位置特异性核苷酸序列。可以孵育装置以生长多个细胞，其可以分为分析部分和保留部分。描述了用于培养、筛选和测定来自样品的细胞的相对和/或绝对丰度的高通量方法。通量方法。通量方法。

【技术实现步骤摘要】
用于高通量微生物学应用的高分辨率系统、试剂盒、设备和方法
[0001]本案是申请日为2016年04月21日、申请号为201680023316.X、发 明名称为“用于高通量微生物学应用的高分辨率系统、试剂盒、设 备和方法”的专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于2016年2月24日提交的名称为“使用高密度微 加工阵列的生物库细胞”的美国临时专利申请第62/299,088号、于 2016年2月5日提交的名称为“用于分离、培养、筛选和鉴定细胞 的系统、设备和方法”的美国临时专利申请第62/292,091号和于2015 年4月21日提交的名称为“用于分离、培养、筛选和鉴定细胞的系 统、设备和方法”的美国临时专利申请第62/150,677号的优先权权 益，所述临时专利申请的每一个通过引用整体并入本文。


[0004]本公开总体上涉及微生物学、微加工、化学、光学、机器人和 信息技术的创新。更具体地，本公开涉及用于高通量培养、筛选、 分离、取样和/或鉴定生物实体和/或营养物的系统、设备、试剂盒和 方法。

技术介绍

[0005]用于培养来自环境和其他样品的生物实体的传统技术和工具通 常缓慢、费力且昂贵。即使使用这些技术和工具，细胞和其他生物 实体仍然常常不能培养成功，造成信息和/或产品机会的缺失。同样， 筛选用于特定代谢物、酶、蛋白质、核酸、表型、突变、代谢途径、 基因、适应性、能力和/或疗效的生物实体群具有挑战性，需要复杂 且昂贵的方法。例如，微生物生活在极其高风险的环境中。为了存 活，微生物已经发展出一套令人惊奇的生化工具，包括新的酶、独 特的代谢产物、创新的遗传途径，以及操控其环境和微生物邻居的 策略，这些强有力的解决方案可以带来新的见解和产品(从拯救生 命的抗生素到改善食品生产和安全的肥料)。

技术实现思路

[0006]根据一些实施方案，本公开提供用于精简培养流程、支持高通 量筛选和/或开发新的见解和产品的根据一些实施方案的微生物学系 统、设备、试剂盒和方法。例如，设备可以包括用于接收含有一个 或多个细胞的样品的微加工装置。微加工装置是用于培养一个或多 个细胞的高密度微孔阵列。
[0007]在一些实施方案中，可以提供用于培养细胞的具有高密度微孔 阵列的装置。在进一步的实施方案中，可以提供一组用于放入各微 孔或一些微孔的独特标签。或者，所述装置可以提供有已经接种入 各微孔或一些微孔的独特标签。装置和/或独特标签可以单独提供， 或作为试剂盒的一部分提供。例如，试剂盒可以包括用于接收含有 一个或多个细胞的样品的微加工装置，所述微加工装置是用于培养 一个或多个细胞的高密度微孔阵列。试剂
盒还可以包括一组用于放 入微孔的独特标签，以鉴别其中培养细胞种类的特定微孔。可以在 高密度微孔阵列的各微孔中一个或多个独特标签。试剂盒可以进一 步包括用于接种具有独特标签的微孔和/或使用独特标签来追踪培养 细胞回到培养它们的特定微孔的说明书。
[0008]在一些实施方案中，独特标签可以包括具有靶标特异性核苷酸 序列和用于鉴别微孔本身的位置特异性核苷酸序列的核酸分子，所 述靶标特异性核苷酸序列用于与可能存在于微孔中的细胞或细胞的 特定种类(例如生物体)的靶核酸片段退火。可以在特定微孔中放 入超过一个的独特标签，使得在该特定微孔中存在超过一个的位置 特异性核苷酸序列。即，可以在超过一个的微孔中发现位置特异性 核苷酸序列(例如，预先确定以鉴别高密度微孔阵列中微孔的维度)， 且独特标签可以是多维的。例如，一组独特标签可以是二维的，包 括具有第一位置特异性核苷酸序列的标签和具有第二位置特异性核 苷酸序列的标签，预先确定所述第一位置特异性核苷酸序列以识别 高密度微孔阵列中第一维度的微孔(例如，行)，预先确定所述第 二位置特异性核苷酸序列以识别高密度微孔阵列中第二维度的微孔 (例如，列)。第一位置特异性核苷酸序列和第二位置特异性核苷 酸序列一起鉴别高密度微孔阵列的特定微孔。因此，特定微孔中独 特标签的组合操作以鉴别该微孔。
[0009]在一些实施方案中，可以提供用于在装置(包括用于培养细胞 的高密度微孔阵列)的每个或一些微孔中生长和/或筛选细胞的一种 或多种营养物。可以提供一种或多种营养物用于放入全部或一些微 孔，例如直接放入微孔、通过膜和/或在渗透性或半渗透性膜上。或 者，所述装置可以提供有已经放入各微孔或一些微孔中的一种或多 种营养物。营养物可以单独提供、作为培养基的一部分提供，和/或 作为试剂盒的一部分提供。试剂盒可以包括用于为在装置的特定微 孔内培养的细胞提供一种或多种营养物的说明书。例如，试剂盒可 以进一步包括用于培养至少一个种类的至少一个细胞的至少一种营 养物。用于培养至少一个种类的至少一个细胞的至少一种营养物可 以包括或是：来自至少一个种类的至少一个细胞的天然环境的提取 物的成分，源自至少一个种类的至少一个细胞的天然环境的培养基， 配制的与至少一个种类的至少一个细胞的天然环境类似的培养基， 仅培养所述至少一个种类的至少一个细胞的选择培养基，和/或区分 所述至少一个种类的至少一个细胞的鉴别培养基。至少一个种类的 至少一个细胞的天然环境可以是生物组织、生物产品、微生物悬浮 液、空气、土壤、沉积物、活的有机物、饲料、石油、污水和/或水。
[0010]在一些实施方案中，可以提供用于将细胞保持在装置(包括用 于培养细胞的高密度微孔阵列)的每个或一些微孔内的膜(例如， 防止交叉污染)。可以用膜来密封一些或全部微孔。或者，所述装 置可以提供有已经密封一些或全部微孔的膜。膜例如可以是不可渗 透的、仅气体可渗透的，或允许一种或多种营养物扩散至一个或多 个微孔。装置和/或膜可以单独提供，或作为试剂盒的一部分提供。 例如，试剂盒可以包括用于接收含有至少一个细胞的样品的微加工 装置。试剂盒还可以包括在样品加入微加工装置后，将至少一个细 胞保留在高密度微孔阵列的至少一个微孔中的膜。试剂盒可以进一 步包括在微孔中加入样品和/或使用膜将培养细胞保持在培养它们的 特定微孔中的说明书。
[0011]在一些实施方案中，提供使用具有用于培养细胞的高密度微孔 阵列的装置来培养细胞的步骤。例如，方法可以包括获得界定用于 培养来自样品的至少一个细胞的高密度微孔阵列的微加工装置，其 可以包括将至少一个独特标签放入高密度微孔阵列的至少一
个微 孔，在装置中加入包括一个或多个细胞的样品，和/或向全部或部分 装置应用膜以将细胞保留在其各自的微孔中。在一些实施方案中， 样品在加样前制备。例如，可以稀释样品，使得在高密度微孔阵列 的每个微孔中放入不超过一个细胞。方法还可以包括孵育装置以在 高密度微孔阵列的至少一个微孔中从至少一个细胞生长多个细胞。
[0012]在一些实施方案中，公开了用于复制和/或分割在高密度微孔阵 列中培养的细胞的步骤，使得可以修饰和/或破坏一部分细胞用于分 析(例如，扩增和测序)，而可以保留剩余细胞用于将来的取样和/ 或基于从分析获得的信息的用途。例如，方法可以包括将高密度微 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用微加工装置培养和筛选至少一种生物实体的方法，所述装置具有限定表面密度为至少500个微孔/cm2的微孔阵列的顶面，所述方法包括：将样品上样到所述微加工装置上，使得所述微孔阵列的至少一个微孔包括至少一个细胞和一定量的营养物；将膜施用于所述微加工装置以将所述至少一个细胞和所述营养物保留在所述微孔阵列的至少一个微孔中；在所述微孔阵列的所述至少一个微孔中培养来自所述至少一个细胞的多个细胞；以及分析所述多个细胞以确定样品中感兴趣的生物实体的存在或不存在。2.权利要求1所述的方法，其中所述膜是仅气体可渗透的。3.权利要求1所述的方法，其中所述膜是不可渗透的。4.权利要求1所述的方法，其进一步包括：将至少一个细胞，但不是多个细胞的全部，从所述微孔阵列的至少一个选定的微孔转移到目标位置，其中分析所述多个细胞包括分析转移到所述目标位置的所述至少一个细胞。5.权利要求1所述的方法，其进一步包括：将至少一个细胞，但不是多个细胞的全部，从所述微孔阵列的至少一个选定的微孔转移到目标位置，其中分析所述多个细胞包括分析所述多个细胞中尚未转移到所述目标位置的那些细胞。6.权利要求1所述的方法，其中分析所述多个细胞在所述微加工装置上原位进行，所述方法进一步包括：如果确定存在至少一种生物实体，则从所述微孔阵列的所述至少一个微孔中挑选至少一个细胞并将挑选的所述至少一个细胞转移到目标位置。7.权利要求1所述的方法，其中所述微孔阵列的至少一个微孔包括独特标签，所述独特标签包含：一种核酸分子，其包括：(1)靶标特异性核苷酸序列，其用于与可能存在于微孔中的感兴趣生物实体的靶核酸片段退火，以及(2)位置特异性核苷酸序列，其用于识别所述微加工装置上所述微孔的位置。8.权利要求1所述的方法，其进一步包括：将所述微孔阵列的所述至少一个微孔中的所述多个细胞分割成第一部分的多个细胞和第二部分的多个细胞。9.权利要求8所述的方法，其中分割所述多个细胞包括从所述微加工装置剥离所述膜，使得所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：通用自动化实验技术公司，
类型：发明
国别省市：