用于核苷酸测序的水凝胶珠制造技术

本文提供的系统、方法和组合物涉及包封遗传物质的珠的制备。一些实施方案包括在该珠内制备核酸文库，其中该珠包括允许试剂扩散而同时保留遗传物质的孔隙。

Hydrogel beads for nucleotide sequencing

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于核苷酸测序的水凝胶珠相关申请的交叉引用本申请要求2017年8月1日提交的题为“HYDROGELBEADSFORNUCLEOTIDESEQUENCING”的美国临时申请No.62/539,956的优先权，其通过引用整体并入本文。
本文提供的系统、方法和组合物涉及用于空间索引测序和核酸文库制备的水凝胶珠以及将材料包封在水凝胶珠内的方法。
技术介绍
下一代测序仪是功能强大的工具，其每次测序运行生成大量的基因组数据。解释和分析这种大量数据可能具有挑战性。单细胞DNA测序正在成为用于研究基因组异质性的一种工具。具体而言，可以通过仅从单细胞获得DNA序列来对携带多个重复基因组区域的微生物组进行测序。这将大大简化下游测序数据比对过程。
技术实现思路
本文提供的一些实施方案涉及用于进行核酸反应的珠。在一些实施方案中，该珠包括水凝胶聚合物和布置于水凝胶聚合物内的遗传物质。在一些实施方案中，珠包括允许试剂通过珠扩散而同时保留遗传物质的孔隙。在一些实施方案中，珠的直径为约2μm至约120μm，例如直径2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90、100、110或120μm，或者在上述任意两个值限定的范围内的直径。在一些实施方案中，水凝胶聚合物包括聚乙二醇(PEG)-硫醇、PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺、N,N'-双(丙烯酰基)胱胺、PEG、聚环氧丙烷(PPO)、聚丙烯酸、聚(羟乙基甲基丙烯酸酯)(PHEMA)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、聚(乳酸)(PLA)、聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚(乙烯基磺酸)(PVSA)、聚(L-天冬氨酸)、聚(L-谷氨酸)、聚赖氨酸、琼脂、琼脂糖、藻酸盐、肝素、硫酸藻酸盐、硫酸葡聚糖、透明质酸、果胶、角叉菜胶、明胶、壳聚糖、纤维素、胶原蛋白、双丙烯酰胺、二丙烯酸酯、二烯丙基胺、三烯丙基胺、二乙烯基砜、二乙二醇二烯丙基醚、乙二醇二丙烯酸酯、聚亚甲基二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基三丙烯酸酯或乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯，或其组合。在一些实施方案中，水凝胶聚合物包括聚乙二醇(PEG)-硫醇/PEG-丙烯酸酯。在一些实施方案中，水凝胶聚合物包括丙烯酰胺/N,N’-双(丙烯酰基)胱胺(BACy)。在一些实施方案中，水凝胶聚合物包括PEG/聚环氧丙烷(PPO)。在一些实施方案中，遗传物质是细胞、核酸或微生物组。在一些实施方案中，细胞是哺乳动物细胞或细菌细胞。在一些实施方案中，细胞是大肠杆菌细胞、枯草芽孢杆菌细胞、嗜水气单胞菌细胞或成纤维细胞。在一些实施方案中，核酸是300个碱基对或更大的DNA或RNA。在一些实施方案中，试剂包括酶、化学物质和尺寸小于50个碱基对的引物。在一些实施方案中，试剂包括溶菌酶、蛋白酶K、随机六聚体、聚合酶(例如，Φ29DNA聚合酶、Taq聚合酶、Bsu聚合酶)、转座酶(例如，Tn5)、引物(例如，P5和P7接头(adaptor)序列)、连接酶、催化酶、脱氧核苷酸三磷酸、缓冲剂或二价阳离子。本文提供的一些实施方案涉及将遗传物质包封在水凝胶珠内的方法。在一些实施方案中，该方法包括将遗传物质与溶液中的水凝胶聚合物混合，并将溶液与不混溶的流体混合以形成包封遗传物质的水凝胶珠。在一些实施方案中，水凝胶珠包括允许试剂通过水凝胶珠扩散而同时保留遗传物质的孔隙。在一些实施方案中，水凝胶珠的直径为约2μm至约120μm，例如直径2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、45、50、60、70、80、90、100、110或120μm，或在上述任意两个值限定的范围内的直径。在一些实施方案中，水凝胶聚合物包括聚乙二醇(PEG)-硫醇、PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺、N,N'-双(丙烯酰基)胱胺、PEG、聚环氧丙烷(PPO)、聚丙烯酸、聚(羟乙基甲基丙烯酸酯)(PHEMA)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、聚(乳酸)(PLA)、聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚(乙烯基磺酸)(PVSA)、聚(L-天冬氨酸)、聚(L-谷氨酸)、聚赖氨酸、琼脂、琼脂糖、藻酸盐、肝素、硫酸藻酸盐、硫酸葡聚糖、透明质酸、果胶、角叉菜胶、明胶、壳聚糖、纤维素、胶原蛋白、双丙烯酰胺、二丙烯酸酯、二烯丙基胺、三烯丙基胺、二乙烯基砜、二乙二醇二烯丙基醚、乙二醇二丙烯酸酯、聚亚甲基二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基三丙烯酸酯或乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯，或其组合。在一些实施方案中，水凝胶聚合物包括聚乙二醇(PEG)-硫醇/PEG-丙烯酸酯。在一些实施方案中，水凝胶聚合物包括丙烯酰胺/N,N’-双(丙烯酰基)胱胺(BACy)。在一些实施方案中，水凝胶聚合物包括PEG/聚环氧丙烷(PPO)。在一些实施方案中，遗传物质是细胞、核酸或微生物组。在一些实施方案中，细胞是哺乳动物细胞或细菌细胞。在一些实施方案中，细胞是大肠杆菌细胞、枯草芽孢杆菌细胞、嗜水气单胞菌细胞或成纤维细胞。在一些实施方案中，核酸是300个碱基对或更大的DNA或RNA。在一些实施方案中，试剂包括尺寸小于50个碱基对的酶、化学物质和引物。在一些实施方案中，试剂包含溶菌酶、蛋白酶K、随机六聚体、聚合酶(例如，Φ29DNA聚合酶、Taq聚合酶、Bsu聚合酶)、转座酶(例如，Tn5)、引物(例如，P5和P7接头序列)、连接酶、催化酶、脱氧核苷酸三磷酸、缓冲剂或二价阳离子。本文提供的一些实施方案涉及将遗传物质包封在水凝胶珠内的方法。在一些实施方案中，该方法包括将包含水凝胶聚合物和遗传物质的水溶液与不混溶的流体混合，将水溶液输入到液滴发生器中，并产生包封遗传物质的水凝胶珠。在一些实施方案中，水凝胶珠包括允许试剂扩散通过水凝胶珠而同时保留遗传物质的孔隙。在一些实施方案中，水凝胶珠的直径为约2μm至约120μm，例如直径2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、45、50、60、70、80、90、100、110或120μm，或在上述任意两个值限定的范围内的直径。在一些实施方案中，水凝胶聚合物包括聚乙二醇(PEG)-硫醇、PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺、N,N'-双(丙烯酰基)胱胺、PEG、聚环氧丙烷(PPO)、聚丙烯酸、聚(羟乙基甲基丙烯酸酯)(PHEMA)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、聚(乳酸)(PLA)、聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚(乙烯基磺酸)(PVSA)、聚(L-天冬氨酸)、聚(L-谷氨酸)、聚赖氨酸、琼脂、琼脂糖、藻酸盐、肝素、硫酸藻酸盐、硫酸葡聚糖、透明质酸、果胶、角叉菜胶、明胶、壳聚糖、纤维素、胶原蛋白、双丙烯酰胺、二丙烯酸酯、二烯丙基胺、三烯丙基胺、二乙烯基砜、二乙二醇二烯丙基醚、乙二醇二丙烯酸酯、聚亚甲基二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于进行核酸反应的珠，其包括：/n水凝胶聚合物；和/n设置在所述水凝胶中的遗传物质，其中所述珠包含允许试剂扩散通过所述珠而同时保留所述遗传物质的孔隙。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170801 US 62/539,9561.一种用于进行核酸反应的珠，其包括：
水凝胶聚合物；和
设置在所述水凝胶中的遗传物质，其中所述珠包含允许试剂扩散通过所述珠而同时保留所述遗传物质的孔隙。


2.根据权利要求1所述的珠，其中所述珠的直径为约2μm至约120μm。


3.根据权利要求1-2中任一项所述的珠，其中所述水凝胶聚合物包含聚乙二醇(PEG)-硫醇、PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺、N,N'-双(丙烯酰基)胱胺、PEG、聚环氧丙烷(PPO)、聚丙烯酸、聚(羟乙基甲基丙烯酸酯)(PHEMA)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、聚(乳酸)(PLA)、聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚(乙烯基磺酸)(PVSA)、聚(L-天冬氨酸)、聚(L-谷氨酸)、聚赖氨酸、琼脂、琼脂糖、藻酸盐、肝素、硫酸藻酸盐、硫酸葡聚糖、透明质酸、果胶、角叉菜胶、明胶、壳聚糖、纤维素、胶原蛋白、双丙烯酰胺、二丙烯酸酯、二烯丙基胺、三烯丙基胺、二乙烯基砜、二乙二醇二烯丙基醚、乙二醇二丙烯酸酯、聚亚甲基二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基三丙烯酸酯或乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯，或其组合或混合物。


4.根据权利要求3所述的珠，其中所述水凝胶聚合物包含PEG-硫醇/PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺/N,N′-双(丙烯酰基)胱胺(BACy)或PEG/PPO。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的珠，其中所述遗传物质是细胞、核酸或微生物组。


6.根据权利要求5所述的珠，其中所述细胞是哺乳动物细胞或细菌细胞。


7.权利要求5-6中任一项所述的珠，其中所述细胞是大肠杆菌细胞、枯草芽孢杆菌细胞、嗜水气单胞菌细胞或成纤维细胞。


8.根据权利要求5所述的珠，其中所述核酸是300个碱基对或更大的DNA或RNA。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的珠，其中所述试剂包括酶、化学物质和尺寸小于50个碱基对的引物。


10.根据权利要求1-9中任一项所述的珠、其中所述试剂包括溶菌酶、蛋白酶K、随机六聚体、聚合酶(Φ29DNA聚合酶、Taq聚合酶、Bsu聚合酶)、转座酶(Tn5)、引物(P5和P7接头序列)、连接酶、催化酶、脱氧核苷酸三磷酸、缓冲剂或二价阳离子。


11.一种将遗传物质包封在水凝胶珠内的方法，包括：
将遗传物质在溶液中与水凝胶聚合物混合；
将所述溶液与不混溶的流体混合以形成包封所述遗传物质的水凝胶珠，其中所述水凝胶珠包含允许试剂通过所述水凝胶珠扩散而保留所述遗传物质的孔隙。


12.根据权利要求11所述的方法，其中所述水凝胶珠的直径为约2μm至约120μm。


13.根据权利要求11-12中任一项所述的方法，其中所述水凝胶聚合物包含聚乙二醇(PEG)-硫醇、PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺、N,N'-双(丙烯酰基)胱胺、PEG、聚环氧丙烷(PPO)、聚丙烯酸、聚(羟乙基甲基丙烯酸酯)(PHEMA)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、聚(乳酸)(PLA)、聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚(乙烯基磺酸)(PVSA)、聚(L-天冬氨酸)、聚(L-谷氨酸)、聚赖氨酸、琼脂、琼脂糖、藻酸盐、肝素、硫酸藻酸盐、硫酸葡聚糖、透明质酸、果胶、角叉菜胶、明胶、壳聚糖、纤维素、胶原蛋白、双丙烯酰胺、二丙烯酸酯、二烯丙基胺、三烯丙基胺、二乙烯基砜、二乙二醇二烯丙基醚、乙二醇二丙烯酸酯、聚亚甲基二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基三丙烯酸酯或乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯，或其组合或混合物。


14.根据权利要求13所述的方法，其中所述水凝胶聚合物包含PEG-硫醇/PEG-丙烯酸酯、丙烯酰胺/N,N′-双(丙烯酰基)胱胺(BACy)或PEG/PPO。


15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所述遗传物质是细胞、核酸或微生物组。


16.根据权利要求15所述的方法，其中所述细胞是哺乳动物细胞或细菌细胞。


17.根据权利要求15-16中任一项所述的方法，其中所述细胞是大肠杆菌细胞、枯草芽孢杆菌细胞、嗜水气单胞菌细胞或成纤维细胞。


18.根据权利要求15所述的方法，其中所述核酸是300个碱基对或更...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴怡萱，陈锡君，F·戈尔佩亚萨尔，F·诺埃，C·林，T·K·库拉纳，F·玛莎耶克海，P·达古玛蒂，F·J·斯特梅斯，K·L·冈德森，J·S·费希尔，
申请(专利权)人：伊鲁米纳公司，
类型：发明
国别省市：美国;US