[发明专利]一种空间转录组测序方法

说明书

本发明公开了一种空间转录组测序方法，此方法可以获得组织切片中高分辨率的空间转录组信息，通过对连接在微球上的空间编码序列在半导体测序芯片上进行的原位测序，可以首先确认微球上空间编码序列和测序芯片中微孔位置的对应关系，随后将组织切片贴附于此装载有编码微球的芯片上，原位捕获组织中的信使核糖核酸mRNA，经逆转录合成互补脱氧核糖核酸cDNA，文库构建和测序分析过程即可获得这些核酸链的序列信息；通过软件分析，可以将测序结果定位到其在组织中的原始位置；因此，这种方法有助于研究组织内细胞的基因表达和组织病理学分子机制，为全面理解和研究组织器官功能和疾病演变奠定了重要的基础。

技术领域

本发明涉及一种空间转录组测序方法，特别是涉及一种基于检测PH值变化的半导体芯片的组织切片空间转录组测序方法。

背景技术

组织中细胞的转录组信息是研究细胞基因表达情况的重要依据，并以此来研究细胞表型和功能，揭示组织中的生物学过程以及疾病发生过程中的分子机理。复杂组织的各种功能又与其中的细胞类型紧密相连，因此对组织细胞转录组学的分析是研究组织器官功能和生命体生命活动的重要手段。

现阶段，组织中细胞的转录组分析通常是对活检组织取样后所进行的均质化RNA测序分析，这种方式将会导致最终获取的转录组信息为整个样本组织的平均读数，同时也丢失了细胞转录组在原有组织中的空间位置信息，然而组织中基因表达的空间位置信息对于研究组织功能和病理学变化是非常重要的。原位杂交等现有技术虽然可以在空间上研究组织细胞的基因表达情况，但是其还有很多不足，例如只能研究部分已知基因的表达情况，程序复杂，分辨率过低等等。

因此，开发出一种可以对组织切片进行高分辨率空间转录组学分析的测序方法和技术有利于更好地研究组织内细胞的基因表达和组织病理学分子机制，以至于更全面地理解组织器官功能。

发明内容

针对上述目前存在于组织空间转录组学测序方法和技术的不足，本发明旨在提供一种可以实现组织切片高分辨率空间转录组的测序方法和技术。使用本发明，可以将组织切片中细胞内的mRNA进行原位捕获，从而连接到具有空间位置信息的微球上，随后将捕获了组织中mRNA的微球进行后续的测序步骤，即可获得具有组织空间位置信息的转录组序列信息，该测序方法可实现多细胞，单细胞以及亚细胞分辨率的组织空间转录组测序。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种空间转录组测序方法，主要包括：编码微球的设计，微球位置信息的解码，组织切片处理及信使RNA的捕获，下游测序和分析定位。

进一步地，其所使用微球的尺寸大小可以是粒径0.1微米至100微米的不同材质的微球，微球可以为聚苯乙烯，二氧化硅等不同材质所制备而成的，微球上有事先连接好的寡核苷酸序列，序列信息包括但不仅限于：切割位点序列、扩增和测序接头序列、空间位置编码序列、分子标签序列和mRNA捕获探针序列。一个微球上连接有许多相同的核苷酸序列，其密度为：1条序列每个微球至1000万条序列每个微球，每个微球之间的核苷酸序列是不同的。

进一步地，带有不同编码信息的微球装载到与微球尺寸相匹配的半导体微阵列测序芯片中，使阵列中每个孔只装载上一个微球，随后通过该半导体微阵列测序芯片，可将芯片中微球上所连接的核酸序列进行测序分析，获得其序列信息，而芯片中每个微孔的位置信息是已知的，所以经过测序，可将每个微球上的序列信息与其在芯片中的位置信息一一对应起来，标记为[x₁,y₁]、[x₂,y₂]、[x₃,y₃]…,这样就建立了微球位置信息与微球编码序列信息的对应关系。