[发明专利]用于代谢组分析的系统和方法

说明书

本公开提供了用于检测和分析细胞的代谢组的系统和方法。此类方法和系统可包括或利用对核酸分子的条形码化以及对核酸分子的测序。

交叉引用

本申请要求2019年6月7日提交的美国专利申请第16/435,393号、2019年6月6日提交的美国专利申请第16/434,099号、2018年11月6日提交的美国临时专利申请第62/756,495号以及2018年7月27日提交的美国临时专利申请第62/711,351号的权益，所述申请各自以引用方式整体并入本文。

背景技术

可以出于各种目的，例如鉴定样品内的部分的类型，对样品进行处理。样品可以是生物样品。可以例如检测疾病(例如癌症)或鉴定特定物质，对生物样品进行处理。存在各种用于处理样品的方法，例如聚合酶链式反应(PCR)和测序。

可以在各种反应环境内，例如分区内，对生物样品进行处理。分区可以是孔或液滴。液滴或孔可用于以使得能够分配生物样品并单独处理的方式来处理生物样品。例如，此类液滴可以与其他液滴流体分离，从而使得能够精确控制液滴中的相应环境。

分区中的生物样品可以经受各种过程，例如化学过程或物理过程。分区中的样品可以经受加热或冷却，或化学反应，例如以获得可以定性或定量处理的物质。

对细胞和/或细胞材料的分区可用于分析细胞内源性的核酸分子。

发明内容

尽管对细胞和/或细胞物质的分配可用于内源核酸的分析，但对其他细胞组分的分析(使得分析可与特定细胞联系)仍然具有挑战性。此类分析包括对细胞代谢物的分析。剖析细胞的代谢物阵列(代谢组)可用于评估许多细胞特征，包括细胞过程、功能和活力。因此，本文认识到需要用于检测和分析细胞化合物的改进的系统和方法。特别地，本文所述的系统和方法可用于检测和分析细胞的代谢组。

本公开的一方面提供了一种用于处理或分析来自细胞的代谢物的方法。所述方法包括：(a)生成包含以下各项的分区：(i)所述代谢物，(ii)一个或多个包含多个核酸细胞条形码分子的珠粒(例如，单个珠粒、多个珠粒)，所述核酸细胞条形码分子各自包含细胞条形码序列和捕获序列，所述细胞条形码序列唯一地对应于所述细胞，和(iii)能够偶联至所述代谢物的分子复合物，其中所述分子复合物包含分子复合物捕获序列和分子复合物标识符序列，其中在所述代谢物没有偶联至所述分子复合物的情况下，所述分子复合物捕获序列不能被所述捕获序列接近；(b)在所述分区中，提供足以使所述代谢物偶联至所述分子复合物的条件，以便(i)使所述分子复合物捕获序列能被所述多个核酸细胞条形码分子中的给定核酸细胞条形码分子的所述捕获序列接近，以及(ii)容许所述捕获序列偶联至所述分子复合物捕获序列；以及(c)在所述捕获序列偶联至所述分子复合物捕获序列的情况下，使用所述给定核酸细胞条形码分子和所述分子复合物来合成核酸分子，所述核酸分子包含(1)对应于所述分子复合物标识符序列的第一核酸序列，和(2)对应于所述细胞条形码序列的第二核酸序列，其中所述第一核酸序列和所述第二核酸序列容许所述代谢物被鉴定为对应于所述细胞。在一些情况下，相应的序列可以是互补序列。

在一些实施方案中，所述方法还包括对所述核酸分子或其衍生物的至少一部分进行测序，以鉴定所述分子复合物标识符序列和所述细胞条形码序列。在一些实施方案中，所述方法还包括使用所述分子复合物标识符序列和所述细胞条形码序列来将所述代谢物鉴定为源自所述细胞。在一些实施方案中，所述分子复合物是核糖开关。在一些实施方案中，所述分区包括所述细胞。在一些实施方案中，所述方法还包括在(a)之后使所述代谢物从所述细胞释放。

在一些实施方案中，所述方法还包括在(c)之前使所述核酸细胞条形码分子从所述珠粒释放。在一些实施方案中，使所述核酸细胞条形码分子在暴露于所述分区中的化学刺激后从所述珠粒释放。在一些实施方案中，在所述分区中执行(c)。在一些实施方案中，所述方法还包括使所述核酸分子或其衍生物从所述分区释放或者从所述分区回收所述核酸分子或其衍生物。在一些实施方案中，在(c)中，使用核酸扩增反应、逆转录反应和模板转换反应中的一者或多者来合成所述核酸分子。