[发明专利]检测样品中生物靶标的空间分布的方法和系统

说明书

本发明提供了运用于空间编码生物分析的方法和分析系统，包括检测样品中多个位点的一个或者多个生物靶标的丰度、表达和/或活性的空间分布的分析。尤其是，所述生物靶标是核酸，本发明的方法和分析系统不依赖于用于获取靶标空间信息的成像技术。本发明提供了在其中试剂被提供给生物样品用来标记试剂被传送到的位点的高水平多重分析的方法和分析系统；能够控制试剂传送的仪器；及提供数字化读数的解码方案。

本申请是申请号为201480047128.1(PCT/US2014/044196)，申请日为2014年06月25日，发明名称为“检测样品中生物靶标的空间分布的方法和系统”的发明专利申请的分案申请。

相关申请

本申请要求享有以下优先权：2013年6月25日提交，申请号为61/839,320，名称为“采用微流体装置空间的编译的生物分析”的美国临时申请，以及2013年6月25日提交，申请号为61/839,313，名称为“检测样品中生物靶标物的空间布局的方法和系统”的美国临时申请，它们公开的内容通过引用的方式并入本申请。在一些实施例中，本申请与申请号为PCT/US2014/___,提交日期为2014年6月25日,代理案卷号为699932000340，名称为“采用微流控装置的空间编码生物分析”相关,其公开的内容通过引用的方式整体并入本申请。

本发明是在美国国立综合医学研究所，美国卫生和公众服务部的授权项目R43GM096706，以及美国国立人类基因组研究所授权项目R43HG006223的支持下进行。美国政府可以拥有本发明的部分权利。

技术领域

本申请主要涉及生物分子的分析，并具体涉及检测样品中一种或多种生物靶标的丰度、表达和/或活性的空间分布的方法、成分和分析系统。

背景技术

在接下来的讨论中，出于背景介绍的目的描述了一些具体的文章和方法。本文包含的任何内容都不应被解释为对现有技术的“承认”。申请人特别保留了在适当的情况下做出如下证明的权利：根据适用的法律规定，本文引用的文章和方法不构成现有技术。

综合的基因表达分析和蛋白分析已经成为了解生物机制的有用工具。使用这些工具可以鉴定发育过程中和各类疾病(例如癌症和自身免疫疾病)中涉及的基因和蛋白。传统的方法，例如不同转录物的原位杂交和其它多重检测，已经揭示了基因表达的空间分布，并帮助阐明了发育和疾病的分子基础。可以对每份样品中的多个RNA序列进行定量分析的其它技术包括微阵列(详见Shi et al.,Nature Biotechnology,24(9):1151-61(2006)；和Slonim and Yanai,Plos Computational Biology,5(10):e1000543(2009))；基因表达连续分析(SAGE)(详见Velculescu et al.,Science,270(5235):484-87(1995))；qPCR的高通量操作(详见Spurgeon et al.,Plos ONE,3(2):e1662(2008))；原位PCR(详见Nuovo,Genome Res.,4:151-67(1995))；以及转录组测序技术(RNA-seq)(详见Mortazavi et al.,Nature Methods,5(7):621-8(2008))。虽然这些方法很有用，但是它们不能同时测量样品中多个空间位置的多个基因的表达或多种蛋白的存在和/或活性。

激光捕获显微解剖技术可以在少量位点分析多个基因，但该技术非常昂贵，费力，并且不好测量。某些2D形式的PCR分析保存了空间信息(详见Armani et al.,Lab on aChip,9(24):3526-34(2009))，但这些方法空间分辨率低，因为它们依赖于将组织物理转移至反应孔，这也会阻止随机接触(待定)组织样品和高水平倍增。

目前，有必要在高分辨率下同时分析大量基因、蛋白、或其它生物活性分子的空间表达模式。也是有必要分析组织中生物分子的可重复的、高分辨率的空间地图。本申请的公开满足了这些需求。

发明内容