[发明专利]用于使用微流体的多个单细胞捕获和处理的方法、系统和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于使用微流体的多个单细胞捕获和处理的方法、系统和设备。

背景技术

在过去的几十年，执行生物系统的分子和细胞分析的能力爆发式地增长。特别地，分子和细胞技术的出现和改善，诸如DNA测序、基因克隆、单克隆抗体产生、细胞转染、扩增技术(诸如PCR)和转基因动物的形成，已经加速了这种爆发增长。这些技术已经引起鉴定的基因、编码蛋白、工程化的细胞类型和研究这些基因、蛋白和细胞种类的分析的压倒性的数量。

发明内容

因为样品、试剂和流程可能的组合的数量变得几乎无法估量，变得越来越明显的是，甚至新的方法可能是必要的以解决这种复杂性，尤其是在合理的时间和金钱的限制内。

描述了用于使用微流体的多个单细胞捕获和处理的方法、系统和设备。实施方案可以提供用于从细胞的较大群体中捕获、分配和/或操纵单个细胞同时产生涉及每个单个细胞的遗传信息和/或反应产物。一些实施方案可提供用于已从细胞的较大群体中分配的多个单个细胞的特异性靶扩增(STA)、全基因组扩增(WGA)、全转录组扩增(WTA)、实时PCR制备和/或单体型分析。一些实施方案可提供其它应用。一些特定的实施方案提供多个单个细胞的mRNA测序或预扩增。一些实施方案可被配置用于成像单个细胞或相关的反应产物作为处理的一部分。在一些情形中，反应产物可被收集和/或进一步分析。

方法、系统和设备可包括用于利用微流体捕获和处理多个单细胞的不同的微流体设备和/或控制器。一些微流体设备被提供，其可包括多个捕获配置和多个多室反应配置。每个捕获配置可被配置以从多个细胞中捕获单个细胞。然后，每个多室反应配置可被用于在细胞被裂解后处理每个细胞。反应产物可从每个多室反应配置收集。微流体控制器也被提供，其可被用于操作微流体设备以从多个细胞中捕获和处理单个细胞。

一些实施方案包括用于多个单细胞捕获和处理的微流体设备。微流体设备可包括：多个串联耦合的捕获配置，其中每个各自捕获配置被配置以捕获单细胞；和多个多室反应配置，其中每个各自多室反应配置与来自多个捕获配置的各自捕获配置耦合，并被配置用于单细胞处理。

在一些实施方案中，每个各自捕获配置包括一个或更多个限定大小以仅容纳单细胞的物理障碍物。在一些实施方案中，每个各自捕获配置包括：与输入通道和输出通道耦合的一个或更多个旁路通道；与输入通道和输出通道耦合的引流沟；和/或位于靠近输入通道和一个或更多个旁路通道的连接点且与引流沟耦合的捕获巢，其中捕获巢被配置以从多个细胞中捕获单细胞，使得当单细胞在捕获巢被捕获时，剩余的多个细胞被转移到一个或更多个旁路通道中的至少一个。一个或更多个旁路通道可包括第一旁路通道和第二旁路通道。第一旁路通道和第二旁路通道可被对称地配置。对称地配置的第一旁路通道和第二旁路通道可包括第一翼配置和第二翼配置。

在一些实施方案中，至少输入通道或输出通道被进一步配置为集中通道。集中通道可包括在至少水平方向或垂直方向的缩小通道。多个多室反应配置还可被配置用于在各自多室反应配置的一个或更多个阀门可被驱动时热循环。

一些实施方案包括一个或更多个成像特征，其中每个各自成像特征允许在各自捕获巢位点捕获的单细胞的成像。一些实施方案多个收集孔，其中每个各自的收集孔与各自多室反应配置耦合，且配置以递送反应产物用于进一步分析。

一些实施方案还包括基因组分析配置，其与每个各自多室反应配置耦合以进一步分析来自每个各自多室反应配置的反应产物。

在一些实施方案中，每个各自捕获配置包括配置以从有限稀释中捕获单个细胞的捕获室。在一些实施方案中，每个捕获室被配置以利用随机捕获过程捕获单个细胞。

在一些实施方案中，每个各自捕获配置包括：捕获区室；和/或覆盖捕获区室的离散区域的结合伴侣，其中离散部分被限定大小使得仅单细胞结合到离散区域。一些实施方案包括一个或更多个捕获支持物，其中每个捕获支持物包括分布在捕获支持物的至少一部分的结合伴侣。一个或更多个捕获支持物可包括一个或更多个珠结构。一些实施方案包括捕获特征，其被配置以捕获一个或更多个捕获支持物。