[发明专利]一种用于高通量测序核酸编码探针的设计及合成方法

说明书

本发明公开了一种用于高通量测序文库构建过程中所用的核酸编码探针的设计及合成方法。本发明提供了核酸编码探针组，由多条核酸编码探针组成；每条所述核酸编码探针包括接头序列、多个样本编码系统、Read2序列、UMI序列和样本捕获序列；所述每条核酸编码探针的多个样本编码系统均由不同的样品标签序列和不同的微坑编码序列组成；且所述每条核酸编码探针的多个样本编码系统均不同；且所述样品标签序列和所述微坑编码序列采用Read2序列间隔；所述微坑编码序列的长度大于所述样品标签序列；不同所述微坑编码序列中的差异碱基数大于2个。本发明的编码探针设计大大提升了编码通量，支持更多样本的同步测序。

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种核酸编码探针的设计及合成方法，具体是一种用于高通量测序文库构建过程中所用的核酸编码探针的设计及合成方法。

背景技术

高通量转录组测序在技术上具有很强的优势。转录组是指在细胞内所有转录本的集合，它们的数量通常由细胞所处的时期以及生理条件决定。转录组测序可以帮助研究者们更全面地认识和了解基因的功能，信号通路的作用机制，细胞或组织的分子构成以及疾病的发病机制。相比其他的转录组研究方法(例如杂交检测法)，转录组测序有以下优点：1.检测范围广。不受已知目的基因的制约，可以检测和发现一些未知基因和非编码RNA；2.分辨率高。可以识别出单个碱基，这意味着在等位基因特异性表达(Allelespecificexpression)，可变剪切(Alternative splicing)，单核苷酸多态性(Single nucleotidepolymorphisms，SNPs)等研究领域有着无可比拟的优势；测序得到的读数是数字信号，尤其对于低丰度基因来说，能够获得更加准确的计数。

高通量转录组测序具有广泛的应用。主要应用包括以下四个方面：1.基因表达水平分析和差异表达分析；2.新基因的挖掘；3.基因结构分析及功能注释；4.单核苷酸多态性分析。每一个方面对科研人员认识和研究生物过程的内在机理以及生命个体的发生发展均具有重要的作用。另外，随着高通量转录组测序技术的“升级”，更为精准先进的相关测序技术如雨后春笋般涌现。例如单细胞转录组测序，从单个细胞的水平上研究转录组在细胞间的差异情况，排除传统研究方法当中细胞异质性对研究结果的影响，对基础生物学、发育生物学、神经生物学等研究开辟了新的视野和天地。

核酸编码探针是提升转录组测序样本通量的关键因素。随着测序技术的不断改进和发展，单次测序的通量不断提升，在某种意义上说，测序已不是限制通量的主要因素。更为关键是，如果通过一次测序实现尽可能多的样本转录信息的获取。这就需要在测序文库构建过程中实现对每个样本的精确编码。除此之外，研究人员还希望实现对转录本的绝对计数，这样获取的转录信息的量化更加准确——这可以通过在编码探针中加入UMI(UniqueMolecular Identifier，唯一分子标识符)序列得以实现。因此，核酸探针的设计以及合成的质量至关重要。一套设计完善、性能优异的核酸探针不但能够提升测序的灵敏性和精准度，还能够极大地提升样本的通量，从“人财物时”各方面降低实验的成本，提升测序效率。

编码探针设计的挑战主要在于两方面：编码探针内各部分功能序列的具体设计与各部分功能序列的组合方式。事实上，这两方面挑战的克服有时候甚至是对立的。例如，假如希望编码探针中的样本编码序列更长(样本编码序列种类更多，意味着可编码的样本数目更多)，势必会造成样本编码序列与其他功能序列在组合上的复杂度的增加。因此，编码探针的设计并非是“线性”地将各部分功能序列进行排列叠加，而是充分考虑和衡量各部分功能序列的作用、需求以及互作关系后，进行全局且动态的设计和规划。