MX2016016902A

Methods of analyzing nucleic acids from individual cells or cell populations.

Abstract

Methods, compositions and systems for analyzing individual cells or cell populations through split analysis of the contents of individual cells or cell populations. Individual cells or cell populations are codivided with processing reagents to access cell contents, and to especially identify the contents of a certain cell or cell population and subsequently analyze the cell contents and characterize it as derived from a individual cell or population of cells, including analysis and characterization of cell nucleic acids through sequencing.

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  1. 1
    REIVINDICACIONES 1. Un método para analizar ácidos nucleicos de células que comprende:(a) proporcionar ácidos nucleicos derivados de una célula individual en una partición discreta;(b) generar una o más secuencias de ácido nucleico primarias derivadas de los ácidos nucleicos dentro de la partición discreta, las cuales una o más secuencias de ácido nucleico primarias tienen oligonucleótidos unidos a las mismas que comprenden una secuencia de código de barras de ácido nucleico común;;(c) generar una caracterización de la o las secuencias de ácido nucleico primarias o la o las secuencias de ácido nucleico secundarias derivadas de la o las secuencias de ácido nucleico primaras, las cuales una o más secuencias de ácido nucleico secundarias comprenden la secuencia de código de barras común;y (d) identificar la o las secuencias de ácido nucleico primarias o la o las secuencias de ácido nucleico secundarias como derivadas de la célula individual en base, al menos en parte, a una presencia de la secuencia de código de barras de ácido nucleico común en la caracterización generada en (c).
  2. 2
    El método de la reivindicación 1 en donde la partición 151 discreta es una gotita discreta.
  3. 3
    El método de la reivindicación 1 en donde, en (a), los oligonucleótidos se codividen con los ácidos nucleicos derivados de la célula individual en la partición discreta.
  4. 4
    El método de la reivindicación 3 en donde, en (a), al menos 10.000 de los oligonucleótidos se codividen con los ácidos nucleicos derivados de la célula individual en la partición discreta.
  5. 5
    El método de la reivindicación 4 en donde, en (a), al menos 100.000 de los oligonucleótidos se codividen con los ácidos nucleicos derivados de la célula individual en la partición discreta.
  6. 6
    El método de la reivindicación 5 en donde, en (a), al menos 500.000 de los oligonucleótidos se codividen con los ácidos nucleicos derivados de la célula individual en la partición discreta.
  7. 7
    El método de la reivindicación 1 en donde, en (a), los oligonucleótidos son proporcionados unidos a una perla, en donde cada oligonucleótido en una perla comprende la misma secuencia de código de barras, y la perla está codividida con la célula individual en la partición discreta.
  8. 8
    El método de la reivindicación 7 en donde los oligonucleótidos se unen de forma desprendióle a la perla. 152
  9. 9
    El método de la reivindicación 8 en donde la perla comprende una perla degradable.
  10. 10
    El método de la reivindicación 9 que además comprende, antes o durante (b), liberar los oligonucleótidos de la perla mediante degradación de la perla.
  11. 11
    El método de la reivindicación 1 que además comprende, antes de (c) , liberar la o las secuencias de ácido nucleico primarias de la partición discreta.
  12. 12
    El método de la reivindicación 1 en donde (c) comprende secuenciar la o las secuencias de ácido nucleico primarias o la o las secuencias de ácido nucleico secundarias.
  13. 13
    El método de la reivindicación 12 que además comprende ensamblar una secuencia de ácido nucleico contigua para al menos una porción de un genoma de la célula individual de secuencias de la o las secuencias de ácido nucleico primaras o la o las secuencias de ácido nucleico secundarias.
  14. 14
    El método de la reivindicación 13 en donde la célula individual se caracteriza en función de la secuencia de ácido nucleico para al menos una parte del genoma de la célula individual.
  15. 15
    El método de la reivindicación 1 en donde los ácidos nucleicos se liberan de la célula individual en la partición discreta. 153
  16. 16
    El método de la reivindicación 1 en donde los ácidos nucleicos comprenden ácido ribonucleico (ARN).
  17. 17
    El método de la reivindicación 16 donde el ARN es ARN mensajero (ARNm). :
  18. 18
    El método de la reivindicación 16 en donde (b) además comprende someter los ácidos nucleicos a transcripción inversa en condiciones que producen la o las secuencias :de ácido nucleico primarias.
  19. 19
    El método de la reivindicación 18 en donde la transcripción inversa se produce en la partición discreta.
  20. 20
    El método de la reivindicación 18 en donde los oligonucleótidos se proporcionan en la partición discreta y además comprenden una secuencia poli-T.
  21. 21
    El método de la reivindicación 20 en donde la transcripción inversa comprende hibridar la secuencia poli-T con al menos una parte de cada uno de los ácidos nucleicos y extender la secuencia poli-T de forma dirigida por una plantilla.
  22. 22
    El método de la reivindicación 21 en donde los oligonucleótidos además comprenden una secuencia de anclaje que facilita la hibridación de la secuencia poli-T.
  23. 23
    El método de la reivindicación 20 en donde los oligonucleótidos además comprenden una secuencia cebadora 154 aleatoria.
  24. 24
    El método de la reivindicación 23 en donde la secuencia cebadora aleatoria es un hexámero aleatorio.
  25. 25
    El método de la reivindicación 24 en donde . la transcripción inversa comprende hibridar la secuencia cebadora aleatoria con al menos una parte de cada uno de los ácidos nucleicos y extender la secuencia cebadora aleatoria de forma dirigida por una plantilla. .
  26. 26
    El método de la reivindicación 1 en donde una secuencia determinada de la o las secuencias de ácido nucleico primarias tiene complementariedad de secuencia con al menos una parte de uno de los ácidos nucleicos. ·
  27. 27
    EL método de la reivindicación 1 en donde la partición discreta como máximo incluye la célula individual entre múltiples células.
  28. 28
    El método de la reivindicación 1 en donde los oligonucleótidos además comprenden un segmento de secuencia molecular único.
  29. 29
    El método de la reivindicación 28 que además comprende identificar una secuencia de ácido nucleico individual de la o las secuencias de ácido nucleico primarias o de la o las secuencias de ácido nucleico secundarias derivadas de ’ un ácido nucleico determinado de los ácidos nucleicos basándose, 155 al menos en parte, en una presencia del segmento de secuencia molecular exclusivo.
  30. 30
    El método de la reivindicación 29 que además comprende determinar una cantidad del ácido nucleico determinado basándose en una presencia del segmento de secuencia molecular exclusivo. ;
  31. 31
    El método de la reivindicación 1 que además comprende, antes de (c), añadir una o más secuencias adicionales a la o las secuencias de ácido nucleico primarias para generar la o las secuencias de ácido nucleico secundarias.
  32. 32
    El método de la reivindicación 31 que además comprende añadir una primera secuencia de ácido nucleico adicional a la o las secuencias de ácido nucleico primarias con la ayuda de un oligonucleótido de conmutación.
  33. 33
    El método de la reivindicación 32 en donde el oligonucleótido de conmutación se híbrida con al menos una parte de la o las secuencias de ácido nucleico primarias y se extiende de forma dirigida por una plantilla para acoplar, la primera secuencia de ácido nucleico adicional con la o las secuencias de ácido nucleico primarias.
  34. 34
    El método de la reivindicación 33 que además comprende ampliar la o las secuencias de ácido nucleico primarias acopladas a la primera secuencia de ácido nucleico adicional. 156
  35. 35
    El método de la reivindicación 34 en donde la amplificación se produce en la partición discreta.
  36. 36
    El método de la reivindicación 34 en donde la ampliación se produce después de liberar la o las secuencias de ácido nucleico primarias acopladas a la primera secuencia de ácido nucleico adicional de la partición discreta.
  37. 37
    El método de la reivindicación 34 que además comprende, antes de amplificar, añadir una o más secuencias de ácido nucleico adicionales secundarias a la o las secuencias de ácido nucleico primarias acopladas a la primera secuencia adicional para generar la o las secuencias de ácido nucleico secundarias.
  38. 38
    El método de la reivindicación 37 en donde el añadido de una o más secuencias adicionales secundarias comprende retirar una parte de cada una de la o las secuencias de ácido nucleico primarias acopladas a la primera secuencia de ácido nucleico adicional y acoplar allí la o las secuencias de ácido nucleico adicionales secundarias.
  39. 39
    El método de la reivindicación 38 en donde la retirada se realiza mediante el cizallamiento de la o las secuencias de ácido nucleico primarias acopladas a la primera secuencia de ácido nucleico adicional.
  40. 40
    El método de la reivindicación 39 en donde el 157 acoplamiento se completa mediante ligación.
  41. 41
    El método de la reivindicación 18 que además comprende, antes de (c) , someter la o las secuencias de ácido nucleico primarias a transcripción para generar uno o más fragmentos de ARN. _
  42. 42
    El método de la reivindicación 41 en donde la transcripción se produce después de liberar la o las secuencias de ácido nucleico primarias de la partición discreta.
  43. 43
    El método de la reivindicación 41 en donde los oligonucleótidos además comprenden una secuencia promotora T7. :
  44. 44
    El método de la reivindicación 43 que además comprende, antes de (c) , retirar una parte de cada una de la o las secuencias de ARN y acoplar una secuencia adicional a la o las secuencias de ARN.
  45. 45
    El método de la reivindicación 44 que además comprende, antes de (c) , someter la o las secuencias de ARN acopladas a la secuencia adicional a transcripción inversa para generar la o las secuencias de ácido nucleico secundarias.
  46. 46
    El método de la reivindicación 45 que además comprende, antes de (c), amplificar la o las secuencias de ácido nucleico secundarias. 158
  47. 47
    El método de la reivindicación 41 que además comprende, antes de (c) , someter la o las secuencias de ARN a transcripción inversa para generar una o más secuencias - de ADN.
  48. 48
    El método de la reivindicación 47 que además comprende, antes de (c) , retirar una parte de cada una de la o las secuencias de ADN y acoplar una o más secuencias adicionales a la o las secuencias de ADN para generar la o las secuencias de ácido nucleico secundarias.
  49. 49
    El método de la reivindicación 48 que además comprende, antes de (c), amplificar la o las secuencias de ácido nucleico secundarias.
  50. 50
    El método de la reivindicación 1 en donde los ácidos nucleicos comprenden complementario (ADNc) generado a partir de transcripción inversa de ARN de la célula individual.
  51. 51
    El método de la reivindicación 50 en donde los oligonucleótidos además comprenden una secuencia cebadora y se proporcionan en la partición discreta.
  52. 52
    El método de la reivindicación 51 en donde la secuencia cebadora comprende un N-mer aleatorio.
  53. 53
    El método de la reivindicación 51 en donde (b) comprende hibridar la secuencia cebadora con el ADNc y extender la secuencia cebadora de una forma dirigida por una plantilla. 159
  54. 54
    El método de la reivindicación 1 en donde la partición discreta comprende oligonucleótidos de conmutación que comprenden una secuencia complementaria de los oligonucleótidos.
  55. 55
    El método de la reivindicación 54 en donde (b) comprende hibridar los oligonucleótidos de conmutación con al menos una parte de los fragmentos de ácido nucleico derivados de los ácidos nucleicos y extender los oligonucleótidos de conmutación de forma dirigida por una plantilla.
  56. 56
    El método de la reivindicación 1 en donde (b) comprende unir los oligonucleótidos a la o las secuencias de ácido nucleico primarias.
  57. 57
    El método de la reivindicación 1 en donde la o las secuencias de ácido nucleico primarias son fragmentos de ácido nucleico derivados de los ácidos nucleicos.
  58. 58
    El método de la reivindicación 1 en donde (b) comprende acoplar los oligonucleótidos a los ácidos nucleicos.
  59. 59
    El método de la reivindicación 58 en donde el acoplamiento comprende ligación.
  60. 60
    El método de la reivindicación 1 en donde múltiples particiones comprenden la partición discreta.
  61. 61
    El método de la reivindicación 60 en donde, en promedio, las múltiples particiones comprenden menos de una célula por 160 partición.
  62. 62
    El método de la reivindicación 60 en donde menos del 25 % de las particiones de las múltiples particiones no comprenden una célula.
  63. 63
    El método de la reivindicación 60 en donde las múltiples particiones comprenden particiones discretas que tienen, cada una, al menos una célula dividida.
  64. 64
    El método de la reivindicación 63 en donde menos del 25 % de las particiones discretas comprenden más de .una célula.
  65. 65
    El método de la reivindicación 64 en donde al menos un subconjunto de las particiones discretas comprende una perla.
  66. 66
    El método de la reivindicación 65 en donde al menos, el 75 % de las particiones discretas comprenden al menos una célula y al menos una perla.
  67. 67
    El método de la reivindicación 63 en donde las particiones discretas además comprenden secuencias de código de barras de ácido nucleico divididas.
  68. 68
    El método de la reivindicación 67 en donde las secuencias discretas comprenden al menos 1.000 secuencias de código de barras de ácido nucleico divididas diferentes. .
  69. 69
    El método de la reivindicación 68 en donde las secuencias discretas comprenden al menos 10.000 secuencias, de 161 código de barras de ácido nucleico divididas diferentes.
  70. 70
    El método de la reivindicación 69 en donde las secuencias discretas comprenden al menos 100.000 secuencias de código de barras de ácido nucleico divididas diferentes.
  71. 71
    El método de la reivindicación 60 en donde las múltiples particiones comprenden al menos 1.000 particiones. ’
  72. 72
    El método de la reivindicación 71 en donde las múltiples particiones comprenden al menos 10.000 particiones.
  73. 73
    El método de la reivindicación 72 en donde las múltiples particiones comprenden al menos 100.000 particiones.
  74. 74
    Un método para caracterizar células en una población de múltiples tipos de células diferentes que comprende:(a) proporcionar ácidos nucleicos de células individuales en la población a particiones discretas;(b) unir los oligonucleótidos que comprenden una secuencia de código de barras de ácido nucleico común con uno o más fragmentos de los ácidos nucleicos de las células individuales dentro de las particiones discretas, en donde múltiples particiones diferentes comprenden secuencias de código de barras de ácido nucleico comunes diferentes;(c) caracterizar el o los fragmentos de los ácidos nucleicos de las múltiples particiones discretas y atribuir el o los fragmentos a las células individuales basándose, al menos en 162 parte, en la presencia de una secuencia de código de barras común;y (d) caracterizar múltiples células individuales en la población basándose en la caracterización del o de los 5 fragmentos en las múltiples particiones discretas. :
  75. 75
    El método de la reivindicación 74 que además comprende fragmentar los ácidos nucleicos.
  76. 76
    El método de la reivindicación 74 en donde las particiones discretas son gotitas. 10
  77. 77
    El método de la reivindicación 74 en donde la caracterización del o de los fragmentos de los ácidos nucleicos comprende secuenciar el ácido desoxirribonucleico ribosómico de las células individuales y la caracterización de las células comprende identificar un género, especie, cepa 15 o variante celular.
  78. 78
    El método de la reivindicación 77 en donde las células individuales derivan de una muestra de microbioma.
  79. 79
    El método de la reivindicación 74 en donde las células individuales derivan de una muestra de tejido humano. 20
  80. 80
    El método de la reivindicación 74 en donde las células individuales derivan de células circulantes en un mamífero.
  81. 81
    El método de la reivindicación 74 en donde las células individuales derivan de una muestra forense. 163
  82. 82
    El método de la reivindicación 74 en donde los ácidos nucleicos se liberan de las células individuales en :las particiones discretas.
  83. 83
    Un método para caracterizar una célula individual o población de células que comprende:(a) incubar una célula con múltiples tipos de grupos de unión de características de superficie celular diferentes, : en donde cada tipo de grupo de unión de superficie celular diferente es capaz de unirse a una característica de superficie celular diferente y en donde cada tipo de grupo: de unión de superficie celular diferente comprende : un oligonucleótido informante asociado con este, en condiciones que permiten la unión entre uno o más grupos de unión de características de superficie celular y su característica de superficie celular respectiva, si está presente;(b) dividir la célula en una partición que comprende múltiples oligonucleótidos que comprenden una secuencia de código de barras;(c) unir la secuencia de código de barras con los grupos informantes de oligonucleótidos presentes en la partición;(d) secuenciar los grupos informantes de oligonucleótidos y los códigos de barras unidos;y : (e) caracterizar las características de superficie celular 164 presentes en la célula basándose en los oligonucleótidos informantes que se secuencian.
  84. 84
    Una composición que comprende múltiples particiones, en donde cada una de las múltiples particiones comprende una (i) célula individual y una (ii) población de oligonucleótidos que comprende una secuencia de código de barras de ácido nucleico común. .
  85. 85
    La composición de la reivindicación 84 en donde las múltiples particiones comprenden gotitas en una emulsión. '
  86. 86
    La composición de la reivindicación 84 en donde la población de oligonucleótidos dentro de cada una de las múltiples particiones está acoplada con una perla dispuesta dentro de cada una de las múltiples particiones.
  87. 87
    La composición de la reivindicación 84 en donde la célula individual tiene asociada a ella múltiples grupos de unión de características de superficie celular diferentes asociados con sus características de superficie celular respectivas, donde cada tipo diferente de grupo de unión de característica de superficie celular comprende un grupo informante de oligonucleótidos que comprende una secuencia de nucleótidos diferente.
  88. 88
    La composición de la reivindicación 87 en donde los múltiples grupos de unión de características de superficie 165 celular diferentes comprenden múltiples anticuerpos diferentes o fragmentos de anticuerpo que tienen una afinidad de unión hacia múltiples características de superficie celular diferentes. 166
Independent claims88