[发明专利]用于将单细胞成像与RNA转录组学相关联的系统和方法

说明书

用于将单细胞成像数据与RNA转录组学相关联的系统和方法。将单个细胞分离到微孔中，该微孔具有在表面结合有寡核苷酸的微珠。每个寡核苷酸都包括对于该珠唯一的细胞识别光学条形码和在细胞裂解后捕获RNA的结合序列。该系统被配置为将单个细胞加载到微阵列中，并将细胞裂解缓冲液和其它试剂流入微阵列，以进行RNA文库样品制备。该系统还被配置用于将与细胞识别光学条形码互补并被光学标记的光学杂交探针流到微孔阵列上，并且用于响应所述探针获得微孔的图像。该系统和独特的细胞识别光学条形码以及互补光学杂交探针促进了微孔阵列上存在的细胞的表型成像与单细胞全转录组测序之间的连接。

优先权要求

本申请要求2019年6月27日提交的美国临时申请序列号62/867,830的权益，其公开内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本说明书一般地涉及用于将单细胞成像与全基因组RNA转录谱相关联的自动化系统和方法。

背景技术

微流体和cDNA条形码的最新进展已经导致单细胞RNA-Seq(scRNA-seq)的通量显著增加[1-5]。但是，与早期或可扩展性较低的技术[6-8]不同，这些新工具没有提供一种直截了当的方式来将从单个活细胞获得的表型信息与其表达谱直接联系起来。尽管如此，基于微孔的scRNA-seq实现与多种表型测量兼容，所述表型测量包括活细胞成像、免疫荧光和蛋白质分泌测定[3,9-12]。这些方法涉及在微制造室阵列中将单个细胞和条形码RNA捕获珠共封装。因为条形码珠随机分布到微孔中，所以不能直接将在微孔中测量的表型与其相应的表达谱关联起来。

本公开提供用于将单细胞成像数据与全基因组RNA转录谱相关联的自动化系统和方法。

发明内容

本说明书描述了用于自动化单细胞成像和样品制备的方法和系统，其使单细胞成像数据与RNA转录组学相关联。示例系统包括仪器组件，该仪器组件包括流体子系统、热子系统和成像子系统，该成像子系统包括被配置用于保持和扫描微孔阵列的机动载物台。该系统包括耦接(couple，耦合)到仪器组件的控制子系统，并且该控制子系统被配置用于执行操作。所述操作包括使用流体子系统将多个细胞流动到微孔阵列上，其中细胞的一个子集(a subset of the cells，细胞的子集)作为单个细胞存在于微孔中，和使用成像子系统为微孔阵列中的每个位置获得在该位置的一个或多个第一图像。所述控制子系统被配置用于使用流体子系统将具有细胞识别光学条形码序列和RNA结合序列的微珠流动到微孔阵列上，其中所述微珠的一个子集作为单个细胞-珠对存在于微孔中。所述控制子系统被配置为使用流体子系统将细胞裂解缓冲液和一种或多种用于RNA文库制备的试剂流动到微孔阵列上。所述控制子系统被配置用于使用流体子系统将多个光学杂交探针的N个池的第一个流动到微孔阵列上并且将所述探针杂交到位于其中的珠，所述珠在附接于其上的细胞识别光学条形码序列中具有互补核苷酸序列。所述控制子系统被配置用于使用成像子系统针对每个位置获得一个或多个第二图像以量化该位置处的荧光强度，所述一个或多个第二图像中的每一个用于创建描述在至少一个光学杂交探针和细胞识别光学条形码之间的匹配或缺乏匹配的二进制代码。所述控制子系统被配置用于为所述N个探针池中的每一个重复流动和杂交步骤并且获得一个或多个第二图像步骤。所述控制子系统被配置用于通过将所述N个探针池的每一个的二进制代码映射到所述细胞识别条形码序列，以使用第二图像为每个位置确定该位置的细胞识别光学条形码，并存储该位置的细胞识别光学条形码和该位置处的第一图像之间的数据关联。