用于单细胞处理的系统和方法与流程

背景技术：

1、可出于各种目的处理样品，如鉴定样品内部分或分析物的类型。样品可以是生物样品。可出于各种目的处理生物样品，如检测疾病(例如癌症)或鉴定特定物质。存在各种处理样品的方法，如聚合酶链反应(pcr)和测序。

2、可在各种反应环境(如分配区(partition))内处理生物样品。分配区可以是孔或液滴。可采用液滴或孔以使生物样品能够被分配和独立处理的方式处理生物样品。例如，此类液滴可与其他液滴在流体上隔离，从而能够精确控制液滴中的各个环境。

3、分配区中的生物样品可经受各种过程，如化学过程或物理过程。分配区中的样品可经受加热或冷却，或化学反应，如以产生可定性或定量处理的物质。

技术实现思路

1、在处理过程中，可能难以鉴定分离的分析物(例如，蛋白质、代谢物、核酸分子等)的来源(例如，细胞)。本文认识到需要在单细胞水平上有效且准确地测量一种或多种分析物的处理系统和方法。所述系统和方法可鉴定一种或多种分析物的一个或多个来源。例如，分析物可以是蛋白质(例如，表面结合蛋白、内部蛋白等)。分析物可以是代谢物(例如，醇、氨基酸、核苷酸、抗氧化剂、有机酸、多元醇、维生素、辅因子等)。分析物可以是细胞的任何成分。分析物可以是特异性捕获和分析的靶向分析物，如对抗体具有结合特异性。分析物可以是非特异性捕获和分析的非靶向分析物。

2、在一个方面，提供了一种用于在含有或怀疑含有蛋白质的细胞内鉴定所述蛋白质的方法，包括：(a)使由细胞产生的细胞珠与对蛋白质具有结合特异性的抗体接触，其条件足以允许抗体流入细胞珠中并与蛋白质偶合，其中抗体与包含第一核酸序列的第一核酸条形码分子偶合；(b)将细胞珠和珠粒共分配在分配区中，其中珠粒包括包含第二核酸序列的第二核酸条形码分子；(c)使用第一核酸条形码分子和第二核酸条形码分子产生包含第一核酸序列和第二核酸序列的核酸分子；(d)对核酸分子或其衍生物进行测序以鉴定第一核酸序列和第二核酸序列，其中第一核酸序列鉴定蛋白质并且第二核酸序列鉴定细胞珠；以及(e)确定蛋白质源自细胞内。

3、在一些实施方案中，所述方法还包括，在(a)之后，从细胞珠中洗出未结合的抗体。

4、在一些实施方案中，在细胞珠中裂解细胞。

5、在一些实施方案中，珠粒是凝胶珠粒。

6、在一些实施方案中，分配区是乳液中的液滴。

7、在一些实施方案中，第二核酸分子与珠粒可释放地偶合。在一些实施方案中，所述方法还包括从珠粒中释放第二核酸条形码分子。

8、在一些实施方案中，珠粒包含多个核酸条形码分子，多个核酸条形码分子中的每一个包含第二核酸序列。在一些实施方案中，多个核酸条形码分子中的每一个包含对多个核酸条形码分子中的每一个而言唯一的唯一核酸序列。

9、在一些实施方案中，(a)包括使细胞珠与各自对不同蛋白质具有结合特异性的多种不同抗体接触，其中多种不同抗体中的给定抗体与包含鉴定给定抗体的核酸序列的核酸条形码分子偶合。在一些实施方案中，细胞珠包含来自细胞的多种不同蛋白质，其中(d)包括鉴定不同蛋白质，并且其中(e)包括确定不同蛋白质源自细胞内。

10、在一些实施方案中，所述确定包括确定蛋白质源自细胞内的可能性。

11、在另一方面，提供了一种用于从含有或怀疑含有蛋白质的细胞中鉴定蛋白质的方法，包括：(a)将细胞和珠粒共分配在第一分配区中，其中珠粒包含被构造成与蛋白质偶合的多种抗体，其中多种抗体中的每种抗体与包含第一核酸序列的第一核酸条形码分子偶合；(b)使细胞经受足以允许多种抗体中的抗体与蛋白质偶合的条件，以产生包含第一核酸条形码分子的蛋白质-抗体复合物；(c)将蛋白质-抗体复合物与包含第二核酸序列的第二核酸条形码分子共分配在第二分配区中，其条件足以允许蛋白质-抗体复合物的第一核酸条形码分子和第二核酸条形码分子产生包含第一核酸序列和第二核酸序列的核酸分子；(d)对核酸分子或其衍生物进行测序以鉴定第一核酸序列和第二核酸序列，其中第一核酸序列鉴定细胞并且第二核酸序列鉴定蛋白质；以及(e)确定蛋白质源自细胞。

12、在一些实施方案中，多种抗体被构造成与蛋白质非特异性地偶合。

13、在一些实施方案中，第一分配区是液滴。

14、在一些实施方案中，第二分配区是孔。

15、在一些实施方案中，(b)包括裂解第一分配区中的细胞。

16、在一些实施方案中，使多种抗体中的给定抗体与包含对给定抗体而言唯一的核酸序列的核酸条形码分子偶合。

17、在一些实施方案中，珠粒是凝胶珠粒。

18、在一些实施方案中，多种抗体与珠粒可释放地偶合。在一些实施方案中，所述方法还包括从珠粒中释放多种抗体。

19、在一些实施方案中，所述方法还包括，在(b)之后，将包含一种类型的蛋白质的第一组蛋白质-抗体复合物与包含其他类型的蛋白质的其他蛋白质-抗体复合物分离，其中第一组蛋白质-抗体复合物包含所述蛋白质-抗体复合物。在一些实施方案中，第一组蛋白质-抗体复合物包含来自多个细胞的蛋白质，其中多个细胞包括所述细胞。

20、在一些实施方案中，蛋白质来自细胞内。

21、在一些实施方案中，蛋白质是表面结合蛋白。

22、在一些实施方案中，所述确定包括确定蛋白质源自细胞内的可能性。

23、在另一方面，提供了一种用于在含有或怀疑含有代谢物的细胞内鉴定代谢物的方法，包括：(a)使由细胞产生的细胞珠与对代谢物具有结合特异性的抗体接触，其条件足以允许抗体流入细胞珠中并与代谢物偶合，其中抗体与包含第一核酸序列的第一核酸条形码分子偶合；(b)将细胞珠和珠粒共分配在分配区中，其中珠粒包括包含第二核酸的第二核酸条形码分子；(c)使用第一核酸条形码分子和第二核酸条形码分子产生包含第一核酸序列和第二核酸序列的核酸分子；(d)对核酸分子进行测序以鉴定第一核酸序列和第二核酸序列，其中第一核酸序列鉴定代谢物并且第二核酸序列鉴定细胞珠；以及(e)确定代谢物源自细胞内。

24、在一些实施方案中，代谢物包含对抗体具有结合特异性的结构单元。

25、在一些实施方案中，代谢物选自由以下组成的组：醇、氨基酸、核苷酸、抗氧化剂、有机酸、多元醇和维生素。

26、在一些实施方案中，代谢物来自一类代谢物。

27、在一些实施方案中，代谢物是辅因子。

28、在一些实施方案中，所述方法还包括，在(a)之后，从细胞珠中洗出未结合的抗体。

29、在一些实施方案中，在细胞珠中裂解细胞。

30、在一些实施方案中，珠粒是凝胶珠粒。

31、在一些实施方案中，分配区是乳液中的液滴。

32、在一些实施方案中，第二核酸分子与珠粒可释放地偶合。在一些实施方案中，所述方法还包括从珠粒中释放第二核酸条形码分子。

33、在一些实施方案中，珠粒包含多个核酸条形码分子，多个核酸条形码分子中的每一个包含第二核酸序列。在一些实施方案中，多个核酸条形码分子中的每一个包含对多个核酸条形码分子中的每一个而言唯一的唯一核酸序列。

34、在一些实施方案中，所述确定包括确定代谢物源自细胞内的可能性。

35、在另一方面，提供了一种用于确定第一分析物和第二分析物源自细胞的方法，其中第一分析物来自细胞的表面并且第二分析物来自细胞内，包括：(a)用第一抗体处理细胞或细胞衍生物，其条件足以允许第一抗体与第一分析物偶合，其中第一抗体包括包含第一核酸序列的第一核酸条形码分子；(b)用第二抗体处理细胞或细胞衍生物，其条件足以允许第二抗体与第二分析物偶合，其中第二抗体包括包含第二核酸序列的第二核酸条形码分子；(c)使用第一核酸条形码分子和第二核酸条形码分子分别产生第一核酸分子和第二核酸分子，其中第一核酸分子包含第一核酸序列和共有条形码序列，并且第二核酸分子包含第二核酸序列和共有条形码序列，其中共有条形码序列鉴定细胞或细胞衍生物；(d)对第一核酸分子和第二核酸分子或其衍生物进行测序，以鉴定第一核酸序列、第二核酸序列和共有条形码序列，其中第一核酸序列鉴定第一分析物，第二核酸序列鉴定第二分析物，并且共有条形码序列鉴定细胞或细胞衍生物；以及(e)确定第一分析物和第二分析物源自细胞。

36、在一些实施方案中，第一分析物和第二分析物是不同类型的分析物。

37、在一些实施方案中，第一分析物和第二分析物是相同类型的分析物。

38、在一些实施方案中，第一分析物和/或第二分析物是蛋白质。

39、在一些实施方案中，第二分析物是代谢物。

40、在一些实施方案中，(a)包括处理细胞，并且(b)包括处理细胞衍生物。在一些实施方案中，细胞衍生物是细胞珠。

41、在一些实施方案中，(c)通过将细胞或细胞衍生物与各自包含共有条形码序列的多个条形码分子共分配来执行。在一些实施方案中，多个条形码分子与珠粒偶合。

42、在一些实施方案中，所述确定包括确定第一分析物或第二分析物源自细胞的可能性。

43、在一些实施方案中，所述确定包括确定第一分析物源自细胞的第一可能性和确定第二分析物源自细胞内的第二可能性。

44、本公开的另外的方面和优点从以下具体实施方式变得为本领域技术人员显而易知，其中仅示出并描述本公开的例示性实施方案。应当认识到的是，本公开能够具有其他以及不同的实施方案，并且其若干细节能够在各种不同方面做出修改，所有均不脱离公开内容。因此，附图和说明书应被视为在本质上是说明性的而不是限制性的。

45、以引用的方式并入

46、在本说明书中提及的所有公布、专利和专利申请以引用的方式并入本文，其引用程度就如同每个单独的公布、专利或专利申请被具体和单独地指出以引用的方式并入一般。如果通过引用并入的出版物和专利或专利申请与说明书中包含的公开内容相矛盾，则说明书旨在取代和/或优先于任何这样的矛盾材料。