本文提供的系統(tǒng)、方法和組合物涉及制備用于高通量空間索引的包封長DNA片段的珠。一些實(shí)施方案包括在珠內(nèi)制備核酸文庫，其中該珠包括允許試劑擴(kuò)散而同時保留遺傳物質(zhì)的孔隙。

技術(shù)領(lǐng)域

本文提供的系統(tǒng)、方法和組合物涉及水凝膠微球和將長DNA包封在水凝膠珠內(nèi)的方法，其用于確定多核苷酸的序列，以及相關(guān)的文庫制備。

背景技術(shù)

下一代測序儀是每次測序運(yùn)行可產(chǎn)生大量的基因組數(shù)據(jù)的強(qiáng)大工具。解釋和分析如此大量的數(shù)據(jù)可具有挑戰(zhàn)性。合成測序(SBS)技術(shù)提供了高質(zhì)量的測序數(shù)據(jù)。然而，短閱讀片段(最大閱讀片段長度為2×300bp)是當(dāng)前SBS化學(xué)的一個限制。最近，為了更好地捕捉單核苷酸變異(SNP)、插入/刪除和結(jié)構(gòu)變體，以及改進(jìn)的基因組鑒定，人們對較長DNA分子的測序越來越重視。

發(fā)明內(nèi)容

本文提供的一些實(shí)施方案涉及用于進(jìn)行DNA反應(yīng)的水凝膠珠。在一些實(shí)施方案中，水凝膠珠包括水凝膠聚合物前體、交聯(lián)劑和布置在水凝膠珠內(nèi)的DNA。在一些實(shí)施方案中，該珠包括允許試劑通過該珠擴(kuò)散而同時保留DNA的孔隙。在一些實(shí)施方案中，DNA是50,000堿基對更大的長DNA分子。

本文提供的一些實(shí)施方案涉及用于執(zhí)行DNA測序的流動池裝置。在一些實(shí)施方案中，流動池裝置包括固體支持物。在一些實(shí)施方案中，固體支持物包括具有可降解水凝膠沉積在其上的表面，該水凝膠包封DNA。在一些實(shí)施方案中，可降解水凝膠包含孔隙，該孔隙的大小設(shè)計為允許試劑通過水凝膠擴(kuò)散，且太小而無法允許DNA穿過孔隙。

本文提供的一些實(shí)施方案涉及用于DNA測序的系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括配置為容納流動池裝置的平臺、流動池裝置和用于獲得測序數(shù)據(jù)的檢測器。

本文提供的一些實(shí)施方案涉及DNA測序的方法。在一些實(shí)施方案中，該方法包括獲得如本文所述的包封DNA的珠。在一些實(shí)施方案中，該方法包括提供本文所述的流動池裝置。在一些實(shí)施方案中，該方法還包括擴(kuò)增水凝膠內(nèi)包封的DNA、對水凝膠內(nèi)包封的DNA進(jìn)行標(biāo)簽化反應(yīng)或?qū)NA進(jìn)行測序。在一些實(shí)施方案中，該方法還包括生成包封在水凝膠內(nèi)的DNA文庫。

附圖說明

圖1A為說明通過流動池上文庫制備和接種對長DNA進(jìn)行空間索引的實(shí)施方案的示意圖。

圖1B是說明使用包封長DNA分子的水凝膠珠的空間索引的示意圖。試劑可用于水凝膠珠上以在流動池表面上空間生成文庫。

圖2為描繪了將長DNA包封于水凝膠珠內(nèi)，并制備水凝膠珠內(nèi)的文庫的方法的流程圖，該文庫可以在流動池裝置上簇集和測序。

圖3是說明包封于水凝膠珠內(nèi)的長DNA的DNA測序的工作流程的示意圖，包括大約100kb的DNA片段(在標(biāo)簽化(tagmentation)之前沒有多重置換擴(kuò)增(MDA)步驟(圖面(a))或具有MDA步驟(圖面(b)))和約10-20kb的DNA片段(圖面(c))。

圖4為描繪沒有MDA的情況下來自100kb DNA片段的長DNA水凝膠空間索引測序數(shù)據(jù)的選通閱讀片段的圖。

圖5顯示具有MDA的情況下100kb DNA片段上長DNA水凝膠空間索引的連接閱讀片段(linked reads)的圖。

圖6顯示具有MDA的情況下10kb DNA片段上長DNA水凝膠空間索引的連接閱讀片段的圖。

圖7A和7B描繪了包封在水凝膠珠內(nèi)的長DNA的空間閱讀片段的線圖。圖7A顯示了包封在水凝膠珠內(nèi)的細(xì)胞的空間閱讀片段，且插入小圖描繪了顯示水凝膠珠內(nèi)的細(xì)胞的顯微圖。圖7B顯示了包封在水凝膠珠內(nèi)的長DNA片段的空間閱讀片段，且插入小圖描繪了顯示包封在珠內(nèi)的片段的顯微圖。

圖8所示的顯微圖顯示了包封在水凝膠珠內(nèi)的微生物物種的鑒別。水凝膠珠包封各種微生物物種，并且進(jìn)行空間閱讀測序來識別微生物。