[发明专利]用于高通量微生物学应用的高分辨率系统、试剂盒、设备和方法

说明书

描述了用于培养来自样品的细胞的界定高密度微孔阵列的微加工装置。可以在微孔中加入一系列独特标签以鉴定一个或多个种类的细胞并定位其中培养每个种类的特定微孔。独特标签可以是核酸分子，其包含用于与靶标核酸片段退火的靶标特异性核苷酸序列和预先确定用于鉴定一个或多个微孔的位置特异性核苷酸序列。可以孵育装置以生长多个细胞，其可以分为分析部分和保留部分。描述了用于培养、筛选和测定来自样品的细胞的相对和/或绝对丰度的高通量方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年2月24日提交的名称为“使用高密度微加工阵列的生物库细胞”的美国临时专利申请第62/299,088号、于2016年2月5日提交的名称为“用于分离、培养、筛选和鉴定细胞的系统、设备和方法”的美国临时专利申请第62/292,091号和于2015年4月21日提交的名称为“用于分离、培养、筛选和鉴定细胞的系统、设备和方法”的美国临时专利申请第62/150,677号的优先权权益，所述临时专利申请的每一个通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及微生物学、微加工、化学、光学、机器人和信息技术的创新。更具体地，本公开涉及用于高通量培养、筛选、分离、取样和/或鉴定生物实体和/或营养物的系统、设备、试剂盒和方法。

背景技术

用于培养来自环境和其他样品的生物实体的传统技术和工具通常缓慢、费力且昂贵。即使使用这些技术和工具，细胞和其他生物实体仍然常常不能培养成功，造成信息和/或产品机会的缺失。同样，筛选用于特定代谢物、酶、蛋白质、核酸、表型、突变、代谢途径、基因、适应性、能力和/或疗效的生物实体群具有挑战性，需要复杂且昂贵的方法。例如，微生物生活在极其高风险的环境中。为了存活，微生物已经发展出一套令人惊奇的生化工具，包括新的酶、独特的代谢产物、创新的遗传途径，以及操控其环境和微生物邻居的策略，这些强有力的解决方案可以带来新的见解和产品(从拯救生命的抗生素到改善食品生产和安全的肥料)。

发明简述

根据一些实施方案，本公开提供用于精简培养流程、支持高通量筛选和/或开发新的见解和产品的根据一些实施方案的微生物学系统、设备、试剂盒和方法。例如，设备可以包括用于接收含有一个或多个细胞的样品的微加工装置。微加工装置是用于培养一个或多个细胞的高密度微孔阵列。

在一些实施方案中，可以提供用于培养细胞的具有高密度微孔阵列的装置。在进一步的实施方案中，可以提供一组用于放入各微孔或一些微孔的独特标签。或者，所述装置可以提供有已经接种入各微孔或一些微孔的独特标签。装置和/或独特标签可以单独提供，或作为试剂盒的一部分提供。例如，试剂盒可以包括用于接收含有一个或多个细胞的样品的微加工装置，所述微加工装置是用于培养一个或多个细胞的高密度微孔阵列。试剂盒还可以包括一组用于放入微孔的独特标签，以鉴别其中培养细胞种类的特定微孔。可以在高密度微孔阵列的各微孔中一个或多个独特标签。试剂盒可以进一步包括用于接种具有独特标签的微孔和/或使用独特标签来追踪培养细胞回到培养它们的特定微孔的说明书。

在一些实施方案中，独特标签可以包括具有靶标特异性核苷酸序列和用于鉴别微孔本身的位置特异性核苷酸序列的核酸分子，所述靶标特异性核苷酸序列用于与可能存在于微孔中的细胞或细胞的特定种类(例如生物体)的靶核酸片段退火。可以在特定微孔中放入超过一个的独特标签，使得在该特定微孔中存在超过一个的位置特异性核苷酸序列。即，可以在超过一个的微孔中发现位置特异性核苷酸序列(例如，预先确定以鉴别高密度微孔阵列中微孔的维度)，且独特标签可以是多维的。例如，一组独特标签可以是二维的，包括具有第一位置特异性核苷酸序列的标签和具有第二位置特异性核苷酸序列的标签，预先确定所述第一位置特异性核苷酸序列以识别高密度微孔阵列中第一维度的微孔(例如，行)，预先确定所述第二位置特异性核苷酸序列以识别高密度微孔阵列中第二维度的微孔(例如，列)。第一位置特异性核苷酸序列和第二位置特异性核苷酸序列一起鉴别高密度微孔阵列的特定微孔。因此，特定微孔中独特标签的组合操作以鉴别该微孔。