【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高通量测序的方法、系统和设备
[0001]交叉引用
[0002]本申请要求于2020年9月30日提交的美国临时专利申请号63/085,791的权益，该申请通过引用完全并入本文。
技术介绍
[0003]生物样本处理在分子生物学和医学领域(例如诊断)有各种应用。例如，核酸测序可以提供可用于诊断对象的特定状况的信息，并且在一些情况下定制治疗计划。测序广泛用于分子生物学应用，包括载体设计、基因治疗、疫苗设计、工业菌株设计和验证。生物样本处理可以涉及流体系统和/或检测系统。
技术实现思路
[0004]与上一代技术(例如Sanger测序)相比，下一代测序(NGS)和大规模并行测序技术的出现显著提高了测序效率，诸如通过在流动池中同时处理克隆扩增的核酸模板。然而，这些技术不容易扩展，并且通常需要操作员的密切关注和干预。值得注意的是，对于这些测序过程，一旦启动测序仪，各种过程流是不灵活的，并且在测序运行或循环结束之前无法在测序运行和循环期间进行调整。本文认识到需要至少解决上述问题的方法、系统和设备。
[0005]本文提供了用于高通量测序的方法、系统和设备，诸如在工业规模上。当适用时，下文公开的实施方式可以独立地或与其他实施方式结合本文公开的系统、方法和/或设备的任何方面来执行。
[0006]在一个方面，本文提供了一种用于对多个核酸样本进行测序的方法，该方法包括：(a)提供核酸测序仪，该核酸测序仪具有(i)处理站，该处理站被配置为使与衬底相邻固定的多个核酸样本中的核酸样本的核酸分子与试剂接触以对核酸分子进行测序...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对多个核酸样本进行测序的方法，所述方法包括：(a)提供核酸测序仪，所述核酸测序仪具有(i)处理站，所述处理站被配置为使与衬底相邻固定的所述多个核酸样本中的核酸样本的核酸分子与试剂接触从而对所述核酸分子进行测序；(ii)样本站，所述样本站被配置为将所述核酸样本供应到所述处理站；(iii)衬底站，所述衬底站被配置为将所述衬底供应到所述处理站，所述衬底固定与其相邻的所述核酸样本；和(iv)试剂站，所述试剂站被配置为将所述试剂供应到所述处理站，其中所述试剂从第一储存器或第二储存器供应；(b)由一个或多个处理器单独地或共同地执行：(i)第一队列指令的至少一部分，以根据由所述第一队列指令定义的第一引入顺序将包括所述核酸样本的所述多个核酸样本中的第一组一个或多个核酸样本从所述样本站引入所述处理站；(ii)衬底装载指令，以将所述衬底从所述衬底站引入所述处理站并固定与所述衬底相邻的所述第一组一个或多个核酸样本；和(iii)测序指令，以从所述第一储存器、从所述第二储存器或者可替换地从所述第一储存器和所述第二储存器提取所述试剂，并将所述试剂递送到所述处理站；和(c)当所述处理站处于操作中时，进行选自以下的一个或多个动作：(1)将附加核酸样本引入所述样本站，(2)输入第二队列指令并执行所述第二队列指令的至少一部分，其中所述第二队列指令定义不同于所述第一引入顺序的第二引入顺序，(3)将附加衬底引入所述衬底站，以及(4)通过(i)用含有所述试剂的第三储存器替换所述第一储存器或所述第二储存器以及(ii)用所述试剂补充所述第一储存器或所述第二储存器中的一个或多个，将附加体积的所述试剂引入所述试剂站。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理站被配置为在没有人为干预的情况下操作至少24小时或至少10天。3.根据权利要求1所述的方法，其中(c)包括进行选自(1)、(2)、(3)和(4)的两个或更多个或者三个或更多个动作。4.根据权利要求1所述的方法，其中(c)包括进行(1)、(2)、(3)和(4)中的每一个。5.根据权利要求1所述的方法，其中(b)(iii)中所述的测序指令包括从所述第一储存器中提取所述试剂直到所述第一储存器消耗到低于预定阈值，然后从所述第二储存器中提取所述试剂的指令。6.根据权利要求1所述的方法，其中(4)包括从所述第一储存器和所述第二储存器替换或补充消耗到低于预定阈值的储存器。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述试剂包含选自核苷酸溶液、切割溶液和洗涤溶液的一个或多个成员，其中所述核苷酸溶液包含选自含腺嘌呤的核苷酸、含胞嘧啶的核苷酸、含鸟嘌呤的核苷酸、含胸腺嘧啶的核苷酸和含尿嘧啶的核苷酸的一个或多个成员，并且其中所述核苷酸溶液包括标记的核苷酸。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底是晶片、基本上平面的阵列或多个可独立寻址位置。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底被配置为在所述处理站中围绕轴线旋转或在所述处理站中线性平移。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述核酸分子耦联到珠，其中所述珠与所述衬底相邻固定。11.根据权利要求1所述的方法，其中多个核酸样本与所述衬底相邻固定，其中所述多个核酸样本中的核酸样本来自不同来源，并且其中所述多个核酸样本与通用测序方案兼容。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理站被设置在第一环境中，所述第一环境与所述样本站、衬底站和/或试剂站被设置在其中的第二环境不同，其中所述第一环境具有比所述第二环境更高的相对湿度，并且其中所述第一环境包括受控平均温度的一个或多个区域，所述受控平均温度不同于所述第二环境的第二平均温度。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理站被设置在不同于周围环境的环境中，其中所述环境具有比所述周围环境更高的相对湿度，并且其中所述环境包括受控平均温度的一个或多个区域，所述受控平均温度不同于周围温度。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述核酸测序仪包括稀释站，所述稀释站被配置为在将所述试剂递送到所述处理站之前稀释来自所述试剂站的所述试剂，其中用去离子水稀释所述试剂。15.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底站包括密封环境、气密环境、真空干燥器或其任何组合。16.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个处理器被单独地或共同地配置为，在所述处理站的运行时间的至多40小时内，输出选自以下的一个或多个：(i)每个衬底至少1.5吉读段，(ii)平均长度为至少140个碱基对(bp)的序列读段，(iii)每次运行至少0.2太碱基读段，(iv)每个衬底至少40.0吉读段，(v)平均长度为至少500bp的序列读段，以及(vi)每次运行至少6.5太碱基读段。17.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个处理器被配置为在所述处理站的运行时间的至多25小时内，输出选自以下的一个或多个：(i)每个衬底至少1.5吉读段，(ii)平均长度为至少140个碱基对(bp)的序列读段，以及(iii)每次运行至少0.2太碱基读段。18.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个处理器被配置为在所述处理站的运行时间的至多15小时内，输出选自以下的一个或多个：(i)每个衬底至少1.5吉读段，(ii)平均长度为至少140个碱基对(bp)的序列读段，以及(iii)每次运行至少0.2太碱基读段。19.根据权利要求1所述的方法，还包括(A)(1)将包括所述核酸样本的所述多个核酸样本输入到所述样本站，以及(2)将包括所述衬底的多个衬底输入到所述衬底站；(B)向所述一个或多个处理器提供用户指令以开始两个或更多个测序循环；(C)在第一测序循环中，在所述多个衬底中的第一衬底上处理来自所述多个核酸样本的第一核酸样本；以及(D)在所
述第一测序循环期间或之后，在第二测序循环中，在所述多个衬底中的第二衬底上处理来自所述多个核酸样本的第二核酸样本，其中所述第二测序循环在没有附加用户干预的情况下进行。20.根据权利要求1所述的方法，还包括在将所述试剂递送到所述处理站之前纯化包含所述试剂的试剂混合物，其中所述试剂混合物包含多个核苷酸或核苷酸类似物，其中所述纯化包括(A)将所述试剂混合物引导到包含载体的反应空间，所述载体具有与其相邻固定的第一多个核酸分子；(B)将来自所述多个核苷酸或核苷酸类似物的核苷酸或核苷酸类似物的子集掺入所述第一多个核酸分子中，从而提供所述多个核苷酸或核苷酸类似物的剩余部分，其中(B)在不检测掺入到所述第一多个核酸分子中的核苷酸的所述子集的情况下进行；(C)将所述多个核苷酸或核苷酸类似物的所述剩余部分递送到所述处理站；和(D)将所述多个核苷酸或核苷酸类似物的所述剩余部分的至少一个子集掺入与所述核酸分子相关联的生长的链中。21.根据权利要求20所述的方法，其中核苷酸或核苷酸类似物的所述子集包含所述多个核苷酸或核苷酸类似物的小于10％、小于5％、小于1％、小于0.1％或小于0.01％。22.根据权利要求20所述的方法，其中所述多个核苷酸或核苷酸类似物的所述剩余部分中，一个或多个但小于所有规范类型的核苷酸或核苷酸类似物的数量与所有其他规范类型的核苷酸或核苷酸类似物的数量的比率大于19:1，其中所述比率是至少29:1、至少99:1或至少999:1。23.根据权利要求20所述的方法，其中所述纯化包括(A)从一组规范类型的核苷酸或核苷酸类似物中选择规范类型的核苷酸或核苷酸类似物的子集；(B)将所述试剂混合物引导至包含载体的反应空间，所述载体具有固定于其上的多个核酸分子，其中对应于所述子集的核苷酸或核苷酸类似物相对于所述试剂混合物中的所有其他核苷酸或核苷酸类似物的百分比大于50％；和(C)将来自所述试剂混合物的不与所述子集对应的核苷酸或核苷酸类似物掺入所述多个核酸分子中，使得所述百分比在所述掺入后增加，其中(A)
‑
(C)在没有对所述多个核酸分子进行测序或序列鉴定的情况下进行。24.根据权利要求20所述的方法，其中所述纯化包括(A)将所述试剂混合物引导至包含载体的反应空间，所述载体具有固定于其上的多个核酸分子；(B)将来自所述多个核苷酸或核苷酸类似物的核苷酸或核苷酸类似物的子集掺入所述多个核酸分子中，从而提供所述多个核苷酸或核苷酸类似物的剩余部分；和(C)使用所述多个核苷酸或核苷酸类似物的所述剩余部分进行核酸的合成测序，其中(A)
‑
(B)在没有对所述多个核酸分子进行测序或序列鉴定的情况下进行。25.一种用于对多个核酸样本进行测序的系统，所述系统包括：处理站，所述处理站被配置为使与衬底相邻固定的所述多个核酸样本中的核酸样本的核酸分子与试剂接触从而对所述核酸分子进行测序；样本站，所述样本站被配置为将所述核酸样本供应到所述处理站；衬底站，所述衬底站被配置为将所述衬底供应到所述处理站，所述衬底被配置为固定与其相邻的所述核酸样本；试剂站，所述试剂站被配置为将所述试剂供应到所述处理站，其中所述试剂从第一储存器或第二储存器供应；和
一个或多个处理器，所述一个或多个处理器单独地或共同地被编程为执行(i)第一队列指令的至少一部分，以根据由所述第一队列指令定义的第一引入顺序将包括所述核酸样本的所述多个核酸样本中的第一组一个或多个核酸样本从所述样本站引入所述处理站，(ii)衬底装载指令，以将所述衬底从所述衬底站引入所述处理站并固定与所述衬底相邻的所述第一组一个或多个核酸样本，和(iii)测序指令，以从所述第一储存器、从所述第二储存器或者可替换地从所述第一储存器和所述第二储存器提取所述试剂，并将所述试剂递送到所述处理站，其中所述处理站能够在进行一个或多个动作期间操作，所述一个或多个动作选自以下：(1)将所述多个核酸样本中的附加核酸样本引入所述样本站，(2)输入第二队列指令并执行所述第二队列指令的至少一部分，其中所述第二队列指令定义不同于所述第一引入顺序的第二引入顺序，(3)将附加衬底引入所述衬底站，以及(4)通过(i)用含有所述试剂的第三储存器替换所述第一储存器或所述第二储存器以及(ii)用所述试剂补充所述第一储存器或所述第二储存器中的一个或多个，将附加体积的所述试剂引入所述试剂站。26.根据权利要求25所述的系统，其中所述处理站能够在没有人为干预的情况下操作至少24小时，并且其中所述测序系统能够在不少于18小时的间隔的人为干预的情况下连续操作超过10天。27.根据权利要求25所述的系统，其中所述处理站能够在进行选自(1)、(2)、(3)和(4)的两个或更多个或者三个或更多个动作期间，或者在进行(1)、(2)、(3)和(4)中的每一个期间操作。28.根据权利要求25所述的系统，其中所述测序指令包括从所述第一储存器中提取所述试剂直到所述第一储存器消耗到低于预定阈值，然后从所述第二储存器中提取所述试剂的指令，其中所述试剂包含选自核苷酸溶液、切割溶液和洗涤溶液的一个或多个成员，其中所述核苷酸溶液包含标记的核苷酸，并且其中所述核苷酸溶液包含选自含腺嘌呤的核苷酸、含胞嘧啶的核苷酸、含鸟嘌呤的核苷酸、含胸腺嘧啶的核苷酸和含尿嘧啶的核苷酸的一个或多个成员。29.根据权利要求25所述的系统，其中(4)包括从所述第一储存器和所述第二储存器替换或补充消耗到低于预定阈值的储存器。30.根据权利要求25所述的系统，其中所述衬底是晶片、基本上平面的阵列、多个可独立寻址位置或其任何组合。31.根据权利要求25所述的系统，其中所述衬底被配置为在所述处理站中绕轴线旋转，在所述处理站中线性平移或其任何组合。32.根据权利要求25所述的系统，其中所述核酸分子耦联到珠，其中所述珠与所述衬底相邻固定。33.根据权利要求25所述的系统，其中多个核酸样本与所述衬底相邻固定，其中所述多个核酸样本中的核酸样本来自不同来源，并且其中所述多个核酸样本与通用测序方案兼容。
34.根据权利要求25所述的系统，其中所述处理站被设置在第一环境中，所述第一环境与所述样本站、衬底站和/或试剂站被设置在其中的第二环境不同，其中所述第一环境具有比所述第二环境更高的相对湿度，其中所述第一环境包括受控平均温度的一个或多个区域，所述受控平均温度不同于所述第二环境的第二平均温度。35.根据权利要求25所述的系统，其中所述处理站被设置在不同于周围环境的环境中，其中所述环境具有比所述周围环境更高的相对湿度，并且其中所述环境包括受控平均温度的一个或多个区域，所述受控平均温度不同于周围温度。36.根据权利要求25所述的系统，其中所述测序系统包括稀释站，所述稀释站被配置为在将所述试剂递送到所述处理站之前稀释来自所述试剂站的所述试剂，其中用去离子水稀释所述试剂。37.根据权利要求25所述的系统，其中所述衬底站包括密封环境或气密环境。38.根据权利要求25所述的系统，其中所述衬底站包括真空干燥器。39.根据权利要求25所述的系统，其中所述一个或多个处理器被单独地或共同地配置为，在所述处理站的运行时间的至多40小时内，输出选自以下的一个或多个：(i)每个衬底至少1.5吉读段，(ii)平均长度为至少140个碱基对(bp)的序列读段，(iii)每次运行至少0.2太碱基读段，(iv)每个衬底至少40.0吉读段，(v)平均长度为至少500bp的序列读段，以及(vi)每次运行至少6.5太碱基读段。40.根据权利要求25中任一项所述的系统，其中所述一个或多个处理器被配置为在所述处理站的运行时间的至多25小时内，输出选自以下的一个或多个：(i)每个衬底至少1.5吉读段，(ii)平均长度为至少140个碱基对(bp)的序列读段，以及(iii)每次运行至少0.2太碱基读段。41.根据权利要求25所述的系统，其中所述一个或多个处理器被配置为在所述处理站的运行时间的至多15小时内，输出选自以下的一个或多个：(i)每个衬底至少1.5吉读段，(ii)平均长度为至少140个碱基对(bp)的序列读段，以及(iii)每次运行至少0.2太碱基读段。42.根据权利要求25所述的系统，其中所述系统还被配置为(A)(1)将包括所述核酸样本的所述多个核酸样本输入到所述样本站，以及(2)将包括所述衬底的多个衬底输入到所述衬底站；(B)向所述一个或多个处理器提供用户指令以开始两个或更多个测序循环；(C)在第一测序循环中，在所述多个衬底中的第一衬底上处理来自所述多个核酸样本的第一核酸样本；以及(D)在所述第一测序循环期间或之后，在第二测序循环中，在所述多个衬底中的第二衬底上处理来自所述多个核酸样本的第二核酸样本，其中所述第二测序循环被配置为在没有附加用户干预的情况下进行。43.根据权利要求42所述的系统，其中所述两个或更多个测序循环为至少5个、至少10个或至少20个测序循环。
44.根据权利要求25所述的系统，其中所述系统还被配置为在将所述试剂递送到所述处理站之前纯化包含所述试剂的试剂混合物，其中所述试剂混合物包含多个核苷酸或核苷酸类似物。45.根据权利要求44所述的系统，其中所述系统被配置为(A)将所述试剂混合物引导至包含载体的反应空间，所述载体具有与其相邻固定的第一多个核酸分子；(B)将来自所述多个核苷酸或核苷酸类似物的核苷酸或核苷酸类似物的子集掺入所述第一多个核酸分子中，从而提供所述多个核苷酸或核苷酸类似物的剩余部分，其中(B)被配置为在不检测掺入到所述第一多个核酸分子中的核苷酸的所述子集的情况下进行；(C)将所述多个核苷酸或核苷酸类似物的所述剩余部分递送到所述处理站；和(D)将所述多个核苷酸或核苷酸类似物的所述剩余部分的至少一个子集掺入与所述核酸分子相关的生长的链中，其中核苷酸或核苷酸类似物的所述子集包含所述多个核苷酸或核苷酸类似物的小于10％、小于5％、小于1％、小于0.1％或小于0.01％。46.根据权利要求45所述的系统，其中所述多个核苷酸或核苷酸类似物的所述剩余部分中，一个或多个但小于所有规范类型的核苷酸或核苷酸类似物的数量与所有其他规范类型的核苷酸或核苷酸类似物的数量的比率为大于19:1、至少29:1、至少99:1或至少999:1。47.根据权利要求44所述的系统，其中所述系统还被配置为(A)从一组规范类型的核苷酸或核苷酸类似物中选择规范类型的核苷酸或核苷酸类似物的子集；(B)将所述试剂混合物引导至包含载体的反应空间，所述载体具有固定于其上的多个核酸分子，其中对应于所述子集的核苷酸或核苷酸类似物相对于所述试剂混合物中的所有其他核苷酸或核苷酸类似物的百分比大于50％；和(C)将来自所述试剂混合物的不与所述子集对应的核苷酸或核苷酸类似物掺入所述多个核酸分子中，使得所述百分比在所述掺入后增加，其中(A)
‑
(C)被配置为在没有对所述多个核酸分子进行测序或序列鉴定的情况下进行。48.根据权利要求44所述的系统，其中所述系统还被配置...
【专利技术属性】
技术研发人员：吉拉德，
申请(专利权)人：阿尔缇玛基因组学公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。