[發明專利]用于單細胞固定-隔離并原位核酸擴增的微流控芯片及其應用

有效

• 申請號: 201911328152.3
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN110982882B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 秦玉嶺;吳麗;冀海偉;周曉波;劉金霞
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: C12Q1/6844
• 分類號: C12Q1/6844
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 秦秋星

本發明提供一種用于單細胞固定?隔離并原位核酸擴增的微流控芯片及其應用，包括進樣口、細胞陣列室和出樣口，所述細胞陣列室包括若干個細胞陣列室單元，所述細胞陣列室單元包括單元進口、單元出口、核酸擴增反應室和導流管道，所述核酸擴增反應室的入口為細胞固定卡口；所述導流管道的兩端分別連通細胞固定卡口與單元進口之間的通道，以及核酸擴增反應室出口與單元出口之間的通道。本發明能實現細胞的快速固定。待細胞固定后，通過油水不互溶形成油包水隔離單元，每個單元只含有一個細胞和用于細胞裂解和核酸擴增的試劑，從而實現單細胞的基因等信息的分析。可以解決現有技術中無法做到的集單細胞固定和原位分析于一體的問題。

技術領域

本發明屬于臨床醫學單細胞分析芯片領域，具體涉及一種用于單細胞固定-隔離并原位核酸擴增的微流控芯片及其應用。

背景技術

細胞異質性在細胞分化，疾病發生、發展，以及治療后的緩解和復發都扮演著十分重要的角色。研究單細胞水平的基因(DNA和RNA)表達能提供細胞之間的個體差異，對研究疾病的生理和病理學有重要意義。

宏觀的用于定量評估基因表達的方法不適用于處理非常小的體積的研究，并且在應用于單細胞分析時受到其敏感性和準確性的限制。為了應對這些挑戰，已開發出了各種微流體平臺來使用數字聚合酶鏈反應(digital?polmerase?chain?reaction，dPCR)測量單個細胞中的基因表達。

高通量平臺提供了一種方法來同時平行研究一組細胞中多個基因的表達水平。然而，在處理單細胞方案的技術中變異性方面仍然存在挑戰，在這種情況下，細胞裂解、轉錄、擴增、PCR和其他步驟可能會帶來不確定性。

傳統的dPCR實驗是預先將要實驗的細胞裂解，使其釋放出目標DNA或RNA等遺傳物質，再經過純化富集，最后轉移到微流控高通量分析平臺進行核酸擴增反應。然而該技術僅能實現目標基因的檢測，不能追溯細胞源頭。同時，在樣品的處理過程中由于涉及多步操作，極容易引入污染。

實現單細胞的原位裂解，遺傳物質擴增可以縮減步驟，減少污染可能性。同時，由于細胞之間已經預先隔離，可以根據遺傳信息追溯細胞源頭，進行其它相關分析，比如蛋白等物質的分析。

迄今為止，用于單細胞核酸擴增的微流控芯片鮮有報道，主要難點就是難以原位的實現單個細胞固定，并直接隔離進行核酸擴增實驗。

發明內容

本發明提供用于單細胞固定-隔離并原位核酸擴增的微流控芯片及其應用，能實現細胞的快速固定。待細胞固定后，通過油水不互溶形成油包水隔離單元，每個單元只含有一個細胞和用于細胞裂解和核酸擴增的試劑，從而實現單細胞的基因等信息的分析。可以解決現有技術中無法做到的集單細胞固定和原位分析于一體的問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于單細胞固定-隔離并原位核酸擴增的微流控芯片，包括進樣口、細胞陣列室和出樣口，所述細胞陣列室包括若干個細胞陣列室單元，所述細胞陣列室單元包括單元進口、單元出口、核酸擴增反應室和導流管道，所述核酸擴增反應室的入口為細胞固定卡口；所述導流管道的兩端分別連通細胞固定卡口與單元進口之間的通道，以及核酸擴增反應室出口與單元出口之間的通道。

優選的，所述細胞固定卡口的寬度在5-10微米。

優選的，所述導流管道的寬度為20微米。

上述的微流控芯片的應用，包括如下步驟：

步驟1：對微流控芯片內所有液體接觸到的表面做親水處理；

步驟2：將不含有細胞的溶液加入進樣口，同時從出樣口連接注射泵，打開注射泵使其勻速從出樣口抽出溶液；

步驟3：在進樣口滴入含有細胞的溶液；

步驟4：在進樣口滴入密封油，繼續保持注射泵工作，利用油將微陣列單元分隔開；