用于单细胞和集合细胞的多重测量的系统和方法

背景技术：

1、可以出于多种目的来处理样品，例如鉴别样品内的物种。样品可以是生物学样品。可以处理生物学样品，例如用于检测疾病(例如，癌症)或鉴别特定物种。有多种处理样品的方法，例如聚合酶链式反应(pcr)和测序。

2、生物学样品可以在各种反应环境(例如，区室)中进行处理。区室可以是微流体装置内的孔或液滴或其他隔室。可以以使得生物学样品能够被分区和单独处理的方式采用区室来处理生物学样品。例如，这样的液滴可以与其他液滴流体隔离，从而使得能够精确控制液滴中的各自环境。

3、区室中的生物学样品可以经受各种过程，例如，化学过程或物理过程。区室中的样品可以经受加热或冷却或化学反应，例如以产生可进行定性或定量处理的物质。

技术实现思路

1、真核基因组被分级包装到染色质中，这样的包装的性质在基因调节中起着核心作用。对染色质的核蛋白结构中编码的表观遗传信息的主要见解来自用于单独测定染色质可及性(“开放染色质”)、核小体定位和转录因子(tf)占据的高通量、全基因组范围的方法。尽管存在已公开的方案，但这些方法需要数百万个细胞作为起始材料，涉及复杂且耗时的样品制备，并且无法同时探测核小体定位、染色质可及性和tf结合的相互影响。因此，本文认识到需要解决至少上文所述的问题。

2、在一方面，提供了一种处理免疫细胞的方法，其包括：(a)捕获免疫细胞，其中所述免疫细胞包含基因组脱氧核糖核酸(gdna)和信使核糖核酸(mrna)分子；(b)使来自免疫细胞的gdna与转座酶接触以在标记反应中产生标记的gdna片段；(c)从mrna分子产生互补dna(cdna)分子，其中所述cdna分子包含对应于免疫细胞基因组的v(d)j区的序列。

3、在一些实施方案中，免疫细胞是t细胞。

4、在一些实施方案中，免疫细胞是b细胞。

5、在一些实施方案中，捕获包括在区室中进行分区。在一些实施方案中，区室是腔室。在一些实施方案中，区室是孔。在一些实施方案中，区室是液滴。

6、在一些实施方案中，该方法还包括在(b)之前，裂解免疫细胞。

7、在一些实施方案中，捕获包括从多个免疫细胞中分离免疫细胞。在一些实施方案中，分离包括流式细胞术分选或磁性细胞分选。

8、在一些实施方案中，标记的gdna片段各自包含一个或多个衔接子。在一些实施方案中，一个或多个衔接子包含衔接子序列。

9、在一些实施方案中，(c)包括使来自免疫细胞的mrna分子与引物和逆转录酶接触。在一些实施方案中，引物包含以下序列：特异于mrna分子的序列或靶向mrna分子的序列。

10、在一些实施方案中，mrna分子包含t细胞受体α(tra)或t细胞受体β(trb)rna分子。在一些实施方案中，mrna分子包含t细胞受体α(tra)和t细胞受体β(trb)rna分子。在一些实施方案中，(c)包括使mrna分子与引物接触，其中所述引物包含以下序列：特异于编码tra和trb rna分子的恒定区的序列或靶向编码tra和trb rna分子的恒定区的序列。

11、在一些实施方案中，该方法还包括使标记的gdna片段和cdna分子与多个引物和聚合酶接触，以产生标记的gdna片段扩增子或cdna分子扩增子。在一些实施方案中，该方法还包括使标记的gdna片段和cdna分子与多个引物和聚合酶接触，以产生标记的gdna片段扩增子和cdna分子扩增子。在一些实施方案中，多个引物的至少一个子集各自包含以下序列：特异于编码t细胞受体(tcr)的恒定区或可变区的序列或靶向编码t细胞受体(tcr)的恒定区或可变区的序列。在一些实施方案中，多个引物的至少一个子集各自包含以下序列：特异于编码t细胞受体(tcr)的恒定区和可变区的序列或靶向编码t细胞受体(tcr)的恒定区和可变区的序列。

12、在一些实施方案中，该方法还包括从标记的基因组dna片段和cdna分子产生扩增子，其中扩增子各自包含鉴别免疫细胞的条形码序列。在一些实施方案中，各自包含鉴别免疫细胞的条形码序列的扩增子是从标记的gdna片段或cdna分子的其他扩增子产生的。在一些实施方案中，该方法还包括对扩增子进行测序。在一些实施方案中，该方法还包括在免疫细胞中确定基因组dna的可及基因组dna与对应于来自免疫细胞的基因组的v(d)j区的序列之间的相关性。

13、在一些实施方案中，该方法还包括对标记的gdna片段和cdna分子或其衍生物进行测序。

14、根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在(b)之后，终止所述标记反应。在一些实施方案中，终止包括使用螯合剂。在一些实施方案中，标记反应包括螯合来自转座酶的转座酶复合物所需的二价金属离子，并从标记的gdna片段释放转座酶复合物。在一些实施方案中，螯合剂选自乙二胺四乙酸(edta)、次氮基乙酸(nta)和二亚乙基三胺五乙酸(dtpa)。

15、在一些实施方案中，标记反应包括使用去污剂。在一些实施方案中，去污剂是非离子表面活性剂。在一些实施方案中，去污剂是乙氧基化壬基酚。

16、在另一方面，提供了一种处理免疫细胞的方法，其包括：(a)捕获免疫细胞，其中所述免疫细胞包含基因组脱氧核糖核酸(gdna)和信使核糖核酸(mrna)分子；(b)从免疫细胞的mrna分子的可及gdna和互补dna(cdna)产生标记的gdna片段，其中所述cdna分子包含对应于免疫细胞基因组的v(d)j区的序列；以及(c)从标记的gdna片段或其衍生物和cdna分子或其衍生物的一个或多个测序读数映射可及基因组dna与对应于v(d)j区的序列之间的相关性。

17、在另一方面，提供了一种处理细胞的方法，其包括：(a)捕获细胞，其中所述细胞包含基因组脱氧核糖核酸(gdna)和指导核糖核酸(grna)分子，或其grna鉴别条形码。(b)使来自细胞的可及gdna与转座酶接触以在标记反应中产生标记的gdna片段；以及(c)从grna分子或其grna鉴别条形码产生互补dna(cdna)分子。

18、在一些实施方案中，细胞是免疫细胞。在一些实施方案中，免疫细胞是t细胞。在一些实施方案中，免疫细胞是b细胞。

19、在一些实施方案中，捕获包括在区室中进行分区。在一些实施方案中，区室是腔室。在一些实施方案中，区室是孔。在一些实施方案中，区室是液滴。

20、在一些实施方案中，该方法还包括在(b)之前裂解细胞。

21、在一些实施方案中，捕获包括从多个细胞中分离细胞。

22、在一些实施方案中，标记的gdna片段各自包含一个或多个衔接子。在一些实施方案中，一个或多个衔接子包含衔接子序列。

23、在一些实施方案中，其条形码中的条形码鉴别grna分子中的grna分子的身份。在一些实施方案中，条形码附接至grna分子。

24、在一些实施方案中，grna分子包含被配置为靶向与转录因子、染色质修饰剂或非编码rna相关的序列的靶序列。在一些实施方案中，grna分子包含多个不同的靶序列。在一些实施方案中，grna分子中的第一grna分子包含多个不同靶序列中的第一靶序列，并且其中grna分子中的第二grna分子包含多个不同靶序列中的第二靶序列，其中第一靶序列和第二靶序列不同。

25、在一些实施方案中，该方法还包括在(a)之前，将grna分子引入细胞。

26、在一些实施方案中，(c)包括使来自细胞的grna分子或其条形码与引物和逆转录酶接触。在一些实施方案中，引物包含反向引物，该反向引物包含特异于grna分子的3'末端或靶向grna分子的3'末端的序列。在一些实施方案中，该方法还包括使grna分子与另一组引物接触，所述另一组引物包括正向引物，所述正向引物包含特异于grna分子的5'可变末端或靶向grna分子的5'可变末端的序列。

27、在一些实施方案中，该方法还包括使标记的gdna片段和cdna分子与多个引物和聚合酶接触，以产生标记的gdna片段扩增子或cdna分子扩增子。在一些实施方案中，该方法还包括使标记的gdna片段和cdna分子与多个引物和聚合酶接触，以产生标记的gdna片段扩增子和cdna分子扩增子。

28、在一些实施方案中，该方法还包括从标记的基因组dna片段和cdna分子产生扩增子，其中扩增子各自包含鉴别细胞的条形码序列。在一些实施方案中，各自包含鉴别细胞的条形码序列的扩增子是从标记的gdna片段或cdna分子的其他扩增子产生的。在一些实施方案中，该方法还包括对扩增子进行测序。

29、在一些实施方案中，该方法还包括响应于grna分子的grna分子的扰动而确定细胞中基因组dna的可及性之间的相关性。

30、在一些实施方案中，该方法还包括对标记的gdna片段和cdna分子或其衍生物进行测序。

31、在一些实施方案中，该方法还包括在(b)之后，终止标记反应。在一些实施方案中，终止包括使用螯合剂。在一些实施方案中，标记反应包括螯合来自转座酶的转座酶复合物所需的二价金属离子，并从标记的gdna片段释放转座酶复合物。在一些实施方案中，螯合剂选自乙二胺四乙酸(edta)、次氮基乙酸(nta)和二亚乙基三胺五乙酸(dtpa)。

32、在一些实施方案中，标记反应包括使用去污剂。在一些实施方案中，去污剂是非离子表面活性剂。在一些实施方案中，去污剂是乙氧基化壬基酚。

33、本公开内容的另一方面提供了用于条形码化、处理和分析来自细胞的核酸分子的系统、方法和组合物。

34、本公开内容的另一方面提供了一种包含机器可执行代码的非暂时性计算机可读介质，该机器可执行代码在由一个或多个计算机处理器执行时，实现上文或本文其他地方所述的任何方法。

35、本公开内容的另一方面提供了一种系统，该系统包括一个或多个计算机处理器和耦合到其上的计算机存储器。该计算机存储器包括机器可执行代码，该机器可执行代码在由一个或多个计算机处理器执行时实现上文或本文其他地方所述的任何方法。

36、根据以下详细描述，本公开内容的其他方面和优点对于本领域技术人员将变得明显，其中仅示出和描述了本公开内容的举例说明性实施方案。将会认识到，本公开内容能够具有其他和不同的实施方案，并且其若干细节能够在各种明显的方面进行修改，所有这些都不脱离本公开内容。因此，附图和描述本质上应被认为是举例说明性的，而不是限制性的。

37、通过引用并入

38、本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请都以相同的程度通过引用并入本文，就好像每个单独的出版物、专利或专利申请被明确地并单独地指出通过引用并入一样。在通过引用并入的出版物和专利或专利申请与本说明书中包含的公开内容相抵触的程度上，本说明书旨在取代和/或优先于任何这样的矛盾的材料。