一种基于微流控技术的单细胞测序样本的制备方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于微流控技术的单细胞测序样本的制备方法和装置。本发明专利技术通过对第一液滴和第二液滴进行分选，分选出包裹有单细胞的第一液滴和包裹有条形码微球的第二液滴，避免未包裹有目标物质的液滴进入后续融合过程，有效提高了单细胞样本制备过程中的细胞捕获率和有效样本率，避免了细胞的浪费，降低了单细胞测序成本；其次，本发明专利技术提供的方法可在高速流动的液滴流中完成，可以实现较高的通量。可以实现较高的通量。可以实现较高的通量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微流控技术的单细胞测序样本的制备方法和装置


[0001]本专利技术涉及一种基于微流控技术的单细胞测序样本的制备方法和装置，涉及单细胞测序


技术介绍

[0002]传统核酸测序所使用的材料是大量细胞的混合体，虽然能得到全基因组序列的信息，但其测序的结果一般表征的是群体细胞相应信号的平均值，或是其中数量占优的细胞所携带的信息，而细胞个体间的差异则被掩盖。对诸如早期胚胎细胞、干细胞、循环肿瘤细胞等极其稀少的细胞而言，传统测序方法对细胞数量的要求限制了对其基因组序列的分析。单细胞基因组测序技术是一种在单细胞水平对细胞的遗传物质(主要包括基因组和转录组)进行提取、扩增和测序的一项新技术，得到了广泛的关注和应用。
[0003]单细胞测序的基本流程包括单细胞分离、依据不同测序平台建库、测序和测序结果分析等四个方面，其中，获取完整独立的单细胞，并对细胞内核酸进行区分标记，获取合格的测序样本，是单细胞测序技术的基础，也是准确获得测序结果的关键。
[0004]传统单细胞测序样本的制备方法包括梯度稀释法、显微操作法、流式细胞分选法、拉曼光镊法、激光捕获显微切割法等。近年来，基于微流控技术的样本制备方法得到了广泛研究，并已经有商业化的产品问世，微流控技术可以将单细胞分离、裂解和核酸捕获、标记于一体，具有小型化、集成化、自动化等优势。但是，基于微流控技术的单细胞样本制备方法依然存在细胞捕获率和有效样本率较低的问题，如何提高单细胞样本制备过程中细胞捕获率和有效样本率低的问题，受到了本领域技术人员的关注。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于微流控技术的单细胞测序样本的制备装置和方法，用于解决微流控技术在单细胞样本制备过程中细胞捕获率和有效样本率低的问题。
[0006]本专利技术第一方面提供一种基于微流控技术的单细胞测序样本的制备方法，包括如下步骤：
[0007]提供油性载流体、第一流体和第二流体，所述第一流体包括单细胞的水性分散液，所述第二流体包括条形码微球的水性分散液；
[0008]使所述油性载流体包裹所述第一流体形成第一液滴，所述油性载流体包裹所述第二流体形成第二液滴；
[0009]对所述第一液滴和第二液滴进行分选，分选出包裹有所述单细胞的阳性第一液滴和包裹有所述条形码微球的阳性第二液滴；
[0010]对所述阳性第一液滴和阳性第二液滴进行融合，得到所述单细胞测序样本。
[0011]在一种具体实施方式中，所述油性载流体包括氟化油。
[0012]在一种具体实施方式中，所述第一流体的制备方法包括如下步骤：
[0013]对待测序的单细胞进行荧光标记，分散在水性分散液中，并与条形码微球裂解液
混合得到第一流体。
[0014]在一种具体实施方式中，所述第二流体的制备方法包括如下制步骤：
[0015]将丙烯酰胺单体溶液、N,N'
‑
双(丙烯酰基)胱胺、Acrydite修饰的条形码DNA引物、带有荧光标记的DNA引物包裹进油包水液滴中，将液滴放在矿物油中进行孵育，待固化成微球后去除表面的矿物油，得到带有荧光标记的条形码微球；
[0016]将所述条形码微球分散在水性分散液中，并与细胞裂解液、逆转录试剂混合得到第二流体。
[0017]在一种具体实施方式中，使所述油性载流体包裹所述第一流体形成第一液滴，所述油性载流体包裹所述第二流体形成第二液滴，具体包括如下步骤：
[0018]将所述油性载流体注入第一流体通道，将所述第一流体通过第一流体输入口注入所述第一流体通道，所述第一流体输入口与所述第一流体通道的连通处设置有开口，当所述油性载流体流经所述开口时，包裹所述第一流体形成第一液滴；
[0019]将所述油性载流体注入第二流体通道，将所述第二流体通过第二流体输入口注入所述第二流体通道，所述第二流体输入口与所述第二流体通道的连通处设置有开口，当所述油性载流体流经所述开口时，包裹所述第二流体形成第二液滴。
[0020]在一种具体实施方式中，对所述第一液滴进行荧光检测，使荧光检测阳性的第一液滴进入第一阳性分选通道，使荧光检测阴性的第一液滴进入第一阴性分选通道；
[0021]对所述第二液滴进行荧光检测，使荧光检测阳性的第二液滴进入第二阳性分选通道，使荧光检测阴性的第二液滴进入第二阴性分选通道。
[0022]在一种具体实施方式中，对所述第一液滴进行荧光检测，使荧光检测阳性的第一液滴进入第一阳性分选通道，使荧光检测阴性的第一液滴进入第一阴性分选通道；对所述第二液滴进行荧光检测，使荧光检测阳性的第二液滴进入第二阳性分选通道，使荧光检测阴性的第二液滴进入第二阴性分选通道，具体包括如下步骤：
[0023]对所述第一液滴进行荧光检测，当第一液滴内包裹有带有荧光标记的单细胞时，其发出第一荧光信号，所述第一荧光信号经第一荧光信号转化器转化为第一电信号，所述第一电信号经第一电信号控制器接收后，所述第一电信号控制器通过第一金属电极向所述第一液滴施加非均匀电场，使所述第一液滴进入第一阳性分选通道；
[0024]当第一液滴内未包裹有带有荧光标记的单细胞时，其无法发出荧光信号，进入第一阴性分选通道；
[0025]对所述第二液滴进行荧光检测，当第二液滴内包裹有带有荧光标记的单细胞时，其发出第二荧光信号，所述第二荧光信号经第二荧光信号转化器转化为第二电信号，所述第二电信号经第二电信号控制器接收后，所述第二电信号控制器通过第二金属电极向所述第二液滴施加非均匀电场，使所述第二液滴进入第二阳性分选通道；
[0026]当第二液滴内未包裹有带有荧光标记的条形码微球时，其无法发出荧光信号，进入第二阴性分选通道。
[0027]本专利技术第二方面提供一种实施上述任一所述方法的装置，所述装置包括微控流芯片、分选单元和融合单元，其中：
[0028]所述微流体芯片包括微流体通道，所述微流体通道包括输入单元、分选通道和融合通道；
[0029]所述输入单元包括油性载流体输入口、第一流体输入口、第二流体输入口、第一流体通道和第二流体通道，所述油性载流体输入口和所述第一流体输入口与所述第一流体通道连通，所述油性载流体输入口和所述第二流体输入口与所述第二流体通道连通；
[0030]所述分选通道包括第一阳性分选通道、第一阴性分选通道、第二阳性分选通道和第二阴性分选通道，所述第一阳性分选通道和第一阴性分选通道的输入口与所述第一流体通道的输出口连通，所述第二阳性分选通道和第二阴性分选通道的输入口与所述第二流体通道的输出口连通；
[0031]所述融合通道的输入口与所述第一阳性分选通道和第二阳性分选通道的输出口连通；
[0032]所述分选单元用于对所述第一流体通道和第二流体通道内的液滴进行分选，使得包裹有所述单细胞的阳性第一液滴进入第一阳性分选通道，包裹有所述条形码微球的阳性第二液滴进入第二阳性分选通道；
[0033]所述融合单元用于所述融合通道的液滴进行融合。
[0034]在一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微流控技术的单细胞测序样本的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供油性载流体、第一流体和第二流体，所述第一流体包括单细胞的水性分散液，所述第二流体包括条形码微球的水性分散液；使所述油性载流体包裹所述第一流体形成第一液滴，所述油性载流体包裹所述第二流体形成第二液滴；对所述第一液滴和第二液滴进行分选，分选出包裹有所述单细胞的阳性第一液滴和包裹有所述条形码微球的阳性第二液滴；对所述阳性第一液滴和阳性第二液滴进行融合，得到所述单细胞测序样本。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述油性载流体包括氟化油。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一流体的制备方法包括如下步骤：对待测序的单细胞进行荧光标记，分散在水性分散液中，并与条形码微球裂解液混合得到第一流体。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二流体的制备方法包括如下制步骤：将丙烯酰胺单体溶液、N,N'
‑
双(丙烯酰基)胱胺、Acrydite修饰的条形码DNA引物、带有荧光标记的DNA引物包裹进油包水液滴中，将液滴放在矿物油中进行孵育，待固化成微球后去除表面的矿物油，得到带有荧光标记的条形码微球；将所述条形码微球分散在水性分散液中，并与细胞裂解液、逆转录试剂混合得到第二流体。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，使所述油性载流体包裹所述第一流体形成第一液滴，所述油性载流体包裹所述第二流体形成第二液滴，具体包括如下步骤：将所述油性载流体注入第一流体通道，将所述第一流体通过第一流体输入口注入所述第一流体通道，所述第一流体输入口与所述第一流体通道的连通处设置有开口，当所述油性载流体流经所述开口时，包裹所述第一流体形成第一液滴；将所述油性载流体注入第二流体通道，将所述第二流体通过第二流体输入口注入所述第二流体通道，所述第二流体输入口与所述第二流体通道的连通处设置有开口，当所述油性载流体流经所述开口时，包裹所述第二流体形成第二液滴。6.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，对所述第一液滴进行荧光检测，使荧光检测阳性的第一液滴进入第一阳性分选通道，使荧光检测阴性的第一液滴进入第一阴性分选通道；对所述第二液滴进行荧光检测，使荧光检测阳性的第二液滴进入第二阳性分选通道，使荧光检测阴性的第二液滴进入第二阴性分选通道。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，对所述第一液滴进行荧光检测，使荧光检测阳性的第一液滴进入第一阳性分选通道，使荧光检测阴性的第一液滴进入第一阴性分选通道；对所述第二液滴进行荧光检测，使荧光检测阳性的第二液滴进入第二阳性分选通道，使荧光检测阴性的第二液滴进入第二阴性分选通道，具体包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：任大海，岳文，朱恺健，朱博，尤政，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：