使用MERFISH、扩展显微术和相关技术进行多重成像制造技术

本发明专利技术一般性涉及显微术和涉及用于成像或测定例如细胞内的核酸或其他所需靶标的系统和方法。在某些方面，样品包含在可膨胀材料内，可膨胀材料以某种方式膨胀和成像。材料的膨胀改善了后续图像的有效分辨率。例如，这可以与其他超分辨率技术(例如STORM)和/或与诸如MERFISH的技术组合以用于测定样品内的核酸例如mRNA，例如通过将核酸探针结合到样品上。其他方面一般性涉及用于此类方法的组合物或装置、用于此类方法的试剂盒等。装置、用于此类方法的试剂盒等。装置、用于此类方法的试剂盒等。

【技术实现步骤摘要】
使用MERFISH、扩展显微术和相关技术进行多重成像
[0001]本申请是CN201780082227.7的分案申请。
[0002]相关申请
[0003]本申请要求由Zhuang等人于2016年11月8日提交的题为“Matrix Imprinting and Clearing”的美国临时专利申请序列号62/419,033和Zhuang等人于2017年10月6日提交的题为“Multiplexed Imaging Using MERFISH,Expansion Microscopy,and Related Technologies”的美国临时专利申请序列号62/569,127的权益。这些中的每一篇都通过引用整体并入本文。
[0004]政府资助
[0005]本专利技术是在美国国立卫生研究院授予的基金号OD022125下由美国政府支持完成的。美国政府拥有本专利技术的某些权利。
[0006]领域
[0007]本专利技术一般性涉及显微术和涉及用于成像或测定例如细胞内的核酸或其他所需靶标的系统和方法。
[0008]背景
[0009]基于图像的单细胞转录组学(其中通过成像鉴定、计数和原位定位RNA种类)天然地保留RNA的天然空间背景。多重错误
‑
稳健荧光原位杂交(MERFISH)是用于单细胞转录组成像的方法，并且已经证明在单细胞中分析数百至数千个RNA。在MERFISH中，通过组合标记方法鉴定RNA，所述组合标记方法使用错误稳健的二进制条形码和随后连续轮的单分子荧光原位杂交(smFISH)以读出这些条形码来编码RNA种类。RNA鉴定的准确性依赖于个体RNA分子的空间分离信号，这限制了可以测量的RNA的密度并使得大量高丰度RNA的多重成像具有挑战性。因此，需要改进成像技术。
[0010]概述
[0011]本专利技术一般性涉及显微术和涉及用于成像或测定例如细胞内的核酸或其它所需靶标的系统和方法。在一些情况下，本专利技术的主题涉及相关的产品、特定问题的替代解决方案和/或一个或多个系统和/或物品的多种不同用途。
[0012]在一个方面，本专利技术一般性涉及包含可膨胀材料的制品。该材料可包括包埋的细胞和固定至可膨胀材料的多个核酸。在一些情况下，固定至可膨胀材料的多个核酸中的至少50％的核酸固定在单一的点(single points)上。
[0013]根据另一方面，本专利技术一般性涉及包含扩增细胞和固定在聚合物上的多个核酸的聚合物。在一些实施方案中，细胞在聚合物内膨胀至其正常尺寸的至少5倍。在某些情况下，固定至可膨胀材料的多个核酸中至少50％固定在单一的点上。
[0014]另一方面，本专利技术一般性涉及一种方法。在一组实施方案中，该方法包括将细胞包埋到可膨胀材料中，将来自细胞的核酸固定至可膨胀材料，使可膨胀材料膨胀，将可膨胀材料暴露于多个核酸探针，以及测定核酸探针与固定的核酸的结合。
[0015]在另一组实施方案中，该方法包括将多个靶标固定至可膨胀材料，和使可膨胀材料膨胀。在一些情况下，固定至可膨胀材料的多个靶标中至少50％的靶标固定在单一的点
上。
[0016]在另一组实施方案中，该方法包括将多个核酸固定至可膨胀材料，将可膨胀材料暴露于多个核酸探针，使可膨胀材料膨胀，以及测定核酸探针与固定的核酸的结合。在某些实施方案中，固定至可膨胀材料的多个核酸中至少50％的核酸固定在单一的点上。
[0017]另一方面，本专利技术涵盖制备本文所述的一个或多个实施方案(例如MERFISH和扩展显微术)的方法。在另一方面，本专利技术涵盖使用本文所述的一个或多个实施方案(例如MERFISH和扩展显微术)的方法。
[0018]当结合附图考虑本专利技术的各种非限制性实施方案的以下详细描述时，本专利技术的其他优点和新颖特征将变得显而易见。
[0019]附图简要说明
[0020]将参考附图通过示例的方式描述本专利技术的非限制性实施方案，附图是示意性的并且不旨在按比例绘制。在附图中，所说明的每个相同或几乎相同的组分通常由单一数字表示。为了清楚起见，并非每个组分都标记在每个图中，也没有示出本专利技术的每个实施方案的每个组分，其中说明对于本领域普通技术人员来说理解本专利技术不是必需的。在附图中：
[0021]图1A
‑
1E示出了未膨胀样品中RNA的MERFISH测量；
[0022]图2A
‑
2H示出了在本专利技术的一个实施方案中膨胀样品中RNA的MERFISH测量；
[0023]图3A
‑
3H示出了在本专利技术的又一个实施方案中与MERFISH组合的膨胀样品中的成像；和
[0024]图4A
‑
4C示意性地示出了在一个或多个锚点处的靶标的附着。
[0025]详述
[0026]本专利技术一般性涉及显微术和涉及用于成像或测定例如细胞内的核酸或其他所需靶标的系统和方法。在某些方面，样品包含在可膨胀材料内，可膨胀材料以某种方式膨胀和成像。材料的膨胀改善了后续图像的有效分辨率。例如，这可以与其他超分辨率技术(例如STORM)和/或与诸如MERFISH的技术组合以用于测定样品内的核酸例如mRNA，例如通过将核酸探针结合到样品上。其他方面一般性涉及用于此类方法的组合物或装置、用于此类方法的试剂盒等。
[0027]在某些方面，样品包埋或包含在可膨胀材料例如聚电解质凝胶中。在一些情况下，样品可以是例如细胞或其他生物结构或非生物结构。在可膨胀材料膨胀时，样品在物理上而不是在光学上有效放大。样品的组分通过材料的膨胀彼此分开，但通常保持相当的几何形状或拓扑结构，特别是当材料的膨胀基本上各向同性地发生时。因此，最初彼此接近的组分现在更加分开，并且能够更容易地检测，例如使用成像或其他技术。
[0028]膨胀技术可以与用于测定样品中的核酸例如mRNA的技术组合。在一些情况下，例如，在可膨胀材料膨胀之前，样品内的核酸附着于(例如，共价地)可膨胀材料。然后可以例如使用(例如重复地)暴露于核酸探针(其可以用于测定核酸在材料内的分布)来检测核酸。例如，在诸如MERFISH(多重错误
‑
稳健荧光原位杂交)的技术中，将样品暴露于不同轮的核酸探针，并且能够使用荧光或其他技术测定核酸的结合。在某些情况下，可以使用相对少量的标记来鉴定相对大量的不同靶标，例如，通过使用各种组合方法。在一些实施方案中，还可以使用错误检查和/或错误纠正代码来增强鉴定。参见，例如，Zhuang等人的题为“Systems and Methods for Determining Nucleic Acids”的美国专利申请序列号15/
329,683，其于2017年8月3日公开为美国专利申请公开号2017/0220733，其全部内容通过引用并入本文。
[0029]在一些情况下，可以在膨胀之前相对于可膨胀材料固定一种或多种靶标，例如核酸如mRNA。在某些实施方案中，靶标在单个点(asingle point)处附着到可膨胀材料。这在一些实施方案中是重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，其包括：将细胞包埋到可膨胀材料中；将来自细胞的核酸固定至可膨胀材料；使可膨胀材料膨胀；将可膨胀材料暴露于多个核酸探针；和测定核酸探针与固定的核酸的结合。2.根据权利要求1所述的方法，其中将来自细胞的核酸固定至可膨胀材料包括将核酸在单个点上固定至可膨胀材料。3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，包括将核酸固定至可膨胀材料。4.根据权利要求3所述的方法，包括在核酸的5
’
末端处将核酸固定至可膨胀材料。5.根据权利要求3或4中任一项所述的方法，包括在核酸的3
’
末端处将核酸固定至可膨胀材料。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄小威，J，
申请(专利权)人：哈佛学院院长及董事，
类型：发明
国别省市：