[go: up one dir, main page]

RU2825578C1 - Methods and compositions for determining ligands on matrices using indices and barcodes - Google Patents

Methods and compositions for determining ligands on matrices using indices and barcodes Download PDF

Info

Publication number
RU2825578C1
RU2825578C1 RU2021135210A RU2021135210A RU2825578C1 RU 2825578 C1 RU2825578 C1 RU 2825578C1 RU 2021135210 A RU2021135210 A RU 2021135210A RU 2021135210 A RU2021135210 A RU 2021135210A RU 2825578 C1 RU2825578 C1 RU 2825578C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
index
beads
polynucleotide
barcode
target nucleic
Prior art date
Application number
RU2021135210A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Даррен СЕГЕЙЛ
Фиона Э. БЛЭК
Джеффри Деннис БРОДИН
Лоренцо БЕРТИ
Сью Хонг ЛЕОНГ
Джеффри С. ФИШЕР
Аллен ЭКХАРДТ
Жуй Чжан
Инь Нах ТЕО
Original Assignee
Иллюмина, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иллюмина, Инк. filed Critical Иллюмина, Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2825578C1 publication Critical patent/RU2825578C1/en

Links

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: described is a method for sequencing a target nucleic acid on a matrix, involving: (a) obtaining a first and a second population of granules, wherein: the first population of granules contains oligonucleotides containing first capture probes, first barcodes and barcode primer binding sites adjacent to the first barcodes, and the second population of granules comprises oligonucleotides containing second capture probes, second barcodes and barcode primer binding sites adjacent to the second barcodes; (b) obtaining a first and a second plurality of polynucleotides, wherein: the first plurality of polynucleotides comprises first target nucleic acids, wherein the first plurality of polynucleotides is in solution, and the second plurality of polynucleotides comprises second target nucleic acids, wherein the second plurality of polynucleotides is in solution; (c) hybridising the first target nucleic acids with the first capture probes to obtain hybridised first granules and hybridising the second target nucleic acids with the second capture probes to obtain hybridised second granules; (d) random distribution of hybridized first granules and hybridized second granules on matrix; (e) decoding the positions of the first and second beads on the array by sequencing the first and second bar codes on the array; and (f) extending the first and second capture probes to obtain nucleotide sequence data for the first and second target nucleic acids.
EFFECT: invention provides accurate genotyping.
43 cl, 15 dwg, 5 ex

Description

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИRELATED APPLICATIONS

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке WIPO 62/909,014, поданной 1 октября 2019 г., озаглавленной «METHODS AND COMPOSITIONS FOR SEQUENCE NUCLEIC ACID ON AN ARRAY»; и предварит, заявке США WIPO 62/903,108, поданной 20 сентября 2019 г., озаглавленной «METHODS AND COMPOSITIONS FOR HIGH-THROUGHPUT GENOTYPING ON ARRAYS USING INDEXES AND BARCODES», каждая из которых полностью включена в настоящий документ путем ссылки.[0001] This application claims priority to WIPO Provisional Application No. 62/909,014, filed October 1, 2019, entitled “METHODS AND COMPOSITIONS FOR SEQUENCE NUCLEIC ACID ON AN ARRAY”; and U.S. Provisional Application No. 62/903,108, filed September 20, 2019, entitled “METHODS AND COMPOSITIONS FOR HIGH-THROUGHPUT GENOTYPING ON ARRAYS USING INDEXES AND BARCODES,” each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF APPLICATION OF THE INVENTION

[0002] Некоторые варианты осуществления, представленные в настоящем документе, включают способы и композиции для обнаружения лигандов-мишеней на матрице. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата специфически связывается с лигандом-мишенью из образца, определяют положение содержащих зонд захвата гранул в матрице и декодируют гранулу для определения зонда захвата и образца. В некоторых вариантах осуществления штрихкод указывает на наличие зонда захвата, прикрепленного к грануле; а индекс указывает на субпопуляцию гранул. Некоторые варианты осуществления относятся к секвенированию полинуклеотидов-мишеней из нескольких различных образцов нуклеиновых кислот на матрице гранул.[0002] Some embodiments provided herein include methods and compositions for detecting target ligands on an array. In some embodiments, a capture probe specifically binds to a target ligand from a sample, the position of beads containing the capture probe in the array is determined, and the bead is decoded to determine the capture probe and the sample. In some embodiments, a barcode indicates the presence of a capture probe attached to the bead; and an index indicates a subpopulation of beads. Some embodiments relate to sequencing target polynucleotides from several different nucleic acid samples on a bead array.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯPREREQUISITES FOR THE CREATION OF THE INVENTION

[0003] Обнаружение специфических нуклеотидных последовательностей, присутствующих в биологическом образце, используют, например, в качестве способа идентификации и классификации микроорганизмов, диагностики инфекционных заболеваний, обнаружения и описания генетических аномалий, выявления генетических изменений, связанных с раком, изучения генетической предрасположенности к тому или иному заболеванию и оценки ответа на различные формы лечения. Распространенной методикой обнаружения специфических нуклеотидных последовательностей в биологическом образце является секвенирование нуклеиновых кислот.[0003] Detection of specific nucleotide sequences present in a biological sample is used, for example, as a method for identifying and classifying microorganisms, diagnosing infectious diseases, detecting and characterizing genetic abnormalities, identifying genetic changes associated with cancer, studying genetic predisposition to a particular disease, and assessing the response to various forms of treatment. A common technique for detecting specific nucleotide sequences in a biological sample is nucleic acid sequencing.

[0004] Методика секвенирования нуклеиновых кислот в значительной степени развилась от способов химического разложения, используемых Максамом и Гилбертом, и способов удлинения цепи, используемых Сэнгером. В настоящее время используют несколько методик секвенирования, которые позволяют проводить параллельную обработку тысяч нуклеиновых кислот, все на одном чипе. Некоторые платформы включают конфигурации на основе гранул и микрочипов, в которых гранулы диоксида кремния функционализированы зондами в зависимости от использования таких конфигураций в областях применения, включающих секвенирование, генотипирование, профилирование экспрессии генов.[0004] Nucleic acid sequencing technology has evolved significantly from the chemical digestion methods used by Maxam and Gilbert and the chain extension methods used by Sanger. Several sequencing techniques are now in use that allow parallel processing of thousands of nucleic acids, all on a single chip. Some platforms include bead-based and microarray-based configurations in which silica beads are functionalized with probes, depending on the use of such configurations in applications including sequencing, genotyping, and gene expression profiling.

[0005] Способы генотипирования различных образцов на существующих матрицах на основе гранул требуют, чтобы прокладки физически подразделяли различные области микрочипов гранул на множество секторов. Затем отдельные образцы загружают в каждую отдельную секцию, созданную прокладкой. Однако такие способы можно применять с относительно малым числом введенных образцов, но они оказываются трудоемкими или трудноконтролируемыми при увеличении плотности образцов на чип гранулы увеличивается с 24 до 96, 384, 1536 или более образцов на чип гранулы.[0005] Methods for genotyping different samples on existing bead-based arrays require spacers to physically subdivide different regions of the bead microarray into multiple sectors. Individual samples are then loaded into each individual section created by the spacer. However, such methods can be used with relatively small numbers of input samples, but they prove labor-intensive or difficult to control as the sample density per bead chip increases from 24 to 96, 384, 1536 or more samples per bead chip.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[0006] Некоторые варианты осуществления включают способ секвенирования нуклеиновых кислот-мишеней на матрице, включающий: (а) получение первой и второй популяций гранул, причем: первая популяция гранул содержит олигонуклеотиды, содержащие первые зонды захвата, первые штрихкоды и сайты связывания штрихкодового праймера, смежные с первыми штрихкодами, а вторая популяция гранул содержит олигонуклеотиды, содержащие вторые зонды захвата, вторые штрихкоды и сайты связывания штрихкодового праймера, смежные со вторыми штрихкодами; (b) получение первого и второго множества полинуклеотидов, причем: первое множество полинуклеотидов содержит первые нуклеиновые кислоты-мишени, при этом множество первых полинуклеотидов находится в растворе, а второе множество полинуклеотидов содержит вторые нуклеиновые кислоты-мишени, причем множество вторых полинуклеотидов находится в растворе; (с) гибридизацию первых нуклеиновых кислот-мишеней с первыми зондами захвата с получением гибридизованных первых гранул и гибридизацию вторых нуклеиновых кислот-мишеней со вторыми зондами захвата с получением гибридизованных вторых гранул; (d) случайное распределение гибридизованных первых гранул и гибридизованных вторых гранул на матрице; (е) декодирование положений первой и второй гранул на матрице путем секвенирования первого и второго штрихкодов; и (f) удлинение первого и второго зондов захвата для получения данных нуклеотидной последовательности для первой и второй нуклеиновых кислот-мишеней.[0006] Some embodiments include a method for sequencing target nucleic acids on an array, comprising: (a) providing first and second populations of beads, wherein: the first population of beads comprises oligonucleotides comprising first capture probes, first barcodes, and barcode primer binding sites adjacent to the first barcodes, and a second population of beads comprises oligonucleotides comprising second capture probes, second barcodes, and barcode primer binding sites adjacent to the second barcodes; (b) providing a first and second plurality of polynucleotides, wherein: the first plurality of polynucleotides comprises first target nucleic acids, wherein the plurality of first polynucleotides are in solution, and the second plurality of polynucleotides comprises second target nucleic acids, wherein the plurality of second polynucleotides are in solution; (c) hybridizing first target nucleic acids to first capture probes to produce hybridized first beads and hybridizing second target nucleic acids to second capture probes to produce hybridized second beads; (d) randomly distributing the hybridized first beads and the hybridized second beads on an array; (e) decoding the positions of the first and second beads on the array by sequencing the first and second barcodes; and (f) extending the first and second capture probes to obtain nucleotide sequence data for the first and second target nucleic acids.

[0007] В некоторых вариантах осуществления первое множество полинуклеотидов содержит первые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные с первыми индексами; а второе множество полинуклеотидов содержит вторые целевые нуклеиновые кислоты, вторые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные со вторыми индексами.[0007] In some embodiments, the first plurality of polynucleotides comprises first indices and index primer binding sites adjacent to the first indices; and the second plurality of polynucleotides comprises second target nucleic acids, second indices, and index primer binding sites adjacent to the second indices.

[0008] В некоторых вариантах осуществления первое или второе множество полинуклеотидов получают посредством мечения образца нуклеиновой кислоты множеством транспосом. В некоторых вариантах осуществления множество транспосом содержат первый или второй индексы. Некоторые варианты осуществления также включают в себя добавление адаптеров к меченому образцу нуклеиновой кислоты, причем адаптеры содержат первый или второй индексы. Некоторые варианты осуществления также включают амплификацию меченого образца нуклеиновой кислоты с праймерами, содержащими первый или второй индексы.[0008] In some embodiments, the first or second plurality of polynucleotides are produced by labeling a nucleic acid sample with a plurality of transposomes. In some embodiments, the plurality of transposomes comprise a first or second index. Some embodiments also include adding adapters to the labeled nucleic acid sample, wherein the adapters comprise the first or second index. Some embodiments also include amplifying the labeled nucleic acid sample with primers comprising the first or second index.

[0009] В некоторых вариантах осуществления удлинение первого и второго зондов захвата встраивает последовательности, комплементарные первому и второму индексам и первому и второму сайтам связывания индексного праймера, в удлиненные зонды захвата.[0009] In some embodiments, extending the first and second capture probes incorporates sequences complementary to the first and second indices and the first and second index primer binding sites into the extended capture probes.

[0010] В некоторых вариантах осуществления первая популяция гранул содержит первые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные с первыми индексами, а вторая популяция гранул содержит вторые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные со вторыми индексами. В некоторых вариантах осуществления олигонуклеотиды первой популяции гранул содержат первые индексы; а олигонуклеотиды второй популяции гранул содержат вторые индексы. В некоторых вариантах осуществления первые индексы указывают на источник первых нуклеиновых кислот-мишеней, а вторые индексы указывают на источник вторых нуклеиновых кислот-мишеней. В некоторых вариантах осуществления первые индексы совпадают друг с другом и вторые индексы совпадают друг с другом.[0010] In some embodiments, the first population of beads comprises first indices and index primer binding sites adjacent to the first indices, and the second population of beads comprises second indices and index primer binding sites adjacent to the second indices. In some embodiments, the oligonucleotides of the first population of beads comprise first indices; and the oligonucleotides of the second population of beads comprise second indices. In some embodiments, the first indices indicate a source of the first target nucleic acids, and the second indices indicate a source of the second target nucleic acids. In some embodiments, the first indices match each other and the second indices match each other.

[0011] Некоторые варианты осуществления также включают секвенирование первого и второго индексов. В некоторых вариантах осуществления секвенирование первого и второго индексов включает удлиняющие праймеры, гибридизованные с сайтами связывания индексного праймера. В некоторых вариантах осуществления сайты индексного связывающего праймера являются одинаковыми.[0011] Some embodiments also include sequencing the first and second indices. In some embodiments, sequencing the first and second indices includes extension primers hybridized to index primer binding sites. In some embodiments, the index primer binding sites are the same.

[0012] В некоторых вариантах осуществления первую и вторую нуклеиновые кислоты-мишени получают от разных образцов нуклеиновых кислот. В некоторых вариантах осуществления первую и вторую нуклеиновые кислоты-мишени получают от разных геномных ДНК.[0012] In some embodiments, the first and second target nucleic acids are obtained from different nucleic acid samples. In some embodiments, the first and second target nucleic acids are obtained from different genomic DNAs.

[0013] В некоторых вариантах осуществления первый и второй штрихкоды указывают на нуклеотидную последовательность первого или второго зонда захвата. В некоторых вариантах осуществления первые штрихкоды отличаются друг от друга и вторые штрихкоды отличаются друг от друга. В некоторых вариантах осуществления секвенирование первого и второго штрихкодов включает удлиняющие праймеры, гибридизованные с сайтами связывания штрихкодового праймера. В некоторых вариантах осуществления сайты связывания штрихкодового праймера одинаковы.[0013] In some embodiments, the first and second barcodes indicate a nucleotide sequence of a first or second capture probe. In some embodiments, the first barcodes are different from each other and the second barcodes are different from each other. In some embodiments, sequencing the first and second barcodes includes extension primers hybridized to barcode primer binding sites. In some embodiments, the barcode primer binding sites are the same.

[0014] В некоторых вариантах осуществления удлинение первого и второго зондов захвата включает полимеразное удлинение. В некоторых вариантах осуществления удлинение первого и второго зондов захвата включает добавление одного нуклеотида к зонду захвата. Некоторые варианты осуществления также включают лигирование специфичных для локуса олигонуклеотидов с удлиненными зондами захвата. В некоторых вариантах осуществления удлинение первого и второго зондов захвата включает лигирование специфичных для локуса олигонуклеотидов с зондами захвата.[0014] In some embodiments, extending the first and second capture probes comprises polymerase extension. In some embodiments, extending the first and second capture probes comprises adding one nucleotide to the capture probe. Some embodiments also include ligating locus-specific oligonucleotides to the extended capture probes. In some embodiments, extending the first and second capture probes comprises ligating locus-specific oligonucleotides to the capture probes.

[0015] В некоторых вариантах осуществления стадию (с) выполняют в растворе.[0015] In some embodiments, step (c) is performed in solution.

[0016] В некоторых вариантах осуществления матрица размещена на поверхности проточной кюветы. В некоторых вариантах осуществления первая и вторая гранулы выполнены с возможностью прикрепления к матрице. В некоторых вариантах осуществления первая и вторая гранулы содержат биотин, стрептавидин или их производное; и матрица содержит биотин, стрептавидин или их производное. В некоторых вариантах осуществления первая и вторая гранулы являются магнитными.[0016] In some embodiments, the matrix is located on the surface of the flow cell. In some embodiments, the first and second beads are configured to be attached to the matrix. In some embodiments, the first and second beads comprise biotin, streptavidin, or a derivative thereof; and the matrix comprises biotin, streptavidin, or a derivative thereof. In some embodiments, the first and second beads are magnetic.

[0017] Некоторые варианты осуществления включают способ секвенирования нуклеиновых кислот-мишеней на матрице, включающий: (а) получение первой и второй популяций гранул, причем: первая популяция гранул содержит олигонуклеотиды, содержащие первые зонды захвата, первые штрихкоды и сайты связывания штрихкодового праймера, смежные с первыми штрихкодами, а вторая популяция гранул содержит олигонуклеотиды, содержащие вторые зонды захвата, вторые штрихкоды и сайты связывания штрихкодового праймера, смежные со вторыми штрихкодами; (b) получение первого и второго множества полинуклеотидов, причем: первое множество полинуклеотидов содержит первые нуклеиновые кислоты-мишени, первые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные с первыми индексами, при этом множество первых полинуклеотидов находится в растворе, а второе множество полинуклеотидов содержит вторые нуклеиновые кислоты-мишени, вторые индексы и вторые сайты связывания праймера, смежные со вторыми индексами, причем множество вторых полинуклеотидов находится в растворе; (с) гибридизацию первых нуклеиновых кислот-мишеней с первыми зондами захвата с получением гибридизованных первых гранул и гибридизацию вторых нуклеиновых кислот-мишеней со вторыми зондами захвата с получением гибридизованных вторых гранул; (d) случайное распределение гибридизованных первых гранул и гибридизованных вторых гранул на матрице; (е) декодирование положений первой и второй гранул на матрице путем секвенирования первого и второго штрихкодов; (f) удлинение первого и второго зондов захвата для получения данных нуклеотидной последовательности для первой и второй нуклеиновых кислот-мишеней; и (g) определение источника данных нуклеотидной последовательности первой и второй нуклеиновых кислот-мишеней путем секвенирования первого и второго индексов.[0017] Some embodiments include a method for sequencing target nucleic acids on an array, comprising: (a) obtaining first and second populations of beads, wherein: the first population of beads comprises oligonucleotides comprising first capture probes, first barcodes, and barcode primer binding sites adjacent to the first barcodes, and the second population of beads comprises oligonucleotides comprising second capture probes, second barcodes, and barcode primer binding sites adjacent to the second barcodes; (b) obtaining a first and a second plurality of polynucleotides, wherein: the first plurality of polynucleotides comprises first target nucleic acids, first indices, and index primer binding sites adjacent to the first indices, wherein the plurality of first polynucleotides is in solution, and a second plurality of polynucleotides comprises second target nucleic acids, second indices, and second primer binding sites adjacent to the second indices, wherein the plurality of second polynucleotides is in solution; (c) hybridizing the first target nucleic acids to first capture probes to obtain hybridized first beads and hybridizing the second target nucleic acids to second capture probes to obtain hybridized second beads; (d) randomly distributing the hybridized first beads and the hybridized second beads on an array; (e) decoding the positions of the first and second beads on the array by sequencing the first and second barcodes; (f) extending the first and second capture probes to obtain nucleotide sequence data for the first and second target nucleic acids; and (g) determining a source of the nucleotide sequence data of the first and second target nucleic acids by sequencing the first and second indices.

[0018] В некоторых вариантах осуществления первое множество полинуклеотидов содержит первые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные с первыми индексами; а второе множество полинуклеотидов содержит вторые целевые нуклеиновые кислоты, вторые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные со вторыми индексами.[0018] In some embodiments, the first plurality of polynucleotides comprises first indices and index primer binding sites adjacent to the first indices; and the second plurality of polynucleotides comprises second target nucleic acids, second indices, and index primer binding sites adjacent to the second indices.

[0019] В некоторых вариантах осуществления первое или второе множество полинуклеотидов получают посредством мечения образца нуклеиновой кислоты множеством транспосом. В некоторых вариантах осуществления множество транспосом содержат первый или второй индексы. Некоторые варианты осуществления также включают в себя добавление адаптеров к меченому образцу нуклеиновой кислоты, причем адаптеры содержат первый или второй индексы. Некоторые варианты осуществления также включают амплификацию меченого образца нуклеиновой кислоты с праймерами, содержащими первый или второй индексы.[0019] In some embodiments, the first or second plurality of polynucleotides are produced by labeling a nucleic acid sample with a plurality of transposomes. In some embodiments, the plurality of transposomes comprise a first or second index. Some embodiments also include adding adapters to the labeled nucleic acid sample, wherein the adapters comprise the first or second index. Some embodiments also include amplifying the labeled nucleic acid sample with primers comprising the first or second index.

[0020] В некоторых вариантах осуществления удлинение первого и второго зондов захвата встраивает последовательности, комплементарные первому и второму индексам и первому и второму сайтам связывания индексного праймера, в удлиненные зонды захвата.[0020] In some embodiments, extending the first and second capture probes incorporates sequences complementary to the first and second indices and the first and second index primer binding sites into the extended capture probes.

[0021] Некоторые варианты осуществления также включают способ секвенирования нуклеиновых кислот-мишеней на матрице, включающий: (а) получение первой и второй популяций гранул, причем: первая популяция гранул содержит олигонуклеотиды, содержащие первые зонды захвата, первые штрихкоды и сайты связывания штрихкодового праймера, смежные с первыми штрихкодами, а также первые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные с первыми индексами, а вторая популяция гранул содержит олигонуклеотиды, содержащие вторые зонды захвата, вторые штрихкоды и сайты связывания штрихкодового праймера, смежные со вторыми штрихкодами, и вторые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные со вторыми индексами; (b) получение первого и второго множества полинуклеотидов, причем: первое множество полинуклеотидов содержит первые нуклеиновые кислоты-мишени, при этом множество первых полинуклеотидов находится в растворе, а второе множество полинуклеотидов содержит вторые нуклеиновые кислоты-мишени, причем множество вторых полинуклеотидов находится в растворе; (с) гибридизацию первых нуклеиновых кислот-мишеней с первыми зондами захвата с получением гибридизованных первых гранул и гибридизацию вторых нуклеиновых кислот-мишеней со вторыми зондами захвата с получением гибридизованных вторых гранул; (d) случайное распределение гибридизованных первых гранул и гибридизованных вторых гранул на матрице; (е) декодирование положений первой и второй гранул на матрице путем секвенирования первого и второго штрихкодов; и (f) удлинение первого и второго зондов захвата для получения данных нуклеотидной последовательности для первой и второй нуклеиновых кислот-мишеней.[0021] Some embodiments also include a method for sequencing target nucleic acids on an array, comprising: (a) obtaining first and second populations of beads, wherein: the first population of beads comprises oligonucleotides comprising first capture probes, first barcodes, and barcode primer binding sites adjacent to the first barcodes, and first indices and index primer binding sites adjacent to the first indices, and the second population of beads comprises oligonucleotides comprising second capture probes, second barcodes, and barcode primer binding sites adjacent to the second barcodes, and second indices and index primer binding sites adjacent to the second indices; (b) obtaining a first and a second plurality of polynucleotides, wherein: the first plurality of polynucleotides comprises first target nucleic acids, wherein the plurality of first polynucleotides is in solution, and the second plurality of polynucleotides comprises second target nucleic acids, wherein the plurality of second polynucleotides is in solution; (c) hybridizing the first target nucleic acids to first capture probes to obtain hybridized first beads and hybridizing second target nucleic acids to second capture probes to obtain hybridized second beads; (d) randomly distributing the hybridized first beads and the hybridized second beads on an array; (e) decoding the positions of the first and second beads on the array by sequencing the first and second barcodes; and (f) extending the first and second capture probes to obtain nucleotide sequence data for the first and second target nucleic acids.

[0022] В некоторых вариантах осуществления олигонуклеотиды первой популяции гранул содержат первые индексы; а олигонуклеотиды второй популяции гранул содержат вторые индексы. В некоторых вариантах осуществления первые индексы указывают на источник первых нуклеиновых кислот-мишеней, а вторые индексы указывают на источник вторых нуклеиновых кислот-мишеней. В некоторых вариантах осуществления первые индексы совпадают друг с другом и вторые индексы совпадают друг с другом.[0022] In some embodiments, the oligonucleotides of the first population of beads comprise first indices; and the oligonucleotides of the second population of beads comprise second indices. In some embodiments, the first indices indicate a source of the first target nucleic acids, and the second indices indicate a source of the second target nucleic acids. In some embodiments, the first indices match each other and the second indices match each other.

[0023] Некоторые варианты осуществления также включают секвенирование первого и второго индексов. В некоторых вариантах осуществления секвенирование первого и второго индексов включает удлиняющие праймеры, гибридизованные с сайтами связывания индексного праймера. В некоторых вариантах осуществления сайты индексного связывающего праймера являются одинаковыми.[0023] Some embodiments also include sequencing the first and second indices. In some embodiments, sequencing the first and second indices includes extension primers hybridized to index primer binding sites. In some embodiments, the index primer binding sites are the same.

[0024] В некоторых вариантах осуществления первую и вторую нуклеиновые кислоты-мишени получают от разных образцов нуклеиновых кислот.В некоторых вариантах осуществления первую и вторую нуклеиновые кислоты-мишени получают от разных геномных ДНК.[0024] In some embodiments, the first and second target nucleic acids are obtained from different nucleic acid samples. In some embodiments, the first and second target nucleic acids are obtained from different genomic DNAs.

[0025] В некоторых вариантах осуществления первый и второй штрихкоды указывают на нуклеотидную последовательность первого или второго зонда захвата. В некоторых вариантах осуществления первые штрихкоды отличаются друг от друга и вторые штрихкоды отличаются друг от друга. В некоторых вариантах осуществления секвенирование первого и второго штрихкодов включает удлиняющие праймеры, гибридизованные с сайтами связывания штрихкодового праймера. В некоторых вариантах осуществления сайты связывания штрихкодового праймера одинаковы.[0025] In some embodiments, the first and second barcodes indicate a nucleotide sequence of a first or second capture probe. In some embodiments, the first barcodes are different from each other and the second barcodes are different from each other. In some embodiments, sequencing the first and second barcodes includes extension primers hybridized to barcode primer binding sites. In some embodiments, the barcode primer binding sites are the same.

[0026] В некоторых вариантах осуществления удлинение первого и второго зондов захвата включает полимеразное удлинение. В некоторых вариантах осуществления первый и второй зонды захвата включают добавление одного нуклеотида к зонду захвата. Некоторые варианты осуществления также включают лигирование специфичных для локуса олигонуклеотидов с удлиненными зондами захвата. В некоторых вариантах осуществления удлинение первого и второго зондов захвата включает лигирование специфичных для локуса олигонуклеотидов с зондами захвата.[0026] In some embodiments, extending the first and second capture probes comprises polymerase extension. In some embodiments, the first and second capture probes comprise adding one nucleotide to the capture probe. Some embodiments also comprise ligating locus-specific oligonucleotides to the extended capture probes. In some embodiments, extending the first and second capture probes comprises ligating locus-specific oligonucleotides to the capture probes.

[0027] В некоторых вариантах осуществления стадию (с) выполняют в растворе.[0027] In some embodiments, step (c) is performed in solution.

[0028] В некоторых вариантах осуществления проточная кювета содержит матрицу. В некоторых вариантах осуществления матрица содержит множество лунок. В некоторых вариантах осуществления первая и вторая гранулы выполнены с возможностью прикрепления к матрице. В некоторых вариантах осуществления первая и вторая гранулы содержат биотин, стрептавидин или их производное; и матрица содержит биотин, стрептавидин или их производное. В некоторых вариантах осуществления первая и вторая гранулы являются магнитными.[0028] In some embodiments, the flow cell comprises an array. In some embodiments, the array comprises a plurality of wells. In some embodiments, the first and second beads are configured to be attached to the array. In some embodiments, the first and second beads comprise biotin, streptavidin, or a derivative thereof; and the array comprises biotin, streptavidin, or a derivative thereof. In some embodiments, the first and second beads are magnetic.

[0029] Некоторые варианты осуществления включают набор, содержащий: множество популяций гранул, содержащих олигонуклеотиды, присоединенные к гранулам, причем олигонуклеотиды содержат индексы, сайты связывания индексного праймера, смежные с индексами, зонды захвата, штрихкоды и сайты связывания штрихкодового праймера, смежные со штрихкодами, при этом индексы между популяциями гранул отличаются. В некоторых вариантах осуществления сайты связывания индексного праймера одинаковы во множестве популяций. В некоторых вариантах осуществления штрихкоды указывают на нуклеотидную последовательность зондов захвата. В некоторых вариантах осуществления штрихкоды отличаются в популяции гранул. В некоторых вариантах осуществления сайты связывания штрихкодового праймера одинаковы во множестве популяций. Некоторые варианты осуществления также включают реагент, выбранный из: локус-специфичного олигонуклеотида; транспосома для мечения образца нуклеиновой кислоты; транспосома, содержащего индекс и сайт связывания индексного праймера; адаптера, содержащего индекс и сайт связывания индексного праймера; праймера, способного гибридизоваться с сайтом связывания индексного праймера или его комплементом; и праймера, способного гибридизоваться с сайтом связывания штрихкодового праймера или его комплементом. Некоторые варианты осуществления также включают в себя проточную кювету.[0029] Some embodiments comprise a kit comprising: a plurality of populations of beads comprising oligonucleotides attached to the beads, wherein the oligonucleotides comprise indices, index primer binding sites adjacent to the indices, capture probes, barcodes, and barcode primer binding sites adjacent to the barcodes, wherein the indices are different between the populations of beads. In some embodiments, the index primer binding sites are the same across the plurality of populations. In some embodiments, the barcodes indicate a nucleotide sequence of the capture probes. In some embodiments, the barcodes are different within the population of beads. In some embodiments, the barcode primer binding sites are the same across the plurality of populations. Some embodiments also comprise a reagent selected from: a locus-specific oligonucleotide; a transposome for labeling a nucleic acid sample; a transposome comprising an index and an index primer binding site; an adapter comprising an index and an index primer binding site; a primer capable of hybridizing to the index primer binding site or its complement; and a primer capable of hybridizing to the barcode primer binding site or its complement. Some embodiments also include a flow cell.

[0030] Некоторые варианты осуществления включают способ получения индексированной популяции гранул, включающий: (а) получение популяции гранул, в которой каждая гранула содержит адаптер, зонд захвата и первый полинуклеотид, содержащий штрихкод и сайт связывания штрихкодового праймера; (b) получение множества индексных полинуклеотидов, в котором каждый индексный полинуклеотид содержит индекс и сайт связывания индексного праймера; и (с) присоединение множества индексных полинуклеотидов к популяции гранул посредством адаптеров с получением таким образом индексированной популяции гранул.[0030] Some embodiments include a method for producing an indexed population of beads, comprising: (a) producing a population of beads, wherein each bead comprises an adapter, a capture probe, and a first polynucleotide comprising a barcode and a barcode primer binding site; (b) producing a plurality of index polynucleotides, wherein each index polynucleotide comprises an index and an index primer binding site; and (c) attaching the plurality of index polynucleotides to the population of beads via adapters, thereby producing an indexed population of beads.

[0031] В некоторых вариантах осуществления (с) включает удлинение адаптеров за счет полимеразного удлинения.[0031] In some embodiments, (c) comprises extension of adapters by polymerase extension.

[0032] В некоторых вариантах осуществления каждый индексный полинуклеотид содержит сайт связывания адаптера, а прикрепление включает гибридизацию сайтов связывания адаптера с адаптерами.[0032] In some embodiments, each index polynucleotide comprises an adaptor binding site, and attachment comprises hybridization of the adaptor binding sites to adaptors.

[0033] В некоторых вариантах осуществления (с) включает лигирование индексных полинуклеотидов с адаптерами.[0033] In some embodiments, (c) comprises ligating index polynucleotides with adapters.

[0034] В некоторых вариантах осуществления прикрепление включает гибридизацию шунтового полинуклеотида с адаптером и индексным полинуклеотидом.[0034] In some embodiments, the attachment comprises hybridizing the shunt polynucleotide to an adapter and an index polynucleotide.

[0035] В некоторых вариантах осуществления (с) включает присоединение множества индексных полинуклеотидов к адаптерам популяции гранул посредством химически реакционноспособной функциональной группы. В некоторых вариантах осуществления прикрепление включает реакцию клик-химии.[0035] In some embodiments, (c) comprises attaching a plurality of index polynucleotides to the adaptors of the bead population via a chemically reactive functional group. In some embodiments, the attachment comprises a click chemistry reaction.

[0036] В некоторых вариантах осуществления первые полинуклеотиды популяции гранул содержат отличающиеся друг от друга зонды захвата.[0036] In some embodiments, the first polynucleotides of the population of granules comprise capture probes that differ from each other.

[0037] В некоторых вариантах осуществления индекс каждого индексного полинуклеотида является одинаковым.[0037] In some embodiments, the index of each index polynucleotide is the same.

[0038] В некоторых вариантах осуществления первый полинуклеотид содержит зонд захвата.[0038] In some embodiments, the first polynucleotide comprises a capture probe.

[0039] Некоторые варианты осуществления также включают приведение индексированной популяции гранул в контакт со множеством нуклеиновых кислот, содержащих нуклеиновую кислоту-мишень.[0039] Some embodiments also include contacting the indexed population of beads with a plurality of nucleic acids comprising a target nucleic acid.

[0040] Некоторые варианты осуществления также включают смешивание индексированной популяции гранул, контактирующих со множеством нуклеиновых кислот, содержащих нуклеиновую мишень, с дополнительной индексированной популяцией гранул, причем дополнительная индексированная популяция гранул содержит индексный полинуклеотид, содержащий индекс, отличный от индекса индексированной популяции гранул, контактирующих со множеством нуклеиновых кислот.[0040] Some embodiments also include mixing an indexed population of beads in contact with a plurality of nucleic acids comprising a nucleic target with an additional indexed population of beads, wherein the additional indexed population of beads comprises an index polynucleotide comprising an index different from the index of the indexed population of beads in contact with the plurality of nucleic acids.

[0041] В некоторых вариантах осуществления зонд захвата содержит белок.[0041] In some embodiments, the capture probe comprises a protein.

[0042] В некоторых вариантах осуществления способ выполняют на проточной кювете.[0042] In some embodiments, the method is performed on a flow cell.

[0043] Некоторые варианты осуществления включают способ обнаружения лиганда-мишени, включающий: (а) получение популяции гранул, причем каждая гранула содержит зонд захвата, первый полинуклеотид, содержащий штрихкод, и сайт связывания штрихкодового праймера; (b) получение индексного полинуклеотида, содержащего индекс, сайт связывания индексного праймера и адаптер, способный связываться с сайтом связывания штрихкодового праймера; (с) специфическое связывание лиганда-мишени с зондом захвата; (d) гибридизацию индексного полинуклеотида с первым полинуклеотидом посредством адаптера; (е) обнаружение лиганда-мишени на матрице; и (f) определение индекса и штрихкода первого полинуклеотида.[0043] Some embodiments include a method for detecting a target ligand, comprising: (a) obtaining a population of beads, each bead comprising a capture probe, a first polynucleotide comprising a barcode, and a barcode primer binding site; (b) obtaining an index polynucleotide comprising an index, an index primer binding site, and an adaptor capable of binding to the barcode primer binding site; (c) specifically binding the target ligand to the capture probe; (d) hybridizing the index polynucleotide to the first polynucleotide via the adaptor; (e) detecting the target ligand on the array; and (f) detecting the index and the barcode of the first polynucleotide.

[0044] В некоторых вариантах осуществления (е) включает распределение популяции гранул на матрице.[0044] In some embodiments, (e) includes distributing a population of granules on a matrix.

[0045] В некоторых вариантах осуществления (f) включает гибридизацию индексного праймера с сайтом связывания индексного праймера и определение последовательности индекса.[0045] In some embodiments, (f) comprises hybridizing an index primer to an index primer binding site and determining the index sequence.

[0046] В некоторых вариантах осуществления дегибридизацию индексного полинуклеотида из первого полинуклеотида; гибридизацию штрихкодового праймера с сайтом связывания штрихкодового праймера; и удлинение штрихкодового праймера для определения последовательности штрихкода.[0046] In some embodiments, dehybridizing an index polynucleotide from a first polynucleotide; hybridizing a barcode primer to a barcode primer binding site; and extending the barcode primer to determine a barcode sequence.

[0047] В некоторых вариантах осуществления индексный полинуклеотид дополнительно содержит расщепляемый линкер, расположенный между адаптером и индексом, и (i) включает: (i) расщепление расщепляемого линкера; и (ii) удлинение адаптера для определения последовательности штрихкода.[0047] In some embodiments, the index polynucleotide further comprises a cleavable linker located between the adapter and the index, and (i) comprises: (i) cleaving the cleavable linker; and (ii) extending the adapter to determine the barcode sequence.

[0048] В некоторых вариантах осуществления зонд захвата содержит белок.[0048] In some embodiments, the capture probe comprises a protein.

[0049] В некоторых вариантах осуществления лиганд-мишень содержит нуклеиновую кислоту-мишень. В некоторых вариантах осуществления первый полинуклеотид содержит зонд захвата. В некоторых вариантах осуществления (е) включает удлинение первого полинуклеотида, гибридизованного с нуклеиновой кислотой-мишенью. В некоторых вариантах осуществления удлинение включает добавление обнаруживаемого дидезоксинуклеотида.[0049] In some embodiments, the target ligand comprises a target nucleic acid. In some embodiments, the first polynucleotide comprises a capture probe. In some embodiments, (e) comprises extending the first polynucleotide hybridized to the target nucleic acid. In some embodiments, extending comprises adding a detectable dideoxynucleotide.

[0050] В некоторых вариантах осуществления способ выполняют на проточной кювете.[0050] In some embodiments, the method is performed on a flow cell.

[0051] Некоторые варианты осуществления включают способ обнаружения лиганда-мишени, включающий: (а) получение популяции гранул, причем каждая гранула содержит зонд захвата, первый полинуклеотид, содержащий штрихкод, сайт связывания штрихкодового праймера и второй полинуклеотид; (b) получение индексного полинуклеотида, содержащего индекс, сайт связывания индексного праймера и адаптер; (с) специфическое связывание лиганда-мишени с зондом захвата; (d) прикрепление индексного полинуклеотида ко второму полинуклеотиду посредством адаптера; (е) обнаружение лиганда-мишени на матрице; и (f) определение индекса и штрихкода первого полинуклеотида.[0051] Some embodiments include a method for detecting a target ligand, comprising: (a) obtaining a population of beads, each bead comprising a capture probe, a first polynucleotide comprising a barcode, a barcode primer binding site, and a second polynucleotide; (b) obtaining an index polynucleotide comprising an index, an index primer binding site, and an adapter; (c) specifically binding the target ligand to the capture probe; (d) attaching the index polynucleotide to the second polynucleotide via the adapter; (e) detecting the target ligand on the array; and (f) detecting the index and barcode of the first polynucleotide.

[0052] В некоторых вариантах осуществления второй полинуклеотид содержит штрихкод и сайт связывания штрихкодового праймера.[0052] In some embodiments, the second polynucleotide comprises a barcode and a barcode primer binding site.

[0053] В некоторых вариантах осуществления (d) включает добавление реакционноспособной функциональной группы ко второму полинуклеотиду, причем адаптер способен прикрепляться к реакционноспособной функциональной группе. В некоторых вариантах осуществления добавление реакционноспособной функциональной группы включает реакцию клик-химии.[0053] In some embodiments, (d) comprises adding a reactive functional group to the second polynucleotide, wherein the adapter is capable of attaching to the reactive functional group. In some embodiments, adding the reactive functional group comprises a click chemistry reaction.

[0054] В некоторых вариантах осуществления (е) включает распределение популяции гранул на матрице.[0054] In some embodiments, (e) includes distributing a population of granules on a matrix.

[0055] В некоторых вариантах осуществления (f) включает гибридизацию индексного праймера с сайтом связывания индексного праймера и определение последовательности индекса.[0055] In some embodiments, (f) comprises hybridizing an index primer to an index primer binding site and determining the index sequence.

[0056] В некоторых вариантах осуществления (f) включает гибридизацию штрихкодового праймера с сайтом связывания штрихкодового праймера и определение последовательности штрихкода.[0056] In some embodiments, (f) comprises hybridizing a barcode primer to a barcode primer binding site and determining the barcode sequence.

[0057] В некоторых вариантах осуществления зонд захвата содержит белок.[0057] In some embodiments, the capture probe comprises a protein.

[0058] В некоторых вариантах осуществления лиганд-мишень содержит нуклеиновую кислоту-мишень. В некоторых вариантах осуществления первый полинуклеотид содержит зонд захвата. В некоторых вариантах осуществления (е) включает удлинение первого полинуклеотида, гибридизованного с нуклеиновой кислотой-мишенью. В некоторых вариантах осуществления удлинение включает добавление обнаруживаемого дидезоксинуклеотида.[0058] In some embodiments, the target ligand comprises a target nucleic acid. In some embodiments, the first polynucleotide comprises a capture probe. In some embodiments, (e) comprises extending the first polynucleotide hybridized to the target nucleic acid. In some embodiments, extending comprises adding a detectable dideoxynucleotide.

[0059] В некоторых вариантах осуществления способ выполняют на проточной кювете.[0059] In some embodiments, the method is performed on a flow cell.

[0060] Некоторые варианты осуществления включают способ обнаружения лиганда-мишени на матрице, включающий: (а) получение первой и второй популяций гранул, причем каждая гранула содержит: зонд захвата, причем зонд захвата способен специфически связываться с лигандом-мишенью, нуклеиновую кислоту, кодирующую штрихкод, и сайт связывания штрихкодового праймера, причем штрихкод указывает на зонд захвата, и нуклеиновую кислоту, кодирующую индекс и сайт связывания индексного праймера, причем индекс указывает на источник гранулы из первой популяции или второй популяции; (b) приведение первой популяции гранул в контакт с первым образцом, содержащим первый лиганд-мишень, причем первый лиганд-мишень специфически связывается с зондом захвата первой популяции гранул, и получение таким образом связанной с мишенью первой популяции гранул; (с) приведение второй популяции гранул в контакт со вторым образцом, содержащим второй лиганд-мишень, причем второй лиганд-мишень специфически связывается с зондом захвата второй популяции гранул, и получение таким образом связанной с мишенью второй популяции гранул; (d) случайное распределение связанной с мишенью первой популяции гранул и связанной с мишенью второй популяции гранул на матрице; (е) обнаружение положения гранул, содержащих первый лиганд-мишень и второй лиганд-мишень, на матрице; и (f) определение последовательности индекса и штрихкода гранул, содержащих первый лиганд-мишень и второй лиганд-мишень, на матрице.[0060] Some embodiments include a method of detecting a target ligand on an array, comprising: (a) providing first and second populations of beads, wherein each bead comprises: a capture probe, wherein the capture probe is capable of specifically binding to the target ligand, a nucleic acid encoding a barcode and a barcode primer binding site, wherein the barcode points to the capture probe, and a nucleic acid encoding an index and an index primer binding site, wherein the index points to a source of the bead from the first population or the second population; (b) contacting the first population of beads with a first sample comprising a first target ligand, wherein the first target ligand specifically binds to the capture probe of the first population of beads, and thereby providing a target-bound first population of beads; (c) contacting the second population of beads with a second sample comprising a second target ligand, wherein the second target ligand specifically binds to a capture probe of the second population of beads, thereby producing a target-bound second population of beads; (d) randomly distributing the target-bound first population of beads and the target-bound second population of beads on the matrix; (e) detecting the position of the beads comprising the first target ligand and the second target ligand on the matrix; and (f) determining an index sequence and a barcode of the beads comprising the first target ligand and the second target ligand on the matrix.

[0061] В некоторых вариантах осуществления зонд захвата содержит полинуклеотид. В некоторых вариантах осуществления лиганд-мишень содержит нуклеиновую кислоту. В некоторых вариантах осуществления обнаружение положения гранул, содержащих первый лиганд-мишень и второй лиганд-мишень, на матрице включает удлинение зонда захвата путем полимеразного удлинения или лигирования.[0061] In some embodiments, the capture probe comprises a polynucleotide. In some embodiments, the target ligand comprises a nucleic acid. In some embodiments, detecting the position of beads comprising the first target ligand and the second target ligand on the array comprises extending the capture probe by polymerase extension or ligation.

[0062] В некоторых вариантах осуществления зонд захвата содержит белок.[0062] In some embodiments, the capture probe comprises a protein.

[0063] В некоторых вариантах осуществления стадию (е) выполняют после стадии (f).[0063] In some embodiments, step (e) is performed after step (f).

[0064] В некоторых вариантах осуществления штрихкоды первой популяции гранул содержат отличные друг от друга штрихкоды, и штрихкоды второй популяции гранул содержат отличные друг от друга штрихкоды.[0064] In some embodiments, the barcodes of the first population of granules comprise different barcodes from each other, and the barcodes of the second population of granules comprise different barcodes from each other.

[0065] В некоторых вариантах осуществления индексы первой популяции гранул идентичны друг другу, а индексы второй популяции гранул идентичны друг другу.[0065] In some embodiments, the indices of the first population of granules are identical to each other, and the indices of the second population of granules are identical to each other.

[0066] В некоторых вариантах осуществления матрица размещена на поверхности проточной кюветы. В некоторых вариантах осуществления первая и вторая популяции гранул адаптированы для прикрепления к матрице. В некоторых вариантах осуществления первая и вторая популяции гранул содержат биотин, стрептавидин или их производное; и матрица содержит биотин, стрептавидин или их производное. В некоторых вариантах осуществления первая и вторая популяции гранул являются магнитными.[0066] In some embodiments, the matrix is located on the surface of the flow cell. In some embodiments, the first and second populations of beads are adapted to attach to the matrix. In some embodiments, the first and second populations of beads comprise biotin, streptavidin, or a derivative thereof; and the matrix comprises biotin, streptavidin, or a derivative thereof. In some embodiments, the first and second populations of beads are magnetic.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

[0067] На ФИГ. 1 показан пример осуществления полинуклеотида, содержащего штрихкод, сайт связывания праймера и зонд захвата, присоединенный к грануле посредством 5'-линкера.[0067] FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a polynucleotide comprising a barcode, a primer binding site, and a capture probe attached to a bead via a 5' linker.

[0068] На ФИГ. 2 показан пример осуществления полинуклеотида, содержащего зонд захвата, штрихкод и сайт связывания праймера, присоединенный к грануле посредством 5'-линкера, с присутствием расщепляемого линкера между зондом захвата и штрихкодом.[0068] FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a polynucleotide comprising a capture probe, a barcode, and a primer binding site attached to a bead via a 5' linker, with a cleavable linker present between the capture probe and the barcode.

[0069] На ФИГ. 3 показан пример осуществления полинуклеотида, содержащего штрихкод, сайт связывания праймера и зонд захвата, присоединенный к грануле посредством 3'-линкера.[0069] FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a polynucleotide comprising a barcode, a primer binding site, and a capture probe attached to a bead via a 3' linker.

[0070] На ФИГ. 4 показан пример осуществления полинуклеотида, содержащего спейсер, штрихкод, сайт связывания праймера и зонд захвата, присоединенный к грануле посредством 5'-линкера.[0070] FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a polynucleotide comprising a spacer, a barcode, a primer binding site, and a capture probe attached to a bead via a 5' linker.

[0071] На ФИГ. 5А показан пример осуществления гранулы с прикрепленным первым полинуклеотидом, содержащим штрихкод, сайт связывания штрихкодового праймера и зонд захвата, и с прикрепленным вторым полинуклеотидом, содержащим индекс и сайт связывания индексного праймера.[0071] FIG. 5A shows an example of an embodiment of a bead with an attached first polynucleotide containing a barcode, a barcode primer binding site, and a capture probe, and with an attached second polynucleotide containing an index and an index primer binding site.

[0072] На ФИГ. 5В показан пример осуществления нуклеиновой кислоты-мишени, содержащей однонуклеотидный полиморфизм (SNP), гибридизованный к прикрепленному к грануле зонду захвата.[0072] FIG. 5B shows an exemplary embodiment of a target nucleic acid comprising a single nucleotide polymorphism (SNP) hybridized to a capture probe attached to a bead.

[0073] На ФИГ. 5С показан пример осуществления зонда захвата, удлиненного обнаруживаемым маркером.[0073] FIG. 5C shows an example of an embodiment of a capture probe extended by a detectable marker.

[0074] На ФИГ. 5D показан пример осуществления штрихкодового праймера, гибридизованного с сайтом связывания штрихкодового праймера, и удлинение штрихкодового праймера.[0074] FIG. 5D shows an example of an embodiment of a barcode primer hybridized to a barcode primer binding site and an extension of the barcode primer.

[0075] На ФИГ. 5Е показан пример осуществления индексного праймера, гибридизованного с сайтом связывания индексного праймера, и удлинение индексного праймера.[0075] FIG. 5E shows an example of an embodiment of an index primer hybridized to an index primer binding site and an extension of the index primer.

[0076] На ФИГ. 6А показан пример осуществления: гранулы, содержащей один полинуклеотид, содержащий зонд захвата (слева); гранулы, содержащей зонд захвата нуклеиновой кислоты, полинуклеотида, содержащего штрихкод, указывающий на зонд захвата, и полинуклеотида, содержащего индекс для отличия субпопуляции гранул от другой субпопуляции гранул (посередине); и гранулы, содержащей зонд захвата, содержащий антитело или антигенсвязывающий фрагмент антитела, полинуклеотид, содержащий штрихкод, указывающий на зонд захвата, и полинуклеотид, содержащий индекс для отличия субпопуляции гранул от другой субпопуляции гранул (справа).[0076] FIG. 6A shows an example of an embodiment of a bead comprising a single polynucleotide comprising a capture probe (left); a bead comprising a nucleic acid capture probe, a polynucleotide comprising a barcode indicative of the capture probe, and a polynucleotide comprising an index for distinguishing a subpopulation of beads from another subpopulation of beads (middle); and a bead comprising a capture probe comprising an antibody or antigen-binding fragment of an antibody, a polynucleotide comprising a barcode indicative of the capture probe, and a polynucleotide comprising an index for distinguishing a subpopulation of beads from another subpopulation of beads (right).

[0077] На ФИГ. 6В показаны примеры осуществления: гранулы, содержащей первый и второй зонды захвата, гибридизованные с нуклеиновой кислотой-мишенью, причем первый зонд захвата содержит расщепляемый линкер (слева); и гранулы, содержащий зонд захвата белка, который временно связывает субстрат для генерации сигнала, содержащего обнаруживаемую метку (справа).[0077] FIG. 6B shows exemplary embodiments of a bead comprising a first and second capture probe hybridized to a target nucleic acid, wherein the first capture probe comprises a cleavable linker (left); and a bead comprising a protein capture probe that transiently binds a substrate to generate a signal comprising a detectable label (right).

[0078] На ФИГ. 6С показан пример осуществления двухзондового анализа, в котором нуклеиновая кислота-мишень гибридизована с первым и вторым зондами захвата на грануле, первый зонд захвата лигирован со вторым зондом захвата, а расщепляемый линкер расщеплен для получения гранулы, содержащей удлиненный первый зонд захвата, содержащий обнаруживаемую метку.[0078] FIG. 6C shows an example of a dual-probe assay in which a target nucleic acid is hybridized to first and second capture probes on a bead, the first capture probe is ligated to the second capture probe, and the cleavable linker is cleaved to produce a bead comprising an extended first capture probe comprising a detectable label.

[0079] На ФИГ. 7А представлена фотография пула гранул, иммобилизованного на проточной кювете.[0079] FIG. 7A is a photograph of a pool of beads immobilized on a flow cell.

[0080] На ФИГ. 7В представлена столбчатая диаграмма некоторого количества копий для определенных типов гранул в определенных ячейках.[0080] FIG. 7B shows a bar graph of the number of copies for certain types of granules in certain cells.

[0081] На ФИГ. 7С представлен график сравнения средней интенсивности С и средней интенсивности Т. Средняя интенсивность С является интенсивностью флуоресценции, поступающей от меченого цитозина в паре нуклеотидов, а средняя интенсивность Т является интенсивностью флуоресценции от меченого тимидина в паре нуклеотидов.[0081] FIG. 7C is a graph comparing the average intensity of C and the average intensity of T. The average intensity of C is the fluorescence intensity coming from the labeled cytosine in the nucleotide pair, and the average intensity of T is the fluorescence intensity coming from the labeled thymidine in the nucleotide pair.

[0082] На ФИГ. 8 представлена гистограмма некоторого количества определенных типов гранул в определенных ячейках для репрезентативной пробы.[0082] FIG. 8 shows a histogram of a number of specific types of granules in specific bins for a representative sample.

[0083] На ФИГ. 9 показан вариант осуществления рабочего процесса секвенирования нуклеиновых кислот-мишеней на матрице, в котором полинуклеотиды, содержащие нуклеиновые кислоты-мишени, также включают в себя индекс.[0083] FIG. 9 shows an embodiment of a workflow for sequencing target nucleic acids on an array, wherein the polynucleotides containing the target nucleic acids also include an index.

[0084] На ФИГ. 10 представлен вариант осуществления рабочего процесса секвенирования нуклеиновых кислот-мишеней на матрице, в котором гранулы включают в себя индекс.[0084] FIG. 10 shows an embodiment of a workflow for sequencing target nucleic acids on an array, wherein the beads include an index.

[0085] На ФИГ. 11 показан вариант осуществления рабочего процесса получения популяции индексированных гранул и применения индексированных гранул в многолуночном планшете, причем каждая лунка содержит отдельный образец.[0085] FIG. 11 shows an embodiment of a workflow for obtaining a population of indexed beads and using the indexed beads in a multi-well plate, wherein each well contains a separate sample.

[0086] На ФИГ. 12А представлен схематический вид гранулы с первым и вторым полинуклеотидами, прикрепленными к грануле. Первый полинуклеотид содержит код, такой как штрихкод; праймер А, такой как сайт связывания штрихкодового праймера; и зонд, такой как зонд захвата. Второй полинуклеотид содержит индекс. Второй полинуклеотид присоединен к грануле посредством спейсера и линкера X-Y.[0086] FIG. 12A is a schematic view of a bead with first and second polynucleotides attached to the bead. The first polynucleotide comprises a code, such as a barcode; a primer A, such as a barcode primer binding site; and a probe, such as a capture probe. The second polynucleotide comprises an index. The second polynucleotide is attached to the bead via a spacer and an X-Y linker.

[0087] На ФИГ. 12А представлен схематический вид гранулы с первым и вторым полинуклеотидами, прикрепленными к грануле. Первый полинуклеотид содержит код, такой как штрихкод; праймер А, такой как сайт связывания штрихкодового праймера; и зонд, такой как зонд захвата. Второй полинуклеотид содержит индекс; и праймер В, такой как сайт связывания индексного праймера. Второй полинуклеотид присоединен к грануле посредством шунта, гибридизованного со вторым полинуклеотидом и адаптером. Второй полинуклеотид может быть лигирован с адаптером.[0087] FIG. 12A is a schematic view of a bead with first and second polynucleotides attached to the bead. The first polynucleotide comprises a code, such as a barcode; primer A, such as a barcode primer binding site; and a probe, such as a capture probe. The second polynucleotide comprises an index; and primer B, such as an index primer binding site. The second polynucleotide is attached to the bead via a shunt hybridized to the second polynucleotide and an adapter. The second polynucleotide can be ligated to the adapter.

[0088] На ФИГ. 12С представлен схематический вид гранулы с первым и вторым полинуклеотидами, прикрепленными к грануле. Первый полинуклеотид содержит код, такой как штрихкод; праймер А, такой как сайт связывания штрихкодового праймера; и зонд, такой как зонд захвата. Второй полинуклеотид содержит индекс; праймер В, такой как сайт связывания индексного праймера; и сайт связывания адаптера. Второй полинуклеотид прикреплен к грануле посредством гибридизации с адаптером, прикрепленным к грануле. Адаптер может быть удлинен для включения комплемента индекса; праймер В.[0088] FIG. 12C is a schematic view of a bead with first and second polynucleotides attached to the bead. The first polynucleotide comprises a code, such as a barcode; primer A, such as a barcode primer binding site; and a probe, such as a capture probe. The second polynucleotide comprises an index; primer B, such as an index primer binding site; and an adapter binding site. The second polynucleotide is attached to the bead by hybridization with an adapter attached to the bead. The adapter may be extended to include the complement of the index; primer B.

[0089] На ФИГ. 13А представлен схематический вид гранулы с первым полинуклеотидом, прикрепленным к грануле. Первый полинуклеотид содержит код, такой как штрихкод; праймер, такой как сайт связывания штрихкодового праймера; и зонд, такой как зонд захвата. Показан второй полинуклеотид, содержащий индекс; праймер 2, такой как сайт связывания индексного праймера; спейсер, который может включать необязательный расщепляемый сайт, такой как сайт расщепления уридина; и адаптер, гибридизованный с сайтом связывания штрихкодового праймера.[0089] FIG. 13A is a schematic view of a bead with a first polynucleotide attached to the bead. The first polynucleotide comprises a code, such as a barcode; a primer, such as a barcode primer binding site; and a probe, such as a capture probe. A second polynucleotide is shown comprising an index; primer 2, such as an index primer binding site; a spacer, which may include an optional cleavage site, such as a uridine cleavage site; and an adaptor hybridized to the barcode primer binding site.

[0090] На ФИГ. 13 В показан вариант осуществления рабочего процесса обнаружения нуклеиновой кислоты-мишени на матрице, в которой индексный полинуклеотид гибридизован с первым полинуклеотидом, прикрепленным к грануле.[0090] FIG. 13B shows an embodiment of a workflow for detecting a target nucleic acid on an array in which an index polynucleotide is hybridized to a first polynucleotide attached to a bead.

[0091] На ФИГ. 14 представлен схематический вид гранулы с первым и вторым полинуклеотидами, прикрепленными к грануле. Первый полинуклеотид содержит код, такой как штрихкод; праймер А, такой как сайт связывания штрихкодового праймера; и зонд, такой как зонд захвата. Второй полинуклеотид содержит повторы индекса и сайта связывания индексного праймера.[0091] FIG. 14 is a schematic view of a bead with first and second polynucleotides attached to the bead. The first polynucleotide comprises a code, such as a barcode; a primer A, such as a barcode primer binding site; and a probe, such as a capture probe. The second polynucleotide comprises repeats of an index and an index primer binding site.

[0092] На ФИГ. 15А показан вариант осуществления рабочего процесса обнаружения нуклеиновой кислоты-мишени на матрице, в которой индексный полинуклеотид прикреплен к грануле посредством реакционноспособной группы.[0092] FIG. 15A shows an embodiment of a workflow for detecting a target nucleic acid on an array in which an index polynucleotide is attached to a bead via a reactive group.

[0093] На ФИГ. 15В показан вариант осуществления рабочего процесса обнаружения нуклеиновой кислоты-мишени на матрице и продолжение рабочего процесса, изображенного на ФИГ. 15А.[0093] FIG. 15B shows an embodiment of a workflow for detecting a target nucleic acid on an array and a continuation of the workflow depicted in FIG. 15A.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE ESSENCE OF THE INVENTION

[0094] Некоторые варианты осуществления, представленные в настоящем документе, включают способы и композиции для обнаружения лигандов-мишеней на матрице. В некоторых вариантах осуществления лиганд-мишень может содержать нуклеиновую кислоту, белок или другой антиген. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата специфически связывается с лигандом-мишенью из образца, определяют положение содержащих зонд захвата гранул в матрице и декодируют гранулу для определения зонда захвата и образца. В некоторых вариантах осуществления штрихкод указывает на наличие зонда захвата, прикрепленного к грануле; а индекс указывает на субпопуляцию гранул. В некоторых вариантах осуществления штрихкод и индекс определяют посредством секвенирования. Некоторые варианты осуществления также включают двухзондовый анализ, в котором первый и второй зонды захвата, прикрепленные к грануле, лигируют друг с другом в присутствии нуклеиновой кислоты-мишени, конец продукта лигирования отщепляют от гранулы, а гранулу, содержащую удлиненный зонд захвата, обнаруживают и декодируют на матрице.[0094] Some embodiments provided herein include methods and compositions for detecting target ligands on an array. In some embodiments, the target ligand may comprise a nucleic acid, a protein, or another antigen. In some embodiments, a capture probe specifically binds to a target ligand from a sample, the position of beads containing the capture probe in the array is determined, and the bead is decoded to determine the capture probe and the sample. In some embodiments, a barcode indicates the presence of a capture probe attached to the bead; and an index indicates a subpopulation of beads. In some embodiments, the barcode and index are determined by sequencing. Some embodiments also include a two-probe assay in which first and second capture probes attached to a bead are ligated to each other in the presence of a target nucleic acid, the end of the ligation product is cleaved from the bead, and the bead containing the extended capture probe is detected and decoded on the array.

[0095] Некоторые варианты осуществления, представленные в настоящем документе, относятся к высокопроизводительному генотипированию на матрицах. Некоторые варианты осуществления относятся к декодированию положений микроэлементов в матрице. В некоторых вариантах осуществления микроэлементы содержат полинуклеотиды, имеющие штрихкоды и индексы. Некоторые варианты осуществления включают секвенирование штрихкодов и индексов для определения положений полинуклеотидов в матрице. Некоторые аспекты, которые могут быть полезны для способов и композиций, описанных в настоящем документе, описаны в WO 2020/086746, который полностью включен в настоящий документ путем ссылки.[0095] Some embodiments provided herein relate to high-throughput genotyping on arrays. Some embodiments relate to decoding the positions of trace elements in an array. In some embodiments, the trace elements comprise polynucleotides having barcodes and indices. Some embodiments include sequencing the barcodes and indices to determine the positions of the polynucleotides in the array. Some aspects that may be useful for the methods and compositions described herein are described in WO 2020/086746, which is incorporated herein by reference in its entirety.

[0096] Декодирование путем гибридизации включает определение положения зонда захвата в матрице зондов захвата, распределенной случайным образом. Способ обычно включает несколько последовательных циклов гибридизации меченых зондов гибридизации с одним или более участками зонда захвата, визуализацию событий гибридизации и удаление зондов гибридизации. Для декодирования путем гибридизации требуются специальные реагенты, специальные жидкостные устройства и специальные детекторы. В некоторых вариантах осуществления декодирование путем гибридизации может занимать до 8 часов с 7 8 последовательными циклами.[0096] Hybridization decoding involves determining the position of a capture probe in a randomly distributed array of capture probes. The method typically involves several successive cycles of hybridization of labeled hybridization probes to one or more regions of the capture probe, visualization of hybridization events, and removal of the hybridization probes. Hybridization decoding requires special reagents, special fluidic devices, and special detectors. In some embodiments, hybridization decoding may take up to 8 hours with 7 8 successive cycles.

[0097] Варианты осуществления, представленные в настоящем документе, включают случайным образом распределенные матрицы полинуклеотидов, содержащие сайт связывания праймера и штрихкод. В некоторых вариантах осуществления штрихкод можно быстро секвенировать для декодирования матрицы с использованием высокопроизводительной системы секвенирования. Некоторые варианты осуществления могут существенно сократить время, необходимое для декодирования матрицы без дополнительных реагентов, зондов гибридизации или специализированного декодирующего оборудования.[0097] Embodiments provided herein include randomly distributed polynucleotide arrays containing a primer binding site and a barcode. In some embodiments, the barcode can be rapidly sequenced to decode the array using a high-throughput sequencing system. Some embodiments can significantly reduce the time required to decode the array without additional reagents, hybridization probes, or specialized decoding equipment.

[0098] Некоторые варианты осуществления включают применение методик секвенирования следующего поколения (NGS) и микрочипов на основе гранул. В некоторых таких вариантах осуществления предложены высокоэффективные недорогие и высокопроизводительные генотипирующие анализы, которые можно выполнять на стандартной платформе для секвенирования NGS с небольшими модификациями субстратов и реагентов.[0098] Some embodiments include the use of next generation sequencing (NGS) techniques and bead-based microarrays. Some such embodiments provide highly efficient, low-cost, and high-throughput genotyping assays that can be performed on a standard NGS sequencing platform with minor modifications to substrates and reagents.

[0099] В некоторых способах мультиплексирования множество образцов нуклеиновых кислот из разных источников можно обрабатывать параллельно с поддержанием физического разделения каждого образца. Некоторые варианты осуществления, представленные в настоящем документе, включают способ индексирования нуклеиновой кислоты, который путем индексирования каждого образца по индексу на соответствующей грануле устраняет необходимость в физических барьерах, разделяющих отдельные образцы на всех стадиях. В некоторых вариантах осуществления демультиплексирование индексов выполняют путем секвенирования, и это можно обеспечить на объекте пользователя с использованием стандартного химического секвенирования путем синтеза (SBS). Кроме того, при принятии подхода с использованием декодирования путем секвенирования (DBS), который можно внедрить на объекте потребителя с использованием стандартной платформы и химического SBS, сокращаются ограничения по затратам, пространству и времени, связанные с внутренним декодированием матрицы гранул.[0099] In some multiplexing methods, multiple nucleic acid samples from different sources can be processed in parallel while maintaining physical separation of each sample. Some embodiments presented herein include a method for indexing nucleic acid that, by indexing each sample by an index on the corresponding bead, eliminates the need for physical barriers separating individual samples at all stages. In some embodiments, demultiplexing of the indices is performed by sequencing, and this can be achieved at the user's facility using standard sequencing by synthesis (SBS) chemistry. In addition, by adopting a decoding by sequencing (DBS) approach, which can be implemented at the customer's facility using a standard platform and SBS chemistry, the cost, space, and time constraints associated with internal decoding of the bead array are reduced.

[0100] Некоторые варианты осуществления включают пул гранул с индексированным обогащением, содержащий гранулу, изображенную на ФИГ. 5А. В некоторых таких вариантах осуществления гранула содержит первый полинуклеотид, содержащий зонд локус-специфичный зонд захвата, штрихкод для идентификации положения связанного зонда на матрице и сайт связывания штрихкодового праймера для считывания штрихкода с использованием SBS; и второй полинуклеотид, содержащий индекс для мультиплексирования образца и сайт связывания индексного праймера для считывания индекса с использованием SBS.[0100] Some embodiments include a pool of indexed enriched beads comprising the bead depicted in FIG. 5A. In some such embodiments, the bead comprises a first polynucleotide comprising a locus-specific capture probe, a barcode for identifying the position of the bound probe on the array, and a barcode primer binding site for reading the barcode using SBS; and a second polynucleotide comprising an index for multiplexing a sample and an index primer binding site for reading the index using SBS.

[0101] В некоторых вариантах осуществления сложность пула гранул определяется количеством зондов захвата или количеством составных (N) и количеством поддерживаемых (S) образцов. Таким образом, пул гранул, поддерживающий количество составных N и образцов S, будет состоять из S × N уникальных типов гранул. В некоторых вариантах осуществления зонды захвата и/или индексные праймеры включают дополнительные 3'-ортогональные блокаторы для предотвращения интерференции во время SBS на одном из двух олигонуклеотидов.[0101] In some embodiments, the complexity of the bead pool is determined by the number of capture probes or the number of composites (N) and the number of supported (S) samples. Thus, a bead pool supporting the number of composites N and samples S will consist of S x N unique bead types. In some embodiments, the capture probes and/or index primers include additional 3' orthogonal blockers to prevent interference during SBS on one of the two oligonucleotides.

[0102] Некоторые варианты осуществления включают проведение анализа генотипирования, в котором во многолуночный планшет, содержащий S лунок, загружают S пулов гранул, причем каждый пул гранул имеет уникальный индекс образца, при этом каждая лунка содержит N уникальных типов гранул. После генерирования библиотеки нуклеиновых кислот из образцов такая обработка образца нуклеиновой кислоты на стадиях, включающих случайную амплификацию праймера с последующей ферментативной фрагментацией и очисткой, каждую библиотеку образцов добавляют в индексированную лунку и позволяют гибридизироваться с зондами захвата. После завершения гибридизации путем добавления инкорпорационной смеси, которая включает флуоресцентные нуклеотиды и соответствующую полимеразу, выполняют анализ достройки по одному основанию для зондирования представляющего интерес SNP. В конце встраивания все образцы захвата гранул на планшете объединяют и загружают в проточную кювету. Проточная кювета может быть ровной или структурированной, а поверхность может быть надлежащим образом модифицирована для поддержания иммобилизации гранул при желаемой плотности. В некоторых вариантах осуществления после иммобилизации гранул выполняют считывание SNP, которое включает один цикл сканирования для считывания сигнала, полученного от флуоресцентной инкорпорации на сайте SNP. Этот цикл может включать цикл SBS на устройстве. Для определения зонда захвата и положения конкретной гранулы внутри проточной кюветы также проводят считывание штрихкода, которое включает 12-20 циклов SBS, в зависимости от количества составных пула гранул. В некоторых вариантах осуществления эту стадию можно заменять дополнительными циклами секвенирования после определенного SNP. Кроме того, выполняют считывание индекса образца, которое включает 6-12 циклов SBS для чтения индекса образца. В некоторых вариантах осуществления весь анализ на проточной кювете может включать менее около 30 циклов SBS и может выполняться менее чем за 4 часа.[0102] Some embodiments include conducting a genotyping assay in which S pools of beads are loaded into a multi-well plate containing S wells, wherein each pool of beads has a unique sample index, wherein each well contains N unique bead types. After generating a nucleic acid library from the samples such processing of the nucleic acid sample through steps including random primer amplification followed by enzymatic fragmentation and purification, each sample library is added to an index well and allowed to hybridize with capture probes. After hybridization is complete by adding an incorporation mixture that includes fluorescent nucleotides and an appropriate polymerase, a single base extension assay is performed to probe the SNP of interest. At the end of the incorporation, all of the capture bead samples on the plate are combined and loaded into a flow cell. The flow cell can be smooth or patterned, and the surface can be suitably modified to maintain immobilization of the beads at a desired density. In some embodiments, after immobilization of the beads, a SNP read is performed, which includes one scan cycle to read the signal obtained from the fluorescent incorporation at the SNP site. This cycle may include an SBS cycle on the device. A barcode read is also performed to determine the capture probe and the position of a particular bead within the flow cell, which includes 12-20 SBS cycles, depending on the number of constituent beads in the pool. In some embodiments, this step can be replaced by additional sequencing cycles after a particular SNP. In addition, a sample index read is performed, which includes 6-12 SBS cycles to read the sample index. In some embodiments, the entire flow cell assay may include less than about 30 SBS cycles and may be completed in less than 4 hours.

[0103] Некоторые варианты осуществления относятся к способам и композициям секвенирования полинуклеотидов-мишеней на матрице. Некоторые варианты осуществления относятся к секвенированию полинуклеотидов-мишеней из нескольких различных образцов нуклеиновых кислот на матрице гранул. В некоторых таких вариантах осуществления индексная последовательность связана с нуклеиновыми кислотами-мишенями из образца нуклеиновой кислоты.[0103] Some embodiments relate to methods and compositions for sequencing target polynucleotides on an array. Some embodiments relate to sequencing target polynucleotides from several different nucleic acid samples on an array of beads. In some such embodiments, an index sequence is associated with target nucleic acids from a nucleic acid sample.

[0104] В одном варианте осуществления настоящего изобретения прокладки не используются для разделения различных областей генной матрицы. Вместо этого к образцам добавляют индексные последовательности для дифференцирования образцов, гибридизированных с гранулами, и поддержки объединения образцов с высоким количеством составных. В некоторых вариантах осуществления индексы можно добавлять либо к пулам гранул, либо к образцам.[0104] In one embodiment of the present invention, spacers are not used to separate different regions of the gene array. Instead, index sequences are added to the samples to differentiate samples hybridized to the beads and support the pooling of samples with a high number of constituents. In some embodiments, indices can be added to either pools of beads or samples.

[0105] Варианты осуществления относятся к получению библиотек полинуклеотидов из множества различных образцов нуклеиновых кислот и определению наличия определенных элементов, таких как однонуклеотидный полиморфизм, инсерции, делеции, в нуклеиновых кислотах-мишенях каждого образца нуклеиновой кислоты. Библиотеки полинуклеотидов параллельно исследуют на матрице на наличие определенных элементов нуклеиновых кислот-мишеней.[0105] Embodiments relate to obtaining libraries of polynucleotides from a plurality of different nucleic acid samples and determining the presence of certain elements, such as single nucleotide polymorphisms, insertions, deletions, in target nucleic acids of each nucleic acid sample. The polynucleotide libraries are screened in parallel on an array for the presence of certain elements of the target nucleic acids.

[0106] В некоторых вариантах осуществления каждый образец нуклеиновой кислоты связан с отличающейся индексной последовательностью так, что библиотека полинуклеотидов, полученных из образца нуклеиновой кислоты, включает в себя один и тот же индекс. Нуклеиновую кислоту-мишень идентифицируют в библиотеке полинуклеотидов путем селективной гибридизации нуклеиновой кислоты-мишени с зондом захвата, прикрепленным к грануле, удлинения зонда захвата и обнаружения удлинения зонда захвата на матрице. Каждый зонд захвата может включать штрихкод, и, таким образом, зонд захвата можно идентифицировать путем секвенирования штрихкода, связанного с зондом захвата на матрице. В некоторых таких вариантах осуществления олигонуклеотид, прикрепленный к грануле, включает в себя зонд захвата и штрихкод.[0106] In some embodiments, each nucleic acid sample is linked to a different index sequence such that a library of polynucleotides obtained from the nucleic acid sample includes the same index. A target nucleic acid is identified in the polynucleotide library by selectively hybridizing the target nucleic acid to a capture probe attached to a bead, extending the capture probe, and detecting the extension of the capture probe on the array. Each capture probe may include a barcode, and thus the capture probe can be identified by sequencing the barcode associated with the capture probe on the array. In some such embodiments, an oligonucleotide attached to a bead includes a capture probe and a barcode.

[0107] В некоторых вариантах осуществления индекс, связанный с полинуклеотидом, может быть секвенирован на матрице. Положение сигналов на матрице для удлинения зонда захвата, последовательности штрихкода и последовательности индекса может идентифицировать наличие определенного элемента, такого как однонуклеотидный полиморфизм, инсерция, делеция, в нуклеиновой кислоте-мишени из конкретного образца нуклеиновой кислоты. В некоторых вариантах осуществления множество различных образцов нуклеиновых кислот могут быть протестированы на одной матрице.[0107] In some embodiments, an index associated with a polynucleotide can be sequenced on an array. The position of the signals on the array for the capture probe extension, the barcode sequence, and the index sequence can identify the presence of a specific element, such as a single nucleotide polymorphism, an insertion, a deletion, in a target nucleic acid from a particular nucleic acid sample. In some embodiments, a plurality of different nucleic acid samples can be tested on a single array.

[0108] В настоящем документе термин «матрица» может относиться к популяции различных микроэлементов, таких как микроэлементы, содержащие полинуклеотиды, которые связаны или прикреплены к поверхности таким образом, что разные микроэлементы можно отличать друг от друга в соответствии с относительным местоположением. Отдельный элемент матрицы может включать в себя одну копию микроэлемента, или же может присутствовать множество копий микроэлемента в виде популяции микроэлементов в отдельном элементе матрицы. Популяция микроэлементов в каждом элементе, как правило, является гомогенной и имеет один вид микроэлементов. Таким образом, на элементе может присутствовать множество копий одной нуклеотидной последовательности, например множество молекул нуклеиновых кислот, имеющих одинаковую последовательность.[0108] As used herein, the term "array" may refer to a population of different microelements, such as microelements comprising polynucleotides that are linked or attached to a surface in such a way that different microelements can be distinguished from one another based on relative location. A single element of the array may include a single copy of a microelement, or multiple copies of a microelement may be present as a population of microelements in a single element of the array. The population of microelements in each element is typically homogeneous and has a single type of microelement. Thus, multiple copies of a single nucleotide sequence may be present on an element, such as multiple nucleic acid molecules having the same sequence.

[0109] В некоторых вариантах осуществления на элементе может присутствовать гетерогенная популяция микроэлементов. Таким образом, элемент может, но не обязательно, включать только один вид микроэлемента и может вместо этого содержать множество различных видов микроэлементов, таких как смесь нуклеиновых кислот, имеющих различные последовательности. Соседние элементы матрицы могут отделяться друг от друга без перекрывания. Соответственно, элементы могут быть расположены рядом друг с другом или разделяться гэпом. В вариантах осуществления, в которых элементы разнесены друг от друга, соседние сайты могут быть разнесены, например, на расстояние менее 100 мкм, 50 мкм, 10 мкм, 5 мкм, 1 мкм, 0,5 мкм, 100 нм, 50 нм, 10 нм, 5 нм, 1 нм, 0,5 нм, 100 пм, 50 пм, 1 пм или любое расстояние в пределах диапазона из любых двух вышеперечисленных расстояний. Расположение элементов на матрице также можно понимать с точки зрения межцентровых расстояний между соседними элементами. Используемая в изобретении матрица может иметь соседние элементы с межцентровым расстоянием менее около 100 мкм, 50 мкм, 10 мкм, 5 мкм, 1 мкм, 0,5 мкм, 100 нм, 50 нм, 10 нм, 5 нм, 1 нм, 0,5 нм, 100 пм, 50 пм, 1 пм или любым расстоянием в пределах диапазона из любых двух вышеперечисленных расстояний.[0109] In some embodiments, a heterogeneous population of microelements may be present on an element. Thus, an element may, but does not have to, include only one type of microelement and may instead comprise a plurality of different types of microelements, such as a mixture of nucleic acids having different sequences. Adjacent elements of the array may be separated from each other without overlapping. Accordingly, the elements may be located next to each other or separated by a gap. In embodiments in which the elements are spaced apart, adjacent sites may be spaced, for example, by a distance of less than 100 μm, 50 μm, 10 μm, 5 μm, 1 μm, 0.5 μm, 100 nm, 50 nm, 10 nm, 5 nm, 1 nm, 0.5 nm, 100 pm, 50 pm, 1 pm, or any distance within a range of any two of the above distances. The arrangement of elements on the matrix can also be understood in terms of the center-to-center distances between adjacent elements. The matrix used in the invention can have adjacent elements with a center-to-center distance of less than about 100 μm, 50 μm, 10 μm, 5 μm, 1 μm, 0.5 μm, 100 nm, 50 nm, 10 nm, 5 nm, 1 nm, 0.5 nm, 100 pm, 50 pm, 1 pm or any distance within the range of any two of the above distances.

[0110] В некоторых вариантах осуществления значения расстояний, описанные выше или в любом другом месте этого документа, могут представлять собой среднее расстояние между соседними элементами матрицы. Таким образом, не все соседние элементы должны находиться в указанном диапазоне, если иное не указано конкретно, например посредством конкретного утверждения о том, что расстояние представляет собой пороговое расстояние между всеми соседними элементами матрицы. Варианты осуществления могут использоваться с матрицами, имеющими элементы с различными значениями плотности. Примеры диапазонов плотностей для определенных вариантов осуществления включают в себя от около 10000000 элементов/см2 до около 2000000000 элементов/см2; от около 100000000 элементов/см2 до около 1000000000 элементов/см2; от около 100000 элементов/см2 до около 10000000 элементов/см2; от около 1000000 элементов/см2 до около 5000000 элементов/см2; от около 10000 элементов/см2 до около 100000 элементов/см2; от около 20000 элементов/см2 до около 50000 элементов/см2; от около 1000 элементов/см2 до около 5000 элементов/см2, или любую плотность в пределах диапазона любых двух из вышеуказанных плотностей.[0110] In some embodiments, the distance values described above or elsewhere herein may represent an average distance between adjacent elements of the array. Thus, not all adjacent elements need to be within the stated range unless otherwise specifically stated, such as by specifically stating that the distance is a threshold distance between all adjacent elements of the array. Embodiments may be used with arrays having elements of varying density values. Examples of density ranges for certain embodiments include from about 10,000,000 elements/ cm2 to about 2,000,000,000 elements/ cm2 ; from about 100,000,000 elements/ cm2 to about 1,000,000,000 elements/ cm2 ; from about 100,000 elements/ cm2 to about 10,000,000 elements/ cm2 ; from about 1,000,000 elements/ cm2 to about 5,000,000 elements/ cm2 ; from about 10,000 elements/ cm2 to about 100,000 elements/ cm2 ; from about 20,000 elements/ cm2 to about 50,000 elements/ cm2 ; from about 1,000 elements/ cm2 to about 5,000 elements/ cm2 , or any density within the range of any two of the foregoing densities.

[0111] В настоящем документе термин «поверхность» может относиться к части субстрата или структуры подложки, которая доступна для контакта с реагентами, гранулами или аналитами. Поверхность может быть по существу ровной или плоской. Альтернативно поверхность может иметь закругленную или контурную форму. Примерами контуров, которые можно использовать на поверхности, являются лунки, выемки, столбики, ребра, каналы или т.п. Примеры материалов, которые можно использовать в качестве субстрата или структуры подложки, включают в себя стекло, такое как модифицированное или функционализированное стекло; пластик, такой как акрил, полистирол или сополимер стирола и другого материала, полипропилен, полиэтилен, полибутилен, полиуретан или TEFLON; полисахариды или сшитые полисахариды, такие как агароза или сефароза; нейлон; нитроцеллюлозу; смолу; кремнезем или материалы на основе кремнезема, включая кремний и модифицированный кремний; углеродное волокно; металл; неорганическое стекло; пучок оптических волокон или различные другие полимеры. Поверхность, пригодная для использования в рамках изобретения, может быть изготовлена из одного материала или смеси нескольких различных материалов. В некоторых вариантах осуществления поверхность содержит лунки. В некоторых вариантах осуществления опорная конструкция может содержать один или более слоев. Примеры опорных конструкций могут включать чип, пленку, многолуночный планшет и проточную кювету.[0111] As used herein, the term "surface" may refer to a portion of a substrate or support structure that is accessible for contact with reagents, beads, or analytes. The surface may be substantially smooth or flat. Alternatively, the surface may have a rounded or contoured shape. Examples of contours that may be used on a surface include wells, recesses, columns, ridges, channels, or the like. Examples of materials that may be used as a substrate or support structure include glass, such as modified or functionalized glass; plastic, such as acrylic, polystyrene, or a copolymer of styrene and another material, polypropylene, polyethylene, polybutylene, polyurethane, or TEFLON; polysaccharides or cross-linked polysaccharides, such as agarose or sepharose; nylon; nitrocellulose; resin; silica or silica-based materials, including silicon and modified silicon; carbon fiber; metal; inorganic glass; a bundle of optical fibers or various other polymers. A surface suitable for use in the invention may be made of a single material or a mixture of several different materials. In some embodiments, the surface comprises wells. In some embodiments, the support structure may comprise one or more layers. Examples of support structures may include a chip, a film, a multi-well plate, and a flow cell.

[0112] В настоящем документе термин «гранула» может относиться к небольшому телу, изготовленному из жесткого или полужесткого материала. Тело может иметь форму, описываемую, например, как сфера, овал, микросфера, или иную принятую форму частиц с симметричными или несимметричными размерами. Примеры материалов, подходящих для гранул, включают в себя стекло, такое как модифицированное или функционализированное стекло; пластик, такой как акрил, полистирол или сополимер стирола и другого материала, полипропилен, полиэтилен, полибутилен, полиуретан или TEFLON; полисахариды или сшитые полисахариды, такие как агароза или сефароза; нейлон; нитроцеллюлозу; смолу; кремнезем или материалы на основе кремнезема, включая кремний и модифицированный кремний; углеродное волокно; металл; неорганическое стекло; или множество иных полимеров. Примеры гранул включают в себя стеклянные гранулы с контролируемыми порами, парамагнитные гранулы, золь двуокиси тория, гранулы сефарозы, нанокристаллы и другие известные в данной области гранулы. Гранулы могут быть изготовлены из биологических или небиологических материалов. Магнитные гранулы особенно подходят для использования из-за простоты манипуляций с магнитными гранулами с помощью магнитов на различных стадиях способов, описанных в настоящем документе. Гранулы, используемые в определенных вариантах осуществления, могут иметь диаметр, ширину или длину от около 0,1 мкм до около 100 мкм, от около 0,1 нм до около 500 нм. В некоторых вариантах осуществления, гранулы, используемые в определенных вариантах изобретения, могут иметь диаметр, ширину или длину менее около 100 мкм, 50 мкм, 10 мкм, 5 мкм, 1 мкм, 0,5 мкм, 100 нм, 50 нм, 10 нм, 5 нм, 1 нм, 0,5 нм, 100 пм, 50 пм, 1 пм или любой диаметр, ширину или длину в пределах диапазона из любых двух вышеперечисленных значений диаметра, ширины или длины. Размер гранулы можно выбрать таким образом, чтобы она имела уменьшенный размер и, следовательно, можно было обеспечить больше элементов на единицу площади с сохранением при этом достаточного сигнала (копии темплата на элемент) для анализа этих элементов.[0112] As used herein, the term "bead" may refer to a small body made of a rigid or semi-rigid material. The body may have a shape described, for example, as a sphere, oval, microsphere, or other accepted particle shape with symmetrical or asymmetrical dimensions. Examples of materials suitable for beads include glass, such as modified or functionalized glass; plastic, such as acrylic, polystyrene or a copolymer of styrene and another material, polypropylene, polyethylene, polybutylene, polyurethane or TEFLON; polysaccharides or cross-linked polysaccharides, such as agarose or sepharose; nylon; nitrocellulose; resin; silica or silica-based materials, including silicon and modified silicon; carbon fiber; metal; inorganic glass; or a variety of other polymers. Examples of beads include controlled pore glass beads, paramagnetic beads, thorium dioxide sol, sepharose beads, nanocrystals, and other beads known in the art. The beads can be made from biological or non-biological materials. Magnetic beads are particularly suitable for use due to the ease of manipulation of magnetic beads with magnets at various stages of the methods described herein. The beads used in certain embodiments can have a diameter, width, or length from about 0.1 μm to about 100 μm, from about 0.1 nm to about 500 nm. In some embodiments, the beads used in certain embodiments of the invention may have a diameter, width, or length of less than about 100 μm, 50 μm, 10 μm, 5 μm, 1 μm, 0.5 μm, 100 nm, 50 nm, 10 nm, 5 nm, 1 nm, 0.5 nm, 100 pm, 50 pm, 1 pm, or any diameter, width, or length within a range of any two of the above diameter, width, or length values. The bead size may be selected such that it has a reduced size and, therefore, more elements per unit area can be provided while maintaining sufficient signal (template copies per element) for the analysis of these elements.

[0113] В некоторых вариантах осуществления полинуклеотиды могут быть прикреплены к гранулам. В некоторых вариантах осуществления гранулы могут быть распределены в лунки на поверхности субстрата. Пример матриц гранул, которые можно использовать в определенных вариантах осуществления, включают технологию произвольного порядка BEADARRAY (Illumina Inc., г. Сан-Диего, штат Калифорния). Такие массивы гранул описаны в публикациях Michael et al., Anal Chem 70, 1242-8 (1998); Walt, Science 287, 451-2 (2000); Fan et al., Cold Spring Harb Symp QuantBiol 68:69-78 (2003); Gunderson et al., Nat Genet 37:549-54 (2005); Bibikova et al. Am J Pathol 165:1799-807 (2004); Fan et al., Genome Res 14:878-85 (2004); Kuhn et al., Genome Res 14:2347-56 (2004); Yeakley et al., NatBiotechnol 20:353-8 (2002); и Bibikova et al., Genome Res 16:383-93 (2006), каждая из которых полностью включена в настоящий документ путем ссылки.[0113] In some embodiments, the polynucleotides may be attached to beads. In some embodiments, the beads may be distributed into wells on the surface of a substrate. Examples of bead arrays that may be used in certain embodiments include BEADARRAY random order technology (Illumina Inc., San Diego, Calif.). Such bead arrays are described in Michael et al., Anal Chem 70, 1242-8 (1998); Walt, Science 287, 451-2 (2000); Fan et al., Cold Spring Harb Symp QuantBiol 68:69-78 (2003); Gunderson et al., Nat Genet 37:549-54 (2005); Bibikova et al. Am J Pathol 165:1799-807 (2004); Fan et al., Genome Res 14:878-85 (2004); Kuhn et al., Genome Res 14:2347-56 (2004); Yeakley et al., NatBiotechnol 20:353-8 (2002); and Bibikova et al., Genome Res 16:383-93 (2006), each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

[0114] В настоящем документе термины «полинуклеотид» и «нуклеиновая кислота» могут использоваться взаимозаменяемо и могут относиться к полимерной форме нуклеотидов любой длины, либо рибонуклеотидов, либо дезоксирибонуклеотидов. Таким образом, этот термин включает одно-, двух- или многоцепочечную ДНК или РНК. Термин «полинуклеотид» также относится как к двухцепочечным, так и к одноцепочечным молекулам. Примеры полинуклеотидов включают ген или фрагмент гена, геномную ДНК, фрагмент геномной ДНК, экзон, интрон, матричную РНК (мРНК), транспортную РНК, рибосомную РНК, некодирующую РНК (нкРНК), такую как РНК, взаимодействующую с PIWI (пиРНК), малую интерферирующую РНК (миРНК) и длинную некодирующую РНК (длнкРНК), малую шпилечную (мшРНК), малую ядерную РНК (мяРНК), микроРНК (мкрРНК), малую ядрышковую РНК (мяшРНК) и вирусную РНК, рибозим, кДНК, рекомбинантный полинуклеотид, разветвленный полинуклеотид, плазмиду, вектор, изолированную ДНК любой последовательности, изолированную РНК любой последовательности, полинуклеотидный зонд, праймер или амплифицированную копию любого из вышеперечисленных вариантов. Полинуклеотид может включать в себя модифицированные нуклеотиды, такие как метилированные нуклеотиды и аналоги нуклеотидов, включая нуклеотиды с неприродными основаниями, нуклеотиды с модифицированными природными основаниями, такими как аза- или деазапурины. Полинуклеотид может состоять из определенной последовательности четырех нуклеотидных оснований: аденина (А); цитозина (Ц); гуанина (Г); и тимина (Т). Также может присутствовать урацил (У), например, в качестве естественной замены тимина, если полинуклеотид представляет собой РНК. Урацил также может использоваться в ДНК. Таким образом, термин «последовательность» относится к буквенному представлению полинуклеотида или любой молекулы нуклеиновой кислоты, включая природные и неприродные основания.[0114] As used herein, the terms "polynucleotide" and "nucleic acid" may be used interchangeably and may refer to a polymeric form of nucleotides of any length, either ribonucleotides or deoxyribonucleotides. Thus, the term includes single-, double-, or multi-stranded DNA or RNA. The term "polynucleotide" also refers to both double-stranded and single-stranded molecules. Examples of polynucleotides include a gene or gene fragment, genomic DNA, a genomic DNA fragment, an exon, an intron, messenger RNA (mRNA), transfer RNA, ribosomal RNA, non-coding RNA (ncRNA) such as PIWI-interacting RNA (piRNA), small interfering RNA (siRNA), and long non-coding RNA (lncRNA), small hairpin RNA (shRNA), small nuclear RNA (snRNA), microRNA (siRNA), small nucleolar RNA (snshRNA), and viral RNA, ribozyme, cDNA, recombinant polynucleotide, branched polynucleotide, plasmid, vector, isolated DNA of any sequence, isolated RNA of any sequence, polynucleotide probe, primer, or an amplified copy of any of the above. A polynucleotide may include modified nucleotides such as methylated nucleotides and nucleotide analogs, including nucleotides with unnatural bases, nucleotides with modified natural bases such as aza- or deazapurines. A polynucleotide may consist of a specific sequence of four nucleotide bases: adenine (A); cytosine (C); guanine (G); and thymine (T). Uracil (U) may also be present, for example as a natural replacement for thymine if the polynucleotide is RNA. Uracil may also be used in DNA. Thus, the term "sequence" refers to the letter representation of a polynucleotide or any nucleic acid molecule, including natural and unnatural bases.

[0115] В настоящем документе термин «нуклеиновая кислота-мишень» или его грамматический эквивалент может относиться к молекулам или последовательностям нуклеиновой кислоты, которые необходимо секвенировать, анализировать и/или дополнительно обработать. В некоторых вариантах осуществления нуклеиновая кислота-мишень может быть присоединена к матрице. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата может быть присоединен к матрице, а матрицу впоследствии можно использовать для обнаружения нуклеиновой кислоты-мишени в образце, который взаимодействует с зондом. В связи с этим следует понимать, что в отношении способов обнаружения нуклеиновых кислот в некоторых вариантах осуществления термины «мишень» и «зонд» могут использоваться взаимозаменяемо.[0115] As used herein, the term "target nucleic acid" or a grammatical equivalent thereof may refer to nucleic acid molecules or sequences that are to be sequenced, analyzed, and/or further processed. In some embodiments, the target nucleic acid may be attached to an array. In some embodiments, a capture probe may be attached to the array, and the array may subsequently be used to detect the target nucleic acid in a sample that interacts with the probe. In this regard, it should be understood that in some embodiments, the terms "target" and "probe" may be used interchangeably with respect to methods for detecting nucleic acids.

[0116] В настоящем документе термин «зонд захвата» может относиться к полинуклеотиду, имеющему достаточную комплементарность, чтобы специфически гибридизоваться с нуклеиновой кислотой-мишенью. Зонд захвата может функционировать как аффинная связывающая молекула для выделения нуклеиновой кислоты-мишени из других нуклеиновых кислот и/или компонентов в смеси. В некоторых вариантах осуществления нуклеиновая кислота-мишень может быть специфически связана зондом захвата через промежуточные молекулы. Примеры промежуточных молекул включают линкеры, адаптеры и другие мостиковые нуклеиновые кислоты, имеющие достаточную комплементарность, чтобы специфически гибридизироваться как с целевой последовательностью, так и с зондом захвата.[0116] As used herein, the term "capture probe" may refer to a polynucleotide that has sufficient complementarity to specifically hybridize to a target nucleic acid. The capture probe may function as an affinity binding molecule to isolate the target nucleic acid from other nucleic acids and/or components in a mixture. In some embodiments, the target nucleic acid may be specifically linked to the capture probe via intermediate molecules. Examples of intermediate molecules include linkers, adapters, and other bridging nucleic acids that have sufficient complementarity to specifically hybridize to both the target sequence and the capture probe.

[0117] В настоящем документе термин «гибридизация», «гибридизировать» или их грамматический эквивалент может относиться к реакции, в которой один или более полинуклеотидов взаимодействуют с образованием комплекса, который по меньшей мере частично образован посредством водородных связей между основаниями нуклеотидных остатков. Водородные связи могут возникать посредством спаривания оснований по Уотсону - Крику, связывания по Хугстину или любым другим специфичным для последовательности способом. Комплекс может иметь две цепочки, образующие дуплексную структуру, три или более цепочки, образующие многоцепочечный комплекс, одну самогибридизующуюся цепь или любую их комбинацию. Кроме водородного связывания цепочки также могут быть поперечно-сшитыми или соединены иными силами.[0117] As used herein, the term "hybridization," "hybridize," or a grammatical equivalent thereof may refer to a reaction in which one or more polynucleotides interact to form a complex that is at least partially formed by hydrogen bonding between the bases of the nucleotide residues. Hydrogen bonding may occur through Watson-Crick base pairing, Hoogsteen bonding, or any other sequence-specific method. The complex may have two strands forming a duplex structure, three or more strands forming a multi-strand complex, one self-hybridizing strand, or any combination thereof. In addition to hydrogen bonding, the strands may also be cross-linked or linked by other forces.

[0118] В настоящем документе термины «удлиняющий», «удлинение» или их любые грамматические эквиваленты могут относиться к добавлению дНТФ к праймеру, полинуклеотиду или другой молекуле нуклеиновой кислоты ферментом-удлинителем, таким как полимераза. Например, в некоторых способах, описанных в настоящем документе, полученный удлиненный праймер содержит информацию о последовательности РНК. Хотя в некоторых вариантах осуществления описано выполнение удлинения с использованием полимеразы, такой как ДНК-полимераза или обратная транскриптаза, удлинение может быть выполнено любым другим способом, хорошо известным в данной области. Например, удлинение можно выполнять путем лигирования коротких отрезков случайно выбранных олигонуклеотидов друг с другом, например, олигонуклеотидов, которые гибридизовались с представляющей интерес цепью.[0118] As used herein, the terms "extension," "extension," or any grammatical equivalent thereof may refer to the addition of a dNTP to a primer, polynucleotide, or other nucleic acid molecule by an extension enzyme, such as a polymerase. For example, in some methods described herein, the resulting extended primer contains RNA sequence information. Although some embodiments describe performing extension using a polymerase, such as DNA polymerase or reverse transcriptase, extension may be performed by any other method well known in the art. For example, extension may be performed by ligating short lengths of randomly selected oligonucleotides to each other, such as oligonucleotides that have hybridized to the strand of interest.

[0119] В настоящем документе термины «лигирование», «лигировать» или другие их грамматические эквиваленты могут относиться к соединению двух нуклеотидных цепей фосфодиэфирной связью. Такая реакция может быть катализирована лигазой. Термин «лигаза» относится к классу ферментов, которые катализируют эту реакцию с гидролизом АТФ или аналогичного трифосфата.[0119] As used herein, the terms "ligation," "ligate," or other grammatical equivalents thereof may refer to the joining of two nucleotide chains by a phosphodiester bond. Such a reaction may be catalyzed by a ligase. The term "ligase" refers to a class of enzymes that catalyze this reaction with the hydrolysis of ATP or an analogous triphosphate.

Декодирование путем секвенированияDecoding by sequencing

[0120] Некоторые варианты осуществления способов и композиций, предложенных в настоящем документе, включают декодирование положения микроэлементов матрицы с использованием высокопроизводительного секвенирования. В некоторых вариантах осуществления микроэлементы матрицы содержат полинуклеотиды. В некоторых вариантах осуществления полинуклеотиды можно случайным образом распределить на поверхности субстрата. В некоторых вариантах осуществления полинуклеотид может содержать сайт связывания праймера и штрихкод. В некоторых вариантах осуществления полинуклеотид может содержать зонд захвата, сайт связывания праймера и штрихкод.[0120] Some embodiments of the methods and compositions provided herein include decoding the position of array microfeatures using high-throughput sequencing. In some embodiments, the array microfeatures comprise polynucleotides. In some embodiments, the polynucleotides may be randomly distributed on the surface of a substrate. In some embodiments, the polynucleotide may comprise a primer binding site and a barcode. In some embodiments, the polynucleotide may comprise a capture probe, a primer binding site, and a barcode.

[0121] Некоторые варианты осуществления для декодирования положения полинуклеотидов в матрице могут включать (а) получение субстрата, имеющего матрицу полинуклеотидов, распределенных на поверхности субстрата, причем каждый полинуклеотид содержит штрихкод и сайт связывания праймера; (b) гибридизацию множества праймеров с сайтами связывания праймера; и (с) определение последовательностей штрихкодов путем удлинения гибридизированных праймеров. В некоторых таких вариантах осуществления последовательность каждого штрихкода может указывать положение полинуклеотида в матрице. Например, в некоторых вариантах осуществления матрицу можно получить с использованием полинуклеотидов, причем известно, что штрихкоды ассоциируются с определенными зондами захвата, так что определение положения штрихкода на матрице может указывать на положение соответствующего зонда захвата. В таких вариантах осуществления каждый полинуклеотид может быть связан с зондом захвата через общий элемент. Например, каждый полинуклеотид и зонд захвата может быть связан с одними тем же микроэлементом, таким как гранула. В дополнительных таких вариантах осуществления каждый полинуклеотид может содержать зонд захвата.[0121] Some embodiments for decoding the position of polynucleotides in an array may comprise (a) providing a substrate having an array of polynucleotides distributed on the surface of the substrate, wherein each polynucleotide comprises a barcode and a primer binding site; (b) hybridizing a plurality of primers to the primer binding sites; and (c) determining the sequences of the barcodes by extending the hybridized primers. In some such embodiments, the sequence of each barcode may indicate the position of the polynucleotide in the array. For example, in some embodiments, the array may be provided using polynucleotides wherein the barcodes are known to be associated with certain capture probes, such that determining the position of the barcode on the array may indicate the position of the corresponding capture probe. In such embodiments, each polynucleotide may be linked to a capture probe via a common element. For example, each polynucleotide and the capture probe may be linked to the same microelement, such as a bead. In further such embodiments, each polynucleotide may comprise a capture probe.

[0122] В некоторых вариантах осуществления штрихкод может содержать нуклеотидную последовательность, которую можно использовать для определения полинуклеотида в матрице. Штрихкод может включать в себя уникальную нуклеотидную последовательность, которая отличима от других штрихкодов. Она также может быть отличима от других нуклеотидных последовательностей в полинуклеотидах и целевых нуклеиновых кислотах по последовательности штрихкода, а также по положению штрихкода в полинуклеотиде, например по его положению на 5' сайта связывания праймера. Например, в некоторых вариантах осуществления в множестве нуклеиновых кислот последовательность штрихкода может присутствовать более одного раза, однако штрихкод, расположенный на 5' от сайта связывания праймера, может быть обнаружен. Штрихкод может иметь любую желаемую длину последовательности, достаточную для обеспечения уникальной нуклеотидной последовательности в пределах множества штрихкодов в популяции и/или в пределах множества анализируемых или исследуемых полинуклеотидов и целевых нуклеиновых кислот. В некоторых вариантах осуществления штрихкод является нуклеиновой кислотой или областью внутри полинуклеотида в диапазоне около 6-30 нуклеотидов. Штрихкод может содержать, например, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 или 30 нуклеотидов, или он может быть длиннее. Например, штрихкод может содержать 35, 40, 45 или 50 нуклеотидов, или он может быть длиннее. Подходящие штрихкоды для некоторых вариантов осуществления описаны в патенте США No 8,053,192, который полностью включен в настоящий документ путем ссылки. В некоторых вариантах осуществления штрихкод может отличать полинуклеотид от другого полинуклеотида в матрице, так что каждый штрихкод отличается от другого штрихкода. В некоторых вариантах осуществления штрихкод может отличать популяцию полинуклеотидов от другой популяции полинуклеотидов в матрице, так что набор штрихкодов отличается от другого набора штрихкодов. Некоторые аспекты, применимые со способами и композициями, предложенными в настоящем документе, описаны в патентах США 20180334711 А1 и 20190085384 А1, каждый из которых полностью включен в настоящий документ путем ссылки. В некоторых вариантах осуществления штрихкод может включать в себя уникальный молекулярный идентификатор (UMI).[0122] In some embodiments, the barcode may comprise a nucleotide sequence that can be used to identify a polynucleotide in an array. The barcode may include a unique nucleotide sequence that is distinguishable from other barcodes. It may also be distinguishable from other nucleotide sequences in polynucleotides and target nucleic acids by the barcode sequence, as well as by the position of the barcode in the polynucleotide, such as by its position 5' of a primer binding site. For example, in some embodiments, the barcode sequence may be present more than once in a plurality of nucleic acids, but a barcode located 5' of a primer binding site may be detected. The barcode may have any desired sequence length sufficient to provide a unique nucleotide sequence within a plurality of barcodes in a population and/or within a plurality of polynucleotides and target nucleic acids being analyzed or tested. In some embodiments, the barcode is a nucleic acid or a region within a polynucleotide in the range of about 6-30 nucleotides. The barcode may comprise, for example, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 or 30 nucleotides, or it may be longer. For example, the barcode may comprise 35, 40, 45 or 50 nucleotides, or it may be longer. Suitable barcodes for some embodiments are described in U.S. Patent No. 8,053,192, which is incorporated herein by reference in its entirety. In some embodiments, a barcode may distinguish a polynucleotide from another polynucleotide in an array, such that each barcode is different from another barcode. In some embodiments, a barcode may distinguish a population of polynucleotides from another population of polynucleotides in an array, such that a set of barcodes is different from another set of barcodes. Some aspects applicable to the methods and compositions provided herein are described in U.S. Patents 20180334711 A1 and 20190085384 A1, each of which is incorporated herein by reference in its entirety. In some embodiments, a barcode may include a unique molecular identifier (UMI).

[0123] В некоторых вариантах осуществления сайт связывания праймера может быть 3' штрихкода, так что праймер, гибридизованный с сайтом связывания праймера, можно удлинить с образованием комплемента штрихкода. Например, для получения последовательности штрихкода праймер можно удлинить. В некоторых вариантах осуществления сайт связывания праймера может находиться непосредственно по соседству со штрихкодом в полинуклеотиде. В некоторых вариантах осуществления каждый сайт связывания праймера в популяции полинуклеотидов может иметь одну и ту же последовательность. В некоторых вариантах осуществления субпопуляция полинуклеотидов может содержать сайты связывания праймера с первой последовательностью, а другая субпопуляция полинуклеотидов может содержать сайты связывания праймера со второй последовательностью. В некоторых вариантах осуществления гибридизация различных праймеров с множеством различных сайтов связывания праймера может быть одновременной, последовательной или итеративной.[0123] In some embodiments, the primer binding site may be 3' of the barcode, such that a primer hybridized to the primer binding site may be extended to form a complement of the barcode. For example, to obtain a barcode sequence, the primer may be extended. In some embodiments, the primer binding site may be immediately adjacent to the barcode in a polynucleotide. In some embodiments, each primer binding site in a population of polynucleotides may have the same sequence. In some embodiments, a subpopulation of polynucleotides may comprise primer binding sites with a first sequence, and another subpopulation of polynucleotides may comprise primer binding sites with a second sequence. In some embodiments, hybridization of different primers to a plurality of different primer binding sites may be simultaneous, sequential, or iterative.

[0124] Некоторые варианты осуществления включают полинуклеотиды, содержащие зонд захвата. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата может содержать последовательность, которая может гибридизироваться с нуклеиновой кислотой-мишенью. В некоторых вариантах осуществления популяция полинуклеотидов может содержать зонды захвата, которые отличаются друг от друга. В некоторых вариантах осуществления каждый зонд захвата может отличаться друг от друга. В некоторых вариантах осуществления зонды захвата могут быть похожи друг на друга, например, они могут иметь похожие последовательности и/или похожие последовательности со схожей длиной. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата может отличаться от одного другого зонда захвата количеством нуклеотидов менее 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3 или 2, причем количество нуклеотидов может быть представлено последовательными нуклеотидами, непоследовательными нуклеотидами, вставленными нуклеотидами или удаленными нуклеотидами в зонде захвата. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата может отличаться от одного другого зонда захвата одним нуклеотидом. В некоторых вариантах осуществления сайт связывания праймера и штрихкод могут быть 5' зонда захвата. В некоторых вариантах осуществления сайт связывания праймера и штрихкод могут представлять собой 3' зонда захвата.[0124] Some embodiments include polynucleotides comprising a capture probe. In some embodiments, a capture probe may comprise a sequence that can hybridize to a target nucleic acid. In some embodiments, a population of polynucleotides may comprise capture probes that are different from one another. In some embodiments, each capture probe may be different from one another. In some embodiments, the capture probes may be similar to one another, such as having similar sequences and/or similar sequences of similar length. In some embodiments, a capture probe may differ from one other capture probe by a number of nucleotides less than 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, or 2, wherein the number of nucleotides may be consecutive nucleotides, non-consecutive nucleotides, inserted nucleotides, or deleted nucleotides in the capture probe. In some embodiments, a capture probe may differ from one other capture probe by one nucleotide. In some embodiments, the primer binding site and the barcode may be 5' of the capture probe. In some embodiments, the primer binding site and the barcode may be 3' of the capture probe.

[0125] Некоторые варианты осуществления включают полинуклеотиды, содержащие расщепляемые линкеры. В некоторых таких вариантах осуществления расщепляемый линкер может быть расположен так, чтобы расщепление линкера могло отделять зонд захвата от сайта связывания праймера и штрихкода. В некоторых вариантах осуществления расщепляемый линкер может быть расположен в полинуклеотиде между зондом захвата и сайтом связывания праймера и штрихкодом. В некоторых вариантах осуществления расщепляемый линкер может удалять полинуклеотид, содержащий сайт связывания праймера и штрихкод, связанный с зондом захвата. Например, полинуклеотид и зонд захвата могут быть оба связаны с гранулой. Расщепление расщепляемого линкера может приводить к удалению с гранулы полинуклеотида, содержащего сайт связывания праймера и штрихкод.[0125] Some embodiments include polynucleotides that contain cleavable linkers. In some such embodiments, the cleavable linker can be positioned such that cleavage of the linker can separate the capture probe from the primer binding site and the barcode. In some embodiments, the cleavable linker can be positioned on the polynucleotide between the capture probe and the primer binding site and the barcode. In some embodiments, the cleavable linker can remove a polynucleotide containing a primer binding site and a barcode associated with the capture probe. For example, the polynucleotide and the capture probe can both be associated with a bead. Cleavage of the cleavable linker can result in the removal of the polynucleotide containing the primer binding site and the barcode from the bead.

[0126] В некоторых вариантах осуществления расщепляемый линкер может иметь длину, соответствующую по меньшей мере 2, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 50, 100, 500 нуклеотидам, или длину в пределах диапазона любых двух из вышеперечисленных значений длины. В некоторых вариантах осуществления расщепляемый линкер поддается расщеплению агентами, такими как свет, основание, кислота и/или фермент, такой как специфичный к последовательности рестрикционный фермент или протеаза. Расщепляемый линкер может включать определенную последовательность нуклеотидов, такую как сайт распознавания фермента, и/или может включать определенные модифицированные нуклеотиды, поддающиеся расщеплению агентом. В некоторых вариантах осуществления расщепляемый линкер может содержать урацил, который может расщепляться экзогенным расщепляющим основание агентом, таким как ДНК-гликозилаза (урацил-ДНК-гликозилаза (УДГ)). В некоторых вариантах осуществления расщепляемый линкер может содержать 8-гидроксигуанин, который может расщепляться 8-гидроксигуанин-ДНК-гликозилазой (белок формамидопиридин-ДНК-гликозилаза (FPG)). Другие примеры расщепляемых линкеров описаны в заявке на патент США 2005/0181394, которая полностью включена в настоящий документ путем ссылки.[0126] In some embodiments, the cleavable linker may have a length corresponding to at least 2, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 50, 100, 500 nucleotides, or a length within a range of any two of the foregoing lengths. In some embodiments, the cleavable linker is cleavable by agents such as light, base, acid, and/or an enzyme such as a sequence-specific restriction enzyme or protease. The cleavable linker may include a specific nucleotide sequence, such as an enzyme recognition site, and/or may include specific modified nucleotides that are cleavable by the agent. In some embodiments, the cleavable linker may comprise uracil, which can be cleaved by an exogenous base cleaving agent, such as a DNA glycosylase (uracil DNA glycosylase (UDG)). In some embodiments, the cleavable linker may comprise 8-hydroxyguanine, which can be cleaved by 8-hydroxyguanine DNA glycosylase (formamidopyridine DNA glycosylase protein (FPG)). Other examples of cleavable linkers are described in U.S. Patent Application 2005/0181394, which is incorporated herein by reference in its entirety.

[0127] В некоторых вариантах осуществления полинуклеотиды присоединены к субстрату. В некоторых вариантах осуществления субстрат может содержать гранулу. С помощью одноточечной ковалентной связи с поверхностью субстрата на 5'-конце или 3'-конце полинуклеотида или вблизи них полинуклеотиды могут быть иммобилизованы на субстрате, таком как гранула или другая поверхность. В некоторых вариантах осуществления полинуклеотид может содержать спейсер, который прикреплен к субстрату. В некоторых вариантах осуществления спейсер может иметь длину, соответствующую по меньшей мере 2, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 50, 100, 500 нуклеотидам, или длину в пределах диапазона любых двух из вышеперечисленных значений длины. Для этой цели можно использовать любое подходящее средство ковалентного связывания, известное в данной области. Выбранная для связывания химическая реакция зависит от характера твердой подложки и любых примененных к ней производных или функционализирующих модификаций. Полинуклеотид может содержать функциональную группу, которая может представлять собой ненуклеотидную химическую модификацию, для облегчения присоединения. В некоторых вариантах осуществления полинуклеотид может содержать серосодержащее нуклеофильное вещество, такое как фосфоротиоат или тиофосфат, например, расположенное на 5'-конце. В случае полиакриламидных гидрогелей на твердой подложке данный нуклеофил будет связываться с бромацетамидной группой, присутствующей в гидрогеле. Примером средств присоединения полинуклеотида к твердой подложке является связь посредством 5'-фосфоротиоатного присоединения к гидрогелю, состоящему из полимеризованного акриламида и N-(5-бромацетамидилпентил)акриламида (BRAPA), который описан в патенте США №8,168,388, который полностью включен в настоящий документ путем ссылки.[0127] In some embodiments, the polynucleotides are attached to a substrate. In some embodiments, the substrate may comprise a bead. By a single-point covalent bond to the surface of the substrate at or near the 5' end or 3' end of the polynucleotide, the polynucleotides may be immobilized on a substrate, such as a bead or other surface. In some embodiments, the polynucleotide may comprise a spacer that is attached to the substrate. In some embodiments, the spacer may have a length of at least 2, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 50, 100, 500 nucleotides, or a length within a range of any two of the foregoing lengths. Any suitable covalent coupling means known in the art may be used for this purpose. The chemical reaction selected for the coupling depends on the nature of the solid support and any derivatives or functionalizing modifications applied thereto. The polynucleotide may comprise a functional group, which may be a non-nucleotide chemical modification, to facilitate attachment. In some embodiments, the polynucleotide may comprise a sulfur-containing nucleophile, such as a phosphorothioate or thiophosphate, for example, located at the 5'-end. In the case of polyacrylamide hydrogels on a solid support, this nucleophile will bind to a bromoacetamide group present in the hydrogel. An example of a means of attaching a polynucleotide to a solid support is a linkage via 5'-phosphorothioate attachment to a hydrogel consisting of polymerized acrylamide and N-(5-bromoacetamidylpentyl)acrylamide (BRAPA), which is described in U.S. Patent No. 8,168,388, which is incorporated herein by reference in its entirety.

[0128] В некоторых вариантах осуществления положение полинуклеотидов в матрице может быть декодировано путем секвенирования штрихкодов полинуклеотидов. Например, последовательность штрихкода может быть связана с сайтом на матрице, а сайт может быть связан с конкретным зондом захвата. Некоторые варианты осуществления включают секвенирование следующего поколения (NGS), которое может относиться к способам секвенирования, позволяющим осуществлять массивное параллельное секвенирование клонально амплифицированных молекул и одиночных молекул нуклеиновых кислот. Примеры NGS включают секвенирование путем синтеза (SBS) с использованием обратимых терминаторов-красителей и секвенирование путем лигирования. В SBS выполняется мониторинг удлинения праймера нуклеиновой кислоты вдоль темплата нуклеиновой кислоты для определения последовательности нуклеиновых кислот в темплате. Основополагающим химическим процессом может быть полимеризация. В конкретном варианте осуществления SBS на основе полимеразы для удлинения к праймеру добавляют флуоресцентно-меченые нуклеотиды темплатным зависимым образом, чтобы для определения последовательности темплата можно было использовать обнаружение порядка и типа добавляемых к праймеру нуклеотидов.[0128] In some embodiments, the position of the polynucleotides in the array can be decoded by sequencing the barcodes of the polynucleotides. For example, a barcode sequence can be associated with a site on the array, and the site can be associated with a particular capture probe. Some embodiments include next generation sequencing (NGS), which can refer to sequencing methods that allow for massively parallel sequencing of clonally amplified molecules and single nucleic acid molecules. Examples of NGS include sequencing by synthesis (SBS) using reversible dye terminators and sequencing by ligation. SBS monitors the extension of a nucleic acid primer along a nucleic acid template to determine the sequence of nucleic acids in the template. The underlying chemical process can be polymerization. In a specific embodiment of the SBS polymerase-based extension, fluorescently labeled nucleotides are added to the primer in a template-dependent manner so that detection of the order and type of nucleotides added to the primer can be used to determine the template sequence.

[0129] Одну или более амплифицированных нуклеиновых кислот можно подвергать воздействию SBS или другой методики обнаружения, которая включает повторную доставку реагентов по циклам. Например, для запуска первого цикла SBS, может быть обеспечено протекание одного или более меченых нуклеотидов, ДНК-полимеразы и т.д. в гидрогелевую гранулу (или сквозь нее), содержащую одну или более амплифицированных молекул нуклеиновой кислоты. Можно выявлять те сайты, где удлинение праймера приводит к встраиванию меченого нуклеотида. Нуклеотиды могут дополнительно обладать свойством обратимой терминации, которое завершает дополнительное удлинение праймера после добавления нуклеотида к праймеру. Например, в праймер можно добавлять нуклеотидный аналог, имеющий фрагмент обратимого терминатора, так чтобы последующее удлинение не могло происходить до тех пор, пока не будет доставлен блокирующий агент для удаления фрагмента. Таким образом, для вариантов осуществления, в которых применяется обратимая терминация, доставка разблокирующего реагента в проточную кювету может происходить до или после обнаружения. В промежутке между различными стадиями доставки можно проводить промывки. Затем цикл можно повторять n раз для удлинения праймера на n нуклеотидов, таким образом обнаруживая последовательность длиной п. [0129] One or more amplified nucleic acids can be subjected to SBS or another detection technique that involves repeated delivery of reagents in cycles. For example, to initiate the first cycle of SBS, one or more labeled nucleotides, DNA polymerase, etc. can be allowed to flow into or through a hydrogel bead containing one or more amplified nucleic acid molecules. Sites where primer extension results in incorporation of a labeled nucleotide can be detected. The nucleotides can further have a reversible termination property that terminates additional extension of the primer after the nucleotide has been added to the primer. For example, a nucleotide analog having a reversible terminator moiety can be added to the primer such that subsequent extension cannot occur until a blocking agent is delivered to remove the moiety. Thus, for embodiments employing reversible termination, delivery of the unblocking reagent to the flow cell may occur before or after detection. Washes may be performed between the various delivery steps. The cycle may then be repeated n times to extend the primer by n nucleotides, thereby detecting a sequence of length n.

[0130] Некоторые варианты осуществления SBS включают обнаружение протона, высвобождаемого при встраивании нуклеотида в продукт удлинения. Например, для секвенирования на основе обнаружения высвобождаемых протонов можно использовать электрический детектор и связанные с этим имеющиеся на рынке методики. Примерами таких систем секвенирования являются пиросеквенирование, например доступная в продаже платформа производства компании 454 Life Sciences, дочерней компании Roche; секвенирование с использованием меченных γ-фосфатом нуклеотидов, например доступная в продаже платформа производства компании Pacific Biosciences; и секвенирование с использованием обнаружения протонов, например доступная в продаже платформа производства компании Ion Torrent, дочерней компании Life Technologies. Некоторые варианты осуществления включают пиросеквенирование, которое описано в заявке на патент США 2005/0130173 и 2006/0134633 и патентах США №№4,971,903; 6,258,568 и 6,210,891, каждый из которых полностью включен в настоящий документ путем ссылки. Некоторые варианты осуществления включают секвенирование путем лигирования, которое описано в патенте США №5,599,675; И патенте США №5,750,341, каждый из которых полностью включен в настоящий документ путем ссылки.[0130] Some embodiments of the SBS include detection of a proton released upon incorporation of a nucleotide into an extension product. For example, an electric detector and related commercially available techniques can be used for sequencing based on the detection of released protons. Examples of such sequencing systems include pyrosequencing, such as the commercially available platform from 454 Life Sciences, a subsidiary of Roche; sequencing using γ-phosphate-labeled nucleotides, such as the commercially available platform from Pacific Biosciences; and sequencing using proton detection, such as the commercially available platform from Ion Torrent, a subsidiary of Life Technologies. Some embodiments include pyrosequencing, as described in U.S. Patent Application Nos. 2005/0130173 and 2006/0134633 and U.S. Patent Nos. 4,971,903; 6,258,568; and 6,210,891, each of which is incorporated herein by reference in its entirety. Some embodiments include sequencing by ligation, which is described in U.S. Patent No. 5,599,675; and U.S. Patent No. 5,750,341, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

[0131] В некоторых вариантах осуществления могут использоваться способы, включающие мониторинг активности ДНК-полимеразы в реальном времени. Например, включение нуклеотидов может быть обнаружено за счет взаимодействий по механизму резонансного переноса энергии флуоресценции (FRET) между содержащей флуорофор полимеразой и нуклеотидами с γ-фосфатной меткой или с помощью волноводов с нулевой модой (ZMW). Другой полезной методикой секвенирования является секвенирование через нанопоры. В некоторых вариантах осуществления с нанопорами целевая нуклеиновая кислота или отдельные нуклеотиды удаляются при прохождении целевой нуклеиновой кислоты через нанопору. По мере прохождения нуклеиновой кислоты или нуклеотида через нанопору каждый тип нуклеотида можно идентифицировать путем измерения колебаний электрической проводимости поры.[0131] In some embodiments, methods may be used that include monitoring DNA polymerase activity in real time. For example, nucleotide incorporation may be detected by fluorescence resonance energy transfer (FRET) interactions between a fluorophore-containing polymerase and γ-phosphate-labeled nucleotides or by zero-mode waveguides (ZMW). Another useful sequencing technique is nanopore sequencing. In some nanopore embodiments, a target nucleic acid or individual nucleotides are removed as the target nucleic acid passes through a nanopore. As the nucleic acid or nucleotide passes through the nanopore, each type of nucleotide can be identified by measuring fluctuations in the electrical conductivity of the pore.

[0132] Как показано на ФИГ. 1, в некоторых вариантах осуществления микроэлемент матрицы может включать полинуклеотид, прикрепленный к грануле 10 посредством 5'-линкера 20. Полинуклеотид может содержать штрихкод 30, сайт 40 связывания праймера и зонд 50 захвата. Праймер 60 может гибридизоваться с сайтом связывания праймера и может быть удлинен с получением последовательности штрихкода для декодирования положения микроэлемента в матрице. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата может гибридизоваться с нуклеиновыми кислотами-мишенями, и зонд захвата может быть удлинен, например, с помощью полимеразы или с помощью лигазы. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата может участвовать в мостиковой амплификации. Способы мостиковой амплификации описаны в патентах США №№7,985,565 и 7,115,400, каждый из которых полностью включен в настоящий документ путем ссылки.[0132] As shown in FIG. 1, in some embodiments, the array microfeature may include a polynucleotide attached to the bead 10 via a 5' linker 20. The polynucleotide may comprise a barcode 30, a primer binding site 40, and a capture probe 50. The primer 60 may hybridize to the primer binding site and may be extended to provide a barcode sequence to decode the position of the microfeature in the array. In some embodiments, the capture probe may hybridize to target nucleic acids and the capture probe may be extended, such as by a polymerase or by a ligase. In some embodiments, the capture probe may participate in bridge amplification. Bridge amplification methods are described in U.S. Patent Nos. 7,985,565 and 7,115,400, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

[0133] Как показано на ФИГ. 2, в некоторых вариантах осуществления микроэлемент матрицы может включать полинуклеотид, содержащий зонд 50 захвата, штрихкод 30 и сайт 40 связывания праймера, причем полинуклеотид присоединен к грануле 10 посредством 5'-линкера 20. В некоторых вариантах осуществления полинуклеотид может содержать в себе расщепляемый линкер 70 между зондом захвата и штрихкодом. В некоторых вариантах осуществления праймер 60 может быть гибридизован с сайтом связывания праймера, и может быть определена последовательность штрихкода, тем самым декодируется положение микроэлемента в матрице. В некоторых вариантах осуществления полинуклеотид может быть расщеплен, а штрихкод и сайт связывания праймера удалены с микроэлемента, содержащего гранулу и зонд захвата. Некоторые из таких вариантов осуществления обеспечивают декодированные матрицы перед гибридизацией нуклеиновых кислот-мишеней с зондами захвата. В некоторых вариантах осуществления нуклеиновая кислота-мишень может быть гибридизована с зондом захвата в декодированном положении в матрице. В некоторых вариантах осуществления гибридизованный зонд захвата может быть удлинен, например, с помощью полимеразы или с помощью лигазы. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата может участвовать в мостиковой амплификации.[0133] As shown in FIG. 2, in some embodiments, the array microfeature may include a polynucleotide comprising a capture probe 50, a barcode 30, and a primer binding site 40, wherein the polynucleotide is attached to the bead 10 via a 5' linker 20. In some embodiments, the polynucleotide may comprise a cleavable linker 70 between the capture probe and the barcode. In some embodiments, the primer 60 may be hybridized to the primer binding site and the barcode sequence may be determined, thereby decoding the position of the microfeature in the array. In some embodiments, the polynucleotide may be cleaved and the barcode and primer binding site removed from the microfeature comprising the bead and the capture probe. Some of such embodiments provide decoded arrays prior to hybridization of target nucleic acids to the capture probes. In some embodiments, the target nucleic acid can be hybridized to the capture probe at a decoded position in the template. In some embodiments, the hybridized capture probe can be extended, for example, by a polymerase or by a ligase. In some embodiments, the capture probe can participate in bridge amplification.

[0134] Как показано на ФИГ. 3, в некоторых вариантах осуществления микроэлемент матрицы может включать полинуклеотид, содержащий штрихкод 30 и сайт 40 связывания праймера, а также зонд 50 захвата, присоединенный к грануле 10 посредством 3'-линкера 25. В некоторых вариантах осуществления сайт связывания праймера может примыкать к линкеру, присоединенному к грануле. Некоторые варианты осуществления могут включать использование таких микроэлементов в анализах для скрининга и разработки определенных полимераз. Например, можно проводить скрининг активности полимераз относительно сайтов праймеров, присоединенных к гранулам без спейсеров, по сравнению с сайтами праймеров, присоединенными к гранулам с помощью спейсеров. В некоторых вариантах осуществления нуклеиновая кислота-мишень может быть гибридизована с зондом захвата. В некоторых вариантах осуществления гибридизованные нуклеиновые кислоты-мишени могут быть удлинены, например, с помощью полимеразы или с помощью лигазы.[0134] As shown in FIG. 3, in some embodiments, the array microfeature may include a polynucleotide comprising a barcode 30 and a primer binding site 40, as well as a capture probe 50 attached to the bead 10 via a 3' linker 25. In some embodiments, the primer binding site may be adjacent to a linker attached to the bead. Some embodiments may include the use of such microfeatures in assays for screening and developing specific polymerases. For example, polymerase activity may be screened for primer sites attached to beads without spacers compared to primer sites attached to beads with spacers. In some embodiments, a target nucleic acid may be hybridized to a capture probe. In some embodiments, the hybridized target nucleic acids may be extended, for example, by a polymerase or by a ligase.

[0135] Как показано на ФИГ. 4, варианты осуществления микроэлемента матрицы могут включать полинуклеотид, содержащий спейсер 80, штрихкод 30, сайт 40 связывания праймера и зонд 50 захвата, присоединенный к грануле 10 посредством 5'-линкера 20.[0135] As shown in FIG. 4, embodiments of the array microelement may include a polynucleotide comprising a spacer 80, a barcode 30, a primer binding site 40, and a capture probe 50 attached to a bead 10 via a 5' linker 20.

Секвенирование множества нуклеиновых кислот-мишенейSequencing of multiple target nucleic acids

[0136] Некоторые варианты осуществления включают секвенирование множества нуклеиновых кислот-мишеней. В некоторых вариантах осуществления нуклеиновые кислоты-мишени могут быть получены из разных источников, таких как разные субъекты, например геномная ДНК от разных субъектов. В некоторых вариантах осуществления разные нуклеиновые кислоты-мишени могут быть связаны с разными индексами, так что индекс может идентифицировать конкретную популяцию нуклеиновых кислот-мишеней, например популяцию, полученную из одного источника.[0136] Some embodiments include sequencing a plurality of target nucleic acids. In some embodiments, the target nucleic acids may be obtained from different sources, such as different subjects, such as genomic DNA from different subjects. In some embodiments, different target nucleic acids may be associated with different indices, such that an index may identify a specific population of target nucleic acids, such as a population obtained from a single source.

[0137] Некоторые варианты осуществления включают получение по меньшей мере первой и второй субпопуляций гранул, причем каждая гранула содержит первый полинуклеотид, содержащий зонд захвата, штрихкод, указывающий на зонд захвата одной и той же гранулы, и 3'-конец штрихкода для связывания с праймером штрихкода, и второй полинуклеотид, содержащий индекс и 3'-конец индекса для связывания с праймером индекса, причем индексы первой субпопуляции отличаются от индексов второй субпопуляции.[0137] Some embodiments include obtaining at least a first and a second subpopulation of beads, wherein each bead comprises a first polynucleotide comprising a capture probe, a barcode indicating a capture probe of the same bead, and a 3' end of the barcode for binding to a barcode primer, and a second polynucleotide comprising an index and a 3' end of the index for binding to an index primer, wherein the indices of the first subpopulation are different from the indices of the second subpopulation.

[0138] В некоторых вариантах осуществления нуклеотидные последовательности индексов первой субпопуляции гранул содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность, и нуклеотидные последовательности индексов второй субпопуляции гранул содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность. В некоторых вариантах осуществления нуклеотидные последовательности сайтов связывания индексного праймера содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность.[0138] In some embodiments, the nucleotide sequences of the indices of the first subpopulation of granules comprise the same nucleotide sequence, and the nucleotide sequences of the indices of the second subpopulation of granules comprise the same nucleotide sequence. In some embodiments, the nucleotide sequences of the index primer binding sites comprise the same nucleotide sequence.

[0139] В некоторых вариантах осуществления каждый из зондов захвата первой и/или второй субпопуляций гранул содержит отличающиеся друг от друга нуклеотидные последовательности. Например, зонды захвата первой субпопуляции могут отличаться друг от друга; и/или зонды захвата первой субпопуляции могут отличаться друг от друга. В некоторых вариантах осуществления каждый из зондов захвата первых субпопуляций гранул содержит зонды захвата, имеющие одни и те же нуклеотидные последовательности, что и зонды захвата вторых субпопуляций гранул. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата может содержать нуклеотидную последовательность, способную гибридизоваться с однонуклеотидным полиморфизмом (SNP) или его комплементом. В некоторых вариантах осуществления сайты связывания штрихкодового праймера содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность.[0139] In some embodiments, each of the first and/or second bead subpopulation capture probes comprises nucleotide sequences that differ from one another. For example, the first subpopulation capture probes may differ from one another; and/or the first subpopulation capture probes may differ from one another. In some embodiments, each of the first bead subpopulation capture probes comprises capture probes that have the same nucleotide sequences as the second bead subpopulation capture probes. In some embodiments, a capture probe may comprise a nucleotide sequence that is capable of hybridizing to a single nucleotide polymorphism (SNP) or its complement. In some embodiments, the barcode primer binding sites comprise the same nucleotide sequence.

[0140] Некоторые варианты осуществления также включают гибридизацию первых нуклеиновых кислот-мишеней с зондами захвата первой субпопуляции гранул и гибридизацию вторых нуклеиновых кислот-мишеней с зондами захвата второй субпопуляции гранул. В некоторых таких вариантах осуществления гибридизацию первых нуклеиновых кислот-мишеней с зондами захвата первой субпопуляции гранул и гибридизацию вторых нуклеиновых кислот-мишеней с зондами захвата второй субпопуляции гранул выполняют в разных положениях. Например, разные положения предусматривают разные реакционные объемы, такие как разные лунки, например разные лунки в многолуночном планшете. Например, в 96-луночном планшете можно гибридизовать 96 различных субпопуляций гранул с 96 различными нуклеиновыми кислотами-мишенями, в которых каждая различная субпопуляция гранул гибридизуется с различной нуклеиновой кислотой-мишенью в различной лунке.[0140] Some embodiments also include hybridizing the first target nucleic acids to the first bead subpopulation capture probes and hybridizing the second target nucleic acids to the second bead subpopulation capture probes. In some such embodiments, hybridizing the first target nucleic acids to the first bead subpopulation capture probes and hybridizing the second target nucleic acids to the second bead subpopulation capture probes are performed at different positions. For example, the different positions provide for different reaction volumes, such as different wells, such as different wells in a multi-well plate. For example, in a 96-well plate, 96 different bead subpopulations can be hybridized to 96 different target nucleic acids, wherein each different bead subpopulation hybridizes to a different target nucleic acid in a different well.

[0141] В некоторых вариантах осуществления разные субпопуляции гранул, содержащих гибридизованные зонды захвата и нуклеиновые кислоты, распределены на субстрате, таком как плоский субстрат.В некоторых вариантах распределенные субпопуляции гранул содержат матрицу. В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит множество раздельных сайтов. В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит множество лунок. В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит множество каналов. В некоторых вариантах осуществления проточная кювета содержит субстрат.[0141] In some embodiments, different subpopulations of beads containing hybridized capture probes and nucleic acids are distributed on a substrate, such as a flat substrate. In some embodiments, the distributed subpopulations of beads comprise an array. In some embodiments, the substrate comprises a plurality of discrete sites. In some embodiments, the substrate comprises a plurality of wells. In some embodiments, the substrate comprises a plurality of channels. In some embodiments, the flow cell comprises the substrate.

[0142] В некоторых вариантах осуществления разные субпопуляции гранул, содержащих гибридизованные зонды захвата и нуклеиновые кислоты-мишени, объединены до распределения на субстрате. В некоторых вариантах осуществления разные субпопуляции гранул, содержащих гибридизованные зонды захвата и нуклеиновые кислоты-мишени, последовательно распределяют на субстрате. Например, первую субпопуляцию гранул, содержащую гибридизованные зонды захвата и нуклеиновые кислоты-мишени, распределяют на субстрате до распределения на субстрате второй субпопуляции гранул, содержащих гибридизованные зонды захвата и нуклеиновые кислоты-мишени.[0142] In some embodiments, different subpopulations of beads containing hybridized capture probes and target nucleic acids are combined prior to distribution onto the substrate. In some embodiments, different subpopulations of beads containing hybridized capture probes and target nucleic acids are sequentially distributed onto the substrate. For example, a first subpopulation of beads containing hybridized capture probes and target nucleic acids is distributed onto the substrate prior to distribution onto the substrate of a second subpopulation of beads containing hybridized capture probes and target nucleic acids.

[0143] В некоторых вариантах осуществления гибридизованные зонды захвата удлинены. В некоторых вариантах осуществления гибридизованные зонды захвата удлиняют перед распределением на субстрате различных субпопуляций гранул, содержащих гибридизованные зонды захвата и нуклеиновые кислоты-мишени. В некоторых вариантах осуществления гибридизованные зонды захвата удлиняют после распределения на субстрате гранул, содержащих гибридизованные зонды захвата и нуклеиновые кислоты-мишени. В некоторых вариантах осуществления удлинение гибридизованных зондов захвата может предусматривать полимеразное удлинение. В некоторых вариантах осуществления удлинение гибридизованных зондов захвата может предусматривать удлинение на основе лигазы, например, лигирование зонда удлинения с зондом захвата в присутствии лигазы. В некоторых вариантах осуществления на стадии удлинения к удлиненному зонду захвата можно добавлять обнаруживаемый маркер. В некоторых вариантах осуществления обнаруживаемый маркер может содержать флуоресцентный маркер.[0143] In some embodiments, the hybridized capture probes are extended. In some embodiments, the hybridized capture probes are extended prior to dispensing the various subpopulations of beads containing the hybridized capture probes and target nucleic acids onto a substrate. In some embodiments, the hybridized capture probes are extended after dispensing the beads containing the hybridized capture probes and target nucleic acids onto a substrate. In some embodiments, the extension of the hybridized capture probes may comprise a polymerase extension. In some embodiments, the extension of the hybridized capture probes may comprise a ligase-based extension, such as ligating an extension probe to a capture probe in the presence of a ligase. In some embodiments, a detectable marker may be added to the extended capture probe during the extension step. In some embodiments, the detectable marker may comprise a fluorescent marker.

[0144] Некоторые варианты осуществления включают декодирование гранул на субстрате. Некоторые варианты осуществления включают декодирование гранул путем определения положений удлиненных зондов захвата, штрихкодов и индексов на субстрате. В некоторых вариантах осуществления присутствие специфического штрихкода в определенном положении на субстрате указывает на специфический зонд захвата в этом положении. В некоторых вариантах осуществления присутствие определенного индекса в положении на субстрате указывает на то, что нуклеиновая кислота-мишень определенной субпопуляции нуклеиновых кислот-мишеней связана с положением на субстрате. В некоторых вариантах осуществления присутствие удлиненного зонда захвата в положении на субстрате указывает на присутствие определенной нуклеиновой кислоты-мишени в субпопуляциях нуклеиновых кислот-мишеней. В некоторых вариантах осуществления идентичность штрихкода, идентичность индекса и присутствие удлиненного зонда захвата в одном положении на поверхности указывает на присутствие определенной нуклеиновой кислоты-мишени в определенной субпопуляции нуклеиновых кислот-мишеней.[0144] Some embodiments include decoding beads on a substrate. Some embodiments include decoding beads by determining the positions of extended capture probes, barcodes, and indices on a substrate. In some embodiments, the presence of a specific barcode at a particular position on a substrate indicates a specific capture probe at that position. In some embodiments, the presence of a specific index at a position on a substrate indicates that a target nucleic acid of a particular subpopulation of target nucleic acids is associated with a position on the substrate. In some embodiments, the presence of an extended capture probe at a position on a substrate indicates the presence of a particular target nucleic acid in subpopulations of target nucleic acids. In some embodiments, the identity of the barcode, the identity of the index, and the presence of the extended capture probe at the same position on a surface indicates the presence of a particular target nucleic acid in a particular subpopulation of target nucleic acids.

[0145] В некоторых вариантах осуществления декодирование гранул на субстрате включает обнаружение положений гибридизованных зондов захвата или удлиненных зондов захвата. В некоторых вариантах осуществления обнаружение положения гибридизованных зондов захвата или удлиненных зондов захвата включает удлинение гибридизованных зондов захвата с обнаруживаемым маркером. В некоторых вариантах осуществления определение положения гибридизованных зондов захвата или удлиненных зондов захвата включает по меньшей мере один цикл секвенирования путем синтеза.[0145] In some embodiments, decoding beads on a substrate includes detecting the positions of hybridized capture probes or extended capture probes. In some embodiments, detecting the position of hybridized capture probes or extended capture probes includes extending the hybridized capture probes with a detectable marker. In some embodiments, determining the position of the hybridized capture probes or extended capture probes includes at least one round of sequencing by synthesis.

[0146] В некоторых вариантах осуществления декодирование гранул на субстрате включает декодирование положения индексов гранул, содержащих удлиненный зонд захвата. Некоторые варианты осуществления включают гибридизацию множества индексных праймеров с сайтами индексных праймеров и удлинение гибридизованных индексных праймеров. В некоторых вариантах осуществления удлинение гибридизованных индексных праймеров включает по меньшей мере один цикл секвенирования путем синтеза. В некоторых вариантах осуществления декодирование положения индексов гранул включает секвенирование индексов на субстрате.[0146] In some embodiments, decoding the beads on the substrate comprises decoding the position of the indices of the beads containing the extended capture probe. Some embodiments comprise hybridizing a plurality of index primers to the index primer sites and extending the hybridized index primers. In some embodiments, extending the hybridized index primers comprises at least one round of sequencing by synthesis. In some embodiments, decoding the position of the indices of the beads comprises sequencing the indices on the substrate.

[0147] В некоторых вариантах осуществления декодирование гранул на субстрате включает декодирование положения штрихкодов гранул, содержащих удлиненный зонд захвата. Некоторые варианты осуществления включают гибридизацию множества штрихкодовых праймеров с сайтами штрихкодовых праймеров и удлинение гибридизованных штрихкодовых праймеров. В некоторых вариантах осуществления декодирование гранул на субстрате включает удлинение гибридизованных штрихкодовых праймеров, включает по меньшей мере один цикл секвенирования путем синтеза. В некоторых вариантах осуществления декодирование гранул на субстрате включает декодирование положения штрихкодов гранул, включает секвенирование штрихкодов на субстрате.[0147] In some embodiments, decoding beads on a substrate comprises decoding the position of barcodes of beads comprising an extended capture probe. Some embodiments comprise hybridizing a plurality of barcode primers to barcode primer sites and extending the hybridized barcode primers. In some embodiments, decoding beads on a substrate comprises extending the hybridized barcode primers, comprising at least one round of sequencing by synthesis. In some embodiments, decoding beads on a substrate comprises decoding the position of barcodes of beads, comprising sequencing the barcodes on the substrate.

[0148] В некоторых вариантах осуществления каждая из первой и второй субпопуляций гранул содержит по меньшей мере 50 зондов захвата, содержащих различные нуклеотидные последовательности. В некоторых вариантах осуществления каждая из первой и второй субпопуляций гранул содержит по меньшей мере 100, 200, 300, 400 или 500 или более зондов захвата, содержащих различные нуклеотидные последовательности. В некоторых вариантах осуществления каждая из первой и второй субпопуляций гранул содержит по меньшей мере 5000 зондов захвата, содержащих различные нуклеотидные последовательности. В некоторых вариантах осуществления каждая из первой и второй субпопуляций гранул содержит по меньшей мере 50000 зондов захвата, содержащих различные нуклеотидные последовательности.[0148] In some embodiments, each of the first and second subpopulations of beads comprises at least 50 capture probes comprising different nucleotide sequences. In some embodiments, each of the first and second subpopulations of beads comprises at least 100, 200, 300, 400, or 500 or more capture probes comprising different nucleotide sequences. In some embodiments, each of the first and second subpopulations of beads comprises at least 5,000 capture probes comprising different nucleotide sequences. In some embodiments, each of the first and second subpopulations of beads comprises at least 50,000 capture probes comprising different nucleotide sequences.

[0149] Некоторые варианты осуществления включают по меньшей мере 10 разных субпопуляций гранул, причем каждая субпопуляция содержит индекс, отличающийся от другой субпопуляции. Некоторые варианты осуществления включают по меньшей мере 100 разных субпопуляций гранул, причем каждая субпопуляция содержит индекс, отличающийся от другой субпопуляции. Некоторые варианты осуществления включают по меньшей мере 1000 разных субпопуляций гранул, причем каждая субпопуляция содержит индекс, отличающийся от другой субпопуляции. Некоторые варианты осуществления включают по меньшей мере 10000 разных субпопуляций гранул, причем каждая субпопуляция содержит индекс, отличающийся от другой субпопуляции.[0149] Some embodiments include at least 10 different subpopulations of granules, wherein each subpopulation comprises an index that is different from another subpopulation. Some embodiments include at least 100 different subpopulations of granules, wherein each subpopulation comprises an index that is different from another subpopulation. Some embodiments include at least 1,000 different subpopulations of granules, wherein each subpopulation comprises an index that is different from another subpopulation. Some embodiments include at least 10,000 different subpopulations of granules, wherein each subpopulation comprises an index that is different from another subpopulation.

[0150] Аспекты некоторых вариантов осуществления показаны на ФИГ. 5А - ФИГ. 5Е. Как показано на ФИГ. 5А, субпопуляция гранул содержит гранулу с прикрепленным первым полинуклеотидом, содержащим штрихкод, сайт связывания штрихкодового праймера и зонд захвата, и с прикрепленным вторым полинуклеотидом, содержащим индекс и сайт связывания индексного праймера. Различные субпопуляции гранул могут включать различные индексы. Различные субпопуляции гранул, причем каждая субпопуляция имеет определенный индекс, может быть распределена по лункам 96-луночного планшета таким образом, чтобы каждая лунка содержала одну субпопуляцию гранул.[0150] Aspects of some embodiments are shown in FIG. 5A - FIG. 5E. As shown in FIG. 5A, a subpopulation of beads comprises a bead with a first polynucleotide attached that includes a barcode, a barcode primer binding site, and a capture probe, and with a second polynucleotide attached that includes an index and an index primer binding site. Different subpopulations of beads may include different indices. Different subpopulations of beads, each subpopulation having a distinct index, may be distributed across wells of a 96-well plate such that each well contains one subpopulation of beads.

[0151] Как показано на ФИГ. 5В, нуклеиновая кислота-мишень из популяции нуклеиновых кислот-мишеней гибридизирована с зондом захвата, причем нуклеиновая кислота-мишень содержит SNP. В некоторых вариантах осуществления в каждую лунку, содержащую субпопуляцию гранул, добавляют субпопуляцию нуклеиновых кислот-мишеней. Каждая субпопуляция нуклеиновых кислот-мишеней может быть получена из другого источника, такого как другой субъект. Например, субпопуляцию нуклеиновых кислот-мишеней можно получить путем подготовки библиотеки нуклеиновых кислот из одного источника нуклеиновых кислот, например из одного образца нуклеиновых кислот от субъекта. В некоторых вариантах осуществления нуклеиновые кислоты-мишени не требуют секвенирования адаптера.[0151] As shown in FIG. 5B, a target nucleic acid from a population of target nucleic acids is hybridized to a capture probe, wherein the target nucleic acid comprises a SNP. In some embodiments, a subpopulation of target nucleic acids is added to each well containing a subpopulation of beads. Each subpopulation of target nucleic acids can be obtained from a different source, such as a different subject. For example, a subpopulation of target nucleic acids can be obtained by preparing a nucleic acid library from a single source of nucleic acids, such as a single nucleic acid sample from a subject. In some embodiments, the target nucleic acids do not require adapter sequencing.

[0152] Как показано на ФИГ. 5С, зонд захвата, который гибридизирован с содержащей SNP нуклеиновой кислотой-мишенью, может быть удлинен. В некоторых вариантах осуществления удлинение можно выполнять добавлением инкорпорационной смеси, которая содержит флуоресцентные нуклеотиды и соответствующую полимеразу. В некоторых вариантах осуществления удлинение является достройкой по одному основанию.[0152] As shown in FIG. 5C, a capture probe that is hybridized to a SNP-containing target nucleic acid can be extended. In some embodiments, the extension can be accomplished by adding an incorporation mixture that contains fluorescent nucleotides and an appropriate polymerase. In some embodiments, the extension is a single base extension.

[0153] В некоторых вариантах осуществления все гранулы объединены и распределены по поверхности проточной кюветы. Проточная кювета может иметь структурированную поверхность, и поверхность можно модифицировать для поддержания иммобилизации гранул при желаемой плотности.[0153] In some embodiments, all of the beads are combined and distributed over the surface of the flow cell. The flow cell may have a structured surface, and the surface may be modified to maintain immobilization of the beads at a desired density.

[0154] В некоторых вариантах осуществления проводят считывание SNP. В некоторых вариантах осуществления для считывания сигнала от инкорпорирования зонда захвата на сайте SNP выполняют цикл сканирования. В некоторых вариантах осуществления этот цикл может включать по меньшей мере один цикл секвенирования путем синтеза. В некоторых вариантах осуществления 3'-концы удлиненных зондов захвата отщеплены и заблокированы.[0154] In some embodiments, a SNP is read. In some embodiments, a scanning cycle is performed to read the signal from the incorporation of a capture probe at the SNP site. In some embodiments, this cycle may include at least one cycle of sequencing by synthesis. In some embodiments, the 3' ends of the extended capture probes are cleaved and blocked.

[0155] Как показано на ФИГ. 5D, штрихкодовый праймер гибридизирован с сайтом связывания штрихкодового праймера, и штрихкодовый праймер удлинен. В некоторых вариантах осуществления удлинение штрихкодового праймера включает считывание штрихкода. В некоторых вариантах осуществления удлинение может включать по меньшей мере один цикл секвенирования путем синтеза. В некоторых вариантах осуществления количество циклов секвенирования путем синтеза может зависеть от количества различных штрихкодов в субпопуляции гранул. В некоторых вариантах осуществления удлинение может включать 12-20 циклов секвенирования путем синтеза. В некоторых вариантах осуществления удлинение позволяет идентифицировать зонд захвата и положение определенной гранулы внутри проточной кюветы.[0155] As shown in FIG. 5D, the barcode primer is hybridized to the barcode primer binding site and the barcode primer is extended. In some embodiments, the extension of the barcode primer comprises reading the barcode. In some embodiments, the extension may comprise at least one cycle of sequencing by synthesis. In some embodiments, the number of cycles of sequencing by synthesis may depend on the number of different barcodes in the bead subpopulation. In some embodiments, the extension may comprise 12-20 cycles of sequencing by synthesis. In some embodiments, the extension allows for identification of the capture probe and the position of a particular bead within the flow cell.

[0156] Как показано на ФИГ. 5Е, индексный праймер гибридизирован с сайтом связывания индексного праймера, и индексный праймер удлинен. В некоторых вариантах осуществления удлинение индексного праймера включает считывание индекса. В некоторых вариантах осуществления удлинение может включать по меньшей мере один цикл секвенирования путем синтеза. В некоторых вариантах осуществления количество циклов секвенирования путем синтеза может зависеть от количества различных индексов в множестве субпопуляций гранул. В некоторых вариантах осуществления удлинение может включать 6-12 циклов секвенирования путем синтеза.[0156] As shown in FIG. 5E, the index primer is hybridized to the index primer binding site and the index primer is extended. In some embodiments, the extension of the index primer includes reading the index. In some embodiments, the extension may include at least one cycle of sequencing by synthesis. In some embodiments, the number of cycles of sequencing by synthesis may depend on the number of different indices in the plurality of bead subpopulations. In some embodiments, the extension may include 6-12 cycles of sequencing by synthesis.

Определенные способы обнаружения лигандов-мишенейSpecific methods for detecting target ligands

[0157] Некоторые варианты осуществления включают способы обнаружения лигандов-мишеней. В некоторых вариантах осуществления лиганды-мишени могут содержать нуклеиновые кислоты, белки или другие антигены. В некоторых вариантах осуществления лиганды-мишени получают из разных источников, например из разных образцов, разных отдельных субъектов или разных популяций субъектов.[0157] Some embodiments include methods for detecting target ligands. In some embodiments, target ligands may comprise nucleic acids, proteins, or other antigens. In some embodiments, target ligands are obtained from different sources, such as different samples, different individual subjects, or different populations of subjects.

[0158] В некоторых вариантах осуществления способы обнаружения лигандов-мишеней могут включать получение популяции гранул, причем каждая гранула содержит зонд захвата, который специфически связывается с лигандом-мишенью. Например, зонд захвата может содержать нуклеиновую кислоту, антитело или антигенсвязывающий фрагмент антитела. В некоторых вариантах осуществления гранула содержит первый полинуклеотид, содержащий штрихкод, указывающий на зонд захвата одной и той же гранулы, и 3'-конец штрихкода для связывания с праймером штрихкода. В некоторых вариантах осуществления каждая гранула также содержит второй полинуклеотид, содержащий индекс и 3'-конец индекса для связывания с праймером индекса. В некоторых вариантах осуществления популяция гранул содержит первую и вторую субпопуляции гранул. В некоторых вариантах осуществления индексы первой субпопуляции гранул отличаются от индексов второй субпопуляции гранул. Например, индексы первой субпопуляции гранул можно использовать для определения первой субпопуляции гранул по индексам второй субпопуляции гранул.[0158] In some embodiments, methods for detecting target ligands may comprise obtaining a population of beads, wherein each bead comprises a capture probe that specifically binds to a target ligand. For example, a capture probe may comprise a nucleic acid, an antibody, or an antigen-binding fragment of an antibody. In some embodiments, a bead comprises a first polynucleotide comprising a barcode indicative of a capture probe of the same bead and a 3' end of the barcode for binding to a barcode primer. In some embodiments, each bead also comprises a second polynucleotide comprising an index and a 3' end of the index for binding to an index primer. In some embodiments, the population of beads comprises first and second subpopulations of beads. In some embodiments, the indices of the first subpopulation of beads are different from the indices of the second subpopulation of beads. For example, the indices of the first subpopulation of beads can be used to determine the first subpopulation of beads from the indices of the second subpopulation of beads.

[0159] Некоторые варианты осуществления включают приведение первых лигандов-мишеней в контакт с зондами захвата первой субпопуляции гранул и приведение вторых лигандов-мишеней в контакт с зондами захвата второй субпопуляции гранул. Например, первые лиганды-мишени можно получить из первого образца лигандов, а вторые лиганды-мишени можно получить из второго образца лигандов. Некоторые варианты осуществления также предусматривают распределение на субстрате первой и второй субпопуляций гранул, содержащих специфически связанные первый и второй лиганды-мишени. Некоторые варианты осуществления также включают обнаружение зондов захвата, специфически связанных с первым и вторым лигандами-мишенями, распределенными на субстрате. Некоторые варианты осуществления также включают декодирование положений гранул, содержащих обнаруженные зонды захвата, на субстрате.[0159] Some embodiments include contacting first target ligands with capture probes of a first subpopulation of beads and contacting second target ligands with capture probes of a second subpopulation of beads. For example, the first target ligands can be obtained from a first sample of ligands and the second target ligands can be obtained from a second sample of ligands. Some embodiments also provide for distributing on a substrate first and second subpopulations of beads containing specifically bound first and second target ligands. Some embodiments also include detecting capture probes specifically bound to the first and second target ligands distributed on the substrate. Some embodiments also include decoding the positions of the beads containing the detected capture probes on the substrate.

[0160] В некоторых вариантах осуществления зонд захвата содержит нуклеиновую кислоту, а лиганды-мишени содержат нуклеиновые кислоты. В некоторых вариантах осуществления первый полинуклеотид содержит зонд захвата. В других вариантах осуществления зонд захвата отличается от первого полинуклеотида. В некоторых вариантах осуществления зонды захвата субпопуляции гранул содержат отличающиеся друг от друга нуклеотидные последовательности. В некоторых вариантах осуществления различные субпопуляции гранул могут содержать одни и те же или различные зонды захвата. В некоторых вариантах осуществления зонды захвата содержат нуклеотидную последовательность, способную к гибридизации с однонуклеотидным полиморфизмом (SNP) или его комплементом.[0160] In some embodiments, the capture probe comprises a nucleic acid and the target ligands comprise nucleic acids. In some embodiments, the first polynucleotide comprises a capture probe. In other embodiments, the capture probe is different from the first polynucleotide. In some embodiments, the capture probes of a subpopulation of beads comprise different nucleotide sequences from each other. In some embodiments, different subpopulations of beads may comprise the same or different capture probes. In some embodiments, the capture probes comprise a nucleotide sequence capable of hybridizing to a single nucleotide polymorphism (SNP) or its complement.

[0161] В некоторых таких вариантах осуществления обнаружение зондов захвата, специфически связанных с лигандами-мишенями, включает удлинение зондов захвата, специфически связанных с лигандами-мишенями. В некоторых вариантах осуществления удлинение может включать полимеразное удлинение и/или лигазное удлинение. В некоторых вариантах осуществления удлинение включает обнаруживаемый нуклеотид, такой как флуоресцентно-меченный нуклеотид. В некоторых вариантах осуществления удлинение включает однонуклеотидное удлинение зондов захвата. В некоторых вариантах осуществления удлинение включает удлинение зондов захвата множеством нуклеотидов.[0161] In some such embodiments, detecting the capture probes specifically bound to the target ligands comprises extending the capture probes specifically bound to the target ligands. In some embodiments, extending may comprise polymerase extension and/or ligase extension. In some embodiments, extending comprises a detectable nucleotide, such as a fluorescently labeled nucleotide. In some embodiments, extending comprises a single nucleotide extension of the capture probes. In some embodiments, extending comprises extending the capture probes with multiple nucleotides.

[0162] В некоторых таких вариантах осуществления зонд захвата содержит антитело или его антигенсвязывающий фрагмент. В некоторых вариантах осуществления зонды захвата субпопуляции гранул специфически связываются с отличающимися друг от друга лигандами-мишенями. В некоторых вариантах осуществления различные субпопуляции гранул могут содержать одни и те же или различные зонды захвата. В некоторых таких вариантах осуществления различные зонды захвата субпопуляции гранул специфически связываются с одними и теми же лигандами-мишенями.[0162] In some such embodiments, the capture probe comprises an antibody or an antigen-binding fragment thereof. In some embodiments, the bead subpopulation capture probes specifically bind to different target ligands. In some embodiments, different bead subpopulations may comprise the same or different capture probes. In some such embodiments, different bead subpopulation capture probes specifically bind to the same target ligands.

[0163] В некоторых вариантах осуществления обнаружение зондов захвата, специфически связанных с лигандами-мишенями, включает иммунологический анализ. Например, лиганды-мишени, специфически связанные с зондами захвата, приводят в контакт со вторичным антителом или его антигенсвязывающим фрагментом, причем вторичное антитело или его антигенсвязывающий фрагмент содержит обнаруживаемую метку, например флуоресцентную метку.[0163] In some embodiments, detecting the capture probes specifically bound to the target ligands comprises an immunoassay. For example, the target ligands specifically bound to the capture probes are contacted with a secondary antibody or antigen-binding fragment thereof, wherein the secondary antibody or antigen-binding fragment thereof comprises a detectable label, such as a fluorescent label.

[0164] В некоторых вариантах осуществления сайты связывания штрихкодового праймера содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность.[0164] In some embodiments, the barcode primer binding sites comprise the same nucleotide sequence.

[0165] В некоторых вариантах осуществления нуклеотидные последовательности индексов субпопуляции гранул содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность и позволяют отличать одну субпопуляцию гранул от другой субпопуляции гранул. Например, нуклеотидные последовательности индексов первой субпопуляции гранул и нуклеотидные последовательности индексов второй субпопуляции гранул содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность.[0165] In some embodiments, the nucleotide sequences of the indices of a subpopulation of granules comprise the same nucleotide sequence and allow one subpopulation of granules to be distinguished from another subpopulation of granules. For example, the nucleotide sequences of the indices of a first subpopulation of granules and the nucleotide sequences of the indices of a second subpopulation of granules comprise the same nucleotide sequence.

[0166] В некоторых вариантах осуществления нуклеотидные последовательности сайтов связывания индексного праймера содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность.[0166] In some embodiments, the nucleotide sequences of the index primer binding sites comprise the same nucleotide sequence.

[0167] В некоторых вариантах осуществления приведение первого лиганда-мишени в контакт с зондами захвата первой субпопуляции гранул и приведение вторых лигандов-мишеней в контакт с зондами захвата второй субпопуляции гранул осуществляется в разных положениях. Например, разные положения могут предусматривать разные реакционные объемы, например разные объемы в разных лунках в микротитрационном планшете.[0167] In some embodiments, contacting the first target ligand with the capture probes of the first subpopulation of beads and contacting the second target ligand with the capture probes of the second subpopulation of beads are performed at different positions. For example, the different positions may provide for different reaction volumes, such as different volumes in different wells in a microtiter plate.

[0168] Некоторые варианты осуществления также предусматривают объединение первой и второй субпопуляций гранул до распределения первой и второй субпопуляций гранул на субстрате. В других вариантах осуществления первую субпопуляцию гранул распределяют на субстрате до распределения на субстрате второй субпопуляции гранул. В некоторых вариантах осуществления субпопуляции гранул распределяют на субстрате до обнаружения зонда захвата, специфически связанного с лигандом.[0168] Some embodiments also provide for combining the first and second subpopulations of beads before distributing the first and second subpopulations of beads on the substrate. In other embodiments, the first subpopulation of beads is distributed on the substrate before distributing the second subpopulation of beads on the substrate. In some embodiments, the subpopulations of beads are distributed on the substrate before detecting a capture probe specifically bound to the ligand.

[0169] В некоторых таких вариантах осуществления обнаружение зондов захвата, специфически связанных с лигандами-мишенями, также может включать определение положения зондов захвата, специфически связанных с лигандами-мишенями, на субстрате.[0169] In some such embodiments, detecting capture probes specifically bound to target ligands may also include determining the position of the capture probes specifically bound to target ligands on the substrate.

[0170] В некоторых вариантах осуществления декодирование положения обнаруженных зондов захвата включает декодирование положения индексов гранул, содержащих обнаруженный зонд захвата. Некоторые варианты осуществления также включают гибридизацию множества индексных праймеров с сайтами индексных праймеров и удлинение гибридизованных индексных праймеров. В некоторых вариантах осуществления удлинение гибридизованных индексных праймеров содержит по меньшей мере один цикл секвенирования путем синтеза. В некоторых вариантах осуществления декодирование положения индексов гранул включает секвенирование индексов на субстрате.[0170] In some embodiments, decoding the position of the detected capture probes comprises decoding the position of the indices of the beads containing the detected capture probe. Some embodiments also comprise hybridizing a plurality of index primers to the index primer sites and extending the hybridized index primers. In some embodiments, extending the hybridized index primers comprises at least one round of sequencing by synthesis. In some embodiments, decoding the position of the indices of the beads comprises sequencing the indices on the substrate.

[0171] В некоторых вариантах осуществления декодирование положения обнаруженных зондов захвата включает декодирование положения штрихкодов гранул, содержащих обнаруженный зонд захвата. Некоторые такие варианты осуществления включают гибридизацию множества штрихкодовых праймеров с сайтами штрихкодовых праймеров и удлинение гибридизованных штрихкодовых праймеров. В некоторых вариантах осуществления удлинение гибридизованных штрихкодовых праймеров включает по меньшей мере один цикл секвенирования путем синтеза. В некоторых вариантах осуществления декодирование положения штрихкодов гранул включает секвенирование штрихкодов на субстрате.[0171] In some embodiments, decoding the position of the detected capture probes comprises decoding the position of the barcodes of the beads containing the detected capture probe. Some such embodiments include hybridizing a plurality of barcode primers to barcode primer sites and extending the hybridized barcode primers. In some embodiments, extending the hybridized barcode primers comprises at least one round of sequencing by synthesis. In some embodiments, decoding the position of the barcodes of the beads comprises sequencing the barcodes on the substrate.

[0172] В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит множество раздельных сайтов. В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит множество лунок. В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит множество каналов. В некоторых вариантах осуществления проточная кювета содержит субстрат.В некоторых вариантах осуществления распределенные первая и вторая субпопуляции гранул содержат матрицу.[0172] In some embodiments, the substrate comprises a plurality of discrete sites. In some embodiments, the substrate comprises a plurality of wells. In some embodiments, the substrate comprises a plurality of channels. In some embodiments, the flow cell comprises the substrate. In some embodiments, the distributed first and second subpopulations of beads comprise a matrix.

[0173] В некоторых вариантах осуществления каждая из первой и второй субпопуляций гранул содержит по меньшей мере 50, 100, 500, 1000 или 5000 отличающихся друг от друга зондов захвата или любое количество зондов захвата в диапазоне между любыми двумя вышеуказанными количествами. Некоторые варианты осуществления также содержат по меньшей мере 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000 разных субпопуляций гранул, причем каждая субпопуляция содержит индекс, отличающийся от другой субпопуляции, или любое количество разных субпопуляций гранул между любыми двумя вышеуказанными количествами.[0173] In some embodiments, each of the first and second subpopulations of granules comprises at least 50, 100, 500, 1000, or 5000 different capture probes from each other, or any number of capture probes in the range between any two of the above quantities. Some embodiments also comprise at least 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000 different subpopulations of granules, wherein each subpopulation comprises an index that is different from another subpopulation, or any number of different subpopulations of granules between any two of the above quantities.

[0174] На ФИГ. 6А слева изображен вариант осуществления, который содержит гранулу 200, имеющую полинуклеотид 210, прикрепленный к грануле. Полинуклеотид содержит зонд захвата, который гибридизован с нуклеиновой кислотой-мишенью 220. Зонд захвата удлинен нуклеотидом, содержащим обнаруживаемую метку 230. В некоторых вариантах осуществления полинуклеотид может содержать штрихкод, указывающий на зонд захвата, и сайт связывания штрихкодового праймера, подходящий для секвенирования и идентификации штрихкода. В некоторых вариантах осуществления полинуклеотид также может включать индекс, указывающий на субпопуляцию гранул из другой субпопуляции гранул, и сайт связывания индексного праймера, подходящий для секвенирования и определения индекса. В некоторых вариантах осуществления гранулу можно распределить в матрице на субстрате и декодировать. Декодирование может включать определение положения обнаруживаемой метки на матрице; определение штрихкода, прикрепленного к грануле на матрице; и/или определение индекса, прикрепленного к грануле на матрице.[0174] FIG. 6A shows, on the left, an embodiment that comprises a bead 200 having a polynucleotide 210 attached to the bead. The polynucleotide comprises a capture probe that is hybridized to a target nucleic acid 220. The capture probe is extended by a nucleotide that comprises a detectable label 230. In some embodiments, the polynucleotide may comprise a barcode indicative of the capture probe and a barcode primer binding site suitable for sequencing and identifying the barcode. In some embodiments, the polynucleotide may also include an index indicative of a subpopulation of beads from another subpopulation of beads and an index primer binding site suitable for sequencing and determining the index. In some embodiments, the bead may be dispersed in an array on a substrate and decoded. Decoding may comprise determining the position of a detectable label on the array; determining a barcode attached to the bead on the array; and/or determining the index attached to the bead on the matrix.

[0175] На ФИГ. 6А посередине изображен вариант осуществления, который содержит гранулу 200 с зондом 240 захвата, прикрепленным к грануле. Зонд захвата гибридизован с нуклеиновой кислотой-мишенью 220. К грануле также прикреплен первый полинуклеотид 260, содержащий штрихкод, указывающий на зонд захвата, и сайт связывания штрихкодового праймера, подходящий для секвенирования и определения штрихкода. К грануле также прикреплен второй полинуклеотид 250, содержащий индекс, указывающий на субпопуляцию гранул из другой субпопуляции гранул. Зонд захвата удлинен нуклеотидом, содержащим обнаруживаемую метку 230. В некоторых вариантах осуществления гранулу можно распределить в матрице на субстрате и декодировать. Декодирование может включать определение положения обнаруживаемой метки на матрице; определение штрихкода, прикрепленного к грануле на матрице; и/или определение индекса, прикрепленного к грануле на матрице.[0175] FIG. 6A shows, in the middle, an embodiment that comprises a bead 200 with a capture probe 240 attached to the bead. The capture probe is hybridized to a target nucleic acid 220. Also attached to the bead is a first polynucleotide 260 comprising a barcode indicative of the capture probe and a barcode primer binding site suitable for sequencing and detecting the barcode. Also attached to the bead is a second polynucleotide 250 comprising an index indicative of a subpopulation of beads from another subpopulation of beads. The capture probe is extended by a nucleotide comprising a detectable label 230. In some embodiments, the bead can be dispersed in an array on a substrate and decoded. Decoding can include determining the position of the detectable label on the array; determining a barcode attached to the bead on the array; and/or determining an index attached to the bead on the array.

[0176] На ФИГ. 6А справа изображен вариант осуществления, который содержит гранулу 200 с зондом 270 захвата, прикрепленным к грануле, причем зонд захвата является антителом или антигенсвязывающим фрагментом антитела. Зонд захвата специфически связан с лигандом 280. Лиганд также связан со вторичным антителом 290, которое содержит обнаруживаемую метку 230. К грануле также прикреплен первый полинуклеотид 260, содержащий штрихкод, указывающий на зонд захвата, и сайт связывания штрихкодового праймера, подходящий для секвенирования и определения штрихкода. К грануле также прикреплен второй полинуклеотид 250, содержащий индекс, указывающий на субпопуляцию гранул из другой субпопуляции гранул. В некоторых вариантах осуществления гранулу можно распределить в матрице на субстрате и декодировать. Декодирование может включать определение положения обнаруживаемой метки на матрице; определение штрихкода, прикрепленного к грануле на матрице; и/или определение индекса, прикрепленного к грануле на матрице.[0176] FIG. 6A depicts on the right an embodiment that comprises a bead 200 with a capture probe 270 attached to the bead, wherein the capture probe is an antibody or an antigen-binding fragment of an antibody. The capture probe is specifically bound to a ligand 280. The ligand is also bound to a secondary antibody 290 that comprises a detectable label 230. Also attached to the bead is a first polynucleotide 260 comprising a barcode indicative of the capture probe and a barcode primer binding site suitable for sequencing and detecting the barcode. Also attached to the bead is a second polynucleotide 250 comprising an index indicative of a subpopulation of beads from another subpopulation of beads. In some embodiments, the bead can be dispersed in an array on a substrate and decoded. Decoding can include determining the position of a detectable label on the array; determining a barcode attached to the bead on the array; and/or determining the index attached to the bead on the matrix.

[0177] На ФИГ. 6В справа изображен вариант осуществления, который содержит гранулу 200 с зондом 330 захвата, содержащим белок, прикрепленный к грануле. В некоторых вариантах осуществления гранулу можно распределить в матрице на субстрате. Субстрат 340 для белка используют для контакта с белком, чтобы генерировать сигнал, содержащий обнаруживаемую метку 230. Возможно определение положения сигнала на матрице. В некоторых вариантах осуществления гранула может содержать первый полинуклеотид, содержащий штрихкод, указывающий на зонд захвата, и сайт связывания штрихкодового праймера, подходящий для секвенирования и определения штрихкода, также прикрепленный к грануле. В некоторых вариантах осуществления гранула может содержать второй полинуклеотид, содержащий индекс, указывающий на субпопуляцию гранул из другой субпопуляции гранул, также прикрепленный к грануле. В некоторых вариантах осуществления гранулу декодируют на матрице. Декодирование может включать определение положения обнаруживаемой метки на матрице; определение штрихкода, прикрепленного к грануле на матрице; и/или определение индекса, прикрепленного к грануле на матрице.[0177] FIG. 6B shows an embodiment on the right that comprises a bead 200 with a capture probe 330 comprising a protein attached to the bead. In some embodiments, the bead can be dispersed in an array on a substrate. The protein substrate 340 is used to contact the protein to generate a signal comprising a detectable label 230. The position of the signal on the array can be determined. In some embodiments, the bead can comprise a first polynucleotide comprising a barcode indicative of the capture probe and a barcode primer binding site suitable for sequencing and detecting the barcode, also attached to the bead. In some embodiments, the bead can comprise a second polynucleotide comprising an index indicative of a subpopulation of beads from another subpopulation of beads, also attached to the bead. In some embodiments, the bead is decoded on the array. Decoding can include determining the position of the detectable label on the array; determining a barcode attached to the bead on the array; and/or determining the index attached to the bead on the matrix.

[0178] Некоторые варианты осуществления включают способы обнаружения лигандов-мишеней на матрице, включающие: (а) получение первой и второй популяций гранул, причем каждая гранула содержит: зонд захвата, причем зонд захвата способен специфически связываться с лигандом-мишенью, нуклеиновую кислоту, кодирующую штрихкод, и сайт связывания штрихкодового праймера, причем штрихкод указывает на зонд захвата, и нуклеиновую кислоту, кодирующую индекс и сайт связывания индексного праймера, причем индекс указывает на источник гранулы из первой популяции или второй популяции и (b) приведение первой популяции гранул в контакт с первым образцом, содержащим первый лиганд-мишень, причем первый лиганд-мишень специфически связывается с зондом захвата первой популяции гранул и, таким образом, получение связанной с мишенью первой популяции гранул; (с) приведение второй популяции гранул в контакт со вторым образцом, содержащим второй лиганд-мишень, причем второй лиганд-мишень специфически связывается с зондом захвата второй популяции гранул, и получение таким образом связанной с мишенью второй популяции гранул; (d) случайное распределение связанной с мишенью первой популяции гранул и связанной с мишенью второй популяции гранул на матрице; (е) обнаружение положения гранул, содержащих первый лиганд-мишень и второй лиганд-мишень, на матрице; и (f) определение последовательности индекса и штрихкода гранул, содержащих первый лиганд-мишень и второй лиганд-мишень, на матрице. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата содержит полинуклеотид. В некоторых вариантах осуществления лиганд-мишень содержит нуклеиновую кислоту. В некоторых вариантах осуществления обнаружение положения гранул, содержащих первый лиганд-мишень и второй лиганд-мишень, на матрице включает удлинение зонда захвата путем полимеразного удлинения или лигирования. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата содержит белок. В некоторых вариантах осуществления стадию (е) выполняют после стадии (f). В некоторых вариантах осуществления штрихкоды первой популяции гранул содержат отличные друг от друга штрихкоды, и штрихкоды второй популяции гранул содержат отличные друг от друга штрихкоды. В некоторых вариантах осуществления индексы первой популяции гранул идентичны друг другу, а индексы второй популяции гранул идентичны друг другу. В некоторых вариантах осуществления матрица размещена на поверхности проточной кюветы. В некоторых вариантах осуществления первая и вторая популяции гранул адаптированы для прикрепления к матрице. В некоторых вариантах осуществления первая и вторая популяции гранул содержат биотин, стрептавидин или их производное; и матрица содержит биотин, стрептавидин или их производное. В некоторых вариантах осуществления первая и вторая популяции гранул являются магнитными.[0178] Some embodiments include methods of detecting target ligands on an array, comprising: (a) obtaining first and second populations of beads, wherein each bead comprises: a capture probe, wherein the capture probe is capable of specifically binding to a target ligand, a nucleic acid encoding a barcode and a barcode primer binding site, wherein the barcode points to the capture probe, and a nucleic acid encoding an index and an index primer binding site, wherein the index points to a source of the bead from the first population or the second population, and (b) contacting the first population of beads with a first sample comprising a first target ligand, wherein the first target ligand specifically binds to the capture probe of the first population of beads and thereby obtaining a target-bound first population of beads; (c) contacting the second population of beads with a second sample comprising a second target ligand, wherein the second target ligand specifically binds to a capture probe of the second population of beads, thereby producing a target-bound second population of beads; (d) randomly distributing the target-bound first population of beads and the target-bound second population of beads on the array; (e) detecting the location of the beads comprising the first target ligand and the second target ligand on the array; and (f) determining an index sequence and a barcode of the beads comprising the first target ligand and the second target ligand on the array. In some embodiments, the capture probe comprises a polynucleotide. In some embodiments, the target ligand comprises a nucleic acid. In some embodiments, detecting the location of the beads comprising the first target ligand and the second target ligand on the array comprises extending the capture probe by polymerase extension or ligation. In some embodiments, the capture probe comprises a protein. In some embodiments, step (e) is performed after step (f). In some embodiments, the barcodes of the first population of beads comprise different barcodes from each other, and the barcodes of the second population of beads comprise different barcodes from each other. In some embodiments, the indices of the first population of beads are identical to each other, and the indices of the second population of beads are identical to each other. In some embodiments, the matrix is located on the surface of the flow cell. In some embodiments, the first and second populations of beads are adapted to attach to the matrix. In some embodiments, the first and second populations of beads comprise biotin, streptavidin, or a derivative thereof; and the matrix comprises biotin, streptavidin, or a derivative thereof. In some embodiments, the first and second populations of beads are magnetic.

Секвенирование и анализ нуклеиновых кислот-мишенейSequencing and analysis of target nucleic acids

[0179] Некоторые варианты осуществления включают секвенирование и/или анализ нуклеиновых кислот-мишеней. Некоторые варианты осуществления включают декодирование положений полинуклеотидов в матрице в соответствии со способами, предложенными в настоящем документе; гибридизацию нуклеиновой кислоты-мишени с зондами захвата; удлинение зондов захвата; и обнаружение удлинения зондов захвата, гибридизированных с нуклеиновой кислотой-мишенью, в некотором положении на матрице. В некоторых вариантах осуществления положения полинуклеотидов на матрице можно декодировать перед гибридизацией нуклеиновой кислоты-мишени с полинуклеотидами. В некоторых вариантах осуществления положения полинуклеотидов на матрице можно декодировать после обнаружения удлинения зондов захвата, гибридизованных с нуклеиновой кислотой-мишенью. В некоторых вариантах осуществления каждый полинуклеотид может быть связан с зондом захвата через общий элемент. Например, каждый полинуклеотид и зонд захвата может быть связан с одним и тем же микроэлементом, таким как гранула. В дополнительных таких вариантах осуществления каждый полинуклеотид может содержать зонд захвата.[0179] Some embodiments include sequencing and/or analyzing target nucleic acids. Some embodiments include decoding the positions of polynucleotides on an array according to the methods provided herein; hybridizing the target nucleic acid to capture probes; extending the capture probes; and detecting an extension of the capture probes hybridized to the target nucleic acid at a position on the array. In some embodiments, the positions of the polynucleotides on the array may be decoded before hybridizing the target nucleic acid to the polynucleotides. In some embodiments, the positions of the polynucleotides on the array may be decoded after detecting an extension of the capture probes hybridized to the target nucleic acid. In some embodiments, each polynucleotide may be linked to a capture probe via a common feature. For example, each polynucleotide and the capture probe may be linked to the same microfeature, such as a bead. In further such embodiments, each polynucleotide may comprise a capture probe.

[0180] Некоторые варианты осуществления включают достройку зондов захвата по одному основанию (SBE). В некоторых вариантах осуществления SBE можно использовать для обнаружения аллели, мутаций или других элементов нуклеиновых кислот-мишеней. Вкратце, в SBE используется зонд захвата, который гибридизуется с геномным фрагментом-мишенью в положении, которое является проксимальном или соседним к положению обнаружения, причем положение обнаружения указывает на конкретный локус. Полимеразу можно использовать для удлинения 3'-конца зонда захвата нуклеотидным аналогом, меченым детекторной меткой. На основании точности фермента нуклеотид встраивается в зонд захвата только в том случае, если он комплементарен положению обнаружения нуклеиновой кислоты-мишени. При необходимости нуклеотид можно дериватизировать таким образом, что применение блокирующей группы, включая обратимые блокирующие группы, не может приводить к дополнительным удлинениям и, таким образом, происходит добавление только одного нуклеотида. Присутствие в удлиненном зонде захвата меченого нуклеотида может быть обнаружено, например, в конкретном месте матрицы, а добавленный нуклеотид определен для установления идентичности локуса или аллели. SBE можно проводить в известных условиях, таких как описанные в патентах США №9,441,267 и US 9,045,796, каждый из которых полностью включен в настоящий документ путем ссылки.[0180] Some embodiments include single base extension (SBE) of capture probes. In some embodiments, SBE can be used to detect alleles, mutations, or other elements of target nucleic acids. Briefly, SBE uses a capture probe that hybridizes to a target genomic fragment at a position that is proximal or adjacent to a detection position, wherein the detection position indicates a particular locus. A polymerase can be used to extend the 3' end of the capture probe with a nucleotide analog labeled with a detection label. Based on the accuracy of the enzyme, a nucleotide is incorporated into the capture probe only if it is complementary to the detection position of the target nucleic acid. If desired, the nucleotide can be derivatized such that the use of a blocking group, including reversible blocking groups, cannot result in additional extensions and thus only a single nucleotide is added. The presence of a labeled nucleotide in the extended capture probe can be detected, for example, at a specific location on the template, and the added nucleotide determined to establish the identity of the locus or allele. SBE can be carried out under known conditions, such as those described in U.S. Patent Nos. 9,441,267 and 9,045,796, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

[0181] Некоторые варианты осуществления включают аллель-специфическое удлинение праймера (ASPE). В некоторых вариантах осуществления ASPE может включать удлинение зондов захвата, которые различаются по нуклеотидной композиции на их 3'-конце. Способ ASPE можно осуществлять с применением нуклеозида или нуклеотида, содержащего расщепляемый линкер, чтобы после обнаружения зонда можно было удалить метку. Это делает возможным дополнительное использование зондов или подтверждение, что обнаруженный сигнал обусловлен меткой, которая теперь удалена. Вкратце, ASPE можно выполнять путем гибридизации нуклеиновой кислоты-мишени с зондом захвата, имеющим участок последовательности 3', который комплементарен положению обнаружения, и участок последовательности 5', который комплементарен последовательности, которая находится по соседству с положением обнаружения. Направляемая темплатом модификация части 3' зонда захвата, например, путем добавления меченого нуклеотида с помощью полимеразы, позволяет получить меченый продукт удлинения, но только в том случае, если темплат включает целевую последовательность. Тогда может быть обнаружено присутствие такого меченого продукта удлинения праймера, например, на основании его положения в матрице, с обозначением присутствия специфической аллели. В некоторых вариантах осуществления ASPE можно выполнять с множеством зондов захвата, которые имеют аналогичные 5'-концы, так что они ренатурируются по соседству с одним и тем же положением обнаружения в нуклеиновой кислоте-мишени, но различные 3'-концы, так что полимеразой модифицируются только зонды захвата, имеющие 3'-конец, который комплементирует положение обнаружения. Зонд захвата, имеющий 3'-концевое основание, которое комплементарно конкретному положению обнаружения, называют зондом идеального соответствия (РМ) для положения, тогда как зонды захвата, которые имеют 3'-концевое несоответствующее основание и не выполнены с возможностью удлинения в ходе реакции ASPE, представляют собой зонды несоответствия (ММ) для положения. Можно обнаружить присутствие меченого нуклеотида в зонде РМ и определить последовательность 3' зонда захвата, определенного для идентификации конкретной аллели в положении обнаружения.[0181] Some embodiments include allele-specific primer extension (ASPE). In some embodiments, ASPE may involve the extension of capture probes that differ in the nucleotide composition at their 3' end. The ASPE method can be performed using a nucleoside or nucleotide that contains a cleavable linker so that the label can be removed after the probe is detected. This allows for further use of the probes or confirmation that the detected signal is due to the label that has now been removed. Briefly, ASPE can be performed by hybridizing a target nucleic acid to a capture probe that has a 3' sequence region that is complementary to a detection position and a 5' sequence region that is complementary to a sequence that is adjacent to the detection position. Template-directed modification of the 3' portion of the capture probe, such as by adding a labeled nucleotide using a polymerase, produces a labeled extension product, but only if the template includes the target sequence. The presence of such a labeled primer extension product can then be detected, for example, based on its position in the template, indicating the presence of a specific allele. In some embodiments, ASPE can be performed with multiple capture probes that have similar 5' ends such that they anneal adjacent to the same detection position in the target nucleic acid, but different 3' ends such that only the capture probes that have a 3' end that is complementary to the detection position are modified by the polymerase. A capture probe that has a 3' base that is complementary to a particular detection position is called a perfect match (PM) probe for the position, while capture probes that have a 3' mismatch base and are not designed to be extended during the ASPE reaction are mismatch probes (MM) for the position. It is possible to detect the presence of a labeled nucleotide in the RM probe and determine the sequence of the 3' capture probe defined to identify the specific allele at the detection position.

[0182] Некоторые варианты осуществления включают способы для декодирования положений полинуклеотидов в матрице, (а) получение субстрата, имеющего матрицу полинуклеотидов, распределенных на поверхности субстрата, причем каждый полинуклеотид содержит 3'-конец штрихкода для связывания с праймером штрихкода, при этом каждый полинуклеотид связан с зондом захвата; (b) гибридизацию множества праймеров с сайтами связывания праймера; (с) определение последовательностей штрихкодов путем удлинения гибридизованных праймеров, причем последовательность каждого штрихкода указывает на положение полинуклеотида в матрице. В некоторых вариантах осуществления каждый полинуклеотид связан с зондом захвата посредством гранулы. В некоторых вариантах осуществления каждый полинуклеотид содержит зонд захвата. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата является 3' сайта связывания праймера. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата является 5' штрихкода. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата содержит последовательность, отличную от последовательности другого зонда захвата. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата отличается от другого зонда захвата менее чем на 5 различных нуклеотидов. В некоторых вариантах осуществления каждый зонд захвата содержит различную последовательность. В некоторых вариантах осуществления полинуклеотиды случайным образом распределены на поверхности субстрата. В некоторых вариантах осуществления штрихкод содержит последовательность, отличную от другого штрихкода. В некоторых вариантах осуществления каждый штрихкод содержит различную последовательность. В некоторых вариантах осуществления каждый сайт связывания праймера содержит одну и ту же последовательность. В некоторых вариантах осуществления полинуклеотиды присоединены к гранулам. В некоторых вариантах осуществления гранулы распределены в лунках. В некоторых вариантах осуществления каждый полинуклеотид содержит расщепляемый линкер. В некоторых вариантах осуществления расщепляемый линкер выполнен с возможностью удаления зонда захвата из сайта связывания праймера и штрихкода. В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит лунки. В некоторых вариантах осуществления каждый полинуклеотид содержит спейсер. В некоторых вариантах осуществления спейсер прикреплен к субстрату. В некоторых вариантах осуществления спейсер прикреплен к грануле. Некоторые варианты осуществления также включают гибридизацию нуклеиновой кислоты-мишени с зондами захвата. В некоторых вариантах осуществления гибридизацию нуклеиновой кислоты-мишени с зондами захвата выполняют после определения последовательностей штрихкодов. В некоторых вариантах осуществления гибридизацию нуклеиновой кислоты-мишени с зондами захвата выполняют перед определением последовательностей штрихкодов. Некоторые варианты осуществления также включают удлинение гибридизованной нуклеиновой кислоты-мишени или полинуклеотида. В некоторых вариантах осуществления удлинение предусматривает лигирование. Некоторые варианты осуществления также включают амплифицирование нуклеиновой кислоты-мишени.[0182] Some embodiments include methods for decoding the positions of polynucleotides in an array, (a) providing a substrate having an array of polynucleotides distributed on a surface of the substrate, wherein each polynucleotide comprises a 3' end of a barcode for binding to a primer of the barcode, wherein each polynucleotide is linked to a capture probe; (b) hybridizing a plurality of primers to the primer binding sites; (c) determining barcode sequences by extending the hybridized primers, wherein the sequence of each barcode indicates the position of a polynucleotide in the array. In some embodiments, each polynucleotide is linked to a capture probe by a bead. In some embodiments, each polynucleotide comprises a capture probe. In some embodiments, the capture probe is 3' of a primer binding site. In some embodiments, the capture probe is 5' of a barcode. In some embodiments, a capture probe comprises a sequence that is different from the sequence of another capture probe. In some embodiments, a capture probe differs from another capture probe by less than 5 different nucleotides. In some embodiments, each capture probe comprises a different sequence. In some embodiments, the polynucleotides are randomly distributed on the surface of the substrate. In some embodiments, the barcode comprises a different sequence from another barcode. In some embodiments, each barcode comprises a different sequence. In some embodiments, each primer binding site comprises the same sequence. In some embodiments, the polynucleotides are attached to beads. In some embodiments, the beads are distributed in wells. In some embodiments, each polynucleotide comprises a cleavable linker. In some embodiments, the cleavable linker is configured to remove the capture probe from the primer binding site and the barcode. In some embodiments, the substrate comprises wells. In some embodiments, each polynucleotide comprises a spacer. In some embodiments, the spacer is attached to the substrate. In some embodiments, the spacer is attached to the bead. Some embodiments also include hybridizing the target nucleic acid to the capture probes. In some embodiments, hybridizing the target nucleic acid to the capture probes is performed after detecting the barcode sequences. In some embodiments, hybridizing the target nucleic acid to the capture probes is performed before detecting the barcode sequences. Some embodiments also include extending the hybridized target nucleic acid or polynucleotide. In some embodiments, extending involves ligation. Some embodiments also include amplifying the target nucleic acid.

[0183] Некоторые варианты осуществления включают способы секвенирования нуклеиновой кислоты-мишени. Некоторые такие способы (а) декодируют положения полинуклеотидов в матрице в соответствии с любым из вышеуказанных способов; (b) гибридизируют нуклеиновую кислоту-мишень с зондами захвата; (с) удлиняют зонды захвата, гибридизированные с нуклеиновой кислотой-мишенью; и (d) обнаруживают положение удлиненных зондов захвата. В некоторых вариантах осуществления (d) обнаружение положения удлиненных зондов захвата выполняют до (а) декодирования положений полинуклеотидов в матрице. В некоторых вариантах осуществления зонды захвата удлиняют с помощью лигазы. В некоторых вариантах осуществления зонды захвата удлиняют с помощью полимеразы. В некоторых вариантах осуществления зонды захвата удлиняют добавлением одного нуклеотида. Некоторые варианты осуществления также включают отщепление сайтов связывания праймера и штрихкодов от зондов захвата перед гибридизацией нуклеиновой кислоты-мишени с зондами захвата. Некоторые варианты осуществления также включают отщепление сайтов связывания праймера и штрихкодов от зондов захвата после гибридизации нуклеиновой кислоты-мишени с зондами захвата.[0183] Some embodiments include methods for sequencing a target nucleic acid. Some such methods (a) decode the positions of polynucleotides in an array according to any of the above methods; (b) hybridize the target nucleic acid to capture probes; (c) extend the capture probes hybridized to the target nucleic acid; and (d) detect the position of the extended capture probes. In some embodiments, (d) detecting the position of the extended capture probes is performed prior to (a) decoding the positions of the polynucleotides in the array. In some embodiments, the capture probes are extended with a ligase. In some embodiments, the capture probes are extended with a polymerase. In some embodiments, the capture probes are extended by the addition of a single nucleotide. Some embodiments also include cleaving primer binding sites and barcodes from the capture probes prior to hybridizing the target nucleic acid to the capture probes. Some embodiments also include cleaving the primer binding sites and barcodes from the capture probes after hybridization of the target nucleic acid to the capture probes.

[0184] Некоторые варианты осуществления включают секвенирование полинуклеотидов-мишеней, полученных из различных биологических источников, на матрице. В некоторых таких вариантах осуществления полинуклеотиды, содержащие нуклеиновые кислоты-мишени, можно получить из образца нуклеиновой кислоты. Примеры образцов полинуклеотидов включают образцы геномной ДНК, образцы кДНК, образцы РНК и ампликоны индивидуумов. Полинуклеотид может включать в себя нуклеиновую кислоту-мишень, индекс и сайт связывания индексного праймера, смежный с индексом. Индекс можно использовать для указания источника нуклеиновой кислоты-мишени в качестве определенного образца нуклеиновой кислоты. Например, полинуклеотиды, полученные из разных образцов нуклеиновых кислот, могут включать в себя разные индексы. Каждый индекс может иметь положение, предназначенное для связывания с конкретным праймером для амплификации. Данный сайт связывания индексного праймера можно использовать для секвенирования индекса путем удлинения праймера, гибридизированного с сайтом связывания индексного праймера. В некоторых вариантах осуществления индекс представляет собой нуклеиновую кислоту или область внутри полинуклеотида в диапазоне от около 3 до 30 последовательных нуклеотидов. Штрихкод может содержать, например, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 или 30 нуклеотидов, или он может быть длиннее. Некоторые аспекты, применимые со способами и композициями, предложенными в настоящем документе, описаны в патентах США 20180334711 А1 и 20190085384 А1, каждый из которых полностью включен в настоящий документ путем ссылки. В некоторых вариантах осуществления штрихкод или индекс могут включать в себя уникальный молекулярный идентификатор (UMI).[0184] Some embodiments include sequencing target polynucleotides obtained from different biological sources on an array. In some such embodiments, polynucleotides comprising target nucleic acids can be obtained from a nucleic acid sample. Examples of polynucleotide samples include genomic DNA samples, cDNA samples, RNA samples, and amplicons from individuals. A polynucleotide can include a target nucleic acid, an index, and an index primer binding site adjacent to the index. The index can be used to indicate the source of the target nucleic acid as a particular nucleic acid sample. For example, polynucleotides obtained from different nucleic acid samples can include different indices. Each index can have a position designed to bind to a particular amplification primer. This index primer binding site can be used to sequence the index by extending a primer hybridized to the index primer binding site. In some embodiments, the index is a nucleic acid or a region within a polynucleotide in the range of about 3 to 30 consecutive nucleotides. The barcode may comprise, for example, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 or 30 nucleotides, or it may be longer. Some aspects applicable to the methods and compositions provided herein are described in U.S. Patents 20180334711 A1 and 20190085384 A1, each of which is incorporated herein by reference in its entirety. In some embodiments, the barcode or index may include a unique molecular identifier (UMI).

[0185] Полинуклеотиды можно получать различными способами. В некоторых вариантах осуществления образец нуклеиновой кислоты, содержащий нуклеиновые кислоты-мишени, можно метить транспосомами для получения фрагментов нуклеиновых кислот с концами, содержащими последовательности из транспосом. В некоторых вариантах осуществления транспосомы могут включать в себя индексы и сайты связывания индексного праймера, так что мечение добавляет индексы и сайты связывания индексного праймера к фрагментам нуклеиновых кислот.Например, входную нуклеиновую кислоту, содержащую нуклеиновую кислоту-мишень, можно приводить в контакт со множеством транспосом. Транспосомы могут фрагментировать входную нуклеиновую кислоту и присоединять адаптеры к концам фрагментов нуклеиновой кислоты. Примеры таких реакций мечения описаны в патенте США №9,040,256, который полностью включен в настоящий документ путем ссылки.[0185] Polynucleotides can be produced in a variety of ways. In some embodiments, a nucleic acid sample containing target nucleic acids can be labeled with transposomes to produce nucleic acid fragments with ends containing sequences from the transposomes. In some embodiments, the transposomes can include indices and index primer binding sites such that the labeling adds the indices and index primer binding sites to the nucleic acid fragments. For example, an input nucleic acid containing a target nucleic acid can be contacted with a plurality of transposomes. The transposomes can fragment the input nucleic acid and attach adapters to the ends of the nucleic acid fragments. Examples of such labeling reactions are described in U.S. Patent No. 9,040,256, which is incorporated herein by reference in its entirety.

[0186] В некоторых вариантах осуществления полинуклеотиды, содержащие индексы, можно получить путем добавления адаптеров к концам фрагментов нуклеиновых кислот, содержащих нуклеиновые кислоты-мишени, причем адаптеры могут включать индексы и сайты связывания индексного праймера. В некоторых вариантах осуществления полинуклеотиды, содержащие индексы, можно получить путем амплификации фрагментов нуклеиновых кислот, содержащих нуклеиновые кислоты-мишени, с праймерами, содержащими индексы и сайты связывания индексного праймера, так чтобы продукты амплификации включали индексы и сайты связывания индексного праймера.[0186] In some embodiments, polynucleotides containing indices can be obtained by adding adapters to the ends of nucleic acid fragments containing target nucleic acids, wherein the adapters can include indices and index primer binding sites. In some embodiments, polynucleotides containing indices can be obtained by amplifying nucleic acid fragments containing target nucleic acids with primers containing indices and index primer binding sites, such that the amplification products include indices and index primer binding sites.

[0187] В некоторых вариантах осуществления нуклеиновые кислоты-мишени полинуклеотидов гибридизируются с зондами захвата. В некоторых вариантах осуществления зонды захвата присоединены к гранулам. В некоторых вариантах осуществления олигонуклеотиды содержат зонды захвата. Олигонуклеотид может включать в себя зонд захвата, штрихкод и сайт связывания штрихкодового праймера. В некоторых вариантах осуществления штрихкод можно секвенировать путем удлинения праймера, гибридизированного с сайтом связывания праймера. В некоторых вариантах осуществления штрихкод может включать в себя нуклеотидную последовательность, которую можно использовать для определения полинуклеотида, такого как зонд захвата, в матрице. Штрихкод может включать в себя уникальную нуклеотидную последовательность, которая отличима от других штрихкодов. Она также может быть отличима от других нуклеотидных последовательностей в полинуклеотидах и нуклеиновых кислотах-мишенях по последовательности штрихкода, а также по положению штрихкода в полинуклеотиде, например по его положению, смежному с сайтом связывания штрихкодового праймера. Например, в некоторых вариантах осуществления последовательность штрихкода может присутствовать более одного раза во множестве нуклеиновых кислот, однако штрихкод, смежный с сайтом связываний штрихкодового праймера, может быть обнаружен. Штрихкод может иметь любую желаемую длину последовательности, достаточную для обеспечения уникальной нуклеотидной последовательности в пределах множества штрихкодов в популяции и/или в пределах множества анализируемых или исследуемых полинуклеотидов и целевых нуклеиновых кислот.В некоторых вариантах осуществления штрихкод представляет собой нуклеиновую кислоту или область внутри полинуклеотида в диапазоне от около 6 до 30 нуклеотидов. Штрихкод может содержать, например, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 или 30 нуклеотидов, или он может быть длиннее. Подходящие штрихкоды для некоторых вариантов осуществления описаны в патенте США No 8,053,192, который полностью включен в настоящий документ путем ссылки. В некоторых вариантах осуществления штрихкод может отличать полинуклеотид от другого полинуклеотида в матрице, так что каждый штрихкод отличается от другого штрихкода. В некоторых вариантах осуществления штрихкод можно использовать для идентификации положения гранулы в матрице. В некоторых вариантах осуществления штрихкод можно использовать для идентификации зонда захвата.[0187] In some embodiments, the target nucleic acids of the polynucleotides are hybridized to capture probes. In some embodiments, the capture probes are attached to beads. In some embodiments, the oligonucleotides comprise capture probes. The oligonucleotide may include a capture probe, a barcode, and a barcode primer binding site. In some embodiments, the barcode may be sequenced by extending a primer hybridized to the primer binding site. In some embodiments, the barcode may include a nucleotide sequence that can be used to identify a polynucleotide, such as a capture probe, in an array. The barcode may include a unique nucleotide sequence that is distinguishable from other barcodes. It can also be distinguishable from other nucleotide sequences in polynucleotides and target nucleic acids by the barcode sequence, as well as by the position of the barcode in the polynucleotide, such as by its position adjacent to the barcode primer binding site. For example, in some embodiments, the barcode sequence can be present more than once in a plurality of nucleic acids, but the barcode adjacent to the barcode primer binding site can be detected. The barcode can have any desired sequence length sufficient to provide a unique nucleotide sequence within a plurality of barcodes in a population and/or within a plurality of polynucleotides and target nucleic acids being analyzed or tested. In some embodiments, the barcode is a nucleic acid or a region within a polynucleotide in the range of about 6 to 30 nucleotides. The barcode may comprise, for example, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 or 30 nucleotides, or it may be longer. Suitable barcodes for some embodiments are described in U.S. Patent No. 8,053,192, which is incorporated herein by reference in its entirety. In some embodiments, the barcode may distinguish a polynucleotide from another polynucleotide in an array such that each barcode is different from another barcode. In some embodiments, the barcode may be used to identify the position of a bead in an array. In some embodiments, the barcode may be used to identify a capture probe.

[0188] В некоторых вариантах осуществления нуклеиновые кислоты-мишени полинуклеотидов гибридизируют с зондами захвата для получения гибридизированных гранул. В некоторых вариантах осуществления гибридизированные гранулы могут включать в себя олигонуклеотид, содержащий штрихкод, сайт связывания штрихкодового праймера и зонд захвата, причем зонд захвата может быть гибридизирован с нуклеиновой кислотой-мишенью полинуклеотида, а полинуклеотид может включать в себя индекс и сайт связывания индексного праймера. Гибридизованные гранулы могут быть случайным образом распределены по матрице.[0188] In some embodiments, the target nucleic acids of the polynucleotides are hybridized to the capture probes to produce hybridized beads. In some embodiments, the hybridized beads may include an oligonucleotide comprising a barcode, a barcode primer binding site, and a capture probe, wherein the capture probe may be hybridized to the target nucleic acid of the polynucleotide, and the polynucleotide may include an index and an index primer binding site. The hybridized beads may be randomly distributed across the array.

[0189] В некоторых вариантах осуществления информацию о последовательности нуклеиновой кислоты-мишени можно получить путем удлинения зонда захвата. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата может быть удлинен для включения последовательностей, комплементарных нуклеиновой кислоте-мишени. В некоторых таких вариантах осуществления удлинение может включать полимеразное удлинение. В некоторых вариантах осуществления удлинение является достройкой по одному основанию (SBE). В некоторых вариантах осуществления SBE можно использовать для обнаружения аллели, мутаций или других элементов нуклеиновых кислот-мишеней.[0189] In some embodiments, sequence information of a target nucleic acid can be obtained by extending a capture probe. In some embodiments, a capture probe can be extended to include sequences complementary to the target nucleic acid. In some such embodiments, the extension can include polymerase extension. In some embodiments, the extension is a single base extension (SBE). In some embodiments, SBE can be used to detect alleles, mutations, or other elements of target nucleic acids.

[0190] В некоторых вариантах осуществления зонд захвата может быть удлинен с помощью лигирования. Например, локус-специфичный олигонуклеотид может гибридизироваться с нуклеиновой кислотой-мишенью в положении, смежном с сайтом, в котором зонд захвата гибридизируется с нуклеиновой кислотой-мишенью, а затем локус-специфичный олигонуклеотид может быть лигирован с зондом захвата. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата может быть удлинен, так чтобы удлиненный зонд захвата включал последовательности, комплементарные индексу и сайту связывания индексного праймера полинуклеотида.[0190] In some embodiments, the capture probe can be extended by ligation. For example, a locus-specific oligonucleotide can hybridize to a target nucleic acid at a position adjacent to a site at which the capture probe hybridizes to the target nucleic acid, and then the locus-specific oligonucleotide can be ligated to the capture probe. In some embodiments, the capture probe can be extended such that the extended capture probe includes sequences complementary to an index and an index primer binding site of the polynucleotide.

[0191] В некоторых вариантах осуществления индекс секвенируют для определения источника нуклеиновой кислоты-мишени, присоединенной к грануле на матрице. В некоторых вариантах осуществления штрихкод секвенируют для декодирования положения гранулы на матрице. В некоторых вариантах осуществления штрихкод секвенируют для идентификации зонда захвата, прикрепленного к грануле на матрице.[0191] In some embodiments, the index is sequenced to determine the source of the target nucleic acid attached to the bead on the array. In some embodiments, the barcode is sequenced to decode the position of the bead on the array. In some embodiments, the barcode is sequenced to identify the capture probe attached to the bead on the array.

[0192] В некоторых вариантах осуществления матрица размещена на поверхности проточной кюветы. В некоторых вариантах осуществления гранулы выполнены с возможностью прикрепления к матрице. Например, гранулы могут включать в себя такие агенты, как биотин, стрептавидин или их производное; и матрица содержит биотин, стрептавидин или их производное. В некоторых вариантах осуществления гранулы и матрица являются магнитными.[0192] In some embodiments, the matrix is located on the surface of the flow cell. In some embodiments, the beads are configured to be attached to the matrix. For example, the beads may include agents such as biotin, streptavidin, or a derivative thereof; and the matrix comprises biotin, streptavidin, or a derivative thereof. In some embodiments, the beads and the matrix are magnetic.

[0193] Некоторые варианты осуществления включают получение множества полинуклеотидов из разных образцов нуклеиновых кислот, гибридизацию каждого множества полинуклеотидов с популяцией гранул, содержащих зонды захвата для получения гибридизированных гранул, и случайное распределение гибридизированных гранул на матрице. Пример осуществления включает получение первой и второй популяций гранул, причем первая популяция гранул содержит олигонуклеотиды, содержащие первые зонды захвата, первые штрихкоды, и сайты связывания штрихкодового праймера, смежные с первыми штрихкодами, а вторая популяция гранул содержит олигонуклеотиды, содержащие вторые зонды захвата, вторые штрихкоды и сайты связывания штрихкодового праймера, смежные со вторыми штрихкодами. Получают первое и второе множество полинуклеотидов, причем первое множество полинуклеотидов содержит первые нуклеиновые кислоты-мишени, при этом множество первых полинуклеотидов находится в растворе, а второе множество полинуклеотидов содержит вторые нуклеиновые кислоты-мишени, причем множество вторых полинуклеотидов находится в растворе. Первые нуклеиновые кислоты-мишени гибридизируют с первыми зондами захвата для получения гибридизированных первых гранул, а вторые нуклеиновые кислоты-мишени гибридизируют со вторыми зондами захвата для получения гибридизированных вторых гранул. Гибридизованные первые гранулы и гибридизованные вторые гранулы на матрице случайным образом распределяют по матрице. Положения первой и второй гранул на матрице декодируют путем секвенирования первого и второго штрихкодов для определения того, какие гранулы были связаны каждым набором нуклеиновых кислот-мишеней. Данные нуклеотидной последовательности получают для первой и второй нуклеиновых кислот-мишеней путем удлинения первого и второго зондов захвата.[0193] Some embodiments include obtaining a plurality of polynucleotides from different nucleic acid samples, hybridizing each plurality of polynucleotides to a population of beads containing capture probes to obtain hybridized beads, and randomly distributing the hybridized beads on an array. An example embodiment includes obtaining first and second populations of beads, wherein the first population of beads comprises oligonucleotides containing first capture probes, first barcodes, and barcode primer binding sites adjacent to the first barcodes, and a second population of beads comprises oligonucleotides containing second capture probes, second barcodes, and barcode primer binding sites adjacent to second barcodes. The first and second plurality of polynucleotides are obtained, wherein the first plurality of polynucleotides comprises first target nucleic acids, wherein the plurality of first polynucleotides are in solution, and the second plurality of polynucleotides comprises second target nucleic acids, wherein the plurality of second polynucleotides are in solution. The first target nucleic acids are hybridized to the first capture probes to produce hybridized first beads, and the second target nucleic acids are hybridized to the second capture probes to produce hybridized second beads. The hybridized first beads and the hybridized second beads on the array are randomly distributed on the array. The positions of the first and second beads on the array are decoded by sequencing the first and second barcodes to determine which beads were bound by each set of target nucleic acids. Nucleotide sequence data is obtained for the first and second target nucleic acids by extending the first and second capture probes.

[0194] В некоторых вариантах осуществления полинуклеотиды индексируют, как описано в настоящем документе. Например, получают первую и вторую популяции гранул, причем первая популяция гранул содержит олигонуклеотиды, содержащие первые зонды захвата, первые штрихкоды, и сайты связывания штрихкодового праймера, смежные с первыми штрихкодами, а вторая популяция гранул содержит олигонуклеотиды, содержащие вторые зонды захвата, вторые штрихкоды и сайты связывания штрихкодового праймера, смежные со вторыми штрихкодами. Получают первое и второе множество полинуклеотидов, причем первое множество полинуклеотидов содержит первые нуклеиновые кислоты-мишени, первые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные с первыми индексами, при этом множество первых полинуклеотидов находится в растворе, а второе множество полинуклеотидов содержит вторые целевые нуклеиновые кислоты, вторые индексы и вторые сайты связывания праймера, смежные со вторыми индексами, причем множество вторых полинуклеотидов находится в растворе. Первые нуклеиновые кислоты-мишени гибридизируют с первыми зондами захвата для получения гибридизированных первых гранул, а вторые нуклеиновые кислоты-мишени гибридизируют со вторыми зондами захвата для получения гибридизированных вторых гранул. Гибридизованные первые гранулы и гибридизованные вторые гранулы случайным образом распределяют по матрице. Положения первой и второй гранул на матрице декодируют путем секвенирования первого и второго штрихкодов. Первый и второй зонды захвата удлиняют для получения данных нуклеотидной последовательности для первой и второй нуклеиновых кислот-мишеней. Источник данных нуклеотидной последовательности первой и второй нуклеиновых кислот-мишеней определяют посредством секвенирования первого и второго индексов.[0194] In some embodiments, the polynucleotides are indexed as described herein. For example, first and second populations of beads are obtained, wherein the first population of beads comprises oligonucleotides comprising first capture probes, first barcodes, and barcode primer binding sites adjacent to the first barcodes, and the second population of beads comprises oligonucleotides comprising second capture probes, second barcodes, and barcode primer binding sites adjacent to the second barcodes. A first and a second plurality of polynucleotides are obtained, wherein the first plurality of polynucleotides comprises first target nucleic acids, first indices and index primer binding sites adjacent to the first indices, wherein the plurality of first polynucleotides is in solution, and the second plurality of polynucleotides comprises second target nucleic acids, second indices and second primer binding sites adjacent to the second indices, wherein the plurality of second polynucleotides is in solution. The first target nucleic acids are hybridized with the first capture probes to obtain hybridized first granules, and the second target nucleic acids are hybridized with the second capture probes to obtain hybridized second granules. The hybridized first granules and the hybridized second granules are randomly distributed over the matrix. The positions of the first and second granules on the matrix are decoded by sequencing the first and second barcodes. The first and second capture probes are extended to obtain nucleotide sequence data for the first and second target nucleic acids. The source of the nucleotide sequence data of the first and second target nucleic acids is determined by sequencing the first and second indices.

[0195] В некоторых вариантах осуществления первое множество полинуклеотидов содержит первые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные с первыми индексами; а второе множество полинуклеотидов содержит вторые целевые нуклеиновые кислоты, вторые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные со вторыми индексами. В некоторых вариантах осуществления первое или второе множество полинуклеотидов получают посредством мечения образца нуклеиновой кислоты множеством транспосом. В некоторых вариантах осуществления множество транспосом содержат первый или второй индексы. Некоторые варианты осуществления также включают в себя добавление адаптеров к меченому образцу нуклеиновой кислоты, причем адаптеры содержат первый или второй индексы. Некоторые варианты осуществления также включают амплификацию меченого образца нуклеиновой кислоты с праймерами, содержащими первый или второй индексы. В некоторых вариантах осуществления удлинение первого и второго зондов захвата встраивает последовательности, комплементарные первому и второму индексам и первому и второму сайтам связывания индексного праймера, в удлиненные зонды захвата.[0195] In some embodiments, the first plurality of polynucleotides comprise first indices and index primer binding sites adjacent to the first indices; and the second plurality of polynucleotides comprise second target nucleic acids, second indices, and index primer binding sites adjacent to the second indices. In some embodiments, the first or second plurality of polynucleotides are produced by labeling a nucleic acid sample with a plurality of transposomes. In some embodiments, the plurality of transposomes comprise the first or second indices. Some embodiments also include adding adapters to the labeled nucleic acid sample, wherein the adapters comprise the first or second indices. Some embodiments also include amplifying the labeled nucleic acid sample with primers comprising the first or second indices. In some embodiments, extending the first and second capture probes introduces sequences complementary to the first and second indices and the first and second index primer binding sites into the extended capture probes.

[0196] В некоторых вариантах осуществления гранулы могут быть индексированы. Например, гранула может включать в себя нуклеиновую кислоту, содержащую индекс и сайт связывания индексного праймера. В некоторых вариантах осуществления олигонуклеотид, прикрепленный к грануле, может включать в себя штрихкод, сайт связывания штрихкодового праймера, индекс, сайт связывания индексного праймера. Например, первая популяция гранул может содержать первые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные с первыми индексами, а вторая популяция гранул может содержать вторые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные со вторыми индексами. В некоторых вариантах осуществления олигонуклеотиды первой популяции гранул содержат первые индексы; а олигонуклеотиды второй популяции гранул содержат вторые индексы.[0196] In some embodiments, the beads may be indexed. For example, a bead may include a nucleic acid comprising an index and an index primer binding site. In some embodiments, an oligonucleotide attached to a bead may include a barcode, a barcode primer binding site, an index, an index primer binding site. For example, a first population of beads may comprise first indices and index primer binding sites adjacent to the first indices, and a second population of beads may comprise second indices and index primer binding sites adjacent to the second indices. In some embodiments, the oligonucleotides of the first population of beads comprise first indices; and the oligonucleotides of the second population of beads comprise second indices.

[0197] В некоторых вариантах осуществления получают первую и вторую популяции гранул, в которых первая популяция гранул содержит олигонуклеотиды, содержащие первые зонды захвата, первые штрихкоды и сайты связывания штрихкодового праймера, смежные с первыми штрихкодами, а также первые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные с первыми индексами, а вторая популяция гранул содержит олигонуклеотиды, содержащие вторые зонды захвата, вторые штрихкоды и сайты связывания штрихкодового праймера, смежные со вторыми штрихкодами, а также вторые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные со вторыми индексами. Получают первое и второе множество полинуклеотидов, причем первое множество полинуклеотидов содержит первые нуклеиновые кислоты-мишени, при этом множество первых полинуклеотидов находится в растворе, а второе множество полинуклеотидов содержит вторые нуклеиновые кислоты-мишени, причем множество вторых полинуклеотидов находится в растворе. Первые нуклеиновые кислоты-мишени гибридизируют с первыми зондами захвата для получения гибридизированных первых гранул, а вторые нуклеиновые кислоты-мишени гибридизируют со вторыми зондами захвата для получения гибридизированных вторых гранул. Гибридизованные первые гранулы и гибридизованные вторые гранулы случайным образом распределяют по матрице. Положения первой и второй гранул на матрице декодируют путем секвенирования первого и второго штрихкодов. Первый и второй зонды захвата удлиняют для получения данных нуклеотидной последовательности для первой и второй нуклеиновых кислот-мишеней. В некоторых вариантах осуществления олигонуклеотиды первой популяции гранул содержат первые индексы; а олигонуклеотиды второй популяции гранул содержат вторые индексы.[0197] In some embodiments, first and second populations of beads are obtained, wherein the first population of beads comprises oligonucleotides comprising first capture probes, first barcodes, and barcode primer binding sites adjacent to the first barcodes, as well as first indices and index primer binding sites adjacent to the first indices, and the second population of beads comprises oligonucleotides comprising second capture probes, second barcodes, and barcode primer binding sites adjacent to the second barcodes, as well as second indices and index primer binding sites adjacent to the second indices. A first and second plurality of polynucleotides are obtained, wherein the first plurality of polynucleotides comprises first target nucleic acids, wherein the plurality of first polynucleotides is in solution, and the second plurality of polynucleotides comprises second target nucleic acids, wherein the plurality of second polynucleotides is in solution. The first target nucleic acids are hybridized with the first capture probes to obtain hybridized first beads, and the second target nucleic acids are hybridized with the second capture probes to obtain hybridized second beads. The hybridized first beads and the hybridized second beads are randomly distributed on the array. The positions of the first and second beads on the array are decoded by sequencing the first and second barcodes. The first and second capture probes are extended to obtain nucleotide sequence data for the first and second target nucleic acids. In some embodiments, the oligonucleotides of the first population of beads comprise first indices; and the oligonucleotides of the second population of beads comprise second indices.

[0198] В некоторых вариантах осуществления первые индексы указывают на источник первых нуклеиновых кислот-мишеней, а вторые индексы указывают на источник вторых нуклеиновых кислот-мишеней. В некоторых вариантах осуществления первые индексы совпадают друг с другом и вторые индексы совпадают друг с другом. Некоторые варианты осуществления также включают секвенирование первого и второго индексов. В некоторых вариантах осуществления первый и второй индексы содержат удлиняющие праймеры, гибридизованные с сайтами связывания индексного праймера. В некоторых вариантах осуществления сайты индексного связывающего праймера являются одинаковыми. В некоторых вариантах осуществления первую и вторую нуклеиновые кислоты-мишени получают от разных образцов нуклеиновых кислот.В некоторых вариантах осуществления первую и вторую нуклеиновые кислоты-мишени получают от разных геномных ДНК.[0198] In some embodiments, the first indices indicate a source of the first target nucleic acids, and the second indices indicate a source of the second target nucleic acids. In some embodiments, the first indices match each other and the second indices match each other. Some embodiments also include sequencing the first and second indices. In some embodiments, the first and second indices comprise extension primers hybridized to index primer binding sites. In some embodiments, the index primer binding sites are the same. In some embodiments, the first and second target nucleic acids are derived from different nucleic acid samples. In some embodiments, the first and second target nucleic acids are derived from different genomic DNAs.

[0199] В некоторых вариантах осуществления первый и второй штрихкоды указывают на нуклеотидную последовательность первого или второго зонда захвата. В некоторых вариантах осуществления первые штрихкоды отличаются друг от друга и вторые штрихкоды отличаются друг от друга. В некоторых вариантах осуществления секвенирование первого и второго штрихкодов включает удлиняющие праймеры, гибридизованные с сайтами связывания штрихкодового праймера. В некоторых вариантах осуществления сайты связывания штрихкодового праймера одинаковы.[0199] In some embodiments, the first and second barcodes indicate a nucleotide sequence of a first or second capture probe. In some embodiments, the first barcodes are different from each other and the second barcodes are different from each other. In some embodiments, sequencing the first and second barcodes includes extension primers hybridized to barcode primer binding sites. In some embodiments, the barcode primer binding sites are the same.

[0200] В некоторых вариантах осуществления удлинение первого и второго зондов захвата включает полимеразное удлинение. В некоторых вариантах осуществления удлинение первого и второго зондов захвата включает добавление одного нуклеотида к зонду захвата. Некоторые варианты осуществления также включают лигирование специфичных для локуса олигонуклеотидов с удлиненными зондами захвата. В некоторых вариантах осуществления удлинение первого и второго зондов захвата включает лигирование специфичных для локуса олигонуклеотидов с зондами захвата.[0200] In some embodiments, extending the first and second capture probes comprises polymerase extension. In some embodiments, extending the first and second capture probes comprises adding one nucleotide to the capture probe. Some embodiments also include ligating locus-specific oligonucleotides to the extended capture probes. In some embodiments, extending the first and second capture probes comprises ligating locus-specific oligonucleotides to the capture probes.

[0201] В некоторых вариантах осуществления гибридизацию первых нуклеиновых кислот-мишеней с первыми зондами захвата для получения гибридизованных первых гранул и гибридизацию вторых нуклеиновых кислот-мишеней со вторыми зондами захвата для получения гибридизованных вторых гранул выполняют в растворе.[0201] In some embodiments, hybridization of first target nucleic acids to first capture probes to produce hybridized first beads and hybridization of second target nucleic acids to second capture probes to produce hybridized second beads is performed in solution.

[0202] В некоторых вариантах осуществления проточная кювета содержит матрицу. В некоторых вариантах осуществления матрица содержит множество лунок, причем каждая лунка содержит одну или более гранул. В некоторых вариантах осуществления первая и вторая гранулы выполнены с возможностью прикрепления к матрице. В некоторых вариантах осуществления первая и вторая гранулы содержат биотин, стрептавидин или их производное; и матрица содержит биотин, стрептавидин или их производное. В некоторых вариантах осуществления гранулы и матрица являются магнитными.[0202] In some embodiments, the flow cell comprises an array. In some embodiments, the array comprises a plurality of wells, wherein each well comprises one or more beads. In some embodiments, the first and second beads are configured to be attached to the array. In some embodiments, the first and second beads comprise biotin, streptavidin, or a derivative thereof; and the array comprises biotin, streptavidin, or a derivative thereof. In some embodiments, the beads and the array are magnetic.

[0203] Пример осуществления секвенирования нуклеиновых кислот-мишеней на матрице, в котором полинуклеотиды, содержащие нуклеиновую кислоту-мишень, также включают индекс, показан на ФИГ. 9. Образец ДНК, содержащий целевую нуклеиновую кислоту, содержащую однонуклеотидный полиморфизм (star), подвергают мечению, при котором образец ДНК фрагментируют, и к каждому концу фрагментов добавляют сайты связывания праймера для амплификации. Фрагменты амплифицируют посредством ПЦР с праймерами, которые связываются с сайтами связывания праймера для амплификации и включают индекс образца и сайт связывания индексного праймера прочтения. Последовательности индекса образца и индексного праймера прочтения встраивают в амплифицированные продукты. Гранулы получают путем присоединения олигонуклеотидов к гранулам. Олигонуклеотиды содержат линкер, декодирующую последовательность (также известную как последовательность штрихкода), сайт связывания декодирующего праймера прочтения и зонд захвата. Амплифицированные продукты и гранулы объединяют. Нуклеиновые кислоты-мишени гибридизуются с зондами захвата. Гибридизация может происходить в растворе или на матрице. Гибридизованные гранулы случайным образом распределяют на матрице. Зонд захвата удлиняют полностью функциональными нуклеотидами (FFN) и обнаруживают удлинение. Удлиненный зонд захвата дополнительно удлиняют для встраивания последовательностей, комплементарных индексу образца и сайту связывания индексного праймера прочтения. Цепь, содержащую нуклеиновую кислоту-мишень, диссоциируют от удлиненного захвата. Индекс образца удлиненного зонда захвата секвенируют путем удлинения праймера, гибридизованного с сайтом связывания праймера прочтения индекса. Декодирующую последовательность удлиненного зонда захвата секвенируют путем удлинения праймера, гибридизированного с сайтом связывания декодирующего праймера прочтения. Источник нуклеиновой кислоты-мишени идентифицируют из последовательности индекса образца. Гранулу декодируют и из декодирующей последовательности идентифицируют зонд захвата.[0203] An example of implementing sequencing of target nucleic acids on an array, in which polynucleotides containing the target nucleic acid also include an index, is shown in FIG. 9. A DNA sample containing a target nucleic acid containing a single nucleotide polymorphism (star) is labeled, in which the DNA sample is fragmented and amplification primer binding sites are added to each end of the fragments. The fragments are amplified by PCR with primers that bind to the amplification primer binding sites and include a sample index and a read index primer binding site. The sample index and read index primer sequences are incorporated into the amplified products. Beads are obtained by attaching oligonucleotides to the beads. Oligonucleotides contain a linker, a decoding sequence (also known as a barcode sequence), a binding site for the decoding read primer, and a capture probe. The amplified products and beads are combined. The target nucleic acids hybridize to the capture probes. Hybridization can occur in solution or on an array. Hybridized beads are randomly distributed on the array. The capture probe is extended with fully functional nucleotides (FFN) and the extension is detected. The extended capture probe is further extended to incorporate sequences complementary to the sample index and the binding site of the index read primer. The strand containing the target nucleic acid dissociates from the extended capture. The sample index of the extended capture probe is sequenced by extending the primer hybridized to the binding site of the index read primer. The decoding sequence of the extended capture probe is sequenced by extending a primer hybridized to the decoding primer binding site of the readthrough. The source of the target nucleic acid is identified from the sample index sequence. The bead is decoded and the capture probe is identified from the decoding sequence.

[0204] Другой пример осуществления секвенирования нуклеиновых кислот-мишеней на матрице, в котором гранулы включают индекс, показан на ФИГ. 10. Гранулы получают путем присоединения олигонуклеотидов зонда захвата и олигонуклеотидов зонда индекса образца. Олигонуклеотиды зонда захвата включают в себя линкер, декодирующую последовательность, сайт связывания декодирующего праймера чтения и зонд захвата. Олигонуклеотид с индексным зондом образца включает в себя линкер, индекс образца и сайт связывания индексного праймера чтения. Гранулы комбинируют с фрагментированными нуклеиновыми кислотами, содержащими нуклеиновые кислоты-мишени, такие как нуклеиновые кислоты, содержащие интересующий однонуклеотидный полиморфизм (star). Нуклеиновая кислота-мишень гибридизуется с зондом захвата либо в растворе, либо на матрице. Зонд захвата удлиняют с помощью FFN. Детектируют удлинение. Нуклеиновую кислоту-мишень диссоциируют от удлиненного зонда захвата. Индекс образца секвенируют путем удлинения праймера, гибридизованного с сайтом связывания индексного праймера прочтения. Декодирующую последовательность удлиненного зонда захвата секвенируют путем удлинения праймера, гибридизированного с сайтом связывания декодирующего праймера прочтения. Источник нуклеиновой кислоты-мишени идентифицируют из последовательности индекса образца. Гранулу декодируют и из декодирующей последовательности идентифицируют зонд захвата.[0204] Another example of implementing sequencing of target nucleic acids on an array, in which the beads include an index, is shown in FIG. 10. The beads are formed by joining capture probe oligonucleotides and sample index probe oligonucleotides. The capture probe oligonucleotides include a linker, a decoding sequence, a decoding read primer binding site, and a capture probe. The sample index probe oligonucleotide includes a linker, a sample index, and a read index primer binding site. The beads are combined with fragmented nucleic acids containing target nucleic acids, such as nucleic acids containing a single nucleotide polymorphism of interest (star). The target nucleic acid hybridizes to the capture probe either in solution or on the array. The capture probe is extended with FFN. The extension is detected. The target nucleic acid is dissociated from the extended capture probe. The sample index is sequenced by extending a primer hybridized to the index primer binding site of the read. The decoding sequence of the extended capture probe is sequenced by extending a primer hybridized to the decoding primer binding site of the read. The source of the target nucleic acid is identified from the sample index sequence. The bead is decoded and the capture probe is identified from the decoding sequence.

Некоторые двухзондовые способыSome two-probe methods

[0205] Некоторые варианты осуществления включают обнаружение нуклеиновой кислоты-мишени с помощью первого и второго зондов захвата. В некоторых вариантах осуществления нуклеиновая кислота-мишень содержит первый участок, способный гибридизоваться с первым зондом захвата, и второй участок, способный гибридизоваться со вторым зондом захвата. В некоторых вариантах осуществления получают популяцию гранул, в которой каждая гранула содержит первый зонд захвата и второй зонд захвата. В некоторых вариантах осуществления один из двух зондов захвата присоединен к грануле посредством расщепляемого линкера. В некоторых вариантах осуществления один из зондов захвата содержит обнаруживаемую метку, такую как флуоресцентная метка. В некоторых вариантах осуществления нуклеиновая кислота-мишень гибридизуется с зондами захвата с образованием двухцепочечной нуклеиновой кислоты, содержащей одноцепочечный гэп. Гэп заполняют и расщепляемый линкер отщепляют. Обнаруживают удлиненный зонд захвата. В некоторых вариантах осуществления один из зондов захвата содержит обнаруживаемую метку, такую как флуоресцентная метка. В некоторых вариантах осуществления обнаруживаемую метку встраивают в удлиненный зонд захвата во время заполнения гэпа.[0205] Some embodiments include detecting a target nucleic acid with first and second capture probes. In some embodiments, the target nucleic acid comprises a first region capable of hybridizing to a first capture probe and a second region capable of hybridizing to a second capture probe. In some embodiments, a population of beads is obtained in which each bead comprises a first capture probe and a second capture probe. In some embodiments, one of the two capture probes is attached to the bead via a cleavable linker. In some embodiments, one of the capture probes comprises a detectable label, such as a fluorescent label. In some embodiments, the target nucleic acid hybridizes to the capture probes to form a double-stranded nucleic acid comprising a single-stranded gap. The gap is filled and the cleavable linker is cleaved. The extended capture probe is detected. In some embodiments, one of the capture probes comprises a detectable label, such as a fluorescent label. In some embodiments, the detectable label is incorporated into the extended capture probe during gap filling.

[0206] В некоторых вариантах осуществления второй зонд захвата присоединен к грануле посредством расщепляемого линкера, и второй зонд захвата содержит обнаруживаемую метку, такую как флуоресцентная метка. Примеры расщепляемых линкеров включают линкеры, которые можно расщеплять химическим путем, ферментами, такими как эндонуклеазы, и определенными частотами света. В некоторых вариантах осуществления каждая гранула также содержит первый полинуклеотид, содержащий штрихкод, указывающий на первый или второй зонд захвата, и 3'-конец штрихкода для связывания с праймером штрихкода. В некоторых вариантах осуществления первый зонд захвата содержит первый полинуклеотид. В некоторых вариантах осуществления первый зонд захвата отличается от первого полинуклеотида.[0206] In some embodiments, the second capture probe is attached to the bead via a cleavable linker, and the second capture probe comprises a detectable label, such as a fluorescent label. Examples of cleavable linkers include linkers that can be cleaved chemically, by enzymes such as endonucleases, and by certain frequencies of light. In some embodiments, each bead also comprises a first polynucleotide comprising a barcode indicating the first or second capture probe and a 3' end of the barcode for binding to a barcode primer. In some embodiments, the first capture probe comprises a first polynucleotide. In some embodiments, the first capture probe is different from the first polynucleotide.

[0207] В некоторых вариантах осуществления конец первого зонда захвата лигирован с концом второго зонда захвата. В некоторых вариантах осуществления первый зонд захвата лигируют со вторым зондом захвата путем гибридизации нуклеиновой кислоты-мишени с первым и вторым зондами захвата гранулы популяции гранул с получением двухцепочечной нуклеиновой кислоты, содержащей одноцепочечный гэп между первым и вторым зондами захвата, и заполнение гэпа между первым и вторым зондами захвата. В некоторых вариантах осуществления заполнение гэпа можно выполнять с помощью полимеразы и/или лигазы. В некоторых вариантах осуществления расщепляемый линкер расщепляют с получением гранулы, содержащей первый зонд захвата, содержащий обнаруживаемую метку. В некоторых вариантах осуществления популяция гранул распределена на субстрате. В некоторых вариантах осуществления популяцию гранул распределяют на субстрате после расщепления расщепляемого линкера. В некоторых вариантах осуществления популяцию гранул распределяют на субстрате до расщепления расщепляемого линкера или до лигирования первого зонда захвата со вторым зондом захвата. В некоторых вариантах осуществления определяют положение гранулы, содержащей первый зонд захвата, содержащий обнаруживаемую метку, на субстрате.[0207] In some embodiments, the end of the first capture probe is ligated to the end of the second capture probe. In some embodiments, the first capture probe is ligated to the second capture probe by hybridizing a target nucleic acid to the first and second capture probes of a bead of a population of beads to produce a double-stranded nucleic acid comprising a single-stranded gap between the first and second capture probes, and filling the gap between the first and second capture probes. In some embodiments, filling the gap can be accomplished using a polymerase and/or a ligase. In some embodiments, the cleavable linker is cleaved to produce a bead comprising a first capture probe comprising a detectable label. In some embodiments, the population of beads is distributed on a substrate. In some embodiments, the population of beads is distributed on a substrate after cleavage of the cleavable linker. In some embodiments, the population of beads is distributed on the substrate before the cleavable linker is cleaved or before the first capture probe is ligated to the second capture probe. In some embodiments, the position of the bead containing the first capture probe containing the detectable label on the substrate is determined.

[0208] В некоторых вариантах осуществления декодирование положения гранулы, содержащей первый зонд захвата, содержащий обнаруживаемую метку, на субстрате включает декодирование положения штрихкода гранулы, содержащей первый зонд захвата, содержащий обнаруживаемую метку, на субстрате. Некоторые такие варианты осуществления могут включать гибридизацию штрихкодового праймера с сайтом штрихкодового праймера и удлинение гибридизованного штрихкодового праймера. В некоторых вариантах осуществления удлинение гибридизованного штрихкодового праймера включает по меньшей мере один цикл секвенирования путем синтеза. В некоторых вариантах осуществления декодирование положения штрихкода гранулы включает секвенирование штрихкода на субстрате.[0208] In some embodiments, decoding the position of a bead comprising a first capture probe comprising a detectable label on a substrate comprises decoding the position of a barcode of the bead comprising the first capture probe comprising a detectable label on the substrate. Some such embodiments may comprise hybridizing a barcode primer to a barcode primer site and extending the hybridized barcode primer. In some embodiments, extending the hybridized barcode primer comprises at least one round of sequencing by synthesis. In some embodiments, decoding the position of the barcode of the bead comprises sequencing the barcode on the substrate.

[0209] В некоторых вариантах осуществления каждая гранула содержит второй полинуклеотид, содержащий индекс, указывающий на источник нуклеиновой кислоты-мишени, и 3'-конец индекса для связывания с праймером индекса.[0209] In some embodiments, each bead comprises a second polynucleotide comprising an index indicating a source of a target nucleic acid and a 3' end of the index for binding to an index primer.

[0210] В некоторых вариантах осуществления популяция гранул содержит первую и вторую субпопуляции гранул, каждая гранула содержит второй полинуклеотид, содержащий индекс и 3'-конец индекса для связывания с праймером индекса, причем индексы первой субпопуляции отличаются от индексов второй субпопуляции. В некоторых вариантах осуществления нуклеотидные последовательности индексов первой субпопуляции гранул содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность, и нуклеотидные последовательности индексов второй субпопуляции гранул содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность. В некоторых вариантах осуществления нуклеотидные последовательности сайтов связывания индексного праймера содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность.[0210] In some embodiments, the population of beads comprises a first and a second subpopulation of beads, each bead comprising a second polynucleotide comprising an index and a 3' end of the index for binding to an index primer, wherein the indices of the first subpopulation are different from the indices of the second subpopulation. In some embodiments, the nucleotide sequences of the indices of the first subpopulation of beads comprise the same nucleotide sequence, and the nucleotide sequences of the indices of the second subpopulation of beads comprise the same nucleotide sequence. In some embodiments, the nucleotide sequences of the index primer binding sites comprise the same nucleotide sequence.

[0211] В некоторых вариантах осуществления стадию лигирования или расщепления с первой субпопуляцией гранул выполняют в положениях, отличающихся от стадии лигирования или расщепления со второй субпопуляцией гранул. В некоторых вариантах осуществления разные положения предусматривают разные реакционные объемы. В некоторых вариантах осуществления разные положения предусматривают разные лунки.[0211] In some embodiments, the ligation or cleavage step with the first subpopulation of beads is performed at positions that are different from the ligation or cleavage step with the second subpopulation of beads. In some embodiments, the different positions provide different reaction volumes. In some embodiments, the different positions provide different wells.

[0212] Некоторые варианты осуществления также предусматривают объединение первой и второй субпопуляций гранул до распределения субпопуляции гранул на субстрате. В других вариантах осуществления первую субпопуляцию гранул распределяют на субстрате до распределения на субстрате второй субпопуляции гранул.[0212] Some embodiments also provide for combining the first and second subpopulations of granules before distributing the subpopulation of granules on the substrate. In other embodiments, the first subpopulation of granules is distributed on the substrate before distributing the second subpopulation of granules on the substrate.

[0213] В некоторых вариантах осуществления декодирование положения гранулы, содержащей первый зонд захвата, содержащий обнаруживаемую метку, на субстрате включает определение положения индексов гранул, содержащих обнаруженный зонт захвата. Некоторые такие варианты осуществления включают гибридизацию множества индексных праймеров с сайтами индексных праймеров и удлинение гибридизованных индексных праймеров. В некоторых вариантах осуществления удлинение гибридизованных индексных праймеров включает по меньшей мере один цикл секвенирования путем синтеза. В некоторых вариантах осуществления декодирование положения индексов гранул включает секвенирование индексов на субстрате.[0213] In some embodiments, decoding the position of a bead containing a first capture probe containing a detectable label on a substrate includes determining the position of indices of beads containing a detected capture umbrella. Some such embodiments include hybridizing a plurality of index primers to index primer sites and extending the hybridized index primers. In some embodiments, extending the hybridized index primers includes at least one round of sequencing by synthesis. In some embodiments, decoding the position of the bead indices includes sequencing the indices on a substrate.

[0214] В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит множество раздельных сайтов. В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит множество лунок. В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит множество каналов. В некоторых вариантах осуществления проточная кювета содержит субстрат. В некоторых вариантах осуществления распределенная популяция гранул содержит матрицу.[0214] In some embodiments, the substrate comprises a plurality of discrete sites. In some embodiments, the substrate comprises a plurality of wells. In some embodiments, the substrate comprises a plurality of channels. In some embodiments, the flow cell comprises the substrate. In some embodiments, the distributed population of beads comprises a matrix.

[0215] На ФИГ. 6В слева изображен вариант осуществления, в котором гранула 200 содержит первый зонд 300 захвата, прикрепленный к грануле посредством расщепляемого линкера 310. Второй зонд 320 захвата прикреплен к грануле. Нуклеиновая кислота-мишень 220 из определенного образца гибридизована с первым и вторым зондами захвата, и первый зонд захвата удлинен для заполнения гэпа между первым и вторым зондами захвата нуклеотидами, которые содержат обнаруживаемые метки 230. После заполнения гэпа нуклеиновую кислоту-мишень удаляют, а расщепляемый линкер расщепляют с получением удлиненного второго зонда захвата, содержащего обнаруживаемые метки, прикрепленные к грануле. Гранулу можно распределить в матрице на субстрате и декодировать. Полинуклеотид, содержащий индекс, указывающий на присоединенный к грануле образец, и полинуклеотид, содержащий штрихкод, указывающий на первый или второй зонды захвата, не показаны. Декодирование может включать определение положения обнаруживаемой метки на матрице; определение штрихкода, прикрепленного к грануле на матрице; и/или определение индекса, прикрепленного к грануле на матрице.[0215] FIG. 6B shows on the left an embodiment in which the bead 200 comprises a first capture probe 300 attached to the bead via a cleavable linker 310. A second capture probe 320 is attached to the bead. A target nucleic acid 220 from a particular sample is hybridized to the first and second capture probes, and the first capture probe is extended to fill the gap between the first and second capture probes with nucleotides that contain detectable labels 230. After filling the gap, the target nucleic acid is removed and the cleavable linker is cleaved to obtain an extended second capture probe containing detectable labels attached to the bead. The bead can be dispersed in an array on a substrate and decoded. A polynucleotide comprising an index indicating a sample attached to the bead and a polynucleotide comprising a barcode indicating a first or second capture probe are not shown. Decoding may include determining the position of a detectable label on the array; determining a barcode attached to the bead on the array; and/or determining an index attached to the bead on the array.

[0216] На ФИГ. 6С изображен вариант осуществления, в котором первый зонд захвата присоединен к грануле 200 посредством его 5'-конца. Второй зонд 360 захвата присоединен к грануле посредством его 3'-конца и расщепляемого линкера 310. Второй зонд захвата содержит обнаруживаемые метки 230. Нуклеиновую кислоту-мишень 220 гибридизована с первым и вторым зондами захвата, первый зонд захвата удлинен и лигирован со вторым зондом захвата. В некоторых вариантах осуществления нуклеиновая кислота-мишень может содержать структурные варианты (SV). Расщепляемый линкер расщепляют с получением удлиненного первого зонда захвата, содержащего обнаруживаемую метку и присоединенного к грануле. Гранулу можно распределить в матрице на субстрате и декодировать. Полинуклеотид, содержащий индекс, указывающий на присоединенный к грануле образец, и полинуклеотид, содержащий штрихкод, указывающий на первый или второй зонды захвата, не показаны. Декодирование может включать определение положения обнаруживаемой метки на матрице; определение штрихкода, прикрепленного к грануле на матрице; и/или определение индекса, прикрепленного к грануле на матрице. При отсутствии нуклеиновой кислоты-мишени второй зонд захвата и обнаруживаемая метка отщеплены от гранулы.[0216] FIG. 6C depicts an embodiment in which a first capture probe is attached to a bead 200 via its 5' end. A second capture probe 360 is attached to the bead via its 3' end and a cleavable linker 310. The second capture probe comprises detectable labels 230. A target nucleic acid 220 is hybridized to the first and second capture probes, the first capture probe is extended and ligated to the second capture probe. In some embodiments, the target nucleic acid may comprise structural variants (SVs). The cleavable linker is cleaved to obtain an extended first capture probe comprising a detectable label and attached to the bead. The bead can be dispersed in an array on a substrate and decoded. A polynucleotide containing an index indicative of a sample attached to the bead and a polynucleotide containing a barcode indicative of the first or second capture probes are not shown. Decoding may include determining the position of a detectable label on the array; determining a barcode attached to the bead on the array; and/or determining an index attached to the bead on the array. In the absence of a target nucleic acid, the second capture probe and the detectable label are cleaved from the bead.

Некоторые способы получения и применения индексированных гранулSome methods of obtaining and using indexed granules

[0217] Некоторые варианты осуществления включают получение индексированных гранул. Некоторые такие варианты осуществления могут включать обеспечение популяции индексных полинуклеотидов, причем каждый индексный полинуклеотид содержит индекс, сайт связывания индексного праймера и якорь/адаптер. В некоторых вариантах осуществления якорь/адаптер способен связываться или гибридизоваться с сайтом связывания адаптера, прикрепленным к грануле.[0217] Some embodiments include obtaining indexed beads. Some such embodiments may include providing a population of index polynucleotides, wherein each index polynucleotide comprises an index, an index primer binding site, and an anchor/adapter. In some embodiments, the anchor/adapter is capable of binding to or hybridizing with an adapter binding site attached to the bead.

[0218] Некоторые варианты осуществления включают способ получения индексированной популяции гранул, включающий (а) получение популяции гранул, причем каждая гранула содержит адаптер, зонд захвата и первый полинуклеотид, содержащий штрихкод и сайт связывания штрихкодового праймера; (b) получение множества индексных полинуклеотидов, в котором каждый индексный полинуклеотид содержит индекс и сайт связывания индексного праймера; и (с) присоединение множества индексных полинуклеотидов к популяции гранул посредством адаптеров с получением таким образом индексированной популяции гранул. В некоторых вариантах осуществления (с) включает удлинение адаптеров за счет полимеразного удлинения. В некоторых вариантах осуществления каждый индексный полинуклеотид содержит сайт связывания адаптера, а прикрепление включает гибридизацию сайтов связывания адаптера с адаптерами. В некоторых вариантах осуществления (с) включает лигирование индексных полинуклеотидов с адаптерами. В некоторых вариантах осуществления прикрепление включает гибридизацию шунтового полинуклеотида с адаптером и индексным полинуклеотидом. В некоторых вариантах осуществления (с) включает присоединение множества индексных полинуклеотидов к адаптерам популяции гранул посредством химически реакционноспособной функциональной группы. В некоторых вариантах осуществления первые полинуклеотиды популяции гранул содержат отличающиеся друг от друга зонды захвата. В некоторых вариантах осуществления индекс каждого индексного полинуклеотида является одинаковым. Аспекты, подходящие для способов и композиций, используемых для соединения полинуклеотидов друг с другом путем химического лигирования, описаны в патенте США №20180127816, который полностью включен в настоящий документ путем ссылки.[0218] Some embodiments include a method of producing an indexed population of beads, comprising (a) obtaining a population of beads, wherein each bead comprises an adapter, a capture probe, and a first polynucleotide comprising a barcode and a barcode primer binding site; (b) obtaining a plurality of index polynucleotides, wherein each index polynucleotide comprises an index and an index primer binding site; and (c) attaching the plurality of index polynucleotides to the population of beads via adapters, thereby producing an indexed population of beads. In some embodiments, (c) involves extending the adapters via polymerase extension. In some embodiments, each index polynucleotide comprises an adapter binding site, and the attaching involves hybridizing the adapter binding sites to the adapters. In some embodiments, (c) involves ligating the index polynucleotides to the adapters. In some embodiments, the attaching involves hybridizing a bypass polynucleotide to an adapter and an index polynucleotide. In some embodiments, (c) involves attaching the plurality of index polynucleotides to the adapters of the population of beads via a chemically reactive functional group. In some embodiments, the first polynucleotides of the population of beads comprise different capture probes from each other. In some embodiments, the index of each index polynucleotide is the same. Aspects suitable for methods and compositions used to connect polynucleotides to each other by chemical ligation are described in U.S. Patent No. 20180127816, which is incorporated herein by reference in its entirety.

[0219] Некоторые варианты осуществления также включают приведение индексированной популяции гранул в контакт со множеством нуклеиновых кислот, содержащих нуклеиновую кислоту-мишень. Некоторые варианты осуществления также включают смешивание индексированной популяции гранул, контактирующих со множеством нуклеиновых кислот, содержащих нуклеиновую мишень, с дополнительной индексированной популяцией гранул, причем дополнительная индексированная популяция гранул содержит индексный полинуклеотид, содержащий индекс, отличный от индекса индексированной популяции гранул, контактирующих со множеством нуклеиновых кислот.[0219] Some embodiments also include contacting the indexed population of beads with a plurality of nucleic acids comprising a target nucleic acid. Some embodiments also include mixing the indexed population of beads contacting the plurality of nucleic acids comprising a target nucleic acid with an additional indexed population of beads, wherein the additional indexed population of beads comprises an index polynucleotide comprising an index different from the index of the indexed population of beads contacting the plurality of nucleic acids.

[0220] В некоторых вариантах осуществления первый полинуклеотид содержит зонд захвата. Некоторые варианты осуществления также включают приведение индексированной популяции гранул в контакт со множеством нуклеиновых кислот, содержащих нуклеиновую кислоту-мишень. Некоторые варианты осуществления также включают смешивание индексированной популяции гранул, контактирующих со множеством нуклеиновых кислот, содержащих нуклеиновую мишень, с дополнительной индексированной популяцией гранул, причем дополнительная индексированная популяция гранул содержит индексный полинуклеотид, содержащий индекс, отличный от индекса индексированной популяции гранул, контактирующих со множеством нуклеиновых кислот.[0220] In some embodiments, the first polynucleotide comprises a capture probe. Some embodiments also include contacting the indexed population of beads with a plurality of nucleic acids comprising a target nucleic acid. Some embodiments also include mixing the indexed population of beads contacting the plurality of nucleic acids comprising a target nucleic acid with an additional indexed population of beads, wherein the additional indexed population of beads comprises an index polynucleotide comprising an index different from the index of the indexed population of beads contacting the plurality of nucleic acids.

[0221] В некоторых вариантах осуществления зонд захвата содержит белок.[0221] In some embodiments, the capture probe comprises a protein.

[0222] В некоторых вариантах осуществления способ выполняют на проточной кювете.[0222] In some embodiments, the method is performed on a flow cell.

[0223] Пример осуществления получения индексированных гранул показан на ФИГ. 11. Индексный полинуклеотид содержит якорь или адаптер, индекс и сайт связывания индексного праймера. Получают и распределяют в лунках многолуночного планшета множество популяций индексных полинуклеотидов. Каждая лунка может содержать популяцию индексного полинуклеотида, содержащего одинаковый индекс. Например, первая лунка может содержать популяцию индексных полинуклеотидов, содержащих первый индекс, а вторая лунка может содержать популяцию индексных полинуклеотидов, содержащих второй индекс.В лунки может быть распределено множество гранул. Каждая гранула может включать в себя первый полинуклеотид, содержащий зонд захвата, и второй полинуклеотид, содержащий индексирующий якорь, такой как сайт связывания, способный связываться с якорем или адаптером индексного полинуклеотида. В каждую лунку добавляют по одному пулу гранул. Один пул гранул может включать в себя популяцию гранул, в которых зонды захвата отличаются друг от друга. Один пул гранул, содержащий одинаковый индекс, можно использовать с одним образцом, так чтобы можно было идентифицировать, что источник последующих продуктов обработанных нуклеиновых кислот в образце был получен из одного образца посредством идентификации связанного индекса. Как показано на ФИГ. 11, один индексированный пул гранул можно добавлять в одну лунку в многолуночном планшете, в котором каждая лунка содержит один образец.[0223] An example of an embodiment for producing indexed beads is shown in FIG. 11. The index polynucleotide comprises an anchor or adapter, an index, and an index primer binding site. A plurality of populations of index polynucleotides are produced and distributed in wells of a multi-well plate. Each well may comprise a population of an index polynucleotide comprising the same index. For example, a first well may comprise a population of index polynucleotides comprising a first index, and a second well may comprise a population of index polynucleotides comprising a second index. A plurality of beads may be distributed in the wells. Each bead may include a first polynucleotide comprising a capture probe, and a second polynucleotide comprising an index anchor, such as a binding site capable of binding to the anchor or adapter of the index polynucleotide. One pool of beads is added to each well. One pool of beads may comprise a population of beads in which the capture probes differ from each other. One pool of beads containing the same index can be used with one sample so that the source of subsequent processed nucleic acid products in the sample can be identified as being derived from one sample by identifying the associated index. As shown in FIG. 11, one indexed pool of beads can be added to one well in a multi-well plate in which each well contains one sample.

[0224] Индекс индексного полинуклеотида может быть встроен в гранулу несколькими различными способами. В некоторых вариантах осуществления индексный полинуклеотид гибридизуют с гранулой посредством якоря и второго полинуклеотида, а второй полинуклеотид удлиняют, таким образом встраивая комплемент индекса индексного полинуклеотида в удлиненный второй полинуклеотид, присоединенный к грануле. В некоторых вариантах осуществления индексный полинуклеотид и второй полинуклеотид лигированы вместе. В некоторых вариантах осуществления индексный полинуклеотид присоединяют к полинуклеотиду, присоединенному к грануле посредством химического или ферментативного способа. В некоторых вариантах осуществления индексный полинуклеотид гибридизуют с полинуклеотидом, присоединенным к грануле, а индекс гибридизованного индексного полинуклеотида определяют на матрице.[0224] The index polynucleotide index can be incorporated into the bead in several different ways. In some embodiments, the index polynucleotide is hybridized to the bead via an anchor and a second polynucleotide, and the second polynucleotide is extended, thereby incorporating the complement of the index polynucleotide index into the extended second polynucleotide attached to the bead. In some embodiments, the index polynucleotide and the second polynucleotide are ligated together. In some embodiments, the index polynucleotide is attached to a polynucleotide attached to the bead by a chemical or enzymatic method. In some embodiments, the index polynucleotide is hybridized to a polynucleotide attached to the bead, and the index of the hybridized index polynucleotide is detected on the array.

[0225] Некоторые варианты осуществления включают добавление индекса к грануле химическим или ферментативным способом. Пример осуществления добавления индекса к грануле химическим или ферментативным способом показан на ФИГ. 12А, на которой изображена гранула, содержащая первый и второй полинуклеотиды. Первый полинуклеотид содержит зонд, такой как зонд захвата; код, такой как штрихкод; и праймер А, такой как сайт связывания штрихкодового праймера, который можно использовать для определения последовательности штрихкода. Второй полинуклеотид содержит индекс; и праймер В, такой как сайт связывания индексного праймера, который можно использовать для определения последовательности индекса. Второй полинуклеотид может быть прикреплен к грануле посредством спейсера и функциональных групп X-Y, которые связывают второй полинуклеотид со спейсером. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата может включать в себя сайт связывания праймера последовательности. В некоторых вариантах осуществления к индексному полинуклеотиду можно добавить блокирующую группу. В некоторых вариантах осуществления сайт связывания индексного праймера также может представлять собой шпильку с обратимо блокированным З'-концом.[0225] Some embodiments include adding an index to the bead by a chemical or enzymatic method. An example of adding an index to the bead by a chemical or enzymatic method is shown in FIG. 12A, which depicts a bead comprising a first and a second polynucleotide. The first polynucleotide comprises a probe, such as a capture probe; a code, such as a barcode; and a primer A, such as a barcode primer binding site, which can be used to determine the sequence of the barcode. The second polynucleotide comprises an index; and a primer B, such as an index primer binding site, which can be used to determine the sequence of the index. The second polynucleotide can be attached to the bead via a spacer and X-Y functional groups that link the second polynucleotide to the spacer. In some embodiments, the capture probe can include a sequence primer binding site. In some embodiments, a blocking group can be added to the index polynucleotide. In some embodiments, the index primer binding site may also be a hairpin with a reversibly blocked 3' end.

[0226] Некоторые варианты осуществления включают добавление индекса к грануле путем удлинения адаптера, прикрепленного к грануле. В некоторых вариантах осуществления адаптер, прикрепленный к грануле, может быть удлинен путем лигирования или посредством полимеразного удлинения. Пример осуществления удлинения путем лигирования показан на ФИГ. 12В, на которой изображена гранула, содержащая первый и второй полинуклеотиды. Первый полинуклеотид содержит зонд, такой как зонд захвата; код, такой как штрихкод; и праймер А, такой как сайт связывания штрихкодового праймера, который можно использовать для определения последовательности штрихкода. Второй полинуклеотид содержит адаптер, который может быть удлинен путем лигирования с третьим полинуклеотидом, содержащим индекс и праймер В, с применением четвертого полинуклеотида, содержащего шунт, который способен гибридизоваться как со вторым, так и с третьим полинуклеотидом. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата может включать в себя сайт связывания праймера последовательности. В некоторых вариантах осуществления к индексному полинуклеотиду можно добавить блокирующую группу. В некоторых вариантах осуществления сайт связывания индексного праймера также может представлять собой шпильку с обратимо блокированным 3'-концом.[0226] Some embodiments include adding an index to a bead by extending an adapter attached to the bead. In some embodiments, the adapter attached to the bead can be extended by ligation or by polymerase extension. An example of an extension by ligation is shown in FIG. 12B, which depicts a bead comprising a first and a second polynucleotide. The first polynucleotide comprises a probe, such as a capture probe; a code, such as a barcode; and a primer A, such as a barcode primer binding site, which can be used to detect the sequence of the barcode. The second polynucleotide comprises an adapter that can be extended by ligation with a third polynucleotide comprising the index and primer B, using a fourth polynucleotide comprising a shunt that is capable of hybridizing to both the second and third polynucleotides. In some embodiments, the capture probe can include a sequence primer binding site. In some embodiments, a blocking group can be added to the index polynucleotide. In some embodiments, the index primer binding site may also be a hairpin with a reversibly blocked 3' end.

[0227] Пример осуществления удлинения путем полимеразного удлинения показан на ФИГ. 12С, на которой изображена гранула, содержащая первый и второй полинуклеотиды. Первый полинуклеотид содержит зонд, праймер А и код. Второй полинуклеотид содержит адаптер. Третий полинуклеотид, такой как индексный полинуклеотид, содержит сайт связывания адаптера, способный связываться с адаптером, индекс и праймер В. Третий полинуклеотид гибридизуется со вторым полинуклеотидом, так чтобы второй полинуклеотид удлинялся посредством полимеразного удлинения для встраивания индекса в удлиненный адаптер. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата может включать в себя сайт связывания праймера последовательности. В некоторых вариантах осуществления к индексному полинуклеотиду можно добавить блокирующую группу. В некоторых вариантах осуществления сайт связывания индексного праймера также может представлять собой шпильку с обратимо блокированным 3'-концом.[0227] An example of an extension by polymerase extension is shown in FIG. 12C, which depicts a bead comprising a first and a second polynucleotide. The first polynucleotide comprises a probe, primer A, and a code. The second polynucleotide comprises an adapter. A third polynucleotide, such as an index polynucleotide, comprises an adapter binding site capable of binding to the adapter, the index, and primer B. The third polynucleotide hybridizes to the second polynucleotide such that the second polynucleotide is extended by polymerase extension to incorporate the index into the extended adapter. In some embodiments, the capture probe may include a primer binding site sequence. In some embodiments, a blocking group may be added to the index polynucleotide. In some embodiments, the index primer binding site may also be a hairpin with a reversibly blocked 3' end.

[0228] Некоторые варианты осуществления включают применение индексного полинуклеотида, гибридизованного с первым нуклеотидом, прикрепленным к грануле. Некоторые варианты осуществления включают способы обнаружения лиганда-мишени, включающие: (а) получение популяции гранул, причем каждая гранула содержит зонд захвата, первый полинуклеотид, содержащий штрихкод, и сайт связывания штрихкодового праймера; (b) получение индексного полинуклеотида, содержащего индекс, сайт связывания индексного праймера и адаптер, способный связываться с сайтом связывания штрихкодового праймера; (с) специфическое связывание лиганда-мишени с зондом захвата; (d) гибридизацию индексного полинуклеотида с первым полинуклеотидом посредством адаптера; (е) обнаружение лиганда-мишени на матрице; и (f) определение индекса и штрихкода первого полинуклеотида. В некоторых вариантах осуществления (е) включает распределение популяции гранул на матрице. В некоторых вариантах осуществления (f) включает гибридизацию индексного праймера с сайтом связывания индексного праймера и определение последовательности индекса. В некоторых вариантах осуществления дегибридизацию индексного полинуклеотида из первого полинуклеотида; гибридизацию штрихкодового праймера с сайтом связывания штрихкодового праймера; и удлинение штрихкодового праймера для определения последовательности штрихкода. В некоторых вариантах осуществления индексный полинуклеотид дополнительно содержит расщепляемый линкер, расположенный между адаптером и индексом, и (f) включает: (i) расщепление расщепляемого линкера; и (ii) удлинение адаптера для определения последовательности штрихкода. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата содержит белок. В некоторых вариантах осуществления лиганд-мишень содержит нуклеиновую кислоту-мишень. В некоторых вариантах осуществления первый полинуклеотид содержит зонд захвата. В некоторых вариантах осуществления (е) включает удлинение первого полинуклеотида, гибридизованного с нуклеиновой кислотой-мишенью. В некоторых вариантах осуществления удлинение включает добавление обнаруживаемого дидезоксинуклеотида. В некоторых вариантах осуществления способ выполняют на проточной кювете.[0228] Some embodiments include using an index polynucleotide hybridized to a first nucleotide attached to a bead. Some embodiments include methods of detecting a target ligand comprising: (a) providing a population of beads, each bead comprising a capture probe, a first polynucleotide comprising a barcode, and a barcode primer binding site; (b) providing an index polynucleotide comprising an index, an index primer binding site, and an adapter capable of binding to the barcode primer binding site; (c) specifically binding the target ligand to the capture probe; (d) hybridizing the index polynucleotide to the first polynucleotide via the adapter; (e) detecting the target ligand on the array; and (f) detecting the index and the barcode of the first polynucleotide. In some embodiments, (e) involves distributing the population of beads on the array. In some embodiments, (f) comprises hybridizing an index primer to an index primer binding site and determining the sequence of the index. In some embodiments, dehybridizing an index polynucleotide from a first polynucleotide; hybridizing a barcode primer to a barcode primer binding site; and extending the barcode primer to determine the sequence of the barcode. In some embodiments, the index polynucleotide further comprises a cleavable linker located between the adaptor and the index, and (f) comprises: (i) cleaving the cleavable linker; and (ii) extending the adaptor to determine the sequence of the barcode. In some embodiments, the capture probe comprises a protein. In some embodiments, the target ligand comprises a target nucleic acid. In some embodiments, the first polynucleotide comprises a capture probe. In some embodiments, (e) comprises extending the first polynucleotide hybridized to the target nucleic acid. In some embodiments, the extension comprises adding a detectable dideoxynucleotide. In some embodiments, the method is performed on a flow cell.

[0229] Пример осуществления для применения индексного полинуклеотида, гибридизованного с первым нуклеотидом, присоединенным к грануле, показан на ФИГ. 13А и ФИГ. 13В. На ФИГ. 13А изображена гранула, содержащая первый полинуклеотид. Первый полинуклеотид содержит зонд, такой как зонд захвата; праймер, такой как сайт связывания праймера; и код, такой как штрихкод. Индексный полинуклеотид содержит индекс; праймер 2, такой как сайт связывания индексного праймера; спейсер, такой как расщепляемый спейсер; и адаптер, способный гибридизоваться с сайтом связывания праймера первого полинуклеотида. Пул гранул может быть получен с использованием индексного полинуклеотида, как показано на ФИГ. 11. На ФИГ. 13В (первая панель) показана гранула, содержащая первый полинуклеотид, в котором нуклеиновая кислота-мишень гибридизована с первым полинуклеотидом посредством зонда захвата, а индексный полинуклеотид гибридизован с первым полинуклеотидом посредством сайта связывания праймера. На ФИГ. 13В (вторая панель) показан удлиненный первый полинуклеотид с одним флуоресцентным дидезоксинуклеотидом (star), который может быть обнаружен на матрице гранул. Можно определить индекс и штрихкод. На ФИГ. 13В (третья панель) показано, что флуоресцентный дидезоксинуклеотид был удален из удлиненного первого полинуклеотида. Индексный праймер можно гибридизовать с сайтом связывания индексного праймера и удлинять, а также определять последовательность индекса. На ФИГ. 13В (четвертая панель) показано, что нуклеиновая кислота-мишень была дегибридизована из первого полинуклеотида. Индексный полинуклеотид расщепляют на расщепляемом линкере, и теперь адаптер соответствует штрихкодовому праймеру, гибридизованному с сайтом связывания праймера, который можно удлинить, и определяют последовательность штрихкода.[0229] An embodiment for using an index polynucleotide hybridized to a first nucleotide attached to a bead is shown in FIG. 13A and FIG. 13B. FIG. 13A depicts a bead comprising a first polynucleotide. The first polynucleotide comprises a probe, such as a capture probe; a primer, such as a primer binding site; and a code, such as a barcode. The index polynucleotide comprises an index; a primer 2, such as an index primer binding site; a spacer, such as a cleavable spacer; and an adapter capable of hybridizing to the primer binding site of the first polynucleotide. A pool of beads can be generated using the index polynucleotide as shown in FIG. 11. In FIG. 13B (first panel) shows a bead containing a first polynucleotide, in which a target nucleic acid is hybridized to the first polynucleotide via a capture probe, and an index polynucleotide is hybridized to the first polynucleotide via a primer binding site. FIG. 13B (second panel) shows an extended first polynucleotide with one fluorescent dideoxynucleotide (star), which can be detected on the bead array. The index and barcode can be determined. FIG. 13B (third panel) shows that the fluorescent dideoxynucleotide has been removed from the extended first polynucleotide. The index primer can be hybridized to the index primer binding site and extended, and the index sequence can be determined. FIG. 13B (fourth panel) shows that the target nucleic acid has been dehybridized from the first polynucleotide. The index polynucleotide is cleaved at the cleavable linker and the adapter now matches the barcode primer hybridized to the primer binding site, which can be extended, and the barcode sequence is determined.

[0230] Некоторые варианты осуществления включают применение индексного полинуклеотида, содержащего множество индексной последовательности и сайта связывания индексного праймера. В некоторых таких вариантах осуществления множество индексных последовательностей может приводить к увеличению сигнала в позиции на матрице при секвенировании индекса. Пример варианта осуществления показан на ФИГ. 14. На ФИГ. 14 показана гранула, содержащая первый полинуклеотид и второй полинуклеотид. Первый полинуклеотид содержит: код, такой как штрихкод; праймер А, такой как сайт связывания штрихкодового праймера; и зонд, такой как зонд захвата. Второй полинуклеотид содержит повторы индекса и сайтов связывания индексного праймера. В некоторых вариантах осуществления повторы улучшают интенсивность сигнала на гранулах с низким количеством иммобилизованных индексов. В некоторых вариантах осуществления повторы могут ограничивать величину площади поверхности, занятой праймерами, без уменьшения сигнала.[0230] Some embodiments include the use of an index polynucleotide comprising a plurality of index sequences and an index primer binding site. In some such embodiments, the plurality of index sequences may result in an increase in signal at a position on the template when the index is sequenced. An example embodiment is shown in FIG. 14. FIG. 14 shows a bead comprising a first polynucleotide and a second polynucleotide. The first polynucleotide comprises: a code, such as a barcode; a primer A, such as a barcode primer binding site; and a probe, such as a capture probe. The second polynucleotide comprises repeats of the index and the index primer binding sites. In some embodiments, the repeats improve the signal intensity on beads with a low amount of immobilized indices. In some embodiments, the repeats may limit the amount of surface area occupied by primers without reducing the signal.

[0231] Некоторые варианты осуществления включают ферментативное добавление индексного полинуклеотида к грануле. В некоторых вариантах осуществления индексный полинуклеотид может быть присоединен к грануле путем удлинения полинуклеотида, прикрепленного к грануле посредством реакционноспособной группы. В некоторых вариантах осуществления индексный полинуклеотид может быть прикреплен к грануле перед смешиванием пула гранул с другими пулами гранул, например, перед загрузкой смеси в матрицу. Некоторые варианты осуществления включают способ обнаружения лиганда-мишени, включающий: (а) получение популяции гранул, причем каждая гранула содержит зонд захвата, первый полинуклеотид, содержащий штрихкод, сайт связывания штрихкодового праймера и второй полинуклеотид; (b) получение индексного полинуклеотида, содержащего индекс, сайт связывания индексного праймера и адаптер; (с) специфическое связывание лиганда-мишени с зондом захвата; (d) прикрепление индексного полинуклеотида ко второму полинуклеотиду посредством адаптера; (е) обнаружение лиганда-мишени на матрице; и (f) определение индекса и штрихкода первого полинуклеотида. В некоторых вариантах осуществления второй полинуклеотид содержит штрихкод и сайт связывания штрихкодового праймера. В некоторых вариантах осуществления (d) включает добавление реакционноспособной функциональной группы ко второму полинуклеотиду, причем адаптер способен прикрепляться к реакционноспособной функциональной группе. Аспекты, подходящие для способов и композиций, используемых для добавления реакционноспособной функциональной группы к полинуклеотиду, описаны в патенте США №20180127816, который полностью включен в настоящий документ путем ссылки. В некоторых вариантах осуществления (е) включает распределение популяции гранул на матрице. В некоторых вариантах осуществления (f) включает гибридизацию индексного праймера с сайтом связывания индексного праймера и определение последовательности индекса. В некоторых вариантах осуществления (i) включает гибридизацию штрихкодового праймера с сайтом связывания штрихкодового праймера и определение последовательности штрихкода. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата содержит белок. В некоторых вариантах осуществления лиганд-мишень содержит нуклеиновую кислоту-мишень. В некоторых вариантах осуществления первый полинуклеотид содержит зонд захвата. В некоторых вариантах осуществления (е) включает удлинение первого полинуклеотида, гибридизованного с нуклеиновой кислотой-мишенью. В некоторых вариантах осуществления удлинение включает добавление обнаруживаемого дидезоксинуклеотида. В некоторых вариантах осуществления способ выполняют на проточной кювете.[0231] Some embodiments include enzymatically adding an index polynucleotide to a bead. In some embodiments, the index polynucleotide may be attached to the bead by extending a polynucleotide attached to the bead via a reactive group. In some embodiments, the index polynucleotide may be attached to the bead prior to mixing the pool of beads with other pools of beads, such as prior to loading the mixture into an array. Some embodiments include a method of detecting a target ligand comprising: (a) obtaining a population of beads, each bead comprising a capture probe, a first polynucleotide comprising a barcode, a barcode primer binding site, and a second polynucleotide; (b) obtaining an index polynucleotide comprising the index, the index primer binding site, and an adaptor; (c) specifically binding the target ligand to the capture probe; (d) attaching the index polynucleotide to the second polynucleotide via an adaptor; (e) detecting the target ligand on the array; and (f) determining an index and a barcode of the first polynucleotide. In some embodiments, the second polynucleotide comprises a barcode and a barcode primer binding site. In some embodiments, (d) comprises adding a reactive functional group to the second polynucleotide, wherein the adapter is capable of attaching to the reactive functional group. Suitable aspects of methods and compositions used to add a reactive functional group to a polynucleotide are described in U.S. Patent No. 20180127816, which is incorporated herein by reference in its entirety. In some embodiments, (e) comprises distributing a population of beads on an array. In some embodiments, (f) comprises hybridizing an index primer to an index primer binding site and determining the index sequence. In some embodiments, (i) comprises hybridizing a barcode primer to a barcode primer binding site and determining the barcode sequence. In some embodiments, the capture probe comprises a protein. In some embodiments, the target ligand comprises a target nucleic acid. In some embodiments, the first polynucleotide comprises a capture probe. In some embodiments, (e) comprises extending the first polynucleotide hybridized to the target nucleic acid. In some embodiments, extending comprises adding a detectable dideoxynucleotide. In some embodiments, the method is performed on a flow cell.

[0232] Пример осуществления ферментативного добавления индексного полинуклеотида к грануле показан на ФИГ. 15А и ФИГ. 15В. На ФИГ. 15А и ФИГ. 15В показана гибридизация нуклеиновой кислоты-мишени с гранулой посредством зонда захвата первого полинуклеотида, добавление индексного полинуклеотида к грануле посредством второго полинуклеотида и определение штрихкода и индекса, прикрепленного к грануле. На ФИГ. 15А (первая панель) представлена гранула, содержащая первый и второй полинуклеотиды. Первый полинуклеотид содержит: код, такой как штрихкод; праймер, такой как сайт связывания штрихкодового праймера; и зонд, такой как зонд захвата. На ФИГ. 15А (вторая панель) показана гибридизация нуклеиновой кислоты-мишени с зондом захвата. На ФИГ. 15А (третья панель) показана достройка по одному основанию (SBE) первого полинуклеотида флуоресцентным дидезоксинуклеотидом (star). На ФИГ. 15А (четвертая панель) показано добавление реакционноспособной группы (треугольника) ко второму полинуклеотиду, такому как реакционноспособный дидезоксинуклеотид. Добавление может включать в себя применение концевой дезоксинуклеотидилтрансферазы (TdT). На ФИГ. 15В (первая панель) показано добавление индексного полинуклеотида, содержащего индекс, сайт связывания индексного праймера и адаптер, ко второму полинуклеотиду посредством реакционноспособной группы и адаптера. Гранула может быть загружена в матрицу, положение гранулы может быть определено из флуоресцентного дидезоксинуклеотида, и флуоресцентный дидезоксинуклеотид может быть удален. На ФИГ. 15В (вторая панель) показана гибридизация индексного праймера с сайтом связывания индексного праймера для определения последовательности индекса. Индексный праймер и нуклеиновая кислота-мишень могут быть дегибридизованы. На ФИГ. 15В (третья панель) показана гибридизация штрихкодовых праймеров с сайтами связывания штрихкодового праймера для определения последовательности штрихкодов.[0232] An example of implementing the enzymatic addition of an index polynucleotide to a bead is shown in FIG. 15A and FIG. 15B. FIG. 15A and FIG. 15B show hybridization of a target nucleic acid to a bead via a capture probe of a first polynucleotide, addition of an index polynucleotide to the bead via a second polynucleotide, and detection of a barcode and an index attached to the bead. FIG. 15A (first panel) shows a bead comprising first and second polynucleotides. The first polynucleotide comprises: a code, such as a barcode; a primer, such as a barcode primer binding site; and a probe, such as a capture probe. FIG. 15A (second panel) shows hybridization of a target nucleic acid to the capture probe. FIG. 15A (third panel) shows single base extension (SBE) of a first polynucleotide with a fluorescent dideoxynucleotide (star). FIG. 15A (fourth panel) shows addition of a reactive group (triangle) to a second polynucleotide, such as a reactive dideoxynucleotide. The addition may include the use of a terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT). FIG. 15B (first panel) shows addition of an index polynucleotide containing an index, an index primer binding site, and an adapter to a second polynucleotide via a reactive group and an adapter. The bead may be loaded onto a template, the position of the bead may be determined from the fluorescent dideoxynucleotide, and the fluorescent dideoxynucleotide may be removed. FIG. 15B (second panel) shows hybridization of the index primer to the index primer binding site to determine the index sequence. The index primer and target nucleic acid can be dehybridized. FIG. 15B (third panel) shows the hybridization of barcode primers to barcode primer binding sites for barcode sequencing.

СпейсерыSpacers

[0233] Некоторые варианты осуществления, представленные в настоящем документе, включают в себя применение спейсеров. Спейсер может включать полинуклеотид, имеющий длину, которая больше или равна 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500 последовательным нуклеотидам, или длину в диапазоне любых двух из вышеуказанных чисел. В некоторых вариантах осуществления спейсер может быть расположен между двумя полинуклеотидными элементами для повышения эффективности определенных процессов путем снижения стерического несоответствия. Например, спейсер можно использовать для повышения эффективности ферментативных процессов, таких как применение полимераз, лигаз и/или концевых трансфераз для субстрата, такого как полинуклеотиды, прикрепленные к грануле. В некоторых вариантах осуществления спейсер может быть размещен между любыми двумя элементами, включая: гранулу, такую как прикрепленный конец полинуклеотида к грануле, индекс, сайт связывания индексного праймера, штрихкод, сайт связывания штрихкодового праймера и зонд захвата.[0233] Some embodiments provided herein include the use of spacers. The spacer can include a polynucleotide having a length that is greater than or equal to 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500 consecutive nucleotides, or a length in the range of any two of the foregoing numbers. In some embodiments, a spacer can be located between two polynucleotide elements to improve the efficiency of certain processes by reducing steric hindrance. For example, a spacer can be used to improve the efficiency of enzymatic processes, such as the use of polymerases, ligases, and/or end transferases for a substrate, such as polynucleotides, attached to a bead. In some embodiments, the spacer may be located between any two elements including: a bead, such as an attached end of a polynucleotide to the bead, an index, an index primer binding site, a barcode, a barcode primer binding site, and a capture probe.

Наборы и системыKits and systems

[0234] Некоторые варианты осуществления включают наборы и системы для декодирования микроэлементов, таких как полинуклеотиды на матрице. Некоторые такие наборы и системы могут включать субстрат, такой как чип или жидкостная ячейка, с матрицей полинуклеотидов, случайным образом распределенных на поверхности субстрата. Полинуклеотиды могут содержать 3' сайта связывания праймера штрихкода. В некоторых таких вариантах осуществления каждый полинуклеотид может содержать зонд захвата. В дополнительных таких вариантах осуществления каждый полинуклеотид может быть связан с зондом захвата посредством общего элемента. Например, каждый полинуклеотид и зонд захвата может быть связан с одним и тем же микроэлементом, таким как гранула. Некоторые варианты осуществления включают детектор, выполненный с возможностью обнаружения сигналов от реагентов, гибридизованных с полинуклеотидами в матрице; такие реагенты могут включать в себя реагенты для секвенирования, такие как нуклеотиды, содержащие обнаруживаемые метки. Некоторые варианты осуществления включают детектор, выполненный с возможностью обнаружения сигналов, которые могут возникать в результате встраивания нуклеотида в полинуклеотид, например пирофосфат, или изменений в ионах водорода.[0234] Some embodiments include kits and systems for decoding microfeatures, such as polynucleotides on an array. Some such kits and systems may include a substrate, such as a chip or a fluidic cell, with an array of polynucleotides randomly distributed on the surface of the substrate. The polynucleotides may comprise a 3' primer binding site of a barcode. In some such embodiments, each polynucleotide may comprise a capture probe. In further such embodiments, each polynucleotide may be linked to the capture probe via a common element. For example, each polynucleotide and the capture probe may be linked to the same microfeature, such as a bead. Some embodiments include a detector configured to detect signals from reagents hybridized to the polynucleotides in the array; such reagents may include sequencing reagents, such as nucleotides containing detectable labels. Some embodiments include a detector configured to detect signals that may arise from the incorporation of a nucleotide into a polynucleotide, such as pyrophosphate, or changes in hydrogen ions.

[0235] Некоторые варианты осуществления включают наборы или системы, содержащие по меньшей мере первую и вторую субпопуляции гранул. В некоторых вариантах осуществления каждая гранула субпопуляции может содержать первый полинуклеотид, содержащий зонд захвата, штрихкод, указывающий на зонд захвата одной и той же гранулы, и 3'-конец штрихкода для связывания с праймером штрихкода. В некоторых вариантах осуществления каждая гранула субпопуляции может также содержать второй полинуклеотид, содержащий индекс и 3'-конец индекса для связывания с праймером индекса. В некоторых вариантах осуществления индекс субпопуляции гранул может указывать на эту конкретную субпопуляцию гранул. В некоторых вариантах осуществления индексы первой субпопуляции отличаются от индексов второй субпопуляции. В некоторых вариантах осуществления наборов и систем, представленных в настоящем документе, первый объем содержит первую субпопуляцию гранул, а второй объем содержит вторую субпопуляцию гранул.[0235] Some embodiments include kits or systems comprising at least a first and a second subpopulation of beads. In some embodiments, each bead of a subpopulation may comprise a first polynucleotide comprising a capture probe, a barcode indicative of a capture probe of the same bead, and a 3' end of a barcode for binding to a barcode primer. In some embodiments, each bead of a subpopulation may also comprise a second polynucleotide comprising an index and a 3' end of an index for binding to an index primer. In some embodiments, the index of a subpopulation of beads may be indicative of that particular subpopulation of beads. In some embodiments, the indices of the first subpopulation are different from the indices of the second subpopulation. In some embodiments of the kits and systems provided herein, the first volume comprises the first subpopulation of beads and the second volume comprises the second subpopulation of beads.

[0236] В некоторых вариантах осуществления каждый из зондов захвата первой и второй субпопуляций гранул содержит отличающиеся друг от друга нуклеотидные последовательности. В некоторых вариантах осуществления разные зонды захвата первой и второй субпопуляций гранул содержат одни и те же нуклеотидные последовательности. В некоторых вариантах осуществления зонды захвата содержат нуклеотидную последовательность, способную к гибридизации с однонуклеотидным полиморфизмом (SNP) или его комплементом.[0236] In some embodiments, each of the first and second bead subpopulation capture probes comprises nucleotide sequences that differ from one another. In some embodiments, the different first and second bead subpopulation capture probes comprise the same nucleotide sequences. In some embodiments, the capture probes comprise a nucleotide sequence that is capable of hybridizing to a single nucleotide polymorphism (SNP) or its complement.

[0237] В некоторых вариантах осуществления сайты связывания штрихкодового праймера содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность. Некоторые варианты осуществления также включают множество штрихкодовых праймеров, способных гибридизоваться с сайтами штрихкодовых праймеров.[0237] In some embodiments, the barcode primer binding sites comprise the same nucleotide sequence. Some embodiments also include a plurality of barcode primers capable of hybridizing to the barcode primer sites.

[0238] В некоторых вариантах осуществления нуклеотидные последовательности индексов первой субпопуляции гранул содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность, и нуклеотидные последовательности индексов второй субпопуляции гранул содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность. В некоторых вариантах осуществления нуклеотидные последовательности сайтов связывания индексного праймера содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность. Некоторые варианты осуществления также включают множество индексных праймеров, способных гибридизоваться с сайтами индексных праймеров.[0238] In some embodiments, the nucleotide sequences of the indices of the first subpopulation of beads comprise the same nucleotide sequence, and the nucleotide sequences of the indices of the second subpopulation of beads comprise the same nucleotide sequence. In some embodiments, the nucleotide sequences of the index primer binding sites comprise the same nucleotide sequence. Some embodiments also include a plurality of index primers capable of hybridizing to the index primer sites.

[0239] В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит множество раздельных сайтов. В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит множество лунок. В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит множество каналов. В некоторых вариантах осуществления проточная кювета содержит субстрат.В некоторых вариантах осуществления субстрат выполнен с возможностью образования комбинации первой и второй субпопуляций гранул матрицы гранул на поверхности субстрата и возможностью секвенирования этой матрицы в множестве циклов секвенирования посредством циклов синтеза.[0239] In some embodiments, the substrate comprises a plurality of discrete sites. In some embodiments, the substrate comprises a plurality of wells. In some embodiments, the substrate comprises a plurality of channels. In some embodiments, the flow cell comprises the substrate. In some embodiments, the substrate is configured to form a combination of the first and second subpopulations of beads of the bead array on the surface of the substrate and to sequence the array in a plurality of sequencing cycles via synthesis cycles.

[0240] В некоторых вариантах осуществления каждая из первой и второй субпопуляций гранул содержит по меньшей мере 50 зондов захвата, содержащих различные нуклеотидные последовательности. В некоторых вариантах осуществления каждая из первой и второй субпопуляций гранул содержит по меньшей мере 500 зондов захвата, содержащих различные нуклеотидные последовательности. В некоторых вариантах осуществления каждая из первой и второй субпопуляций гранул содержит по меньшей мере 5000 зондов захвата, содержащих различные нуклеотидные последовательности. В некоторых вариантах осуществления каждая из первой и второй субпопуляций гранул содержит по меньшей мере 50000 зондов захвата, содержащих различные нуклеотидные последовательности.[0240] In some embodiments, each of the first and second subpopulations of beads comprises at least 50 capture probes comprising different nucleotide sequences. In some embodiments, each of the first and second subpopulations of beads comprises at least 500 capture probes comprising different nucleotide sequences. In some embodiments, each of the first and second subpopulations of beads comprises at least 5,000 capture probes comprising different nucleotide sequences. In some embodiments, each of the first and second subpopulations of beads comprises at least 50,000 capture probes comprising different nucleotide sequences.

[0241] Некоторые варианты осуществления включают по меньшей мере 10 разных субпопуляций гранул, причем каждая субпопуляция содержит индекс, отличающийся от другой субпопуляции. Некоторые варианты осуществления включают по меньшей мере 100 разных субпопуляций гранул, причем каждая субпопуляция содержит индекс, отличающийся от другой субпопуляции. Некоторые варианты осуществления включают по меньшей мере 1000 разных субпопуляций гранул, причем каждая субпопуляция содержит индекс, отличающийся от другой субпопуляции. Некоторые варианты осуществления включают по меньшей мере 10000 разных субпопуляций гранул, причем каждая субпопуляция содержит индекс, отличающийся от другой субпопуляции.[0241] Some embodiments include at least 10 different subpopulations of granules, wherein each subpopulation comprises an index that is different from another subpopulation. Some embodiments include at least 100 different subpopulations of granules, wherein each subpopulation comprises an index that is different from another subpopulation. Some embodiments include at least 1,000 different subpopulations of granules, wherein each subpopulation comprises an index that is different from another subpopulation. Some embodiments include at least 10,000 different subpopulations of granules, wherein each subpopulation comprises an index that is different from another subpopulation.

[0242] Некоторые варианты осуществления включают набор, содержащий: матрицу полинуклеотидов, случайным образом распределенных на поверхности субстрата, причем каждый полинуклеотид содержит 3' сайта связывания праймера штрихкода и связан с зондом захвата, при этом каждый полинуклеотид содержит другой штрихкод и связан с другим зондом захвата. В некоторых вариантах осуществления каждый полинуклеотид связан с зондом захвата посредством гранулы. В некоторых вариантах осуществления каждый полинуклеотид содержит зонд захвата. В некоторых вариантах осуществления субстрат является плоским. В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит лунки. В некоторых вариантах осуществления полинуклеотиды присоединены к гранулам. В некоторых вариантах осуществления гранулы распределены в лунках. В некоторых вариантах осуществления проточная кювета содержит матрицу.[0242] Some embodiments include a kit comprising: an array of polynucleotides randomly distributed on the surface of a substrate, wherein each polynucleotide comprises a 3' primer binding site of a barcode and is linked to a capture probe, wherein each polynucleotide comprises a different barcode and is linked to a different capture probe. In some embodiments, each polynucleotide is linked to the capture probe by a bead. In some embodiments, each polynucleotide comprises a capture probe. In some embodiments, the substrate is planar. In some embodiments, the substrate comprises wells. In some embodiments, the polynucleotides are attached to the beads. In some embodiments, the beads are distributed in the wells. In some embodiments, the flow cell comprises an array.

[0243] Некоторые варианты осуществления включают наборы или системы, содержащие первую и вторую субпопуляции гранул. В некоторых вариантах осуществления каждая гранула содержит зонд захвата, который специфически связывается с лигандом-мишенью. Примеры лигандов-мишеней включают нуклеиновые кислоты, белки или другие антигены. Примеры зондов захвата включают нуклеиновые кислоты, антитела и антигенсвязывающие фрагменты антител. В некоторых вариантах осуществления каждая гранула содержит первый полинуклеотид, содержащий штрихкод, указывающий на зонд захвата одной и той же гранулы, и 3'-конец штрихкода для связывания с праймером штрихкода. В некоторых вариантах осуществления каждая гранула содержит второй полинуклеотид, содержащий индекс и 3'-конец индекса для связывания с праймером индекса. В некоторых таких вариантах осуществления индексы первой субпопуляции отличаются от индексов второй субпопуляции. Например, индексы первой субпопуляции гранул можно использовать, чтобы отличить первую субпопуляцию гранул от второй субпопуляции гранул. В некоторых вариантах осуществления первая субпопуляция гранул отделена от второй субпопуляции гранул. Например, первый объем содержит первую субпопуляцию гранул, а второй объем содержит вторую субпопуляцию гранул.[0243] Some embodiments include kits or systems comprising first and second subpopulations of beads. In some embodiments, each bead comprises a capture probe that specifically binds to a target ligand. Examples of target ligands include nucleic acids, proteins, or other antigens. Examples of capture probes include nucleic acids, antibodies, and antigen-binding fragments of antibodies. In some embodiments, each bead comprises a first polynucleotide comprising a barcode indicative of a capture probe of the same bead and a 3' end of the barcode for binding to a barcode primer. In some embodiments, each bead comprises a second polynucleotide comprising an index and a 3' end of the index for binding to an index primer. In some such embodiments, the indices of the first subpopulation are different from the indices of the second subpopulation. For example, the indices of the first subpopulation of beads can be used to distinguish the first subpopulation of beads from the second subpopulation of beads. In some embodiments, the first subpopulation of granules is separated from the second subpopulation of granules. For example, the first volume contains the first subpopulation of granules, and the second volume contains the second subpopulation of granules.

[0244] В некоторых вариантах осуществления зонд захвата содержит нуклеиновую кислоту, а лиганд-мишень содержит нуклеиновую кислоту-мишень. В некоторых таких вариантах осуществления первый полинуклеотид содержит зонд захвата. В некоторых вариантах осуществления зонды захвата содержат нуклеотидную последовательность, способную к гибридизации с однонуклеотидным полиморфизмом (SNP) или его комплементом.[0244] In some embodiments, the capture probe comprises a nucleic acid and the target ligand comprises a target nucleic acid. In some such embodiments, the first polynucleotide comprises a capture probe. In some embodiments, the capture probes comprise a nucleotide sequence capable of hybridizing to a single nucleotide polymorphism (SNP) or its complement.

[0245] В некоторых вариантах осуществления зонд захвата содержит антитело или антигенсвязывающий фрагмент антитела.[0245] In some embodiments, the capture probe comprises an antibody or an antigen-binding fragment of an antibody.

[0246] В некоторых вариантах осуществления каждый из зондов захвата первой и второй субпопуляций гранул специфически связывается с отличающимися друг от друга лигандами-мишенями. Например, каждый зонд захвата первой субпопуляции гранул специфически связывается с отличающимися друг от друга лигандами-мишенями; а каждый зонд захвата второй субпопуляции гранул специфически связывается с отличающимися друг от друга лигандами-мишенями. В некоторых вариантах осуществления разные зонды захвата первой и второй субпопуляций гранул специфически связываются с одними и теми же лигандами-мишенями. Например, набор различных зондов захвата первой субпопуляции гранул специфически связывается с теми же лигандами-мишенями, что и набор различных зондов захвата первой субпопуляции гранул.[0246] In some embodiments, each of the first and second bead subpopulation capture probes specifically binds to different target ligands from each other. For example, each first bead subpopulation capture probe specifically binds to different target ligands from each other; and each second bead subpopulation capture probe specifically binds to different target ligands from each other. In some embodiments, different first and second bead subpopulation capture probes specifically bind to the same target ligands. For example, a set of different first bead subpopulation capture probes specifically bind to the same target ligands as a set of different first bead subpopulation capture probes.

[0247] В некоторых вариантах осуществления сайты связывания штрихкодового праймера содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность. Некоторые варианты осуществления также включают множество штрихкодовых праймеров, способных гибридизоваться с сайтами штрихкодовых праймеров.[0247] In some embodiments, the barcode primer binding sites comprise the same nucleotide sequence. Some embodiments also include a plurality of barcode primers capable of hybridizing to the barcode primer sites.

[0248] В некоторых вариантах осуществления нуклеотидные последовательности индексов первой субпопуляции гранул содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность, и/или нуклеотидные последовательности индексов второй субпопуляции гранул содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность. В некоторых вариантах осуществления нуклеотидные последовательности сайтов связывания индексного праймера содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность. Некоторые варианты осуществления также включают множество индексных праймеров, способных гибридизоваться с сайтами индексных праймеров.[0248] In some embodiments, the nucleotide sequences of the indices of the first subpopulation of beads comprise the same nucleotide sequence and/or the nucleotide sequences of the indices of the second subpopulation of beads comprise the same nucleotide sequence. In some embodiments, the nucleotide sequences of the index primer binding sites comprise the same nucleotide sequence. Some embodiments also include a plurality of index primers capable of hybridizing to the index primer sites.

[0249] В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит множество раздельных сайтов. В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит множество лунок. В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит множество каналов. В некоторых вариантах осуществления проточная кювета содержит субстрат.В некоторых вариантах осуществления субстрат выполнен с возможностью образования комбинации первой и второй субпопуляций гранул матрицы гранул на поверхности субстрата и возможностью секвенирования этой матрицы в множестве циклов секвенирования посредством циклов синтеза.[0249] In some embodiments, the substrate comprises a plurality of discrete sites. In some embodiments, the substrate comprises a plurality of wells. In some embodiments, the substrate comprises a plurality of channels. In some embodiments, the flow cell comprises the substrate. In some embodiments, the substrate is configured to form a combination of the first and second subpopulations of beads of the bead array on the surface of the substrate and to sequence the array in a plurality of sequencing cycles via synthesis cycles.

[0250] В некоторых вариантах осуществления каждая из первой и второй субпопуляций гранул содержит по меньшей мере 50, 100, 500, 1000 или 5000 отличающихся друг от друга зондов захвата или любое количество зондов захвата в диапазоне между любыми двумя вышеуказанными количествами. Некоторые варианты осуществления также содержат по меньшей мере 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000 разных субпопуляций гранул, причем каждая субпопуляция содержит индекс, отличающийся от другой субпопуляции, или любое количество разных субпопуляций гранул между любыми двумя вышеуказанными количествами.[0250] In some embodiments, each of the first and second subpopulations of granules comprises at least 50, 100, 500, 1000, or 5000 different capture probes from one another, or any number of capture probes in the range between any two of the above quantities. Some embodiments also comprise at least 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000 different subpopulations of granules, wherein each subpopulation comprises an index that is different from another subpopulation, or any number of different subpopulations of granules in the range between any two of the above quantities.

[0251] Некоторые варианты осуществления включают набор, содержащий первую и вторую субпопуляции гранул, причем каждая гранула содержит: зонд захвата, который специфически связывается с лигандом-мишенью, первый полинуклеотид, содержащий штрихкод, указывающий на зонд захвата, и 3'-конец штрихкода для связывания с праймером штрихкода, и второй полинуклеотид, содержащий индекс и 3'-конец индекса для связывания с праймером индекса, причем индексы первой субпопуляции отличаются от индексов второй субпопуляции, при этом первый объем содержит первую субпопуляцию гранул, а второй объем содержит вторую субпопуляцию гранул. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата содержит нуклеиновую кислоту, а лиганд-мишень содержит нуклеиновую кислоту-мишень. В некоторых вариантах осуществления первый полинуклеотид содержит зонд захвата. В некоторых вариантах осуществления каждый из зондов захвата первой и второй субпопуляций гранул содержит отличающиеся друг от друга нуклеотидные последовательности. В некоторых вариантах осуществления разные зонды захвата первой и второй субпопуляций гранул содержат одни и те же нуклеотидные последовательности. В некоторых вариантах осуществления зонд захвата содержит антитело или его антигенсвязывающий фрагмент. В некоторых вариантах осуществления каждый из зондов захвата первой и второй субпопуляций гранул специфически связывается с отличающимися друг от друга лигандами-мишенями. В некоторых вариантах осуществления разные зонды захвата первой и второй субпопуляций гранул специфически связываются с одними и теми же лигандами-мишенями. В некоторых вариантах осуществления сайты связывания штрихкодового праймера содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность. Некоторые варианты осуществления также включают множество штрихкодовых праймеров, способных гибридизоваться с сайтами штрихкодовых праймеров. В некоторых вариантах осуществления нуклеотидные последовательности индексов первой субпопуляции гранул содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность, и нуклеотидные последовательности индексов второй субпопуляции гранул содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность. В некоторых вариантах осуществления нуклеотидные последовательности сайтов связывания индексного праймера содержат одну и ту же нуклеотидную последовательность. Некоторые варианты осуществления также включают множество индексных праймеров, способных гибридизоваться с сайтами индексных праймеров. В некоторых вариантах осуществления проточная кювета содержит субстрат.В некоторых вариантах осуществления субстрат выполнен с возможностью образования комбинации первой и второй субпопуляций гранул матрицы гранул на поверхности субстрата и возможностью секвенирования этой матрицы в множестве циклов секвенирования посредством циклов синтеза. В некоторых вариантах осуществления каждая из первой и второй субпопуляций гранул содержит по меньшей мере 50 отличающихся друг от друга зондов захвата. В некоторых вариантах осуществления каждая из первой и второй субпопуляций гранул содержит по меньшей мере 500 отличающихся друг от друга зондов захвата. Некоторые варианты осуществления также включают по меньшей мере 10 разных субпопуляций гранул, причем каждая субпопуляция содержит индекс, отличающийся от другой субпопуляции.[0251] Some embodiments include a kit comprising first and second subpopulations of beads, wherein each bead comprises: a capture probe that specifically binds to a target ligand, a first polynucleotide comprising a barcode indicative of the capture probe and a 3' end of the barcode for binding to a primer of the barcode, and a second polynucleotide comprising an index and a 3' end of the index for binding to a primer of the index, wherein the indices of the first subpopulation are different from the indices of the second subpopulation, wherein the first volume comprises the first subpopulation of beads and the second volume comprises the second subpopulation of beads. In some embodiments, the capture probe comprises a nucleic acid and the target ligand comprises a target nucleic acid. In some embodiments, the first polynucleotide comprises the capture probe. In some embodiments, each of the capture probes of the first and second subpopulations of beads comprises nucleotide sequences that differ from one another. In some embodiments, the different first and second bead subpopulation capture probes comprise the same nucleotide sequences. In some embodiments, the capture probe comprises an antibody or an antigen-binding fragment thereof. In some embodiments, each of the first and second bead subpopulation capture probes specifically binds to different target ligands. In some embodiments, the different first and second bead subpopulation capture probes specifically bind to the same target ligands. In some embodiments, the barcode primer binding sites comprise the same nucleotide sequence. Some embodiments also include a plurality of barcode primers capable of hybridizing to the barcode primer sites. In some embodiments, the nucleotide sequences of the first bead subpopulation indices comprise the same nucleotide sequence, and the nucleotide sequences of the second bead subpopulation indices comprise the same nucleotide sequence. In some embodiments, the nucleotide sequences of the index primer binding sites comprise the same nucleotide sequence. Some embodiments also include a plurality of index primers capable of hybridizing to the index primer sites. In some embodiments, the flow cell comprises a substrate. In some embodiments, the substrate is configured to form a combination of the first and second bead subpopulations of the bead array on the surface of the substrate and to sequence the array in a plurality of sequencing cycles via synthesis cycles. In some embodiments, each of the first and second bead subpopulations comprises at least 50 capture probes that are different from one another. In some embodiments, each of the first and second bead subpopulations comprises at least 500 capture probes that are different from one another. Some embodiments also include at least 10 different bead subpopulations, wherein each subpopulation comprises an index that is different from another subpopulation.

[0252] Дополнительные варианты осуществления наборов и систем, предложенных в настоящем документе, могут включать в себя множество популяций гранул, содержащих олигонуклеотиды, присоединенные к гранулам, причем олигонуклеотиды содержат индексы, сайты связывания индексного праймера, смежные с индексами, зонды захвата, штрихкоды и сайты связывания штрихкодового праймера, смежные со штрихкодами, при этом индексы у разных популяций гранул различаются. В некоторых вариантах осуществления сайты связывания индексного праймера одинаковы во множестве популяций. В некоторых вариантах осуществления штрихкоды указывают на нуклеотидную последовательность зондов захвата. В некоторых вариантах осуществления штрихкоды отличаются в популяции гранул. В некоторых вариантах осуществления сайты связывания штрихкодового праймера одинаковы во множестве популяций. В некоторых вариантах осуществления гранулы содержат биотин, стрептавидин или их производное. В некоторых вариантах осуществления гранулы являются магнитными.[0252] Additional embodiments of the kits and systems provided herein may include multiple populations of beads comprising oligonucleotides attached to the beads, wherein the oligonucleotides comprise indices, index primer binding sites adjacent to the indices, capture probes, barcodes, and barcode primer binding sites adjacent to the barcodes, wherein the indices are different between populations of beads. In some embodiments, the index primer binding sites are the same across the multiple populations. In some embodiments, the barcodes indicate the nucleotide sequence of the capture probes. In some embodiments, the barcodes are different across the population of beads. In some embodiments, the barcode primer binding sites are the same across the multiple populations. In some embodiments, the beads comprise biotin, streptavidin, or a derivative thereof. In some embodiments, the beads are magnetic.

[0253] Некоторые варианты осуществления также включают реагент, выбранный из: локус-специфичного олигонуклеотида; транспосома для мечения образца нуклеиновой кислоты; транспосома, содержащего индекс и сайт связывания индексного праймера; адаптера, содержащего индекс и сайт связывания индексного праймера; праймера, способного гибридизоваться с сайтом связывания индексного праймера или его комплементом; и/или праймера, способного гибридизоваться с сайтом связывания штрихкодового праймера или его комплементом. Некоторые варианты осуществления также включают в себя матрицу, такую как матрица на поверхности проточной кюветы. Некоторые варианты осуществления включают детектор, выполненный с возможностью обнаружения сигналов от реагентов, гибридизованных с полинуклеотидами в матрице; такие реагенты могут включать в себя реагенты для секвенирования, такие как нуклеотиды, содержащие обнаруживаемые метки. Некоторые варианты осуществления включают детектор, выполненный с возможностью обнаружения сигналов, которые могут возникать в результате встраивания нуклеотида в полинуклеотид, например пирофосфат, или изменений в ионах водорода.[0253] Some embodiments also include a reagent selected from: a locus-specific oligonucleotide; a transposome for labeling a nucleic acid sample; a transposome comprising an index and an index primer binding site; an adapter comprising an index and an index primer binding site; a primer capable of hybridizing to an index primer binding site or its complement; and/or a primer capable of hybridizing to a barcode primer binding site or its complement. Some embodiments also include a template, such as an template on the surface of a flow cell. Some embodiments include a detector configured to detect signals from reagents hybridized to polynucleotides in the template; such reagents may include sequencing reagents, such as nucleotides containing detectable labels. Some embodiments include a detector configured to detect signals that may arise from the incorporation of a nucleotide into a polynucleotide, such as pyrophosphate, or changes in hydrogen ions.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Пример 1. Декодирование матрицы путем секвенированияExample 1. Decoding a matrix by sequencing

[0254] Синтезируют множество полинуклеотидов, причем каждый полинуклеотид содержит от 5' до 3': спейсер, уникальный штрихкод, сайт связывания праймера и уникальный зонд захвата. Известны последовательности штрихкода и зонда захвата; последовательность сайта связывания праймера одинакова для каждого полинуклеотида. Каждый полинуклеотид прикреплен к грануле. Гранулы случайным образом распределяют в лунки чипа. Матрицу гранул декодируют путем гибридизации праймера с сайтом связывания праймера, удлинения праймера и обнаружения последовательности штрихкода. Положение штрихкода определяет положение соответствующего зонда захвата.[0254] A plurality of polynucleotides are synthesized, each polynucleotide comprising from 5' to 3': a spacer, a unique barcode, a primer binding site, and a unique capture probe. The sequences of the barcode and the capture probe are known; the sequence of the primer binding site is the same for each polynucleotide. Each polynucleotide is attached to a bead. The beads are randomly distributed into the wells of a chip. The bead array is decoded by hybridizing the primer to the primer binding site, extending the primer, and detecting the barcode sequence. The position of the barcode determines the position of the corresponding capture probe.

Пример 2. Декодирование штрихкодов на матрице путем секвенированияExample 2: Decoding Barcodes on an Array by Sequencing

[0255] Была подготовлена библиотека нуклеиновых кислот, полученная из человеческой геномной ДНК. Была подготовлена субпопуляция гранул. К каждой грануле был прикреплен первый и второй полинуклеотиды. Первый полинуклеотид содержал зонд захвата, сайт связывания штрихкодового праймера и штрихкод, указывающий на зонд захвата. Второй полинуклеотид содержал индекс и сайт связывания индексного праймера.[0255] A nucleic acid library derived from human genomic DNA was prepared. A subset of beads was prepared. A first and second polynucleotide were attached to each bead. The first polynucleotide contained a capture probe, a barcode primer binding site, and a barcode indicating the capture probe. The second polynucleotide contained an index and an index primer binding site.

[0256] Пул гранул, содержащий 18 816 различных типов кодов/зондов, загружали в проточную кювету HiSeq (ФИГ. 7А). После иммобилизации коды длиной 20 нуклеотидов секвенировали с помощью химической реакции SBS, а идентичность каждой гранулы определяли путем выравнивания кодовых последовательностей со списком типов гранул. На ФИГ. 7В представлена гистограмма количества копий для определенных типов гранул в определенных столбцах, и продемонстрировано, что 97,5% от ожидаемого состава идентифицировано с помощью процесса декодирования на основе секвенирования и что подавляющее большинство типов гранул присутствуют на уровне, достаточном для исследований генотипирования.[0256] A pool of beads containing 18,816 different code/probe types was loaded onto a HiSeq flow cell (FIG. 7A). Following immobilization, the 20 nucleotide long codes were sequenced using SBS chemistry and the identity of each bead was determined by aligning the code sequences to a list of bead types. FIG. 7B shows a copy number histogram for specific bead types in specific columns and demonstrates that 97.5% of the expected composition was identified using the sequencing-based decoding process and that the vast majority of bead types were present at levels sufficient for genotyping studies.

Пример 3. Производительность генотипирования на HiSeq с использованием обнаружения FFNExample 3. Genotyping performance on HiSeq using FFN detection

[0257] Для демонстрации характеристик генотипирования на HiSeq с использованием обнаружения FFN олигонуклеотидную ДНК-мишень гибридизовали с суспензией гранул с олигонуклеотидами, конъюгированными с зондом. Гранулы загружали в проточную кювету HiSeq. Зонды, связанные с ДНК-мишенью, достраивали по одному основанию с использованием флуоресцентных нуклеотидов. Проточную кювету с загруженными гранулами визуализировали для получения значений интенсивности генотипирования гранул. Флуоресцентные нуклеотиды расщепляли и гранулы декодировали с использованием химической реакции SBS. Для измерения производительности анализа выравнивали считывание декодирования и генотипирования. Отдельные точки окрашивали в соответствии с ожидаемым генотипом. На ФИГ. 7С представлен график интенсивности С по сравнению с интенсивностью Т, где каждая точка представляет собой среднее значение всех копий для данного типа гранул и окрашена в соответствии с ожидаемым генотипом, а также продемонстрировано, что достройка зонда по одному основанию флуоресцентными нуклеотидами обеспечивает точное генотипирование.[0257] To demonstrate the genotyping performance of the HiSeq using FFN detection, target DNA oligonucleotides were hybridized to a suspension of probe-conjugated oligonucleotide beads. The beads were loaded into the HiSeq flow cell. Probes bound to the target DNA were extended one base at a time using fluorescent nucleotides. The flow cell with loaded beads was imaged to obtain bead genotyping intensity values. The fluorescent nucleotides were digested and the beads were decoded using SBS chemistry. To measure assay throughput, decoding and genotyping reads were aligned. Individual spots were colored according to the expected genotype. In FIG. Figure 7C shows a plot of C intensity versus T intensity, where each point represents the mean of all copies for a given bead type and is colored according to the expected genotype, and demonstrates that single-base extension of the probe with fluorescent nucleotides provides accurate genotyping.

Пример 4. Мультиплексирование 12 образцов с 10 368-плексным пулом гранулExample 4: Multiplexing 12 samples with a 10,368-plex bead pool

[0258] Этот пример демонстрирует демультиплексирование множества образцов на одной проточной кювете и, в частности, способность к мультиплексированию 12 образцов с 10 368-плексным пулом гранул. Один пул гранул отдельно гибридизовали с 12 различными индексными последовательностями. После гибридизации образцы объединяли и загружали на проточную кювету HiSeq. Затем проводили два отдельных считывания, одно для идентификации образца на основе гибридизованного индекса и отдельное считывание для идентификации типа гранул на основе считывания-декодирования. На ФИГ. 8 представлена гистограмма для репрезентативного образца ряда определенных типов гранул в определенных связях, а также продемонстрировано, что большинство типов гранул присутствуют на уровне, достаточном для экспериментов по генотипированию для данного образца. В таблице на ФИГ. 7 представлена сводная информация по согласованности демультиплексирования и декодирования гранул для 12 объединенных и загруженных одновременно индексированных образцов, свидетельствующая о том, что представление образцов является равномерным и что большинство зондов присутствуют во всех образцах.[0258] This example demonstrates demultiplexing multiple samples on a single flow cell, and in particular the ability to multiplex 12 samples with a 10,368-plex bead pool. One bead pool was individually hybridized to 12 different index sequences. After hybridization, the samples were pooled and loaded onto a HiSeq flow cell. Two separate reads were then performed, one to identify the sample based on the hybridized index and a separate read to identify the bead type based on the read-decode. FIG. 8 shows a histogram for a representative sample of a number of specific bead types in specific bindings, and demonstrates that most bead types are present at levels sufficient for genotyping experiments for a given sample. The table in FIG. 7 shows a summary of the demultiplexing and bead decoding consistency for the 12 pooled and simultaneously loaded indexed samples, indicating that sample representation is uniform and that most probes are present in all samples.

Пример 5. Большое параллельное генотипирование SNPExample 5. Large parallel SNP genotyping

[0259] Это пример рабочего процесса генотипирования 384 образцов за один прогон секвенирования. Полинуклеотиды, содержащие нуклеиновые кислоты-мишени, которые включают в себя интересующий однонуклеотидный полиморфизм (SNP), получают в 384-луночном планшете. Каждая лунка содержит ДНК от другого субъекта. ДНК метят транспосомами, которые фрагментируют ДНК, и добавляют к каждому концу фрагментов сайты связывания праймера для амплификации. Фрагменты амплифицируют с праймерами, которые включают в себя индекс и сайт связывания индексного праймера, для получения амплифицированных фрагментов, в которых по меньшей мере один конец каждого амплифицированного фрагмента включает в себя индекс и сайт связывания индексного праймера. Индекс отличается для каждой лунки таким образом, что полинуклеотиды, полученные из определенной лунки, можно идентифицировать по определенному индексу. Полученные полинуклеотиды включают индекс, сайт связывания индексного праймера и целевую нуклеиновую кислоту.[0259] This is an example of a workflow for genotyping 384 samples in a single sequencing run. Polynucleotides containing target nucleic acids that include a single nucleotide polymorphism (SNP) of interest are produced in a 384-well plate. Each well contains DNA from a different subject. The DNA is labeled with transposomes, which fragment the DNA, and primer binding sites for amplification are added to each end of the fragments. The fragments are amplified with primers that include an index and an index primer binding site to produce amplified fragments in which at least one end of each amplified fragment includes an index and an index primer binding site. The index is different for each well such that polynucleotides produced from a particular well can be identified by a particular index. The resulting polynucleotides include an index, an index primer binding site, and a target nucleic acid.

[0260] В каждую лунку добавляют популяцию гранул. Популяция гранул включает олигонуклеотид, присоединенный к грануле. Олигонуклеотид включает в себя штрихкод, сайт связывания штрихкодового праймера и зонд захвата. Зонд захвата имеет длину 50 нуклеотидов и специфичен к конкретной нуклеиновой кислоте-мишени. Штрихкод можно использовать для идентификации зонда захвата. Популяция гранул включает в себя различные зонды захвата. Нуклеиновые кислоты-мишени гибридизуются с зондами захвата в растворе в каждой лунке с получением гибридизованных гранул. Гибридизованные гранулы из каждой лунки объединяют и загружают в матрицу гранул на проточной кювете. Гибридизованные гранулы случайным образом распределяют на матрице.[0260] A population of beads is added to each well. The population of beads includes an oligonucleotide attached to the bead. The oligonucleotide includes a barcode, a barcode primer binding site, and a capture probe. The capture probe is 50 nucleotides in length and is specific for a particular target nucleic acid. The barcode can be used to identify the capture probe. The population of beads includes different capture probes. The target nucleic acids hybridize to the capture probes in solution in each well to produce hybridized beads. Hybridized beads from each well are pooled and loaded into a bead array on a flow cell. Hybridized beads are randomly distributed on the array.

[0261] На матрице зонды захвата удлиняют на один нуклеотид для идентификации SNP. Индексы секвенируют путем удлинения праймера, гибридизованного с сайтами связывания индексного праймера, для идентификации источника нуклеиновой кислоты-мишени. Штрихкоды секвенируют путем удлинения праймера, гибридизованного с сайтами связывания индексного праймера, для декодирования положения гранулы на матрице. Конкретные SNP идентифицируют и связывают с конкретным образцом ДНК, полученным от конкретного субъекта.[0261] On the array, the capture probes are extended by one nucleotide to identify SNPs. Indexes are sequenced by extending a primer hybridized to the index primer binding sites to identify the source of the target nucleic acid. Barcodes are sequenced by extending a primer hybridized to the index primer binding sites to decode the position of the bead on the array. Specific SNPs are identified and associated with a specific DNA sample obtained from a specific subject.

[0262] Используемый в настоящем документе термин «содержащий» представляет собой синоним терминов «включая», «включающий» или «характеризуется» и является включающим или не имеющим ограничительного характера, и он не исключает дополнительных неуказанных элементов или стадий способа.[0262] As used herein, the term "comprising" is synonymous with the terms "including," "including," or "characterized by," and is inclusive or open-ended and does not exclude additional, unrecited elements or method steps.

[0263] В описании выше приведены несколько способов и материалов настоящего изобретения. Настоящее изобретение может подвергаться модификациям в части способов и материалов, а также изменениям в части способов изготовления и оборудования. Такие модификации будут очевидны специалистам в данной области после изучения настоящего описания или реализации изобретения, описанного в настоящем документе, на практике. Следовательно, не предполагается, что настоящее изобретение ограничено конкретными вариантами осуществления, описанными в настоящем документе, но предполагается, что оно охватывает все модификации и альтернативные варианты в пределах истинного объема и сущности изобретения.[0263] The above description describes several methods and materials of the present invention. The present invention is subject to modifications in methods and materials, as well as changes in manufacturing methods and equipment. Such modifications will be apparent to those skilled in the art upon examination of the present description or upon practice of the invention described herein. Therefore, it is not intended that the present invention be limited to the specific embodiments described herein, but is intended to cover all modifications and alternatives within the true scope and spirit of the invention.

[0264] Все источники, процитированные в настоящем документе, включая, без ограничений, опубликованные и неопубликованные заявки, патенты и ссылки на литературу, полностью включены в настоящий документ путем ссылки и, следовательно, являются частью настоящего описания. В тех случаях, когда публикации, патенты или заявки на патенты, включенные путем ссылки, противоречат изложению, приведенному в настоящем описании, предполагается, что настоящее описание заменяет и/или имеет приоритет над любым таким противоречащим материалом.[0264] All references cited herein, including, without limitation, published and unpublished applications, patents, and literature references, are hereby incorporated by reference in their entirety and are therefore incorporated into this disclosure. To the extent that publications, patents, or patent applications incorporated by reference conflict with the teachings set forth in this disclosure, the present disclosure is intended to supersede and/or take precedence over any such conflicting material.

Claims (59)

1. Способ секвенирования нуклеиновой кислоты-мишени на матрице, включающий:1. A method for sequencing a target nucleic acid on a matrix, comprising: (a) получение первой и второй популяций гранул, причем:(a) obtaining first and second populations of granules, wherein: первая популяция гранул содержит олигонуклеотиды, содержащие первые зонды захвата, первые штрихкоды и сайты связывания штрихкодового праймера, смежные с первыми штрихкодами, иthe first population of granules comprises oligonucleotides comprising first capture probes, first barcodes, and barcode primer binding sites adjacent to the first barcodes, and вторая популяция гранул содержит олигонуклеотиды, содержащие вторые зонды захвата, вторые штрихкоды и сайты связывания штрихкодового праймера, смежные со вторыми штрихкодами;the second population of granules comprises oligonucleotides containing second capture probes, second barcodes, and barcode primer binding sites adjacent to the second barcodes; (b) получение первого и второго множества полинуклеотидов, причем:(b) obtaining a first and second plurality of polynucleotides, wherein: первое множество полинуклеотидов содержит первые нуклеиновые кислоты-мишени, при этом первое множество полинуклеотидов находится в растворе, иthe first plurality of polynucleotides comprises first target nucleic acids, wherein the first plurality of polynucleotides is in solution, and второе множество полинуклеотидов содержит вторые нуклеиновые кислоты-мишени, при этом второе множество полинуклеотидов находится в растворе;the second plurality of polynucleotides comprises second target nucleic acids, wherein the second plurality of polynucleotides is in solution; (c) гибридизацию первых нуклеиновых кислот-мишеней с первыми зондами захвата с получением гибридизованных первых гранул и гибридизацию вторых нуклеиновых кислот-мишеней со вторыми зондами захвата с получением гибридизованных вторых гранул;(c) hybridizing first target nucleic acids to first capture probes to produce hybridized first beads and hybridizing second target nucleic acids to second capture probes to produce hybridized second beads; (d) случайное распределение гибридизованных первых гранул и гибридизованных вторых гранул на матрице;(d) random distribution of hybridized first granules and hybridized second granules on the matrix; (e) декодирование положений первой и второй гранул на матрице путем секвенирования на матрице первого и второго штрихкодов; и (e) decoding the positions of the first and second granules on the array by sequencing the first and second barcodes on the array; and (f) удлинение первого и второго зондов захвата для получения данных нуклеотидной последовательности для первой и второй нуклеиновых кислот-мишеней.(f) extending the first and second capture probes to obtain nucleotide sequence data for the first and second target nucleic acids. 2. Способ по п. 1, в котором:2. The method according to paragraph 1, wherein: первое множество полинуклеотидов содержит первые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные с первыми индексами; иthe first plurality of polynucleotides comprises first indices and index primer binding sites adjacent to the first indices; and второе множество полинуклеотидов содержит вторые нуклеиновые кислоты-мишени, вторые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные со вторыми индексами.the second plurality of polynucleotides comprises second target nucleic acids, second indices, and index primer binding sites adjacent to the second indices. 3. Способ по п. 2, в котором первое или второе множество полинуклеотидов получают посредством мечения образца нуклеиновой кислоты множеством транспосом.3. The method of claim 2, wherein the first or second plurality of polynucleotides are obtained by labeling a nucleic acid sample with a plurality of transposomes. 4. Способ по п. 3, в котором множество транспосом содержат первый или второй индексы.4. The method according to claim 3, wherein the plurality of transposomes comprise the first or second indices. 5. Способ по п. 4, дополнительно включающий добавление адаптеров к меченому образцу нуклеиновой кислоты, причем адаптеры содержат первый или второй индексы.5. The method of claim 4, further comprising adding adapters to the labeled nucleic acid sample, wherein the adapters comprise a first or second index. 6. Способ по п. 5, дополнительно включающий амплификацию меченного образца нуклеиновой кислоты, праймерами, содержащими первый или второй индексы.6. The method according to claim 5, further comprising amplifying the labeled nucleic acid sample with primers containing the first or second indices. 7. Способ по любому из пп. 2-6, в котором удлинение первого и второго зондов захвата встраивает последовательности, комплементарные первому и второму индексам и первому и второму сайтам связывания индексного праймера, в удлиненные зонды захвата.7. The method according to any one of claims 2 to 6, wherein extending the first and second capture probes incorporates sequences complementary to the first and second indices and the first and second index primer binding sites into the extended capture probes. 8. Способ по п. 1, в котором:8. The method according to item 1, wherein: первая популяция гранул содержит первые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные с первыми индексами, иthe first population of granules contains first indices and index primer binding sites adjacent to the first indices, and вторая популяция гранул содержит вторые индексы и сайты связывания индексного праймера, смежные со вторыми индексами.the second population of granules contains the second indices and index primer binding sites adjacent to the second indices. 9. Способ по п. 8, в котором олигонуклеотиды первой популяции гранул содержат первые индексы; а олигонуклеотиды второй популяции гранул содержат вторые индексы.9. The method according to claim 8, wherein the oligonucleotides of the first population of granules comprise first indices; and the oligonucleotides of the second population of granules comprise second indices. 10. Способ по любому из пп. 2-9, в котором первые индексы указывают на источник первых нуклеиновых кислот-мишеней, а вторые индексы указывают на источник вторых нуклеиновых кислот-мишеней.10. The method according to any one of claims 2 to 9, wherein the first indices indicate a source of the first target nucleic acids and the second indices indicate a source of the second target nucleic acids. 11. Способ по любому из пп. 2-10, в котором первые индексы совпадают друг с другом, и вторые индексы совпадают друг с другом.11. The method according to any one of paragraphs 2-10, in which the first indices coincide with each other, and the second indices coincide with each other. 12. Способ по любому из пп. 2-11, дополнительно включающий секвенирование первого и второго индексов.12. The method according to any one of paragraphs 2-11, further comprising sequencing the first and second indices. 13. Способ по п. 12, в котором секвенирование первого и второго индексов включает удлинение праймеров, гибридизованных с сайтами связывания индексного праймера. 13. The method according to claim 12, wherein sequencing the first and second indices comprises extending primers hybridized to the index primer binding sites. 14. Способ по любому из пп. 2-13, в котором сайты связывания индексного праймера являются одинаковыми.14. The method according to any one of claims 2 to 13, wherein the index primer binding sites are the same. 15. Способ по любому из пп. 1-14, в котором первая и вторая нуклеиновые кислоты-мишени получены из разных образцов нуклеиновой кислоты.15. The method according to any one of claims 1-14, wherein the first and second target nucleic acids are obtained from different nucleic acid samples. 16. Способ по любому из пп. 1-15, в котором первая и вторая нуклеиновые кислоты-мишени получены от геномной ДНК.16. The method according to any one of claims 1-15, wherein the first and second target nucleic acids are derived from genomic DNA. 17. Способ по любому из пп. 1-16, в котором первый и второй штрихкоды указывают на нуклеотидную последовательность первого или второго зонда захвата.17. The method according to any one of claims 1-16, wherein the first and second barcodes indicate a nucleotide sequence of the first or second capture probe. 18. Способ по любому из пп. 1-17, в котором первые штрихкоды отличаются друг от друга, и вторые штрихкоды отличаются друг от друга.18. The method according to any one of paragraphs 1-17, wherein the first barcodes are different from each other and the second barcodes are different from each other. 19. Способ по любому из пп. 1-18, в котором секвенирование первого и второго штрихкодов включает удлинение праймеров, гибридизованных с сайтами связывания штрихкодового праймера.19. The method according to any one of claims 1-18, wherein sequencing the first and second barcodes comprises extending primers hybridized to the barcode primer binding sites. 20. Способ по любому из пп. 1-19, в котором сайты связывания штрихкодового праймера являются одинаковыми.20. The method according to any one of claims 1-19, wherein the barcode primer binding sites are the same. 21. Способ по любому из пп. 1-20, в котором удлинение первого и второго зондов захвата включает полимеразное удлинение.21. The method according to any one of claims 1-20, wherein the extension of the first and second capture probes comprises polymerase extension. 22. Способ по п. 21, в котором удлинение первого и второго зондов захвата включает добавление одного нуклеотида к зонду захвата.22. The method of claim 21, wherein extending the first and second capture probes comprises adding one nucleotide to the capture probe. 23. Способ по п. 21 или 22, дополнительно включающий лигирование локус-специфичных олигонуклеотидов с удлиненными зондами захвата.23. The method according to claim 21 or 22, further comprising ligating locus-specific oligonucleotides to extended capture probes. 24. Способ по любому из пп. 21-23, в котором удлинение первого и второго зондов захвата включает лигирование локус-специфичных олигонуклеотидов с зондами захвата.24. The method according to any one of claims 21-23, wherein extending the first and second capture probes comprises ligating locus-specific oligonucleotides to the capture probes. 25. Способ по любому из пп. 1-24, в котором стадию (c) выполняют в растворе.25. The method according to any one of claims 1 to 24, wherein step (c) is performed in solution. 26. Способ по любому из пп. 1-25, в котором матрица размещена на поверхности проточной кюветы.26. The method according to any one of claims 1-25, wherein the matrix is placed on the surface of the flow cell. 27. Способ по любому из пп. 1-26, в котором первая и вторая гранулы выполнены с возможностью прикрепления к матрице.27. The method according to any one of claims 1-26, wherein the first and second granules are designed to be attached to the matrix. 28. Способ по п. 27, в котором первая и вторая гранулы содержат биотин, стрептавидин или их производное; и матрица содержит биотин, стрептавидин или их производное.28. The method according to claim 27, wherein the first and second granules comprise biotin, streptavidin or a derivative thereof; and the matrix comprises biotin, streptavidin or a derivative thereof. 29. Способ по п. 27, в котором первая и вторая гранулы являются магнитными.29. The method of claim 27, wherein the first and second granules are magnetic. 30. Способ по п. 1, где стадия (a) дополнительно включает:30. The method of claim 1, wherein step (a) further comprises: (i) получение множества индексных полинуклеотидов, в котором каждый индексный полинуклеотид содержит первый индекс или второй индекс и сайт связывания указанного индексного праймера; и (i) obtaining a plurality of index polynucleotides, wherein each index polynucleotide comprises a first index or a second index and a binding site for said index primer; and (ii) присоединение множества индексных полинуклеотидов к первой или второй популяции гранул посредством адаптера.(ii) attaching a plurality of index polynucleotides to the first or second population of granules via an adapter. 31. Способ по п. 30, который (ii) включает удлинение адаптеров путем полимеразного удлинения.31. The method of claim 30, which (ii) comprises extending the adapters by polymerase extension. 32. Способ по п. 30, в котором каждый индексный полинуклеотид содержит сайт связывания адаптера, а прикрепление включает гибридизацию сайтов связывания адаптера с адаптерами.32. The method according to claim 30, wherein each index polynucleotide comprises an adapter binding site, and the attachment comprises hybridization of the adapter binding sites with adapters. 33. Способ по п. 30, в котором (ii) включает лигирование индексных полинуклеотидов с адаптерами.33. The method of claim 30, wherein (ii) comprises ligating index polynucleotides with adapters. 34. Способ по п. 33, в котором прикрепление включает гибридизацию шунтового полинуклеотида с адаптером и индексным полинуклеотидом.34. The method according to claim 33, wherein the attachment comprises hybridizing the shunt polynucleotide with an adapter and an index polynucleotide. 35. Способ по п. 30, который (ii) включает прикрепление множества индексных полинуклеотидов к адаптерам популяции гранул посредством химически реакционноспособной функциональной группы.35. The method of claim 30, which (ii) comprises attaching a plurality of index polynucleotides to the adaptors of the granule population via a chemically reactive functional group. 36. Способ по п. 35, в котором прикрепление включает реакцию клик-химии.36. The method of claim 35, wherein the attachment comprises a click chemistry reaction. 37. Способ по любому из пп. 30-36, в котором первые полинуклеотиды популяции гранул содержат зонды захвата, отличающиеся друг от друга.37. The method according to any one of claims 30-36, wherein the first polynucleotides of the population of granules comprise capture probes that differ from each other. 38. Способ по любому из пп. 30-37, в котором индекс каждого индексного полинуклеотида является одинаковым.38. The method according to any one of claims 30-37, wherein the index of each index polynucleotide is the same. 39. Способ по п. 30-38, в котором первый полинуклеотид содержит зонд захвата.39. The method according to claim 30-38, wherein the first polynucleotide comprises a capture probe. 40. Способ по любому из пп. 30-39, дополнительно включающий приведение индексированной популяции гранул в контакт со множеством нуклеиновых кислот, содержащих нуклеиновую кислоту-мишень.40. The method of any one of claims 30-39, further comprising contacting the indexed population of beads with a plurality of nucleic acids comprising a target nucleic acid. 41. Способ по п. 40, дополнительно включающий смешивание индексированной популяции гранул, приведенных в контакт со множеством нуклеиновых кислот, содержащих нуклеиновую кислоту-мишень, с дополнительной индексированной популяцией гранул, причем дополнительная индексированная популяция гранул содержит индексный полинуклеотид, содержащий индекс, отличный от индекса индексированной популяции гранул, приведенных в контакт со множеством нуклеиновых кислот.41. The method of claim 40, further comprising mixing the indexed population of beads contacted with a plurality of nucleic acids comprising a target nucleic acid with an additional indexed population of beads, wherein the additional indexed population of beads comprises an index polynucleotide comprising an index different from the index of the indexed population of beads contacted with the plurality of nucleic acids. 42. Способ по любому из пп. 30-38, в котором зонд захвата содержит белок.42. The method according to any one of claims 30-38, wherein the capture probe comprises a protein. 43. Способ по любому из пп. 30-42, выполняемый на проточной кювете.43. The method according to any of paragraphs 30-42, performed on a flow cell.
RU2021135210A 2019-09-20 2020-09-18 Methods and compositions for determining ligands on matrices using indices and barcodes RU2825578C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/903,108 2019-09-20
US62/909,014 2019-10-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2825578C1 true RU2825578C1 (en) 2024-08-27

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016061517A2 (en) * 2014-10-17 2016-04-21 Illumina Cambridge Limited Contiguity preserving transposition
WO2018064640A1 (en) * 2016-10-01 2018-04-05 Berkeley Lights, Inc. Dna barcode compositions and methods of in situ identification in a microfluidic device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016061517A2 (en) * 2014-10-17 2016-04-21 Illumina Cambridge Limited Contiguity preserving transposition
RU2017116989A (en) * 2014-10-17 2018-11-19 Иллумина Кембридж Лимитед TRANSPOSITION WITH PRESERVATION OF GENE CLUSTER
WO2018064640A1 (en) * 2016-10-01 2018-04-05 Berkeley Lights, Inc. Dna barcode compositions and methods of in situ identification in a microfluidic device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230313275A1 (en) Methods and compositions for identifying ligands on arrays using indexes and barcodes
CA2810931C (en) Direct capture, amplification and sequencing of target dna using immobilized primers
JP2016510992A (en) Enrichment and next generation sequencing of total nucleic acids, including both genomic DNA and cDAN
JP7651497B2 (en) A sensitive method for accurate parallel quantification of nucleic acids
US20210087613A1 (en) Methods and compositions for identifying ligands on arrays using indexes and barcodes
RU2825578C1 (en) Methods and compositions for determining ligands on matrices using indices and barcodes
RU2816708C2 (en) Methods and compositions for determining ligands on matrices using indices and barcodes
HK40068298A (en) Methods and compositions for identifying ligands on arrays using indexes and barcodes
HK40053733A (en) Methods and compositions for identifying ligands on arrays using indexes and barcodes