[發明專利]單分子收集方法及系統

在審

• 申請號: 201910607829.0
• 申請日: 2019-07-05
• 公開（公告）號: CN112176036A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 羅昭鋒;何立群;陳進宇;方曉娜;何磊;張立云;盛六四
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C12Q1/6851
• 分類號: C12Q1/6851;C12M1/00;C12M1/36;C12M1/34
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明公開了一種單分子收集方法和收集系統，其中單分子收集方法包括：將待分離的單分子樣品與反應試劑混合在一起，通過液滴制備技術，將單分子與反應試劑包裹到一個液滴中；通過信號放大系統將液滴中的單分子信號進行放大；對液滴中的信號進行檢測；通過液滴收集系統，將包含特定信號的目標液滴收集出來，實現單分子的收集。本發明的收集方法具有快速，高通量，低成本的特點，可以實現單分子的高通量檢測，捕獲，收集，可以廣泛應用于分子進化、合成生物學、分子篩選、抗體工程、酶工程、靶向測序等領域。

技術領域

本發明涉及一種單分子收集技術，特別涉及單分子收集方法及系統。

背景技術

隨著科學研究的深入，我們經常需要對復雜樣品中特定的單個分子進行研究。在抗體篩選、酶的進化以及核酸適配體篩選等實驗中，需要從復雜的分子文庫中，分選出具有特定性質的分子。傳統的方法耗時費力，而且周期很長。因此開發出直接從復雜分子庫中，收集出單個分子的技術具有重要的意義。單分子收集可用于檢測核酸與核酸、核酸與蛋白相互作用、可以用于抗體篩選、酶進化、核酸適配體篩選、核酸單分子測序等。單分子收集技術可以顯著提高生命科學研究的效率，生物學家可以快速、高通量檢測樣本中致病基因的變化，獲得高親和力的核酸適配體等。以核酸適配體的篩選為例，傳統的篩選方法在獲得富集的文庫分子之后，還需要進行高通量測序、生物信息學分析、合成單克隆、檢測親和力等步驟。利用本發明的方法，可以一步完成從篩選到鑒定的所有步驟，大大提升了效率。

目前還沒有能從復雜體系中高通量分選出特定單分子的方法，急需低成本，高通量的技術來彌補現有技術的不足。傳統的分選流式細胞儀只能用來分選固相的材料，如細胞，或者微珠。已有研究人員嘗試將液滴離線進行雙層包裹后，利用流式進行收集。但該方法會涉及液滴破碎，融合，液滴不穩定等諸多問題，而且步驟繁雜。本發明利用一體化的裝置，可以實現快速、簡便、高通量的單分子收集。與現有方法相比，操作簡單，整個單分子收集過程可以通過一體化儀器完成，避免傳統方法多次轉移樣品帶來的液滴破碎，融合等問題。同時，將傳統的流式細胞分選技術拓展到分子水平的收集，為多個領域提供了強大的研究工具。目前即便是最高通量的藥物自動化篩選儀器，通量每天也只有數萬到百萬。如果能實現液滴中單分子的分選，篩選通量可以輕松突破千萬液滴。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種單分子的檢測與收集方法，從多分子的混合物中，快速簡便的收集得到大量特定的單分子。

本發明一方面提供一種單分子收集方法，包括：

將待分離的單分子樣品與反應試劑混合在一起，通過液滴制備技術，將單分子與反應試劑包裹到一個液滴中；

通過信號放大系統將液滴中的單分子信號進行放大；

對液滴中的信號進行檢測；

通過液滴收集系統，將包含特定信號的目標液滴收集出來，實現單分子的收集。

在進一步的實施方式中，單分子是核酸或者可以被核酸標記的物質。

在進一步的實施方式中，可以被核酸標記的物質為小分子、小肽、核酸、蛋白質、酶分子或者細胞。

在進一步的實施方式中，反應試劑是能夠對待測目標分子進行信號放大的各種成分的試劑，包括聚合酶鏈式反應體系。

在進一步的實施方式中，通過信號放大系統將液滴中的單分子信號進行放大，包括：通過聚合酶鏈式反應、酶促反應方法或鏈置換反應。

在進一步的實施方式中，對液滴中的信號進行檢測包括：采集每個液滴特定目標分子的發射波長信息，或者采集每個液滴的前向散射或側向散射信息。

在進一步的實施方式中，將包含特定信號的液滴收集出來，包括：通過外加電場或磁場使目標液滴偏轉，將目標液滴牽引至特定的收集容器中。