[发明专利]通过寡核苷酸进行分子邻域检测

说明书

本公开提供用于分子的分子邻域检测的方法，诸如通过迭代邻近连接方法或分割和池化方法获得位置信息。

本申请要求2018年7月12日提交的美国临时专利申请号62/697,179的权益，该临时申请全文以引用方式并入本文。

序列表的并入

名为“UTFBP1195WO.txt”的文件中包含序列表，此序列表为2KB(在MicrosoftWindows中测量)，是在2019年7月12日创建的，通过电子提交方式提交，并通过引用并入本文。

背景技术

本发明在美国国立卫生研究院授予的第OD009572号和第R35GM122480号政府拨款以及美国国防部太空与海军作战系统太平洋中心授予的第N66001-14-2-4051号政府拨款的支持下完成。政府对本发明享有某些权利。

1.技术领域

本公开总体上涉及化学和分子生物学领域。更具体地，本公开涉及鉴别在空间中共享相同邻域的分子的方法以及所得的途径，这些途径允许绘制这些分子在空间中或在其他变型中的位置地图，使用寡核苷酸检测和鉴别分子。

2.相关技术的描述

除了在生物体内携带遗传信息之外，DNA被证实还在广泛的应用领域中有用。随着化学法和酶操纵DNA的掌握程度的加深，DNA的用途也越发宽广。对这一趋势有所贡献的最强有力的发展之一是高通量DNA测序的快速增长(Shendure等人，2017)，现在提供了关于世界的一系列引人注目的新信息。

DNA条形码技术(将特异性的、预先设计的DNA序列并入分子中，作为一种在实验中鉴别它们或它们的拷贝的途径)是加快测序通量发展的关键创新(Buschmann和Bystrykh，2013)，并因此处于生物学与信息理论的有趣交叉点。DNA条形码技术的最基础应用是标记并由此追踪被操纵的单个分子。这一概念已被扩展以获得超出追踪颗粒鉴别信息的信息，例如，鉴别它们的相互作用伙伴(Soderberg等人，2017)和空间位置(Schaus等人，2017)。但是，对于使用分子的空间位置检测单分子诸如蛋白质或肽的改进方法存在尚未得到满足的需求。

发明内容

在某些实施例中，本公开提供探究分子邻域的方法。可使用寡核苷酸探针探究稀蛋白质样本的位置信息，诸如通过包括迭代邻近连接(IPL)或分割和池化(split-and-pool)标记在内的两轮技术进行。IPL方法可用于由寡核苷酸探针所能抵达的任何位置来定义邻域，而分割和池化方法可用于由一组通过物理中间体彼此链接的寡核苷酸来定义邻域。

在一个实施例中，提供用于执行迭代邻近连接(IPL)的方法，该方法包括将寡核苷酸标签(例如，脱氧核糖核酸(DNA)标签)附接至样本中的多个分子，其中该寡核苷酸标签包含(1)用于附接至分子的官能团、(2)引物位点、(3)独特条形码和(4)5'裂解半位点或3'裂解半位点；将具有5'裂解半位点的寡核苷酸标签与保持在邻近处的具有3'裂解半位点的寡核苷酸标签连接，从而生成一个或多个条形码对；延伸一个或多个条形码对的一个寡核苷酸标签中的引物以生成条形码对的复制物；以及加入用于裂解的催化剂以分离寡核苷酸标签。

在一些方面，寡核苷酸标签是单链的或双链的。在某些方面，官能团选自由以下项组成的组：琥珀酰亚胺酯、碘乙酰胺、马来酰亚胺、胺类、4-苯基-3H-1,2,4-三唑-3,5(4H)-二酮(PTAD)、2,4-二硝基苯亚磺酰氯和硫醇。

在一些方面，连接是可逆的。在具体方面，标签未缀合至荧光标记。在某些方面，连接包括加入蛋白连接酶和桥接寡核苷酸。在一些方面，蛋白连接酶是平端连接酶。在某些方面，蛋白连接酶是T4 DNA连接酶、T4RNA连接酶、Taq DNA连接酶、T3 DNA连接酶或T7 DNA连接酶。在一些方面，连接包括化学连接。在具体方面，化学连接包括使用点击化学、碳二酰亚胺或硫代磷酸酯-碘化物偶联。