用于分析生物样品的装置和方法制造方法及图纸

本文描述用于分析生物样品的系统和方法

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分析生物样品的装置和方法
[0001]交叉引用
[0002]本申请要求于2021年1月8日提交的美国临时申请号63/135,463的权益，所述申请以引用的方式全文并入本文。
[0003]援引并入
[0004]本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均以引用的方式并入本文，就好像每个单独的出版物、专利或专利申请被明确地并单独地指示以引用的方式并入一样。就以引用的方式并入的出版物和专利或专利申请与本说明书中包含的公开内容相矛盾而言，本说明书旨在取代和/或优先于任何这种矛盾的材料。

技术介绍

[0005]在细胞生物学的领域中，单细胞分析可以包括在单细胞水平上对基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学和细胞间相互作用的研究。由于在真核细胞群和原核细胞群中均存在异质性，所以分析单细胞可以使得有可能发现在研究大量细胞群时未发现的机制。在单细胞分析中，可以在基因、蛋白质或其他细胞组分的水平上跟踪或观察单细胞的变化。例如，在癌症中，细胞可能发生突变，了解癌症在基因水平上的变化可能是有意义的。可以使用单细胞测序观察这些模式的体细胞突变和拷贝数畸变。

技术实现思路

[0006]本文认识到需要将生物样品的组分区室化以对区室内的单个组分进行一项或多项测定。可以在需要或不需要对单个组分进行额外处理(例如，不需要核苷酸扩增步骤)的情况下进行一项或多项测定，同时保留单个组分的空间信息。可以根据需要生成或解构区室以定位(即，约束于区室)或释放生物样品的靶向组分。
[0007]本文提供一种方法，其包括：提供包含分析物和一种或多种聚合物前体的射流装置；鉴定射流装置内的离散区域；以及选择性地向射流装置供应从能量源生成的单位能量，以在射流装置内从所述一种或多种聚合物前体生成聚合物基体，其中聚合物基体在离散区域内或相邻于离散区域。在一些实施方案中，射流装置包括流动通道。在一些实施方案中，射流装置包括敞开配置，例如图20的实施方案所示。在一些实施方案中，射流装置包括一个或多个离散位置，其中一个或多个离散位置不与另一离散位置射流连通。在一些实施方案中，一个或多个离散位置是板表面上的一个或多个孔。在一些实施方案中，当离散位置通过表面中或其上的孔或腔或容器限定时，一个或多个离散位置在顶部是敞开的。也就是说，在一些实施方案中，一个或多个离散位置包含分析物或生物组分。在一些实施方案中，单位能量是有效引起通道中室的合成的一定量的能量，诸如光能。给定实施方案的单位能量的值可能根据但不限于诸如空间能量调制元件的性质、通道的大小、所需室的大小和几何形状、聚合物前体的性质等等的因素而大不相同。
[0008]在一些实施方案中，射流装置还包括空间能量调制元件。在一些实施方案中，射流装置包括其上固定了捕获探针的表面，其中捕获探针联接至分析物以将分析物固定至表
面。在一些实施方案中，聚合物基体相邻于或围绕分析物生成以固定分析物。在一些实施方案中，聚合物基体形成水凝胶。在一些实施方案中，捕获探针包含能够与分析物相互作用的一个或多个官能团。在一些实施方案中，一个或多个官能团包含靶DNA或RNA的互补DNA序列。
[0009]在一些实施方案中，能量源与所述射流装置光学连通。在一些实施方案中，空间能量调制元件是光生成装置，诸如数字微镜装置。在一些实施方案中，光生成装置生成350nm至800nm的光。在一些实施方案中，光生成装置生成350nm至600nm的光。在一些实施方案中，光生成装置生成350nm至450nm的光。在一些实施方案中，光生成装置生成UV光。在一些实施方案中，选择性地向射流装置供应从光源生成的单位能量，以在射流装置内生成聚合物基体使用空间能量调制元件进行，所述空间能量调制元件是空间光调制器(SLM)。在一些实施方案中，SLM是数字微镜装置(DMD)。在一些实施方案中，SLM是使用检流计操纵的激光束。在一些实施方案中，SLM是基于液晶的。来自空间光调制器或空间能量调制元件的光能可以用于光交联聚合物前体以形成聚合物基体壁，聚合物基体壁构成在通道中形成的室。
[0010]在一些实施方案中，离散区域的面积小于射流装置的面积。在一些实施方案中，分析物在离散区域内被捕获。在一些实施方案中，离散区域的大小和形状可根据分析物大小、分析物形状或分析物的其他性质来调整。在一些实施方案中，使用算法来确定离散区域的形状和大小。在一些实施方案中，算法是监督学习算法、自监督学习算法或无监督学习算法。在一些实施方案中，离散区域以光学方式鉴定。在一些实施方案中，使用检测器来鉴定离散区域，检测器被配置成根据从射流装置收集的光的图像检测分析物的定位。在一些实施方案中，被配置成检测分析物在射流装置内的定位的检测器是用于对射流装置进行成像的显微镜物镜。在一些实施方案中，使用算法来基于成像确定分析物的定位。在一些实施方案中，成像是明场成像、相差成像或荧光成像或其任何组合。在一些实施方案中，算法是监督学习算法、自监督学习算法或无监督学习算法。在一些实施方案中，物镜联接至能量源以将能量发射至射流装置中的离散区域。
[0011]在一些实施方案中，所述方法还包括将一种或多种试剂添至与分析物反应的聚合物基体。在一些实施方案中，一种或多种试剂流动通过膜。在一些实施方案中，膜是半渗透的。在一些实施方案中，膜包括孔隙。在一些实施方案中，孔隙小于10um。在一些实施方案中，一种或多种试剂包括以下的一种或多种：酶、药物分子、寡核苷酸、引物或其任何组合。在一些实施方案中，一种或多种试剂是裂解试剂，例如用于裂解待选择性地从射流装置的通道去除的细胞。在一些实施方案中，一种或多种试剂是核酸变性试剂。在一些实施方案中，一种或多种试剂降解聚合物基体。
[0012]在一些实施方案中，分析物是细胞组分。在一些实施方案中，分析物是由核酸、氨基酸、细胞内蛋白、表面蛋白、分泌蛋白、外泌体、代谢物或脂质或其任何组合构成的小分子。在一些实施方案中，分析物被聚合物基体内的捕获探针捕获。在一些实施方案中，分析物被聚合物基体表面上的捕获探针捕获。
[0013]在一些实施方案中，分析物在与试剂相互作用之后从细胞释放。在一些实施方案中，试剂是氧化剂或还原剂。在一些实施方案中，试剂是有机分子或无机分子。在一些实施方案中，有机分子或无机分子是药物化合物或洗涤剂。在一些实施方案中，试剂是蛋白质。在一些实施方案中，试剂是DNA适体。在一些实施方案中，试剂是携带生物分子的珠子。在一
些实施方案中，试剂是生物物种。在一些实施方案中，生物物种是病毒或细胞。
[0014]在一些实施方案中，分析物在暴露于能量源之后从细胞释放。在一些实施方案中，能量源是用于裂解细胞的UV光。在一些实施方案中，能量源是用于裂解细胞的可见光。在一些实施方案中，UV光用于激活光激活的洗涤剂并裂解细胞。在一些实施方案中，可见光用于激活光激活的洗涤剂并裂解细胞。
[0015]在一些实施方案中，所述方法还包括鉴定分析物或其组分。在一些实施方案中，分析物是核酸、氨基酸、细胞内蛋白、表面蛋白、分泌蛋白、外泌体、代谢物或脂质或其任何组合。在一些实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于处理分析物的方法，所述方法包括：(a)提供射流装置，所述射流装置包含(i)所述分析物和(ii)一种或多种聚合物前体；(b)鉴定所述射流装置内的离散区域；以及(c)选择性地向所述射流装置供应从能量源生成的单位能量，以在所述射流装置内从所述一种或多种聚合物前体生成聚合物基体，其中所述聚合物基体在(b)中的所述离散区域内或相邻于(b)中的所述离散区域。2.如权利要求1所述的方法，其中所述射流装置包括流动通道。3.如权利要求1所述的方法，其中所述射流装置包括敞开配置。4.如权利要求1所述的方法，其中所述射流装置包括一个或多个离散位置，其中所述一个或多个离散位置不与另一离散位置射流连通。5.如权利要求4所述的方法，其中所述一个或多个离散位置是一个或多个孔板。6.如权利要求4所述的方法，其中所述一个或多个离散位置在顶部是敞开的。7.如权利要求4所述的方法，其中所述一个或多个离散位置包含所述分析物。8.如权利要求1所述的方法，其中所述射流装置还包含一种或多种单体。9.如权利要求1所述的方法，其中所述射流装置还包括空间能量调制元件。10.如权利要求1所述的方法，其中所述射流装置包括其上固定了捕获探针的表面，其中所述捕获探针联接至所述分析物以将所述分析物固定至所述表面。11.如权利要求1所述的方法，其中所述聚合物基体相邻于或围绕所述分析物生成，以固定所述分析物。12.如权利要求1所述的方法，其中所述聚合物基体形成水凝胶。13.如权利要求10所述的方法，其中所述捕获探针包含能够与所述分析物相互作用的一个或多个官能团。14.如权利要求13所述的方法，其中所述一个或多个官能团包含靶DNA或RNA的互补DNA序列。15.如权利要求1所述的方法，其中所述能量源与所述射流装置光学连通。16.如权利要求1所述的方法，其中所述能量源是光生成装置。17.如权利要求16所述的方法，其中所述光生成装置生成350nm至800nm的光。18.如权利要求16所述的方法，其中所述光生成装置生成350nm至600nm的光。19.如权利要求16所述的方法，其中所述光生成装置生成350nm至450nm的光。20.如权利要求16所述的方法，其中所述光生成装置生成UV光。21.如权利要求1所述的方法，其中使用空间光调制器(SLM)进行(d)。22.如权利要求21所述的方法，其中所述SLM是数字微镜装置(DMD)。23.如权利要求21所述的方法，其中所述SLM是使用检流计操纵的激光束。24.如权利要求21所述的方法，其中所述SLM是基于液晶的。25.如权利要求1所述的方法，其中所述离散区域的面积小于所述射流装置的面积。26.如权利要求1所述的方法，其中所述离散区域包含所述分析物。27.如权利要求1所述的方法，其中所述分析物被捕获在所述离散区域内。28.如权利要求1所述的方法，其中所述离散区域的所述大小和形状可根据所述分析物大小、所述分析物形状或所述分析物的其他性质来调整。
29.如权利要求28所述的方法，其中使用算法来确定所述离散区域的所述形状和大小。30.如权利要求29所述的方法，其中所述算法是监督学习算法、自监督学习算法或无监督学习算法。31.如权利要求1所述的方法，其中(b)中的所述鉴定以光学方式进行。32.如权利要求1所述的方法，其中(b)中的所述鉴定使用被配置成检测所述分析物在所述射流装置内的定位的检测器来进行。33.如权利要求32所述的方法，其中被配置成检测所述分析物在所述射流装置内的定位的所述检测器是用于对所述射流装置进行成像的显微镜物镜。34.如权利要求33所述的方法，其中使用一算法来基于所述成像确定所述分析物的定位。35.如权利要求33所述的方法，其中所述成像是明场成像、相差成像或荧光成像或其任何组合。36.如权利要求34所述的方法，其中所述算法是监督学习算法、自监督学习算法或无监督学习算法。37.如权利要求33所述的方法，其中所述物镜联接至能量源以将能量发射至所述射流装置中的所述离散区域。38.如权利要求1所述的方法，还包括将与所述分析物反应的一种或多种试剂添至所述聚合物基体。39.如权利要求38所述的方法，其中所述一种或多种试剂流动通过膜。40.如权利要求39所述的方法，其中所述膜是半渗透性的。41.如权利要求39所述的方法，其中所述膜包括孔隙。42.如权利要求41所述的方法，其中所述孔隙小于10um。43.如权利要求38所述的方法，其中所述一种或多种试剂是酶、药物分子、寡核苷酸、引物或其任何组合。44.如权利要求38所述的方法，其中所述一种或多种试剂是裂解试剂。45.如权利要求38所述的方法，其中所述一种或多种试剂是核酸变性试剂。46.如权利要求38所述的方法，其中所述一种或多种试剂降解所述聚合物基体。47.如权利要求1所述的方法，其中所述分析物是细胞的组分。48.如权利要求47所述的方法，其中所述分析物是由核酸、氨基酸、细胞内蛋白、表面蛋白、分泌蛋白、外泌体、代谢物或脂质或其任何组合构成的小分子。49.如权利要求10所述的方法，其中所述捕获探针定位于所述聚合物基体内。50.如权利要求10所述的方法，其中所述捕获探针定位于所述聚合物基体的表面上。51.如权利要求47所述的方法，其中所述分析物在与试剂相互作用之后从所述细胞释放。52.如权利要求51所述的方法，其中所述试剂是氧化剂或还原剂。53.如权利要求51所述的方法，其中所述试剂是有机分子或无机分子。54.如权利要求53所述的方法，其中所述有机分子或无机分子是药物化合物或洗涤剂。55.如权利要求51所述的方法，其中所述试剂是蛋白质。56.如权利要求51所述的方法，其中所述试剂是DNA适体。
57.如权利要求51所述的方法，其中所述试剂是携带生物分子的珠子。58.如权利要求51所述的方法，其中所述试剂是生物物种。59.如权利要求58所述的方法，其中所述生物物种是病毒或细胞。60.如权利要求47所述的方法，其中所述分析物在暴露于能量源之后从所述细胞释放。61.如权利要求60所述的方法，其中所述能量源是用于裂解细胞的UV光。62.如权利要求60所述的方法，其中所述能量源是用于裂解细胞的可见光。63.如权利要求61所述的方法，其中所述UV光用于激活光激活的洗涤剂并裂解所述细胞。64.如权利要求62所述的方法，其中所述可见光用于激活光激活的洗涤剂并裂解所述细胞。65.如权利要求1所述的方法，还包括鉴定所述分析物或其组分。66.如权利要求65所述的方法，其中所述分析物是核酸、氨基酸、细胞内蛋白、表面蛋白、分泌蛋白、外泌体、代谢物或脂质或其任何组合。67.如权利要求65所述的方法，其中所述分析物是核酸分子，并且其中所述鉴定包括对所述核酸分子或其组分进行测序。68.如权利要求1所述的方法，还包括测量所述分析物或其组分的特质。69.如权利要求68所述的方法，其中所述特质是所述分析物或其组分的形状或大小。70.如权利要求1所述的方法，还包括对所述分析物或其组分进行一项或多项功能测定。71.如权利要求70所述的方法，其中所述一项或多项功能测定评估细胞活力、细胞形态、细胞分泌、细胞应答、细胞间相互作用或其任何组合。72.如权利要求70所述的方法，其中所述一项或多项功能测定是比色测定或荧光测定。73.如权利要求70所述的方法，其中所述一项或多项功能测定使用所述分析物的明场相差或荧光成像来进行。74.如权利要求1所述的方法，还包括进行一项或多项组学测定以表征和定量所述分析物或其组分。75.如权利要求74所述的方法，其中所述一项或多项组学测定是蛋白质组学测定、转录组学测定、基因组学测定或表观基因组学测定或其任何组合。76.如权利要求74所述的方法，其中所述一项或多项组学测定是多组学测定。77.一种用于处理分析物的方法，所述方法包括：(a)提供射流装置，所述射流装置包含(i)所述分析物和(ii)一种或多种聚合物前体；以及(b)配置数字微镜装置以将从能量源生成的单位能量引导至所述射流装置的离散区域，以在所述射流装置内从所述一种或多种聚合物前体生成聚合物基体，其中所述聚合物基体包含所述分析物。78.如权利要求77所述的方法，其中所述射流装置包括流动通道。79.如权利要求77所述的方法，其中所述射流装置包括敞开配置。80.如权利要求77所述的方法，其中所述射流装置包括一个或多个离散位置，其中所述一个或多个离散位置不与另一离散位置射流连通。
81.如权利要求80所述的方法，其中所述一个或多个离散位置是一个或多个孔板。82.如权利要求80所述的方法，其中所述一个或多个离散位置在顶部是敞开的。83.如权利要求80所述的方法，其中所述一个或多个离散位置包含所述分析物。84.如权利要求77所述的方法，其中所述射流装置还包含一种或多种单体。85.如权利要求77所述的方法，其中所述射流装置还包括空间能量调制元件。86.如权利要求77所述的方法，其中所述射流装置包括其上固定了捕获探针的表面，其中所述捕获探针联接至所述分析物以将所述分析物固定至所述表面。87.如权利要求77所述的方法，其中所述聚合物基体相邻于或围绕所述分析物生成，以固定所述分析物。88.如权利要求77所述的方法，其中所述聚合物基体形成水凝胶。89.如权利要求86所述的方法，其中所述捕获探针包含能够与所述分析物相互作用的一个或多个官能团。90.如权利要求89所述的方法，其中所述一个或多个官能团包含靶DNA或RNA的互补DNA序列。91.如权利要求77所述的方法，其中所述离散区域相邻于或围绕所述分析物。92.如权利要求77所述的方法，其中所述离散区域可根据所述分析物大小、所述分析物形状或所述分析物的其他性质来调整。93.如权利要求77所述的方法，其中所述离散区域以光学方式鉴定。94.如权利要求77所述的方法，其中检测器被配置成检测所述分析物在所述射流装置内的定位。95.如权利要求94所述的方法，其中被配置成检测所述分析物在所述射流装置内的定位的所述检测器是用于对所述射流装置进行成像的显微镜物镜。96.如权利要求95所述的方法，其中使用算法来基于所述成像确定所述分析物的定位。97.如权利要求95所述的方法，其中所述成像是明场成像、相差成像或荧光成像或其任何组合。98.如权利要求96所述的方法，其中所述算法是监督学习算法、自监督学习算法或无监督学习算法。99.如权利要求95所述的方法，其中所述物镜联接至与所述射流装置光学连通的所述能量源。100.如权利要求95所述的方法，其中所述物镜引导所述数字微镜装置，以将所述单位能量引导至所述射流装置。101.如权利要求77所述的方法，还包括将与所述分析物反应的一种或多种试剂添至所述聚合物基体。102.如权利要求101所述的方法，其中所述一种或多种试剂流动通过膜。103.如权利要求102所述的方法，其中所述膜是半渗透性的。104.如权利要求102所述的方法，其中所述膜包括孔隙。105.如权利要求104所述的方法，其中所述孔隙小于10um。106.如权利要求101所述的方法，其中所述一种或多种试剂是酶、寡核苷酸、引物或其任何组合。
107.如权利要求101所述的方法，其中所述一种或多种试剂是裂解试剂。108.如权利要求101所述的方法，其中所述一种或多种试剂是核酸变性试剂。109.如权利要求101所述的方法，其中所述一种或多种试剂降解所述聚合物基体。110.如权利要求77所述的方法，其中所述分析物是细胞的组分。111.如权利要求110所述的方法，其中所述分析物是由核酸、氨基酸、细胞内蛋白、表面蛋白、分泌蛋白、外泌体、代谢物或脂质或其任何组合构成的小分子。112.如权利要求86所述的方法，其中所述捕获探针定位于所述聚合物基体内。113.如权利要求86所述的方法，其中所述捕获探针定位于所述聚合物基体的表面上。114.如权利要求110所述的方法，其中所述分析物在与试剂相互作用之后从所述细胞释放。115.如权利要求114所述的方法，其中所述试剂是氧化剂或还原剂。116.如权利要求114所述的方法，其中所述试剂是有机分子或无机分子。117.如权利要求116所述的方法，其中所述有机分子或无机分子是药物化合物或洗涤剂。118.如权利要求114所述的方法，其中所述试剂是蛋白质。119.如权利要求114所述的方法，其中所述试剂是DNA适体。120.如权利要求114所述的方法，其中所述试剂是携带生物分子的珠子。121.如权利要求114所述的方法，其中所述试剂是生物物种。122.如权利要求114所述的方法，其中所述生物物种是病毒或细胞。123.如权利要求110所述的方法，其中所述分析物在暴露于能量源之后从所述细胞释放。124.如权利要求123所述的方法，其中所述能量源是用于裂解细胞的UV光。125.如权利要求123所述的方法，其中所述能量源是用于裂解细胞的可见光。126.如权利要求124所述的方法，其中所述UV光用于激活光激活的洗涤剂并裂解所述细胞。127.如权利要求125所述的方法，其中所述可见光用于激活光激活的洗涤剂并裂解所述细胞。128.如权利要求77所述的方法，还包括鉴定所述分析物或其组分。129.如权利要求128所述的方法，其中所述分析物是核酸分子，并且其中所述鉴定包括对所述核酸分子或其衍生物进行测序。130.如权利要求77所述的方法，还包括测量所述分析物或其...

【专利技术属性】
技术研发人员：塔伦，
申请(专利权)人：赛拉诺姆公司，
类型：发明
国别省市：