RU2803202C9 - Panel and method of obtaining spatial information about nucleic acids - Google Patents

Panel and method of obtaining spatial information about nucleic acids Download PDF

Info

Publication number
RU2803202C9
RU2803202C9 RU2021135125A RU2021135125A RU2803202C9 RU 2803202 C9 RU2803202 C9 RU 2803202C9 RU 2021135125 A RU2021135125 A RU 2021135125A RU 2021135125 A RU2021135125 A RU 2021135125A RU 2803202 C9 RU2803202 C9 RU 2803202C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sequence
nucleic acid
acid molecule
carrier
panel
Prior art date
Application number
RU2021135125A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2803202C2 (en
RU2021135125A (en
Inventor
Ао ЧЭНЬ
Сюнь СЮЙ
Цзинь ЯН
Лунци ЛЮ
Оу ВАН
Юйсян ЛИ
Ша ЛЯО
Гуосинь ТАН
Юань ЦЗЯН
Чунцзюнь СЮЙ
Мин НИ
Вэньвэй ЧЖАН
Радое ДРМАНАЦ
Снезана ДРМАНАЦ
Original Assignee
БиДжиАй ШЭНЬЧЖЭНЬ
ЭмДжиАй ТЕК КО., ЛТД.
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 БиДжиАй ШЭНЬЧЖЭНЬ, ЭмДжиАй ТЕК КО., ЛТД. filed Critical БиДжиАй ШЭНЬЧЖЭНЬ
Publication of RU2021135125A publication Critical patent/RU2021135125A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2803202C2 publication Critical patent/RU2803202C2/en
Publication of RU2803202C9 publication Critical patent/RU2803202C9/en

Links

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: following described: a group of inventions including a nucleic acid panel for obtaining spatial information about a nucleic acid in a sample, a kit for obtaining spatial information about a nucleic acid in a sample (versions), a method of manufacturing a nucleic acid panel for obtaining spatial information about a nucleic acid in a biological sample, and a method of obtaining spatial information about the nucleic acid in the sample (options). In one embodiment, a panel of nucleic acids includes a solid support with multiple types of carrier sequences attached to its surface, where each type of carrier sequence occupies a different position in the panel from another type, where multiple copies of the carrier sequence are the product of amplification formed by amplification using as a template a sequence complementary to the carrier sequence.
EFFECT: invention expands the arsenal of means for obtaining spatial information about the nucleic acid in the sample.
57 cl, 12 dwg, 12 tbl, 6 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИTECHNICAL FIELD

Изобретение относится к области пространственной детекции биомолекул. В частности, в данном изобретении предложен способ получения пространственной информации о нуклеиновых кислотах в образце, панель нуклеиновых кислот, используемая в способе, и способ получения панели нуклеиновых кислот.The invention relates to the field of spatial detection of biomolecules. In particular, the present invention provides a method for obtaining spatial information about nucleic acids in a sample, a panel of nucleic acids used in the method, and a method for obtaining a panel of nucleic acids.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND ART

Пространственное расположение клеток в ткани существенным образом влияет на их функции. Для исследования такой пространственной гетерогенности необходимо количественное определение и анализ генома или транскриптома клетки и знание пространственных координат. Однако взятие небольших кусочков ткани или даже единичных клеток для геномного или транскриптомного анализа является очень трудоемким, дорогостоящим и характеризуется низкой точностью. Таким образом, существует потребность в разработке способа, который позволит с высокой производительностью получать пространственную информацию о биомолекуле (например, нуклеиновой кислоте) на уровне одиночных клеток или даже на субклеточном уровне (например, о расположении, распределении и/или экспрессии нуклеиновой кислоты).The spatial arrangement of cells in tissue significantly affects their functions. To study such spatial heterogeneity, it is necessary to quantify and analyze the genome or transcriptome of a cell and knowledge of spatial coordinates. However, taking small pieces of tissue or even single cells for genomic or transcriptomic analysis is very labor-intensive, expensive and has low accuracy. Thus, there is a need to develop a method that allows high throughput spatial information about a biomolecule (eg, nucleic acid) at the single cell level or even at the subcellular level (eg, location, distribution and/or expression of the nucleic acid).

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Для пространственной детекции нуклеиновых кислот в уровне техники комбинируют технологию чипов и технологию высокопроизводительного секвенирования ДНК, осуществляя захват нуклеиновой кислоты и мечение ее позиционной меткой в образце ткани, а также ее секвенирование и анализ. В уровне техники для получения чипа, позволяющего решать вышеуказанную задачу, зонд, способный захватывать нуклеиновую кислоту, фиксируют на чипе путем точечного нанесения или способом, основанным на использовании микрочастиц. Однако размер активной области чипа, полученного способом точечного нанесения капель на плоскость с применением системы точечного нанесения в микрообъемах, составляет до 200 микрометров, а разрешающая способность достигает лишь уровня 20 клеток; размер активной области чипа, полученного способом на основе микрочастиц с распределением по поверхности микрочастиц, меченных позиционными метками, составляет до 10 микрометров, а разрешающая способность достигает лишь уровня одиночных клеток, а субклеточный уровень не может быть достигнут. В данном изобретения предложена новая панель нуклеиновых кислот для пространственной детекции нуклеиновых кислот, способ ее получения и способ пространственной детекции нуклеиновых кислот с применением панели, позволяющий одновременно с высокой точностью определять субклеточную локализацию и с высокой производительностью определять локализацию в ткани, обладающий большой практической ценностью.For spatial detection of nucleic acids, the prior art combines chip technology and high-throughput DNA sequencing technology by capturing and positionally tagging the nucleic acid in a tissue sample, sequencing and analyzing it. In the prior art, to obtain a chip that can solve the above problem, a probe capable of capturing a nucleic acid is fixed on the chip by spot deposition or a method based on the use of microparticles. However, the size of the active region of a chip obtained by the method of spot deposition of droplets on a plane using a microvolume spot deposition system is up to 200 micrometers, and the resolution reaches only the level of 20 cells; The size of the active region of a chip obtained by a microparticle-based method with microparticles labeled with positional markers distributed over the surface is up to 10 micrometers, and the resolution reaches only the level of single cells, and the subcellular level cannot be achieved. This invention proposes a new panel of nucleic acids for spatial detection of nucleic acids, a method for its preparation and a method for spatial detection of nucleic acids using the panel, which allows simultaneously determining subcellular localization with high accuracy and determining localization in tissue with high productivity, which has great practical value.

Получение панели нуклеиновых кислотPreparation of a panel of nucleic acids

В первом аспекте данного изобретения предложен способ изготовления панели нуклеиновых кислот для получения пространственной информации о нуклеиновых кислотах в биологическом образце, включающий следующие стадии:In a first aspect of the present invention, there is provided a method for producing a nucleic acid panel for obtaining spatial information about nucleic acids in a biological sample, comprising the following steps:

(1) предоставление многочисленных видов последовательностей-носителей, каждый вид последовательности-носителя содержит множество копий последовательности-носителя, и последовательность-носитель в направлении от 5' к 3' содержит позиционную последовательность и первую иммобилизующую последовательность,(1) providing multiple kinds of carrier sequences, each kind of carrier sequence contains multiple copies of the carrier sequence, and the carrier sequence in the 5' to 3' direction contains a positional sequence and a first immobilizing sequence,

позиционная последовательность имеет уникальную последовательность нуклеотидов, соответствующую положению данного видаpositional sequence has a unique nucleotide sequence corresponding to the position of a given species

последовательности-носителя на панели;carrier sequences in the panel;

первая иммобилизующая последовательность обеспечивает отжиг своей комплементарной нуклеотидной последовательности и инициацию реакции элонгации;the first immobilizing sequence ensures annealing of its complementary nucleotide sequence and initiation of the elongation reaction;

(2) связывание многочисленных видов последовательностей-носителей с поверхностью твердой подложки (например, чипа);(2) binding of multiple types of carrier sequences to the surface of a solid support (eg, a chip);

(3) предоставление первого праймера и осуществление реакции элонгации праймера с использованием последовательности-носителя в качестве матрицы, так что область первой иммобилизующей последовательности и позиционной последовательности в последовательности-носителе образует двойную цепь, при этом цепь, которая гибридизуется с последовательностью-носителем, представляет собой молекулу первой нуклеиновой кислоты, молекула первой нуклеиновой кислоты в направлении от 5' к 3' содержит последовательность, комплементарную первой иммобилизующей последовательности и позиционной последовательности; причем первый праймер содержит на своем 3'-конце область, комплементарную первой иммобилизующей последовательности, область, комплементарная первой иммобилизующей последовательности, содержит последовательность, комплементарную первой иммобилизующей последовательности, или ее фрагмент и имеет свободный 3'-конец.(3) providing a first primer and performing a primer elongation reaction using the carrier sequence as a template, so that the region of the first immobilization sequence and the position sequence in the carrier sequence forms a double strand, wherein the strand that hybridizes to the carrier sequence is a first nucleic acid molecule, the first nucleic acid molecule in the 5' to 3' direction contains a sequence complementary to the first immobilizing sequence and the positioning sequence; wherein the first primer contains at its 3' end a region complementary to the first immobilizing sequence, the region complementary to the first immobilizing sequence contains a sequence complementary to the first immobilizing sequence, or a fragment thereof, and has a free 3' end.

В некоторых воплощениях последовательность-носитель и молекула первой нуклеиновой кислоты представляют собой одноцепочечные последовательности нуклеиновых кислот. В некоторых воплощениях последовательность-носитель и молекула первой нуклеиновой кислоты представляют собой одноцепочечные последовательности ДНК.In some embodiments, the carrier sequence and the first nucleic acid molecule are single-stranded nucleic acid sequences. In some embodiments, the carrier sequence and the first nucleic acid molecule are single-stranded DNA sequences.

В некоторых воплощениях на стадии (3) при осуществлении реакции элонгации последовательность-носитель секвенируют для получения информации о последовательности позиционной последовательности, содержащейся в последовательности-носителе.In some embodiments, in step (3), when performing the elongation reaction, the carrier sequence is sequenced to obtain sequence information about the positional sequence contained in the carrier sequence.

В некоторых воплощениях многочисленные видыIn some embodiments, multiple types

последовательностей-носителей на стадии (1) предоставлены посредством следующих стадий:The carrier sequences in step (1) are provided through the following steps:

(i) предоставление многочисленных видов матриц последовательностей-носителей, матрица последовательности-носителя содержит последовательность, комплементарную последовательности-носителю;(i) providing numerous kinds of carrier sequence matrices, the carrier sequence matrix contains a sequence complementary to the carrier sequence;

(ii) с использованием каждого вида матрицы последовательности-носителя в качестве матрицы, осуществление реакции амплификации нуклеиновой кислоты с получением продукта амплификации каждого вида матрицы последовательности-носителя, при этом продукт амплификации содержит множество копий последовательности-носителя.(ii) using each kind of carrier sequence template as a template, performing a nucleic acid amplification reaction to obtain an amplification product of each kind of carrier sequence template, wherein the amplification product contains multiple copies of the carrier sequence.

В некоторых воплощениях амплификация выбрана из амплификации по типу катящегося кольца (RCA), мостиковой ПЦР-амплификации, амплификации с множественным вытеснением цепи (MDA) или эмульсионной ПЦР-амплификации.In some embodiments, the amplification is selected from rolling circle amplification (RCA), bridging PCR amplification, multiple strand displacement amplification (MDA), or emulsion PCR amplification.

В некоторых воплощениях амплификацию по типу катящегося кольца осуществляют для получения DNB (наношарика ДНК), образованного конкатемером последовательности-носителя. В таких воплощениях на стадии (i) предоставлена кольцевая матричная последовательность. Способ получения кольцевых молекул нуклеиновых кислот является стандартным способом в области техники и может быть выбран в соответствии с нуждами специалиста в области техники. Например, вначале может быть получена линейная матрица нуклеиновой кислоты, а затем при помощи лигазы (например, ДНК-лигазы) может быть выполнена циркуляризация линейной нуклеиновокислотной матрицы.In some embodiments, rolling circle amplification is performed to produce a DNB (DNA nanoball) formed by a concatemer of a carrier sequence. In such embodiments, in step (i) a circular template sequence is provided. The method for producing circular nucleic acid molecules is a standard method in the art and can be selected according to the needs of one skilled in the art. For example, a linear nucleic acid template may first be prepared, and then the linear nucleic acid template may be circularized using a ligase (eg, DNA ligase).

В некоторых воплощениях для получения кластера ДНК, образованного популяцией клонов последовательности-носителя, выполняют мостиковую ПЦР-амплификацию, эмульсионную ПЦР-амплификацию или амплификацию с множественным вытеснением цепи.In some embodiments, bridging PCR amplification, emulsion PCR amplification, or multiple strand displacement amplification is performed to obtain a DNA cluster formed by a population of clones of a carrier sequence.

В некоторых воплощениях способ дополнительно включает следующие стадии:In some embodiments, the method further includes the following steps:

(4) предоставление молекулы второй нуклеиновой кислоты, содержащей захватывающую последовательность;(4) providing a second nucleic acid molecule containing a capture sequence;

захватывающая последовательность способна гибридизоваться со всей захватываемой нуклеиновой кислотой или ее частью и содержит: (а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (б) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной нуклеиновой кислоты-мишени; и захватывающая последовательность имеет свободный 3'-конец, позволяющий молекуле второй нуклеиновой кислоты служить праймером для элонгации;the capture sequence is capable of hybridizing with all or part of the captured nucleic acid and contains: (a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (b) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target nucleic acid; and the capture sequence has a free 3' end allowing the second nucleic acid molecule to serve as a primer for elongation;

(5) лигирование молекулы второй нуклеиновой кислоты с молекулой первой нуклеиновой кислоты (например, лигируют молекулу второй нуклеиновой кислоты с молекулой первой нуклеиновой кислоты при помощи лигазы).(5) ligating a second nucleic acid molecule to a first nucleic acid molecule (eg, ligating a second nucleic acid molecule to a first nucleic acid molecule using a ligase).

В некоторых воплощениях молекула второй нуклеиновой кислоты представляет собой одноцепочечную последовательность нуклеиновой кислоты. В некоторых воплощениях молекула второй нуклеиновой кислоты представляет собой одноцепочечную последовательность ДНК. В некоторых воплощениях молекула второй нуклеиновой кислоты представляет собой одноцепочечную последовательность РНК.In some embodiments, the second nucleic acid molecule is a single-stranded nucleic acid sequence. In some embodiments, the second nucleic acid molecule is a single-stranded DNA sequence. In some embodiments, the second nucleic acid molecule is a single-stranded RNA sequence.

В некоторых воплощениях молекула второй нуклеиновой кислоты содержит в направлении от 5' к 3' иммобилизующую область и захватывающую последовательность, и иммобилизующая область содержит двуцепочечную последовательность нуклеиновой кислоты, такую как двуцепочечная последовательность ДНК. В некоторых воплощениях захватывающая последовательность, содержащаяся в молекуле второй нуклеиновой кислоты, представляет собой одноцепочечную последовательность нуклеиновой кислоты, такую как одноцепочечная последовательность ДНК или одноцепочечная последовательность РНК. Легко понять, что в таких воплощениях молекула второй нуклеиновой кислоты имеет частично двуцепочечную структуру, что означает, что ее иммобилизующая область имеет двуцепочечную структуру, а ее захватывающая последовательность имеет одноцепочечную структуру.In some embodiments, the second nucleic acid molecule comprises, in a 5' to 3' direction, an immobilizing region and a capture sequence, and the immobilizing region comprises a double-stranded nucleic acid sequence, such as a double-stranded DNA sequence. In some embodiments, the capture sequence contained in the second nucleic acid molecule is a single-stranded nucleic acid sequence, such as a single-stranded DNA sequence or a single-stranded RNA sequence. It will be readily understood that in such embodiments, the second nucleic acid molecule has a partially double-stranded structure, which means that its immobilizing region has a double-stranded structure and its capture sequence has a single-stranded structure.

В некоторых воплощениях двуцепочечная нуклеиновокислотная последовательность имеет длину от 1 пн (пар нуклеотидов) до 50 пн, например, от 10 пн до 50 пн, от 10 пн до 40 пн или от 10 пн до 30 пн.In some embodiments, the double-stranded nucleic acid sequence has a length of from 1 bp (nucleotide pairs) to 50 bp, for example, from 10 bp to 50 bp, from 10 bp to 40 bp, or from 10 bp to 30 bp.

В других воплощениях способ дополнительно включает следующие стадии:In other embodiments, the method further includes the following steps:

(4) предоставление молекулы второй нуклеиновой кислоты, причем молекула второй нуклеиновой кислоты содержит в направлении от 5' к 3' комплемент второй иммобилизующей последовательности и захватывающую последовательность;(4) providing a second nucleic acid molecule, the second nucleic acid molecule comprising, in a 5' to 3' direction, the complement of a second immobilizing sequence and a capture sequence;

комплемент второй иммобилизующей последовательности обеспечивает гибридизацию со своей комплементарной нуклеотидной последовательностью;the complement of the second immobilizing sequence ensures hybridization with its complementary nucleotide sequence;

захватывающая последовательность способна гибридизоваться со всей захватываемой нуклеиновой кислотой или ее частью и содержит: (а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (б) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной нуклеиновой кислоты-мишени; и захватывающая последовательность имеет свободный 3'-конец, позволяющий молекуле второй нуклеиновой кислоты служить праймером для элонгации;the capture sequence is capable of hybridizing with all or part of the captured nucleic acid and contains: (a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (b) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target nucleic acid; and the capture sequence has a free 3' end allowing the second nucleic acid molecule to serve as a primer for elongation;

(5) гибридизация комплемента второй иммобилизующей последовательности со второй иммобилизующей последовательностью в условиях, обеспечивающих отжиг, таким образом происходит лигирование молекулы второй нуклеиновой кислоты с последовательностью-носителем;(5) hybridizing the complement of the second immobilizing sequence with the second immobilizing sequence under annealing conditions, thereby ligating the second nucleic acid molecule to the carrier sequence;

(6) возможно, лигирование молекулы первой нуклеиновой кислоты и молекулы второй нуклеиновой кислоты, которые гибридизованы с последовательностью-носителем, соответственно (например, лигирование молекулы второй нуклеиновой кислоты и молекулы первой нуклеиновой кислоты при помощи лигазы).(6) optionally ligating the first nucleic acid molecule and the second nucleic acid molecule that are hybridized to the carrier sequence, respectively (eg, ligating the second nucleic acid molecule and the first nucleic acid molecule using a ligase).

В таких воплощениях каждая последовательность-носитель дополнительно содержит вторую иммобилизующую последовательность на своем 5'-конце, и вторая иммобилизующая последовательность обеспечивает отжиг своей комплементарной нуклеотидной последовательности. В некоторых воплощениях вторая иммобилизующая последовательность обеспечивает отжиг своей комплементарной нуклеотидной последовательности и инициацию реакции элонгации (например, она может применяться в качестве сайта связывания праймера для мостиковой ПЦР).In such embodiments, each carrier sequence further comprises a second immobilizing sequence at its 5' end, and the second immobilizing sequence anneals to its complementary nucleotide sequence. In some embodiments, the second immobilizing sequence anneals its complementary nucleotide sequence and initiates an elongation reaction (eg, it can be used as a primer binding site for a bridging PCR).

В некоторых воплощениях молекула второй нуклеиновой кислоты представляет собой одноцепочечную последовательность нуклеиновой кислоты. В некоторых воплощениях молекула второй нуклеиновой кислоты представляет собой одноцепочечную последовательность ДНК. В некоторых воплощениях молекула второй нуклеиновой кислоты представляет собой одноцепочечную последовательность РНК.In some embodiments, the second nucleic acid molecule is a single-stranded nucleic acid sequence. In some embodiments, the second nucleic acid molecule is a single-stranded DNA sequence. In some embodiments, the second nucleic acid molecule is a single-stranded RNA sequence.

В некоторых воплощениях вторая иммобилизующая последовательность граничит с позиционной последовательностью.In some embodiments, the second immobilizing sequence is adjacent to the positioning sequence.

В некоторых воплощениях вторая иммобилизующая последовательность имеет длину от 1 до 50 пн, например, от 10 пи до 50 пи, от 10 пи до 40 пи, от 10 пи до 30 пн или от 10 пн до 20 пн.In some embodiments, the second immobilizing sequence has a length of from 1 to 50 bp, for example, from 10 pi to 50 pi, from 10 pi to 40 pi, from 10 pi to 30 bp, or from 10 bp to 20 bp.

В некоторых воплощениях на стадии (3) первый праймер дополнительно содержит последовательность уникального молекулярного идентификатора (UMI) на 5'-конце содержащейся в нем области, комплементарной первой иммобилизующей последовательности, так что молекула первой нуклеиновой кислоты содержит последовательность UMI на 5'-конце содержащегося в ней комплемента первой иммобилизующей последовательности; или на стадии (4) молекула второй нуклеиновой кислоты дополнительно содержит последовательность UMI, и последовательность UMI расположена на 5'-конце захватывающей последовательности;In some embodiments, in step (3), the first primer further comprises a unique molecular identifier (UMI) sequence at the 5' end of a region contained therein complementary to the first immobilization sequence, such that the first nucleic acid molecule contains a UMI sequence at the 5' end of the contained her complement of the first immobilizing sequence; or in step (4), the second nucleic acid molecule further comprises a UMI sequence, and the UMI sequence is located at the 5' end of the capture sequence;

последовательность UMI представляет собой нуклеотидную последовательность, состоящую по меньшей мере из 1 (например, по меньшей мере 2, по меньшей мере 3. по меньшей мере 4 или по меньшей мере 5, например, от 5 до 100, от 5 до 50, от 5 до 20, например, 10) нуклеотида N, где каждый N независимо представляет собой любой из А, С, G и Т.a UMI sequence is a nucleotide sequence consisting of at least 1 (e.g., at least 2, at least 3, at least 4, or at least 5, e.g., 5 to 100, 5 to 50, 5 up to 20, for example 10) nucleotide N, where each N is independently any of A, C, G and T.

В некоторых воплощениях когда первый праймер содержит последовательность уникального молекулярного идентификатора (UMI) на 5'-конце содержащейся в нем области, комплементарной первой иммобилизующей последовательности, первый праймер может дополнительно содержать дополнительную последовательность на 5'-конце последовательности UMI.In some embodiments, when the first primer contains a unique molecular identifier (UMI) sequence at the 5' end of a region complementary to the first immobilization sequence contained therein, the first primer may further comprise an additional sequence at the 5' end of the UMI sequence.

В некоторых воплощениях олигонуклеотидная последовательность, способная захватывать мРНК, содержит последовательность, способную гибридизоваться с поли-А хвостом мРНК. В некоторых воплощениях олигонуклеотидная последовательность, способная захватывать мРНК, содержит олигонуклеотидную последовательность поли-Т. В некоторых воплощениях олигонуклеотидная последовательность поли-Т содержит по меньшей мере 10 (например, по меньшей мере 20) остатков дезокситимидина.In some embodiments, the oligonucleotide sequence capable of capturing the mRNA contains a sequence capable of hybridizing to the poly-A tail of the mRNA. In some embodiments, the oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA comprises a poly-T oligonucleotide sequence. In some embodiments, the poly-T oligonucleotide sequence contains at least 10 (eg, at least 20) deoxythymidine residues.

В некоторых воплощениях твердая подложка представляет собой чип. В некоторых воплощениях твердая подложка может применяться в качестве платформы для секвенирования, такой как чип для секвенирования. В некоторых воплощениях твердая подложка представляет собой чип для высокопроизводительного секвенирования, такой как чип для высокопроизводительного секвенирования, используемый в платформах для секвенирования Illumina, MGI или Thermo Fisher.In some embodiments, the solid support is a chip. In some embodiments, a solid support can be used as a sequencing platform, such as a sequencing chip. In some embodiments, the solid support is a high-throughput sequencing chip, such as a high-throughput sequencing chip used in Illumina, MGI, or Thermo Fisher sequencing platforms.

Во втором аспекте данного изобретения предложен способ изготовления панели нуклеиновых кислот для получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте в биологическом образце, включающий следующие стадии:In a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a nucleic acid panel for obtaining spatial information about a nucleic acid in a biological sample, comprising the following steps:

(1) предоставление многочисленных видов последовательностей-носителей, каждый вид последовательности-носителя содержит множество копий последовательности-носителя, последовательность-носитель в направлении от 5' к 3' содержит: матрицу захватывающей последовательности, позиционную последовательность и первую иммобилизующую последовательность,(1) providing multiple kinds of carrier sequences, each kind of carrier sequence contains multiple copies of the carrier sequence, the carrier sequence in the 5' to 3' direction contains: a capture sequence template, a positional sequence and a first immobilizing sequence,

матрица захватывающей последовательности содержит последовательность, комплементарную захватывающей последовательности, и захватывающая последовательность способна гибридизоваться со всей захватываемой нуклеиновой кислотой или ее частью и содержит: (а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (б) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной нуклеиновой кислоты-мишени;the capture sequence template contains a sequence complementary to the capture sequence, and the capture sequence is capable of hybridizing with all or part of the captured nucleic acid and contains: (a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (b) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target nucleic acid;

позиционная последовательность имеет уникальную последовательность нуклеотидов, соответствующую положению данного вида последовательности-носителя на панели;the positional sequence has a unique nucleotide sequence corresponding to the position of a given type of carrier sequence on the panel;

первая иммобилизующая последовательность обеспечивает отжиг своей комплементарной нуклеотидной последовательности и инициацию реакции элонгации; и первая иммобилизующая последовательность также содержит сайт расщепления, и расщепление может быть выбрано из ферментативного расщепления ферментом никазой, ферментативного расщепления ферментом USER (урацил-специфический реагент для вырезания), фоторасщепления, химического расщепления или расщепления на основе CRISPR (короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами);the first immobilizing sequence ensures annealing of its complementary nucleotide sequence and initiation of the elongation reaction; and the first immobilizing sequence also contains a cleavage site, and the cleavage may be selected from nickase enzyme cleavage, USER (uracil-specific excision reagent) enzyme cleavage, photocleavage, chemical cleavage, or CRISPR-based cleavage );

(2) связывание многочисленных видов последовательностей-носителей с поверхностью твердой подложки (например, чипа);(2) binding of multiple types of carrier sequences to the surface of a solid support (eg, a chip);

(3) предоставление первого праймера (обозначаемого праймер-зонд), первый праймер содержит в направлении от 5' к 3' область связывания, область расщепления и область, комплементарную первой иммобилизующей последовательности, и область, комплементарная первой иммобилизующей последовательности, содержит последовательность, комплементарную первой иммобилизующей последовательности, или ее фрагмент и имеет свободный 3'-конец; область связывания содержит линкер, который может быть лигирован с поверхностью твердой подложки; область расщепления содержит сайт расщепления;(3) providing a first primer (referred to as primer-probe), the first primer contains, in a 5' to 3' direction, a binding region, a cleavage region, and a region complementary to the first immobilizing sequence, and a region complementary to the first immobilizing sequence contains a sequence complementary to the first an immobilizing sequence, or a fragment thereof, and has a free 3' end; the binding region contains a linker that can be ligated to the surface of a solid support; the cleavage region contains the cleavage site;

осуществления реакции элонгации праймера с использованием первого праймера в качестве праймера и последовательности-носителя в качестве матрицы, так что область первой иммобилизующей последовательности, позиционная последовательность и матрица захватывающей последовательности последовательности-носителя образуют двуцепочечную цепь, где цепь, гибридизованная с последовательностью-носителем, представляет собой молекулу первой нуклеиновой кислоты, и молекула первой нуклеиновой кислоты содержит в направлении от 5' к 3' комплемент первой иммобилизующей последовательности, комплемент позиционной последовательности и захватывающую последовательность; молекула первой нуклеиновой кислоты также может обозначаться захватывающим зондом;performing a primer elongation reaction using the first primer as a primer and a carrier sequence as a template, such that the first immobilization sequence region, the position sequence, and the capture sequence template of the carrier sequence form a double-stranded chain, wherein the strand hybridized to the carrier sequence is a first nucleic acid molecule, and the first nucleic acid molecule comprises, in a 5' to 3' direction, a complement of a first immobilizing sequence, a complement of a positional sequence, and a capture sequence; the first nucleic acid molecule may also be designated by a capture probe;

(4) связывание первого праймера с поверхностью твердой подложки; причем стадии (3) и (4) выполняют в любом порядке;(4) binding the first primer to the surface of the solid support; wherein steps (3) and (4) are performed in any order;

(5) возможно, осуществление расщепления в сайте расщепления, содержащемся в первой иммобилизующей последовательности последовательности-носителя для разрезания последовательности-носителя, так что продукт элонгации на стадии (3) отделяется от матрицы (т.е. последовательности-носителя) с образованием продукта элонгации, так что молекула первой нуклеиновой кислоты (захватывающий зонд) лигируется с поверхностью твердой подложки (например, чипа).(5) it is possible to perform cleavage at a cleavage site contained in the first immobilizing sequence of the carrier sequence to cut the carrier sequence so that the elongation product in step (3) is separated from the template (i.e., the carrier sequence) to form an elongation product , such that the first nucleic acid molecule (capture probe) is ligated to the surface of a solid support (eg, a chip).

Поскольку захватывающий зонд (т.е. молекулу первой нуклеиновой кислоты) получают, используя последовательность-носитель в качестве матрицы и осуществляя элонгацию праймера, захватывающий зонд содержит комплемент уникальной позиционной последовательности, соответствующей положению данного вида захватывающего зонда (данного вида последовательности-носителя) на панели, и захватывающую последовательность, которая может гибридизоваться со всей захватываемой молекулой нуклеиновой кислоты или ее частью. Положение данного вида захватывающего зонда на панели можно определять путем анализа комплемента позиционной последовательности.Since the capture probe (i.e., the first nucleic acid molecule) is prepared by using a carrier sequence as a template and performing primer elongation, the capture probe contains the complement of a unique positional sequence corresponding to the position of a given kind of capture probe (a given kind of carrier sequence) on the panel , and a capture sequence that can hybridize to all or part of the captured nucleic acid molecule. The position of a given type of capture probe on the panel can be determined by positional sequence complement analysis.

В этой связи, выражение «каждый вид последовательности-носителя» обозначает последовательности-носители, содержащие одинаковую позиционную последовательность.In this regard, the expression “each kind of carrier sequence” refers to carrier sequences containing the same positional sequence.

В некоторых воплощениях многочисленные виды последовательностей-носителей на стадии (1) предоставляют посредством следующих стадий:In some embodiments, multiple kinds of carrier sequences in step (1) are provided through the following steps:

(i) предоставление многочисленных видов матриц(i) provision of numerous types of matrices

последовательностей-носителей, матрица последовательности-носителя содержит последовательность, комплементарную последовательности-носителю;carrier sequences, the carrier sequence matrix contains a sequence complementary to the carrier sequence;

(ii) осуществление реакции амплификации нуклеиновой кислоты с использованием каждого вида матрицы последовательности-носителя в качестве матрицы, с получением продукта амплификации каждого вида матрицы последовательности-носителя, при этом продукт амплификации содержит множество копий последовательности-носителя.(ii) performing a nucleic acid amplification reaction using each kind of carrier sequence template as a template to obtain an amplification product of each kind of carrier sequence template, wherein the amplification product contains multiple copies of the carrier sequence.

В некоторых воплощениях амплификация выбрана из амплификации по типу катящегося кольца (RCA), мостиковой ПЦР-амплификации, амплификации с множественным вытеснением цепи (MDA) или эмульсионной ПЦР-амплификации.In some embodiments, the amplification is selected from rolling circle amplification (RCA), bridging PCR amplification, multiple strand displacement amplification (MDA), or emulsion PCR amplification.

В некоторых воплощениях амплификацию по типу катящегося кольца осуществляют с получением DNB, образованного конкатемером последовательности-носителя. В таких воплощениях на стадии (i) предоставляют кольцевую матричную последовательность. Способ получения кольцевых молекул нуклеиновых кислот является стандартным способом в области техники и может быть выбран в соответствии с нуждами специалиста в области техники. Например, вначале может быть получена линейная матрица нуклеиновой кислоты, а затем при помощи лигазы (например, ДНК-лигазы) может быть выполнена циркуляризация линейной матрицы нуклеиновой кислоты.In some embodiments, rolling circle amplification is performed to produce a DNB formed by a concatemer of the carrier sequence. In such embodiments, step (i) provides a circular template sequence. The method for producing circular nucleic acid molecules is a standard method in the art and can be selected according to the needs of one skilled in the art. For example, a linear nucleic acid template may first be prepared, and then circularization of the linear nucleic acid template may be performed using a ligase (eg, DNA ligase).

В некоторых воплощениях каждый вид последовательности-носителя представляет собой DNB, образованный конкатемером множества копий последовательности-носителя.In some embodiments, each type of carrier sequence is a DNB formed by a concatemer of multiple copies of the carrier sequence.

В некоторых воплощениях стадия (1) содержит следующие стадии:In some embodiments, step (1) comprises the following steps:

(1а) предоставление матрицы кольцевой нуклеиновой кислоты, кольцевая матрица нуклеиновой кислоты содержит матрицу последовательности-носителя одного вида, матрица последовательности-носителя содержит последовательность, комплементарную последовательности-носителю, что означает, что матрица последовательности-носителя в направлении от 5' к 3' содержит комплемент первой иммобилизующей последовательности, комплемент позиционной последовательности и захватывающую последовательность;(1a) providing a circular nucleic acid template, the circular nucleic acid template contains a carrier sequence template of one kind, the carrier sequence template contains a sequence complementary to the carrier sequence, which means that the carrier sequence template in the 5' to 3' direction contains the complement of the first immobilizing sequence, the complement of the positional sequence and the capturing sequence;

(1б) осуществление амплификации по типу катящегося кольца (RCA) с применением матрицы кольцевой нуклеиновой кислоты в качестве матрицы для получения наношарика ДНК (DNB), образованного конкатемером последовательности-носителя.(1b) performing rolling circle amplification (RCA) using a circular nucleic acid template as a template to obtain a DNA nanoball (DNB) formed by a concatemer of a carrier sequence.

В некоторых воплощениях для получения кластера ДНК, образованного популяцией клонов последовательности-носителя, выполняют мостиковую ПЦР-амплификацию, эмульсионную ПЦР-амплификацию или амплификацию с множественным вытеснением цепи.In some embodiments, bridging PCR amplification, emulsion PCR amplification, or multiple strand displacement amplification is performed to obtain a DNA cluster formed by a population of clones of a carrier sequence.

В некоторых воплощениях сайт расщепления, содержащийся в первой иммобилизующей последовательности, представляет собой сайт расщепления для фермента никазы. В некоторых воплощениях фермент никаза выбран из USER, BamHI и BmtI. В некоторых приведенных в качестве примера воплощениях сайт расщепления представлен SEQ ID NO: 14.In some embodiments, the cleavage site contained in the first immobilizing sequence is a cleavage site for the nickase enzyme. In some embodiments, the nickase enzyme is selected from USER, BamHI and BmtI. In certain exemplary embodiments, the cleavage site is SEQ ID NO: 14.

В некоторых воплощениях первая иммобилизующая последовательность дополнительно содержит область гибридизации праймера для секвенирования и/или область гибридизации праймера для амплификации; причем область гибридизации праймера для секвенирования обеспечивает отжиг праймера для секвенирования и инициацию реакции секвенирования, а область гибридизации праймера для амплификации обеспечивает отжиг праймера для амплификации и инициацию реакции элонгации и реакции амплификации.In some embodiments, the first immobilization sequence further comprises a sequencing primer hybridization region and/or an amplification primer hybridization region; wherein the hybridization region of the sequencing primer ensures annealing of the sequencing primer and initiation of the sequencing reaction, and the hybridization region of the amplification primer ensures annealing of the amplification primer and initiation of the elongation reaction and the amplification reaction.

В некоторых воплощениях первая иммобилизующая последовательность имеет длину более 1 пн, например, более 10 пн или более 20 пн. В некоторых воплощениях первая иммобилизующая последовательность имеет длину от 20 до 100 пн, например, от 20 до 80 пн.In some embodiments, the first immobilizing sequence is greater than 1 bp in length, such as greater than 10 bp or greater than 20 bp. In some embodiments, the first immobilizing sequence has a length of from 20 to 100 bp, for example, from 20 to 80 bp.

В некоторых воплощениях позиционная последовательность имеет длину более 1 пн, например, более 10 пн. В некоторых воплощениях позиционная последовательность имеет длину от 10 до 100 пн, такую как от 10 до 50 пн, такую как от 10 до 30 пн, такую как 20 пн.In some embodiments, the positional sequence is greater than 1 bp in length, such as greater than 10 bp. In some embodiments, the positional sequence is 10 to 100 bp in length, such as 10 to 50 bp, such as 10 to 30 bp, such as 20 bp.

В некоторых воплощениях олигонуклеотидная последовательность, способная захватывать мРНК, содержит последовательность, способную гибрид изо в аться с поли-А хвостом мРНК. В некоторых воплощениях олигонуклеотидная последовательность, способная захватывать мРНК, содержит олигонуклеотидную последовательность поли-Т. В некоторых воплощениях олигонуклеотидная последовательность поли-Т содержит по меньшей мере 10 (например, по меньшей мере 20) остатков дезокситимидина.In some embodiments, the oligonucleotide sequence capable of capturing the mRNA contains a sequence capable of fusion with the poly-A tail of the mRNA. In some embodiments, the oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA comprises a poly-T oligonucleotide sequence. In some embodiments, the poly-T oligonucleotide sequence contains at least 10 (eg, at least 20) deoxythymidine residues.

В некоторых воплощениях захватывающая последовательность имеет длину более 1 пн. В некоторых воплощениях захватывающая последовательность имеет длину от 1 до 100 пн, такую как от 10 до 50 пн, такую как от 10 до 30 пн.In some embodiments, the capture sequence is greater than 1 bp in length. In some embodiments, the capture sequence is 1 to 100 bp in length, such as 10 to 50 bp, such as 10 to 30 bp.

В некоторых воплощениях последовательность-носитель дополнительно содержит комплемент последовательности UMI (также обозначаемой областью метки зонда), расположенной в направлении по ходу транскрипции от матрицы захватывающей последовательности и против хода транскрипции от первой иммобилизующей последовательности, комплемент последовательности UMI является комплементарным последовательности UMI, а последовательность UMI представляет собой нуклеотидную последовательность, состоящую по меньшей мере из 1 (например, по меньшей мере 2, по меньшей мере 3, по меньшей мере 4 или по меньшей мере 5; например, от 5 до 100, от 5 до 50, от 5 до 20, например, 10) нуклеотида N, где каждый N независимо представляет собой один из А, С, G и Т. В некоторых воплощениях комплемент последовательности UMI расположен между позиционной последовательностью и матрицей захватывающей последовательности. В других воплощениях комплемент последовательности UMI расположен между первой иммобилизующей последовательностью и позиционной последовательностью. В таких воплощениях на стадии (3), когда осуществляют реакцию элонгации праймера, используя последовательность-носитель в качестве матрицы, молекула первой нуклеиновой кислоты/захватывающий зонд, которая гибридизуется с последовательностью-носителем, будет соответственно содержать последовательность UMI (также обозначаемую меткой зонда).In some embodiments, the carrier sequence further comprises a complement of a UMI sequence (also referred to as a probe label region) located upstream of the capture sequence template and upstream of the first capture sequence, the complement of the UMI sequence is complementary to the UMI sequence, and the UMI sequence represents is a nucleotide sequence consisting of at least 1 (for example, at least 2, at least 3, at least 4 or at least 5; for example, from 5 to 100, from 5 to 50, from 5 to 20, for example, 10) nucleotide N, where each N is independently one of A, C, G, and T. In some embodiments, the complement of the UMI sequence is located between the positional sequence and the capture sequence template. In other embodiments, the complement of the UMI sequence is located between the first immobilizing sequence and the positioning sequence. In such embodiments, in step (3), when the primer elongation reaction is performed using the carrier sequence as a template, the first nucleic acid molecule/capture probe that hybridizes to the carrier sequence will suitably contain a UMI sequence (also referred to as a probe tag).

В некоторых воплощениях для получения вышеупомянутой последовательности UMI или комплементарной ей последовательности, матричная последовательность последовательности-носителя (т.е. матрица последовательности-носителя) содержит матрицу последовательности UMI в соответствующем положении, и матрица последовательности UMI представляет собой последовательность, состоящую из модифицированных оснований, модифицированные основания способны образовывать комплементарные пары посредством водородных связей с различными стандартными основаниями (например, С, G, А, Т, U); например, модифицированное основание может представлять собой инозин, который способен образовывать комплементарные пары с основаниями А, С и U. Не ограничиваясь какой-либо конкретной теорией, полагают, что когда матрица последовательности-носителя содержит матрицу последовательности UMI, каждый раз, когда происходит амплификация в процессе амплификации по типу катящегося кольца, основания, способные образовывать комплементарные пары с матрицей последовательности UMI, присоединяются случайным образом, так что продукт амплификации каждый раз имеет уникальную последовательность UMI, образующуюся случайным образом, благодаря чему продукт амплификации каждый раз отличается. Так, например, можно определить количество копий различных захваченных молекул нуклеиновых кислот. В некоторых воплощениях матрица последовательности UMI содержит множество (например, по меньшей мере 10, например, от 10 до 100) инозинов. В некоторых воплощениях матрица последовательности UMI имеет длину более 1 пи. В некоторых воплощениях матрица последовательности UMI имеет длину более 5 пи. В некоторых воплощениях матрица последовательности UMI имеет длину от 5 до 100 пн, такую как от 5 до 50 пн, такую как от 5 до 20 пн, такую как от 5 до 15 пн, такую как 10 пн.In some embodiments, to obtain the above-mentioned UMI sequence or a complementary sequence thereof, the carrier sequence template sequence (i.e., the carrier sequence template) comprises a UMI sequence template at an appropriate position, and the UMI sequence template is a sequence consisting of modified bases, modified bases are capable of forming complementary pairs through hydrogen bonds with various standard bases (for example, C, G, A, T, U); for example, the modified base may be inosine, which is capable of forming complementary pairs with the bases A, C, and U. Without being limited to any particular theory, it is believed that when the carrier sequence template contains a UMI sequence template, whenever amplification occurs in In the rolling circle amplification process, bases capable of forming complementary pairs with the UMI sequence template are added randomly, so that the amplification product has a unique UMI sequence generated randomly each time, making the amplification product different each time. For example, the copy number of different captured nucleic acid molecules can be determined. In some embodiments, the UMI sequence template contains multiple (eg, at least 10, eg, 10 to 100) inosines. In some embodiments, the UMI sequence matrix is greater than 1 pi in length. In some embodiments, the UMI sequence matrix is greater than 5 pi in length. In some embodiments, the UMI sequence template has a length of 5 to 100 bp, such as 5 to 50 bp, such as 5 to 20 bp, such as 5 to 15 bp, such as 10 bp.

В некоторых воплощениях твердая подложка представляет собой чип. В некоторых воплощениях твердая подложка может применяться в качестве платформы для секвенирования. В некоторых воплощениях твердая подложка представляет собой чип для секвенирования (MGI), такой как чип для секвенирования на платформе BGISEQ-500. В некоторых воплощениях твердая подложка представляет собой матричный чип высокой плотности, который может быть получен, например, способом, описанным в патенте CN 103180496 В.In some embodiments, the solid support is a chip. In some embodiments, a solid support can be used as a sequencing platform. In some embodiments, the solid support is a sequencing chip (MGI), such as a sequencing chip on the BGISEQ-500 platform. In some embodiments, the solid substrate is a high-density matrix chip, which can be obtained, for example, by the method described in patent CN 103180496 B.

Последовательность-носитель (например, DNB) может быть лигирована с поверхностью твердой подложки любым подходящим способом, известным в области техники. В некоторых воплощениях не являющиеся исчерпывающими примеры способа включают гибридизацию нуклеиновых кислот, связывание биотин-стрептавидин, связывание с сульфгидрильными группами, фото активируемое связывание, ковалентное связывание, связывание антитело-антиген, создание физических ограничений при помощи гидрогеля или других пористых полимерных материалов и т.д. или любую их комбинацию.The carrier sequence (eg, DNB) can be ligated to the surface of a solid support by any suitable method known in the art. In some embodiments, non-exhaustive examples of the method include nucleic acid hybridization, biotin-streptavidin binding, binding to sulfhydryl groups, photoactivated binding, covalent binding, antibody-antigen binding, creation of physical restraints using hydrogel or other porous polymeric materials, etc. . or any combination thereof.

В некоторых воплощениях твердая подложка выбрана из следующих материалов: стекло, силикон, материал с полилизиновым покрытием, нитроцеллюлоза, полистирол, циклические олефиновые сополимеры (COCs), циклические олефиновые полимеры (COPs), полипропилен, полиэтилен или поликарбонат и т.д.In some embodiments, the solid support is selected from the following materials: glass, silicone, polylysine coated material, nitrocellulose, polystyrene, cyclic olefin copolymers (COCs), cyclic olefin polymers (COPs), polypropylene, polyethylene or polycarbonate, etc.

В некоторых воплощениях на стадии (3) при выполнении реакции элонгации праймера последовательность-носитель (например, содержащуюся в ней позиционную последовательность) секвенируют, чтобы получить информацию о последовательности позиционной последовательности, содержащейся в последовательности-носителе.In some embodiments, in step (3), when performing the primer elongation reaction, the carrier sequence (eg, the positional sequence contained therein) is sequenced to obtain sequence information of the positional sequence contained in the carrier sequence.

В некоторых воплощениях перед стадией (3) дополнительно включают стадию секвенирования последовательности-носителя (например, содержащейся в ней позиционной последовательности). В некоторых воплощениях после выполнения секвенирования выполняют промывание для удаления дНТФ (дезоксинуклеотидтрифосфаты), добавленных к синтетической цепи при секвенировании.In some embodiments, step (3) is further preceded by the step of sequencing the carrier sequence (eg, the positional sequence contained therein). In some embodiments, after sequencing is performed, a wash is performed to remove dNTPs (deoxynucleotide triphosphates) added to the synthetic strand during sequencing.

В некоторых воплощениях линкер представляет собой линкерную группу, способную связываться с активирующей группой (например, NH2). В таких воплощениях поверхность твердой подложки модифицирована активирующей группой (например, NH2). В некоторых воплощениях линкер содержит -SH, -DBCO (дибензоциклооктин), -NHS и тому подобное. В некоторых приведенных в качестве примера воплощениях линкер представляет собой DBCO, а сложный эфир азидо-dPEG®8-NHS присоединен к поверхности твердой подложки.In some embodiments, the linker is a linker group capable of binding to an activating group (eg, NH 2 ). In such embodiments, the surface of the solid support is modified with an activating group (eg, NH 2 ). In some embodiments, the linker contains -SH, -DBCO (dibenzocyclooctine), -NHS, and the like. In some exemplary embodiments, the linker is DBCO and the azido-dPEG®8-NHS ester is attached to the surface of the solid support.

В некоторых воплощениях сайт расщепления, содержащийся в области расщепления первого праймера, представляет собой сайт, в котором контролируемое расщепление может осуществляться химическим, ферментативным или фотохимическим способом. В некоторых воплощениях сайт расщепления представляет собой сайт расщепления ферментом. В некоторых воплощениях сайт фермента представляет собой сайт фермента USER (UUU).In some embodiments, the cleavage site contained in the cleavage region of the first primer is a site at which controlled cleavage can be accomplished by chemical, enzymatic, or photochemical means. In some embodiments, the cleavage site is an enzyme cleavage site. In some embodiments, the enzyme site is a USER (UUU) enzyme site.

В некоторых воплощениях область расщепления первого праймера отличается от сайта расщепления, содержащегося в первой иммобилизующей последовательности последовательности-носителя.In some embodiments, the cleavage region of the first primer is different from the cleavage site contained in the first immobilization sequence of the carrier sequence.

В некоторых воплощениях амплификация включает ПЦР.In some embodiments, the amplification includes PCR.

Панель нуклеиновых кислот и наборNucleic Acid Panel and Kit

В третьем аспекте данного изобретения предложена панель нуклеиновых кислот для получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте в образце, включающая в себя твердую подложку (например, чип) с многочисленными видами последовательностей-носителей, присоединенных к ее поверхности, где каждый вид последовательности-носителя занимает определенное положение в панели, каждый вид последовательности-носителя содержит множество копийA third aspect of the present invention provides a nucleic acid panel for obtaining spatial information about a nucleic acid in a sample, including a solid support (eg, a chip) with multiple kinds of carrier sequences attached to its surface, where each kind of carrier sequence occupies a specific position. in the panel, each type of carrier sequence contains multiple copies

последовательности-носителя, и последовательность-носитель в направлении от 5' к 3' содержит позиционную последовательность и первую иммобилизующую последовательность,carrier sequence, and the carrier sequence in the 5' to 3' direction contains a positional sequence and a first immobilizing sequence,

позиционная последовательность имеет уникальную последовательность нуклеотидов, соответствующую положению данного вида последовательности-носителя на панели;the positional sequence has a unique nucleotide sequence corresponding to the position of a given type of carrier sequence on the panel;

первая иммобилизующая последовательность обеспечивает отжиг своей комплементарной нуклеотидной последовательности и инициацию реакции элонгации.the first immobilizing sequence ensures the annealing of its complementary nucleotide sequence and initiation of the elongation reaction.

В некоторых воплощениях каждый вид указанной последовательности-носителя (т.е. последовательности-носители, содержащие одинаковую позиционную последовательность) занимает область (т.е. активную область) на поверхности твердой подложки, имеющую диаметр менее 1 микрометра, например, приблизительно 900 нанометров, приблизительно 800 нанометров, приблизительно 700 нанометров, приблизительно 600 нанометров или приблизительно 500 нанометров.In some embodiments, each type of specified carrier sequence (i.e., carrier sequences containing the same positional sequence) occupies a region (i.e., active region) on the surface of the solid support having a diameter of less than 1 micrometer, for example, approximately 900 nanometers, about 800 nanometers, about 700 nanometers, about 600 nanometers, or about 500 nanometers.

В некоторых воплощениях панель нуклеиновых кислот дополнительно содержит молекулу первой нуклеиновой кислоты, причем молекула первой нуклеиновой кислоты содержит в направлении от 5' к 3': комплемент первой иммобилизующей последовательности и комплемент позиционной последовательности, и образует двуцепочечную структуру вследствие гибридизации с первой иммобилизующей последовательностью и позиционной последовательностью последовательности-носителя. Легко понять, что в молекуле первой нуклеиновой кислоты только комплемент первой иммобилизующей последовательности и комплемент позиционной последовательности комплементарны соответствующим последовательностям последовательности-носителя и таким образом образуют двойную цепь, так что двойная цепь, образованная первой иммобилизующей последовательностью и последовательностью-носителем, представляет собой неполную двойную цепь, то есть частично двуцепочечную структуру.In some embodiments, the panel of nucleic acids further comprises a first nucleic acid molecule, wherein the first nucleic acid molecule contains, in the 5' to 3' direction: the complement of the first immobilizing sequence and the complement of the positioning sequence, and forms a double-stranded structure due to hybridization with the first immobilizing sequence and the positioning sequence carrier sequences. It is easy to understand that in the first nucleic acid molecule, only the complement of the first immobilizing sequence and the complement of the positional sequence are complementary to the corresponding sequences of the carrier sequence and thus form a double strand, so that the double strand formed by the first immobilizing sequence and the carrier sequence is an incomplete double strand , that is, a partially double-stranded structure.

В некоторых воплощениях каждая копия каждого вида последовательности-носителя содержит молекулу первой нуклеиновой кислоты, гибридизованную с ней.In some embodiments, each copy of each type of carrier sequence contains a first nucleic acid molecule hybridized thereto.

В некоторых воплощениях последовательность-носитель и молекула первой нуклеиновой кислоты представляют собой одноцепочечные последовательности нуклеиновых кислот. В некоторых воплощениях последовательность-носитель и молекула первой нуклеиновой кислоты представляют собой одноцепочечные последовательности ДНК.In some embodiments, the carrier sequence and the first nucleic acid molecule are single-stranded nucleic acid sequences. In some embodiments, the carrier sequence and the first nucleic acid molecule are single-stranded DNA sequences.

В некоторых воплощениях панель нуклеиновых кислот дополнительно содержит молекулу второй нуклеиновой кислоты, причем молекула второй нуклеиновой кислоты лигирована с молекулой первой нуклеиновой кислоты, тем самым оказываясь иммобилизованной на панели нуклеиновых кислот, и молекула второй нуклеиновой кислоты содержит захватывающую последовательность;In some embodiments, the nucleic acid panel further comprises a second nucleic acid molecule, wherein the second nucleic acid molecule is ligated to the first nucleic acid molecule, thereby being immobilized on the nucleic acid panel, and the second nucleic acid molecule contains a capture sequence;

захватывающая последовательность способна гибридизоваться со всей захватываемой нуклеиновой кислотой или ее частью и содержит: (а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (б) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной нуклеиновой кислоты-мишени; и захватывающая последовательность имеет свободный 3'-конец, позволяющий молекуле второй нуклеиновой кислоты служить праймером для элонгации.the capture sequence is capable of hybridizing with all or part of the captured nucleic acid and contains: (a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (b) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target nucleic acid; and the capture sequence has a free 3' end allowing the second nucleic acid molecule to serve as a primer for elongation.

В некоторых воплощениях каждая молекула первой нуклеиновой кислоты лигирована с молекулой второй нуклеиновой кислоты.In some embodiments, each first nucleic acid molecule is ligated to a second nucleic acid molecule.

В некоторых воплощениях 5'-конец молекулы второй нуклеиновой кислоты лигирован с 3'-концом молекулы первой нуклеиновой кислоты.In some embodiments, the 5' end of the second nucleic acid molecule is ligated to the 3' end of the first nucleic acid molecule.

В других воплощениях панель нуклеиновых кислот дополнительно содержит молекулу второй нуклеиновой кислоты, причем молекула второй нуклеиновой кислоты гибридизована с последовательностью-носителем, тем самым оказываясь иммобилизованной на панели нуклеиновых кислот.In other embodiments, the nucleic acid panel further comprises a second nucleic acid molecule, wherein the second nucleic acid molecule is hybridized to a carrier sequence, thereby becoming immobilized on the nucleic acid panel.

В таких воплощениях каждая последовательность-носитель дополнительно содержит вторую иммобилизующую последовательность на своем 5' конце, вторая иммобилизующая последовательность обеспечивает отжиг своей комплементарной нуклеотидной последовательности иIn such embodiments, each carrier sequence further comprises a second immobilizing sequence at its 5' end, the second immobilizing sequence anneals to its complementary nucleotide sequence, and

молекула второй нуклеиновой кислоты содержит в направлении от 5' к 3' комплемент второй иммобилизующей последовательности и захватывающую последовательность; комплемент второй иммобилизующей последовательности гибридизуется во второй иммобилизующей последовательностью последовательности-носителя с образованием двойной цепи;the second nucleic acid molecule contains, in a 5' to 3' direction, the complement of a second immobilizing sequence and a capture sequence; the complement of the second immobilizing sequence hybridizes to the second immobilizing sequence of the carrier sequence to form a double strand;

захватывающая последовательность способна гибридизоваться со всей захватываемой нуклеиновой кислотой или ее частью и содержит: (а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (б) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной нуклеиновой кислоты-мишени; и захватывающая последовательность имеет свободный 3'-конец, позволяющий молекуле второй нуклеиновой кислоты служить праймером для элонгации.the capture sequence is capable of hybridizing with all or part of the captured nucleic acid and contains: (a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (b) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target nucleic acid; and the capture sequence has a free 3' end allowing the second nucleic acid molecule to serve as a primer for elongation.

В некоторых воплощениях каждая копия каждого вида последовательности-носителя содержит молекулу второй нуклеиновой кислоты, гибридизованную с ней.In some embodiments, each copy of each type of carrier sequence contains a second nucleic acid molecule hybridized thereto.

В некоторых воплощениях вторая иммобилизующая последовательность обеспечивает отжиг своей комплементарной нуклеотидной последовательности и инициацию реакции элонгации (например, она может применяться в качестве сайта связывания праймера для мостиковой ПЦР).In some embodiments, the second immobilizing sequence anneals its complementary nucleotide sequence and initiates an elongation reaction (eg, it can be used as a primer binding site for a bridging PCR).

В некоторых воплощениях вторая иммобилизующая последовательность граничит с позиционной последовательностью.In some embodiments, the second immobilizing sequence is adjacent to the positioning sequence.

В некоторых воплощениях молекула второй нуклеиновой кислоты имеет модификацию 5'-конца. В некоторых воплощениях модификация представляет собой фосфорилирование или модификацию биотином.In some embodiments, the second nucleic acid molecule has a modification at the 5' end. In some embodiments, the modification is phosphorylation or modification with biotin.

В некоторых воплощениях молекула второй нуклеиновой кислоты представляет собой одноцепочечную последовательность нуклеиновой кислоты. В некоторых воплощениях молекула второй нуклеиновой кислоты представляет собой одноцепочечную последовательность ДНК. В некоторых воплощениях молекула второй нуклеиновой кислоты представляет собой одноцепочечную последовательность РНК.In some embodiments, the second nucleic acid molecule is a single-stranded nucleic acid sequence. In some embodiments, the second nucleic acid molecule is a single-stranded DNA sequence. In some embodiments, the second nucleic acid molecule is a single-stranded RNA sequence.

В некоторых воплощениях многочисленные копии последовательности-носителя представляют собой продукт амплификации, образованный путем амплификации с применением в качестве матрицы последовательности, комплементарной последовательности-носителю, и амплификация выбрана из амплификации по типу катящегося кольца (RCA), мостиковой ПЦР-амплификации, амплификации с множественным вытеснением цепи (MDA) или эмульсионной ПЦР-амплификации.In some embodiments, multiple copies of the carrier sequence are an amplification product generated by amplification using a sequence complementary to the carrier sequence as a template, and the amplification is selected from rolling circle amplification (RCA), bridged PCR amplification, multiple displacement amplification chain (MDA) or emulsion PCR amplification.

В некоторых воплощениях многочисленные копии последовательности-носителя представляет собой DNB, образованный конкатемером последовательности-носителя. В некоторых воплощениях многочисленные копии последовательности-носителя представляет собой DNB, образованный путем амплификации по типу катящегося кольца с использованием в качестве матрицы последовательности, комплементарной последовательности-носителю.In some embodiments, the multiple copies of the carrier sequence is a DNB formed by a concatemer of the carrier sequence. In some embodiments, the multiple copies of the carrier sequence is a DNB generated by rolling circle amplification using a sequence complementary to the carrier sequence as a template.

В некоторых воплощениях многочисленные копии последовательности-носителя представляют собой кластер ДНК, образованный популяцией клонов последовательности-носителя.In some embodiments, multiple copies of the carrier sequence are a DNA cluster formed by a population of clones of the carrier sequence.

В некоторых воплощениях многочисленные копии последовательности-носителя представляют собой кластер ДНК, образованный посредством мостиковой ПЦР-амплификации с применением в качестве матрицы последовательности, комплементарной последовательности-носителю.In some embodiments, multiple copies of the carrier sequence are a DNA cluster formed by bridging PCR amplification using a sequence complementary to the carrier sequence as a template.

В некоторых воплощениях многочисленные копии последовательности-носителя представляют собой кластер ДНК, образованный посредством эмульсионной ПЦР-амплификации с применением в качестве матрицы последовательности, комплементарной последовательности-носителю.In some embodiments, multiple copies of the carrier sequence are a DNA cluster formed by emulsion PCR amplification using a sequence complementary to the carrier sequence as a template.

В некоторых воплощениях многочисленные копии последовательности-носителя представляют собой кластер ДНК, образованный посредством амплификации с множественным вытеснением цепи с применением в качестве матрицы последовательности, комплементарной последовательности-носителю.In some embodiments, multiple copies of the carrier sequence are a DNA cluster formed by multiple strand displacement amplification using a sequence complementary to the carrier sequence as a template.

В некоторых воплощениях молекула первой нуклеиновой кислоты дополнительно содержит последовательность уникального молекулярного идентификатора (UMI), и последовательность UMI расположена на 5'-конце комплемента первой иммобилизующей последовательности; или молекула второй нуклеиновой кислоты дополнительно содержит последовательность UMI, и последовательность UMI расположена на 5'-конце захватывающей последовательности;In some embodiments, the first nucleic acid molecule further comprises a unique molecular identifier (UMI) sequence, and the UMI sequence is located at the 5' end of the complement of the first immobilizing sequence; or the second nucleic acid molecule further comprises a UMI sequence, and the UMI sequence is located at the 5' end of the capture sequence;

последовательность UMI представляет собой нуклеотидную последовательность, состоящую по меньшей мере из 1 (например, по меньшей мере 2, по меньшей мере 3, по меньшей мере 4 или по меньшей мере 5, например, от 5 до 100, от 5 до 50, от 5 до 20, например, 10) нуклеотида N, где каждый N независимо представляет собой любой из А, С, G и Т.a UMI sequence is a nucleotide sequence consisting of at least 1 (e.g., at least 2, at least 3, at least 4, or at least 5, e.g., 5 to 100, 5 to 50, 5 up to 20, for example 10) nucleotide N, where each N is independently any of A, C, G and T.

В некоторых воплощениях твердая подложка представляет собой чип. В некоторых воплощениях твердую подложку можно применять в качестве платформы для секвенирования, такой как чип для секвенирования. В некоторых воплощениях твердая подложка представляет собой чип для высокопроизводительного секвенирования, такой как чип для высокопроизводительного секвенирования, используемый в платформах для секвенирования Illumina, MGI или Thermo Fisher.In some embodiments, the solid support is a chip. In some embodiments, a solid support can be used as a sequencing platform, such as a sequencing chip. In some embodiments, the solid support is a high-throughput sequencing chip, such as a high-throughput sequencing chip used in Illumina, MGI, or Thermo Fisher sequencing platforms.

В некоторых воплощениях олигонуклеотидная последовательность, способная захватывать мРНК, содержит последовательность, способную гибридизоваться с поли-А хвостом мРНК. В некоторых воплощениях олигонуклеотидная последовательность, способная захватывать мРНК, содержит олигонуклеотидную последовательность поли-Т. В некоторых воплощениях олигонуклеотидная последовательность поли-Т содержит по меньшей мере 10 (например, по меньшей мере 20) остатков дезокситимидина.In some embodiments, the oligonucleotide sequence capable of capturing the mRNA contains a sequence capable of hybridizing to the poly-A tail of the mRNA. In some embodiments, the oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA comprises a poly-T oligonucleotide sequence. In some embodiments, the poly-T oligonucleotide sequence contains at least 10 (eg, at least 20) deoxythymidine residues.

В некоторых воплощениях позиционная последовательность имеет длину более 1 нт (нуклеотида), например, более 5 нт. В некоторых воплощениях позиционная последовательность имеет длину от 5 до 50 нт, такую как от 10 до 50 нт, от 10 до 30 нт или от 20 до 30 нт. В некоторых воплощениях длина позиционной последовательности, содержащейся в различных видах последовательности-носителя может быть одинаковой или различной.In some embodiments, the positional sequence is greater than 1 nt (nucleotide) in length, such as greater than 5 nt. In some embodiments, the positional sequence is 5 to 50 nt in length, such as 10 to 50 nt, 10 to 30 nt, or 20 to 30 nt. In some embodiments, the length of the positional sequence contained in different types of carrier sequence may be the same or different.

В некоторых воплощениях захватывающая последовательность имеет длину более 1 нт. В некоторых воплощениях захватывающая последовательность имеет длину от 1 до 100 нт, такую как от 1 до 50 нт, такую как от 10 до 30 нт.In some embodiments, the capture sequence is greater than 1 nt in length. In some embodiments, the capture sequence is 1 to 100 nt in length, such as 1 to 50 nt, such as 10 to 30 nt.

В некоторых воплощениях первая иммобилизующая последовательность имеет длину более 1 нт, такую как более 10 нт. В некоторых воплощениях первая иммобилизующая последовательность имеет длину от 10 до 200 нт. В некоторых воплощениях первая иммобилизующая последовательность имеет длину от 20 до 100 нт, такую как от 20 до 50 нт.In some embodiments, the first immobilizing sequence is greater than 1 nt in length, such as greater than 10 nt. In some embodiments, the first immobilizing sequence has a length of from 10 to 200 nt. In some embodiments, the first immobilizing sequence has a length of from 20 to 100 nt, such as from 20 to 50 nt.

В некоторых воплощениях вторая иммобилизующая последовательность имеет длину более 1 нт, такую как более 10 нт. В некоторых воплощениях позиционная последовательность имеет длину от 10 до 200 нт, например, от 10 до 100 нт, от 10 до 50 нт, от 10 до 30 нт или от 10 до 20 нт.In some embodiments, the second immobilizing sequence is greater than 1 nt in length, such as greater than 10 nt. In some embodiments, the positional sequence is 10 to 200 nt in length, such as 10 to 100 nt, 10 to 50 nt, 10 to 30 nt, or 10 to 20 nt.

В четвертом аспекте данного изобретения предложен набор для получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте в образце, содержащий: (1) панель нуклеиновых кислот по третьему аспекту, не содержащую молекулу второй нуклеиновой кислоты; и (2) молекулу второй нуклеиновой кислоты, содержащую в направлении от 5' к 3' иммобилизующую область и захватывающую последовательность;In a fourth aspect of the present invention, there is provided a kit for obtaining spatial information about a nucleic acid in a sample, comprising: (1) a panel of nucleic acids according to the third aspect, not containing a second nucleic acid molecule; and (2) a second nucleic acid molecule comprising, in a 5' to 3' direction, an immobilizing region and a capture sequence;

захватывающая последовательность способна гибридизоваться со всей захватываемой нуклеиновой кислотой или ее частью и содержит: (а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (б) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной нуклеиновой кислоты-мишени; и захватывающая последовательность имеет свободный 3'-конец, позволяющий молекуле второй нуклеиновой кислоты служить праймером для элонгации.the capture sequence is capable of hybridizing with all or part of the captured nucleic acid and contains: (a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (b) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target nucleic acid; and the capture sequence has a free 3' end allowing the second nucleic acid molecule to serve as a primer for elongation.

В некоторых воплощениях набор содержит: (i) панель нуклеиновых кислот, включающую в себя твердую подложку (например, чип) с многочисленными видами последовательностей-носителей, присоединенных к ее поверхности, где каждый вид последовательности-носителя занимает отличное от другого вида положение в панели, при этом каждый указанный вид последовательности-носителя содержит множество копий последовательности-носителя, и последовательность-носитель в направлении от 5' к 3' содержит позиционную последовательность и первую иммобилизующую последовательность,In some embodiments, the kit comprises: (i) a panel of nucleic acids including a solid support (e.g., a chip) with multiple kinds of carrier sequences attached to its surface, wherein each kind of carrier sequence occupies a different position in the panel, wherein each specified type of carrier sequence contains multiple copies of the carrier sequence, and the carrier sequence in the 5' to 3' direction contains a positional sequence and a first immobilizing sequence,

позиционная последовательность имеет уникальную последовательность нуклеотидов, соответствующую положению данного вида последовательности-носителя на панели;the positional sequence has a unique nucleotide sequence corresponding to the position of a given type of carrier sequence on the panel;

первая иммобилизующая последовательность обеспечивает отжиг своей комплементарной нуклеотидной последовательности и инициацию реакции элонгации;the first immobilizing sequence ensures annealing of its complementary nucleotide sequence and initiation of the elongation reaction;

панель нуклеиновых кислот также содержит молекулу первой нуклеиновой кислоты, молекула первой нуклеиновой кислоты содержит в направлении от 5' к 3': комплемент первой иммобилизующей последовательности и комплемент позиционной последовательности и гибридизуется с первой иммобилизующей последовательностью и позиционной последовательностью последовательности-носителя с образованием двойной цепи;the panel of nucleic acids also contains a first nucleic acid molecule, the first nucleic acid molecule contains in the 5' to 3' direction: the complement of the first immobilizing sequence and the complement of the positional sequence and hybridizes with the first immobilizing sequence and the positional sequence of the carrier sequence to form a double strand;

и (ii) молекулу второй нуклеиновой кислоты, иммобилизующая область которой содержит двуцепочечную последовательность ДНК.and (ii) a second nucleic acid molecule, the immobilizing region of which contains a double-stranded DNA sequence.

Легко понять, что для лигирования молекулы второй нуклеиновой кислоты, описанной в (ii) с молекулой первой нуклеиновой кислоты, содержащейся в панели нуклеиновых кислот, описанной в (i), может применяться лигаза. Таким образом, в некоторых воплощениях набор дополнительно содержит лигазу.It will be readily understood that a ligase may be used to ligate the second nucleic acid molecule described in (ii) to the first nucleic acid molecule contained in the panel of nucleic acids described in (i). Thus, in some embodiments, the kit further comprises a ligase.

В других воплощениях набор содержит: (i) панель нуклеиновых кислот, включающую в себя твердую подложку (например, чип) с многочисленными видами последовательностей-носителей, присоединенных к ее поверхности, причем каждый вид последовательности-носителя занимает на панели отличное от другого вида положение, каждый указанный вид последовательности-носителя содержит множество копий последовательности-носителя, и последовательность-носитель содержит в направлении от 5' к 3': вторую иммобилизующую последовательность, позиционную последовательность и первую иммобилизующую последовательность,In other embodiments, the kit comprises: (i) a panel of nucleic acids including a solid support (e.g., a chip) with multiple kinds of carrier sequences attached to its surface, each kind of carrier sequence occupying a different position on the panel, each specified type of carrier sequence contains multiple copies of the carrier sequence, and the carrier sequence contains in the 5' to 3' direction: a second immobilizing sequence, a positional sequence and a first immobilizing sequence,

вторая иммобилизующая последовательность обеспечивает отжиг своей комплементарной нуклеотидной последовательности;the second immobilizing sequence ensures annealing of its complementary nucleotide sequence;

позиционная последовательность имеет уникальную последовательность нуклеотидов, соответствующую положению данного вида последовательности-носителя на панели;the positional sequence has a unique nucleotide sequence corresponding to the position of a given type of carrier sequence on the panel;

первая иммобилизующая последовательность обеспечивает отжиг своей комплементарной нуклеотидной последовательности и инициацию реакции элонгации;the first immobilizing sequence ensures annealing of its complementary nucleotide sequence and initiation of the elongation reaction;

панель нуклеиновых кислот также содержит молекулу первой нуклеиновой кислоты, молекула первой нуклеиновой кислоты содержит в направлении от 5' к 3': комплемент первой иммобилизующей последовательности и комплемент позиционной последовательности и гибридизуется с первой иммобилизующей последовательностью и позиционной последовательностью последовательности-носителя с образованием двойной цепи;the panel of nucleic acids also contains a first nucleic acid molecule, the first nucleic acid molecule contains in the 5' to 3' direction: the complement of the first immobilizing sequence and the complement of the positional sequence and hybridizes with the first immobilizing sequence and the positional sequence of the carrier sequence to form a double strand;

и (ii) молекулу второй нуклеиновой кислоты, иммобилизующая область которой содержит комплемент второй иммобилизующей последовательности.and (ii) a second nucleic acid molecule, the immobilizing region of which contains the complement of the second immobilizing sequence.

В некоторых воплощениях вторая иммобилизующая последовательность граничит с позиционной последовательностью.In some embodiments, the second immobilizing sequence is adjacent to the positioning sequence.

Легко понять, что в условиях, обеспечивающих отжиг, молекула второй нуклеиновой кислоты, описанная в (ii), может гибридизоваться с комплементарной областью последовательности-носителя, содержащейся в панели нуклеиновых кислот, описанной в (i), поэтому молекула второй нуклеиновой кислоты может быть лигирована с молекулой первой нуклеиновой кислоты при помощи лигазы. Таким образом, в некоторых воплощениях набор дополнительно содержит лигазу.It will be readily understood that, under annealing conditions, the second nucleic acid molecule described in (ii) can hybridize to the complementary region of the carrier sequence contained in the panel of nucleic acids described in (i), so the second nucleic acid molecule can be ligated with the first nucleic acid molecule using a ligase. Thus, in some embodiments, the kit further comprises a ligase.

В другом аспекте данное изобретение также относится к применению панели нуклеиновых кислот по третьему аспекту или набора по четвертому аспекту для получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте в образце или для изготовления детектирующего реагента для получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте в образце.In another aspect, the present invention also relates to the use of a panel of nucleic acids according to the third aspect or a kit according to the fourth aspect for obtaining spatial information about a nucleic acid in a sample or for making a detection reagent for obtaining spatial information about a nucleic acid in a sample.

В некоторых воплощениях пространственная информация о нуклеиновой кислоте включает расположение, распределение и/или экспрессию нуклеиновой кислоты.In some embodiments, spatial information about the nucleic acid includes the location, distribution and/or expression of the nucleic acid.

В некоторых воплощениях образец представляет собой образец ткани, такой как образец ткани, содержащий клетки. В некоторых воплощениях образец представляет собой срез ткани. В некоторых воплощениях срез ткани готовят из фиксированной ткани, например, фиксированной формалином и заключенной в парафин (FFPE) ткани или ткани, подвергнутой глубокой заморозке.In some embodiments, the sample is a tissue sample, such as a tissue sample containing cells. In some embodiments, the sample is a tissue section. In some embodiments, the tissue section is prepared from fixed tissue, such as formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) tissue or deep-frozen tissue.

В пятом аспекте данное изобретение также относится к панели нуклеиновых кислот для получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте в образце, включающей в себя твердую подложку (например, чип) с многочисленными видами последовательностей-носителей, присоединенных к ее поверхности, где каждый вид последовательности-носителя занимает отличное от другого вида положение в панели, при этом каждый указанный вид последовательности-носителя содержит множество копий последовательности-носителя, и последовательность-носитель содержит в направлении от 5' к 3': матрицу захватывающей последовательности, позиционную последовательность и первую иммобилизующую последовательность, гдеIn a fifth aspect, the present invention also relates to a panel of nucleic acids for obtaining spatial information about a nucleic acid in a sample, including a solid support (eg, a chip) with multiple kinds of carrier sequences attached to its surface, where each kind of carrier sequence occupies a different position in the panel, wherein each said carrier sequence species comprises multiple copies of the carrier sequence, and the carrier sequence comprises, in a 5' to 3' direction: a capture sequence template, a positioning sequence, and a first immobilizing sequence, wherein

матрица захватывающей последовательности содержит последовательность, комплементарную захватывающей последовательности, и захватывающая последовательность способна гибридизоваться со всей или частью захватываемой нуклеиновой кислоты, включая в себя: (а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (б) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной нуклеиновой кислоты-мишени;the capture sequence template contains a sequence complementary to the capture sequence, and the capture sequence is capable of hybridizing with all or part of the capture nucleic acid, including: (a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (b) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target nucleic acid;

позиционная последовательность имеет уникальную последовательность нуклеотидов, соответствующую положению данного вида последовательности-носителя на панели;the positional sequence has a unique nucleotide sequence corresponding to the position of a given type of carrier sequence on the panel;

первая иммобилизующая последовательность обеспечивает отжиг своей комплементарной нуклеотидной последовательности и инициацию реакции элонгации; и первая иммобилизующая последовательность также содержит сайт расщепления, и расщепление может быть выбрано из ферментативного расщепления ферментом никазой, ферментативного расщепления ферментом USER, фоторасщепления, химического расщепления или расщепления на основе CRISPR;the first immobilizing sequence ensures annealing of its complementary nucleotide sequence and initiation of the elongation reaction; and the first immobilizing sequence also contains a cleavage site, and the cleavage may be selected from nickase enzyme cleavage, USER enzyme cleavage, photocleavage, chemical cleavage, or CRISPR-based cleavage;

панель нуклеиновых кислот также содержит молекулу первой нуклеиновой кислоты (также обозначаемую захватывающим зондом), и молекула первой нуклеиновой кислоты содержит в направлении от 5' к 3': связывающую область, область расщепления и область, комплементарную последовательности-носителю,the panel of nucleic acids also contains a first nucleic acid molecule (also referred to as a capture probe), and the first nucleic acid molecule contains, in the 5' to 3' direction: a binding region, a cleavage region, and a region complementary to the carrier sequence,

связывающая область содержит линкер, способный связываться с поверхностью твердой подложки;the binding region contains a linker capable of binding to the surface of a solid support;

область расщепления содержит сайт расщепления;the cleavage region contains the cleavage site;

область, комплементарная последовательности-носителю, содержит последовательность, которая может быть комплементарна последовательности-носителю, и содержит в направлении от 5' к 3': комплемент первой иммобилизующей последовательности, комплемент позиционной последовательности и захватывающую последовательность, и захватывающая последовательность имеет свободный 3'-конец, позволяющий молекуле первой нуклеиновой кислоты служить праймером для элонгации;the region complementary to the carrier sequence contains a sequence that may be complementary to the carrier sequence, and contains in the 5' to 3' direction: the complement of the first immobilizing sequence, the complement of the positional sequence and the capture sequence, and the capture sequence has a free 3' end , allowing the first nucleic acid molecule to serve as a primer for elongation;

и область, комплементарная последовательности-носителю первой молекулы нуклеиновой кислоты гибридизуется с последовательностью-носителем с образованием двойной цепи.and a region complementary to the carrier sequence of the first nucleic acid molecule hybridizes with the carrier sequence to form a double strand.

В некоторых воплощениях последовательность-носитель и молекула первой нуклеиновой кислоты представляют собой одноцепочечные последовательности нуклеиновых кислот. В некоторых воплощениях последовательность-носитель и молекула первой нуклеиновой кислоты представляют собой одноцепочечные последовательности ДНК.In some embodiments, the carrier sequence and the first nucleic acid molecule are single-stranded nucleic acid sequences. In some embodiments, the carrier sequence and the first nucleic acid molecule are single-stranded DNA sequences.

В некоторых воплощениях каждая копия каждого вида последовательности-носителя содержит вышеупомянутую молекулу первой нуклеиновой кислоты, гибрид изо ванную с ней.In some embodiments, each copy of each type of carrier sequence contains the above-mentioned first nucleic acid molecule hybridized therewith.

В некоторых воплощениях линкер молекулы первой нуклеиновой кислоты представляет собой линкерную группу, способную соединяться с активирующей группой (например, NH2), и поверхность твердой подложки модифицирована активирующей группой (например, NH2). В некоторых воплощениях линкер содержит -SH, -DBCO или -NHS. В некоторых воплощениях линкер представляет собой (DBCO) a (сложный эфир азидо-dPEG®8-NHS) присоединен к поверхности твердой подложки.In some embodiments, the linker of the first nucleic acid molecule is a linker group capable of connecting to an activating group (eg, NH 2 ), and the surface of the solid support is modified with an activating group (eg, NH 2 ). In some embodiments, the linker comprises -SH, -DBCO, or -NHS. In some embodiments, the linker is (DBCO)a (azido-dPEG®8-NHS ester) is attached to the surface of the solid support.

В некоторых воплощениях сайт расщепления, содержащийся в первой иммобилизующей последовательности, представляет собой сайт расщепления для фермента никазы. В некоторых воплощениях фермент никаза выбран из USER, BamHI, BmtI и тому подобного. В некоторых приведенных в качестве примера воплощениях сайт расщепления приведен в SEQ ID NO: 14.In some embodiments, the cleavage site contained in the first immobilizing sequence is a cleavage site for the nickase enzyme. In some embodiments, the nickase enzyme is selected from USER, BamHI, BmtI, and the like. In certain exemplary embodiments, the cleavage site is set forth in SEQ ID NO: 14.

В некоторых воплощениях сайт расщепления, содержащийся в области расщепления молекула первой нуклеиновой кислоты, представляет собой сайт, в котором контролируемое расщепление может осуществляться химическим, ферментативным или фотохимическим способом. В некоторых воплощениях сайт расщепления представляет собой сайт расщепления ферментом. В некоторых воплощениях сайт расщепления представляет собой сайт расщепления фермента USER (UUU).In some embodiments, the cleavage site contained in the cleavage region of the first nucleic acid molecule is a site at which controlled cleavage can be accomplished by chemical, enzymatic, or photochemical means. In some embodiments, the cleavage site is an enzyme cleavage site. In some embodiments, the cleavage site is a USER enzyme cleavage site (UUU).

В некоторых воплощениях область расщепления молекулы первой нуклеиновой кислоты отличается от сайта расщепления, содержащегося в первой иммобилизующей последовательности последовательности-носителя.In some embodiments, the cleavage region of the first nucleic acid molecule is different from the cleavage site contained in the first immobilizing sequence of the carrier sequence.

В некоторых воплощениях панель нуклеиновых кислот получают способом, описанным во втором аспекте.In some embodiments, a panel of nucleic acids is prepared by the method described in the second aspect.

В некоторых воплощениях множественные копии последовательности-носителя представляют собой продукт амплификации, образованный путем амплификации с применением в качестве матрицы последовательности, комплементарной последовательности-носителю, и амплификация выбрана из амплификации по типу катящегося кольца (RCA), мостиковой ПЦР-амплификации, амплификации с множественным вытеснением цепи (MDA) или эмульсионной ПЦР-амплификации.In some embodiments, multiple copies of the carrier sequence are an amplification product generated by amplification using a sequence complementary to the carrier sequence as a template, and the amplification is selected from rolling circle amplification (RCA), bridged PCR amplification, multiple displacement amplification chain (MDA) or emulsion PCR amplification.

В некоторых воплощениях многочисленные копии последовательности-носителя представляет собой DNB, образованный конкатемером последовательности-носителя. В некоторых воплощениях множественные копии последовательности-носителя представляет собой DNB, образованный путем амплификации по типу катящегося кольца с использованием в качестве матрицы последовательности, комплементарной последовательности-носителю.In some embodiments, the multiple copies of the carrier sequence is a DNB formed by a concatemer of the carrier sequence. In some embodiments, the multiple copies of the carrier sequence is a DNB generated by rolling circle amplification using a sequence complementary to the carrier sequence as a template.

В некоторых воплощениях многочисленные копии последовательности-носителя представляют собой кластер ДНК, образованный популяцией клонов последовательности-носителя.In some embodiments, multiple copies of the carrier sequence are a DNA cluster formed by a population of clones of the carrier sequence.

В некоторых воплощениях множественные копии последовательности-носителя представляют собой кластер ДНК, образованный посредством мостиковой ПЦР-амплификации с применением в качестве матрицы последовательности, комплементарной последовательности-носителю.In some embodiments, multiple copies of the carrier sequence are a DNA cluster formed by bridging PCR amplification using a sequence complementary to the carrier sequence as a template.

В некоторых воплощениях множественные копии последовательности-носителя представляют собой кластер ДНК, образованный посредством эмульсионной ПЦР-амплификации с применением в качестве матрицы последовательности, комплементарной последовательности-носителю.In some embodiments, multiple copies of the carrier sequence are a DNA cluster formed by emulsion PCR amplification using a sequence complementary to the carrier sequence as a template.

В некоторых воплощениях множественные копии последовательности-носителя представляют собой кластер ДНК, образованный посредством амплификации с множественным вытеснением цепи с применением в качестве матрицы последовательности, комплементарной последовательности-носителю.In some embodiments, multiple copies of the carrier sequence are a DNA cluster formed by multiple strand displacement amplification using a sequence complementary to the carrier sequence as a template.

В некоторых воплощениях последовательность-носитель дополнительно содержит комплемент последовательности UMI, расположенный в направлении по ходу транскрипции от матрицы захватывающей последовательности и против хода транскрипции от первой иммобилизующей последовательности, комплемент последовательности UMI комплементарен последовательности UMI, а последовательность UMI представляет собой нуклеотидную последовательность, состоящую по меньшей мере из 1 (например, по меньшей мере 2, по меньшей мере 3. по меньшей мере 4 или по меньшей мере 5, например, от 5 до 100, от 5 до 50,от 5 до 20, например, 10) нуклеотида N, где каждый N независимо представляет собой один из А, С, G и Т;In some embodiments, the carrier sequence further comprises a complement of a UMI sequence located upstream of the template capture sequence and upstream of the first capture sequence, the complement of the UMI sequence is complementary to the UMI sequence, and the UMI sequence is a nucleotide sequence consisting of at least of 1 (e.g. at least 2, at least 3. at least 4 or at least 5, e.g. 5 to 100, 5 to 50, 5 to 20, e.g. 10) nucleotide N, where each N is independently one of A, C, G and T;

и область молекулы первой нуклеиновой кислоты, комплементарная последовательности-носителю, дополнительно содержит последовательность UMI. расположенную в направлении против хода транскрипции от захватывающей последовательности и в направлении по ходу транскрипции от комплемента первой иммобилизующей последовательности.and a region of the first nucleic acid molecule complementary to the carrier sequence further comprises a UMI sequence. located upstream of the capture sequence and downstream of the complement of the first immobilizing sequence.

В некоторых воплощениях комплемент последовательности UMI расположен между позиционной последовательностью и матрицей захватывающей последовательности или между первой иммобилизующей последовательностью и позиционной последовательностью.In some embodiments, the complement of the UMI sequence is located between the positioning sequence and the capture sequence template or between the first capture sequence and the positioning sequence.

В некоторых воплощениях каждая копия каждого вида последовательности-носителя (т.е. последовательностей-носителей, содержащих одинаковую позиционную последовательность) содержит уникальный комплемент последовательности UMI. Соответственно, молекула первой нуклеиновой кислоты (захватывающий зонд), гибридизованная с каждой из копий последовательности-носителя, также имеет уникальную последовательность UMI.In some embodiments, each copy of each type of carrier sequence (ie, carrier sequences containing the same positional sequence) contains a unique complement of the UMI sequence. Accordingly, the first nucleic acid molecule (capture probe) hybridized to each of the copies of the carrier sequence also has a unique UMI sequence.

В некоторых воплощениях последовательность-носитель удаляют с панели нуклеиновых кислот благодаря сайту расщепления, содержащемуся в первой иммобилизующей последовательности последовательности-носителя. В таких воплощениях панель нуклеиновых кислот включает в себя твердую подложку (например, чип) с многочисленными видами захватывающих зондов (молекул первой нуклеиновой кислоты), присоединенных к ее поверхности, и каждый вид захватывающего зонда (молекулы первой нуклеиновой кислоты) занимает определенное положение в панели и ориентирован таким образом, чтобы иметь свободный 3'-конец, позволяющий захватывающему зонду (молекуле первой нуклеиновой кислоты) служить праймером для элонгации, при этом каждый вид захватывающего зонда (молекулы первой нуклеиновой кислоты) содержит в направлении от 5' к 3': связывающую область, область расщепления, комплемент позиционной последовательности и захватывающую последовательность, гдеIn some embodiments, the carrier sequence is removed from the panel of nucleic acids due to a cleavage site contained in the first immobilizing sequence of the carrier sequence. In such embodiments, the nucleic acid panel includes a solid support (e.g., a chip) with multiple kinds of capture probes (first nucleic acid molecules) attached to its surface, and each kind of capture probe (first nucleic acid molecule) occupies a specific position in the panel and oriented so as to have a free 3' end to allow the capture probe (first nucleic acid molecule) to serve as a primer for elongation, with each type of capture probe (first nucleic acid molecule) containing in the 5' to 3' direction: a binding region , the cleavage region, the complement of the positional sequence, and the capture sequence, where

связывающая область содержит линкер, способный связываться с поверхностью твердой подложки;the binding region contains a linker capable of binding to the surface of a solid support;

область расщепления содержит сайт расщепления;the cleavage region contains the cleavage site;

позиционная последовательность соответствует положению данного вида захватывающего зонда на панели;the positional sequence corresponds to the position of a given type of gripping probe on the panel;

захватывающая последовательность способна гибридизоваться со всей или частью захватываемой нуклеиновой кислоты и содержит: (1а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (1б) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной нуклеиновой кислоты-мишени.the capture sequence is capable of hybridizing with all or part of the captured nucleic acid and contains: (1a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (1b) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target nucleic acid.

В некоторых воплощениях каждый захватывающий зонд каждого вида захватывающего зонда (т.е. захватывающих зондов, содержащих одинаковую позиционную последовательность/комплемент позиционной последовательности) имеет уникальную последовательность UMI, и последовательность UMI расположена в направлении против хода транскрипции от захватывающей последовательности и в направлении по ходу транскрипции от области расщепления. В некоторых воплощениях последовательность UMI расположена на 5'-конце захватывающей последовательности, например, между захватывающей последовательностью и комплементом позиционной последовательности. В других воплощениях последовательность UMI расположена на 5'-конце комплемента позиционной последовательности, например, между областью расщепления и комплементом позиционной последовательности.In some embodiments, each capture probe of each capture probe species (i.e., capture probes containing the same positional sequence/positional sequence complement) has a unique UMI sequence, and the UMI sequence is located upstream of the capture sequence and downstream of the capture sequence from the area of splitting. In some embodiments, the UMI sequence is located at the 5' end of the capture sequence, for example, between the capture sequence and the complement of the positioning sequence. In other embodiments, the UMI sequence is located at the 5' end of the positional sequence complement, for example, between the cleavage region and the positional complement.

В некоторых воплощениях каждый вид вышеупомянутой последовательности-носителя (т.е. последовательностей-носителей, содержащих одинаковую позиционную последовательность) или каждый вид захватывающего зонда занимает на поверхности твердой подложки область (т.е. активную область), имеющую диаметр менее 1 микрометра, например, приблизительно 900 нанометров, приблизительно 800 нанометров, приблизительно 700 нанометров, приблизительно 600 нанометров или приблизительно 500 нанометров. В некоторых воплощениях каждый вид вышеупомянутой последовательности-носителя или каждый вид захватывающего зонда занимает активную область диаметром приблизительно 500 нанометров.In some embodiments, each type of the above carrier sequence (i.e., carrier sequences containing the same positional sequence) or each type of capture probe occupies a region (i.e., an active region) on the surface of the solid support having a diameter of less than 1 micrometer, for example , about 900 nanometers, about 800 nanometers, about 700 nanometers, about 600 nanometers, or about 500 nanometers. In some embodiments, each type of the above carrier sequence or each type of capture probe occupies an active region with a diameter of approximately 500 nanometers.

В некоторых воплощениях твердая подложка представляет собой чип. В некоторых воплощениях твердая подложка может применяться в качестве платформы для секвенирования. В некоторых воплощениях твердая подложка представляет собой чип для секвенирования (MGI), такой как для платформы BGISEQ-500. В некоторых воплощениях твердая подложка представляет собой матричный чип высокой плотности, который может быть получен, например, способом, описанным в патенте CN 103180496 В.In some embodiments, the solid support is a chip. In some embodiments, a solid support can be used as a sequencing platform. In some embodiments, the solid support is a sequencing chip (MGI), such as for the BGISEQ-500 platform. In some embodiments, the solid substrate is a high-density matrix chip, which can be obtained, for example, by the method described in patent CN 103180496 B.

В некоторых воплощениях первая иммобилизующая последовательность имеет длину более 1 пн, такую как более 10 пн или более 20 пн. В некоторых воплощениях первая иммобилизующая последовательность имеет длину от 20 до 100 пн, такую как от 20 до 80 пн.In some embodiments, the first immobilizing sequence is greater than 1 bp in length, such as greater than 10 bp or greater than 20 bp. In some embodiments, the first immobilizing sequence has a length of from 20 to 100 bp, such as from 20 to 80 bp.

В некоторых воплощениях позиционная последовательность имеет длину более 1 пн, такую как более 10 пн. В некоторых воплощениях позиционная последовательность имеет длину от 10 до 100 пн, такую как от 10 до 50 пн, такую как от 10 до 30 пн, такую как 20 пн.In some embodiments, the positional sequence is greater than 1 bp in length, such as greater than 10 bp. In some embodiments, the positional sequence is 10 to 100 bp in length, such as 10 to 50 bp, such as 10 to 30 bp, such as 20 bp.

В некоторых воплощениях олигонуклеотидная последовательность, способная захватывать мРНК, содержит последовательность, способную гибридизоваться с поли-А хвостом мРНК. В некоторых воплощениях олигонуклеотидная последовательность, способная захватывать мРНК, содержит олигонуклеотидную последовательность поли-Т. В некоторых воплощениях олигонуклеотидная последовательность поли-Т содержит по меньшей мере 10 (например, по меньшей мере 20) остатков дезокситимидина.In some embodiments, the oligonucleotide sequence capable of capturing the mRNA contains a sequence capable of hybridizing to the poly-A tail of the mRNA. In some embodiments, the oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA comprises a poly-T oligonucleotide sequence. In some embodiments, the poly-T oligonucleotide sequence contains at least 10 (eg, at least 20) deoxythymidine residues.

В некоторых воплощениях захватывающая последовательность имеет длину более 1 пн. В некоторых воплощениях захватывающая последовательность имеет длину от 1 до 100 пн, такую как от 10 до 50 пн, такую как от 10 до 30 пн.In some embodiments, the capture sequence is greater than 1 bp in length. In some embodiments, the capture sequence is 1 to 100 bp in length, such as 10 to 50 bp, such as 10 to 30 bp.

Способ детектированияDetection method

В шестом аспекте данного изобретения предложен способ получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте в образце, включающий следующие стадии:In a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for obtaining spatial information about a nucleic acid in a sample, comprising the following steps:

(1) предоставление панели нуклеиновых кислот по третьему аспекту или получение панели нуклеиновых кислот способом по первому аспекту; причем(1) providing a panel of nucleic acids according to the third aspect or obtaining a panel of nucleic acids by a method according to the first aspect; and

панель нуклеиновых содержит многочисленные виды последовательностей носителя, присоединенные к поверхности твердой подложки (например, чипа), каждый вид последовательности-носителя занимает определенное положение в панели, и каждый указанный вид последовательности носителя содержит множество копий последовательности-носителя;the nucleic acid panel contains multiple kinds of carrier sequences attached to the surface of a solid support (eg, a chip), each kind of carrier sequence occupies a specific position in the panel, and each kind of carrier sequence contains multiple copies of the carrier sequence;

каждая копия последовательности-носителя содержит молекулу первой нуклеиновой кислоты и молекулу второй нуклеиновой кислоты, гибридизованные с ней, и молекула первой нуклеиновой кислоты и молекула второй нуклеиновой кислоты не лигированы друг с другом;each copy of the carrier sequence contains a first nucleic acid molecule and a second nucleic acid molecule hybridized thereto, and the first nucleic acid molecule and the second nucleic acid molecule are not ligated to each other;

молекула первой нуклеиновой кислоты содержит комплемент позиционной последовательности, соответствующей положению данного вида последовательности-носителя на панели,the first nucleic acid molecule contains the complement of a positional sequence corresponding to the position of a given type of carrier sequence on the panel,

молекула второй нуклеиновой кислоты содержит захватывающую последовательность, способную захватывать нуклеиновую кислоту в образце;the second nucleic acid molecule contains a capture sequence capable of capturing a nucleic acid in a sample;

(2) приведение панели нуклеиновых кислот в контакт с исследуемым образцом в условиях, обеспечивающих отжиг, так что нуклеиновая кислота в исследуемом образце отжигается с захватывающей последовательностью молекулы второй нуклеиновой кислоты, и положение нуклеиновой кислоты можно сопоставить с положением последовательности-носителя на панели нуклеиновых кислот;(2) bringing the panel of nucleic acids into contact with the test sample under annealing conditions such that a nucleic acid in the test sample anneals to the capture sequence of a second nucleic acid molecule and the position of the nucleic acid can be matched to the position of a carrier sequence on the panel of nucleic acids;

(3) (i) лигирование молекулы первой нуклеиновой кислоты и молекулы второй нуклеиновой кислоты, которые гибридизованы с каждой копией последовательности-носителя (например, с применением лигазы);(3) (i) ligating a first nucleic acid molecule and a second nucleic acid molecule that are hybridized to each copy of the carrier sequence (eg, using a ligase);

осуществление реакции элонгации праймера с применением в качестве праймера лигированных молекул первой и второй нуклеиновых кислот и применением захваченной молекулы нуклеиновой кислоты в качестве матрицы в условиях, обеспечивающих элонгацию праймера, так чтобы получить продукт элонгации, в котором цепь, которая гибридизуется с захваченной молекулой нуклеиновой кислоты, имеет комплемент позиционной последовательности, содержащийся в молекуле первой нуклеиновой кислоты, в качестве метки пространственной информации; и/илиperforming a primer elongation reaction using ligated first and second nucleic acid molecules as a primer and using the captured nucleic acid molecule as a template under conditions allowing for primer elongation, so as to obtain an elongation product in which a strand that hybridizes with the captured nucleic acid molecule, has a positional sequence complement contained in the first nucleic acid molecule as a spatial information tag; and/or

осуществление реакции элонгации праймера с применением в качестве праймера захваченной молекулы нуклеиновой кислоты, и применением лигированных молекул первой и второй нуклеиновых кислот в качестве матрицы в условиях, обеспечивающих элонгацию праймера, так чтобы получить удлиненную молекулу захваченной нуклеиновой кислоты, причем удлиненная молекула захваченной нуклеиновой кислоты имеет позиционную последовательность в качестве метки пространственной информации;carrying out a primer elongation reaction using a captured nucleic acid molecule as a primer, and using ligated first and second nucleic acid molecules as a template under conditions that ensure primer elongation, so as to obtain an elongated captured nucleic acid molecule, wherein the elongated captured nucleic acid molecule has a positional sequence as a spatial information label;

альтернативно, (ii) осуществление реакции элонгации праймера с применением в качестве праймера молекулы второй нуклеиновой кислоты и применением захваченной молекулы нуклеиновой кислоты в качестве матрицы в условиях, обеспечивающих элонгацию праймера, так чтобы получить удлиненную молекулу второй нуклеиновой кислоты, причем удлиненная молекула второй нуклеиновой кислоты содержит последовательность, комплементарную захваченной нуклеиновой кислоте; лигирование молекулы первой нуклеиновой кислоты и удлиненной молекулы второй нуклеиновой кислоты, гибридизованных с каждой копией последовательности-носителя (например, с применением лигазы), так что удлиненная молекула второй нуклеиновой кислоты, лигированная с молекулой первой нуклеиновой кислоты, имеет комплемент позиционной последовательности, содержащийся в молекуле первой нуклеиновой кислоты, в качестве метки пространственной информации;alternatively, (ii) performing a primer elongation reaction using a second nucleic acid molecule as a primer and using the captured nucleic acid molecule as a template under conditions allowing primer elongation so as to produce an extended second nucleic acid molecule, wherein the extended second nucleic acid molecule comprises a sequence complementary to the captured nucleic acid; ligating a first nucleic acid molecule and an extended second nucleic acid molecule hybridized to each copy of a carrier sequence (e.g., using a ligase) such that the extended second nucleic acid molecule ligated to the first nucleic acid molecule has a positional sequence complement contained in the molecule the first nucleic acid, as a spatial information label;

(4) высвобождение с поверхности панели по меньшей мере части молекул нуклеиновых кислот, несущих метки пространственной информации, причем часть содержит позиционную последовательность или комплементарную ей цепь и захваченную молекулу нуклеиновой кислоты или комплементарную ей цепь; и(4) releasing from the surface of the panel at least a portion of the nucleic acid molecules bearing the spatial information tags, the portion comprising a positional sequence or a strand complementary thereto and an entrapped nucleic acid molecule or a strand complementary thereto; And

(5) прямой или косвенный анализ информации о последовательности молекулы нуклеиновой кислоты, высвобожденной на стадии (4).(5) directly or indirectly analyzing the sequence information of the nucleic acid molecule released in step (4).

В таких воплощениях до захвата нуклеиновой кислоты-мишени на стадии (2) молекула первой нуклеиновой кислоты не лигирована с молекулой второй нуклеиновой кислоты в панели нуклеиновых кислот.In such embodiments, prior to capture of the target nucleic acid in step (2), the first nucleic acid molecule is not ligated to a second nucleic acid molecule in the panel of nucleic acids.

В седьмом аспекте данного изобретения предложен способ получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте в образце, включающий следующие стадии:A seventh aspect of the present invention provides a method for obtaining spatial information about a nucleic acid in a sample, comprising the following steps:

(1) предоставление панели нуклеиновых кислот по первому аспекту или получение панели нуклеиновых кислот способом по третьему аспекту; где(1) providing a panel of nucleic acids according to the first aspect or obtaining a panel of nucleic acids by a method according to the third aspect; Where

панель нуклеиновых содержит многочисленные виды последовательностей-носителей, присоединенные к поверхности твердой подложки (например, чипа), каждый вид последовательности-носителя занимает определенное положение в панели, и каждый указанный вид последовательности-носителя содержит множество копий последовательности-носителя;the nucleic acid panel contains multiple kinds of carrier sequences attached to the surface of a solid support (eg, a chip), each kind of carrier sequence occupies a specific position in the panel, and each kind of carrier sequence contains multiple copies of the carrier sequence;

каждая копия последовательности-носителя содержит молекулу первой нуклеиновой кислоты, гибридизованную с ней, и молекула первой нуклеиновой кислоты лигирована с молекулой второй нуклеиновой кислоты;each copy of the carrier sequence contains a first nucleic acid molecule hybridized thereto, and the first nucleic acid molecule is ligated to a second nucleic acid molecule;

молекула первой нуклеиновой кислоты содержит комплемент позиционной последовательности, соответствующей положению данного вида последовательности-носителя на панели,the first nucleic acid molecule contains the complement of a positional sequence corresponding to the position of a given type of carrier sequence on the panel,

молекула второй нуклеиновой кислоты содержит захватывающую последовательность, способную захватывать нуклеиновую кислоту в образце;the second nucleic acid molecule contains a capture sequence capable of capturing a nucleic acid in a sample;

(2) приведение панели нуклеиновых кислот в контакт с исследуемым образцом в условиях, обеспечивающих отжиг, так что нуклеиновая кислота в исследуемом образце отжигается с захватывающей последовательностью молекулы второй нуклеиновой кислоты, и положение нуклеиновой кислоты можно сопоставить с положением последовательности-носителя на панели нуклеиновых кислот;(2) bringing the panel of nucleic acids into contact with the test sample under annealing conditions such that a nucleic acid in the test sample anneals to the capture sequence of a second nucleic acid molecule and the position of the nucleic acid can be matched to the position of a carrier sequence on the panel of nucleic acids;

(3) (iii) осуществление реакции элонгации праймера с применением в качестве праймера лигированных молекул первой и второй нуклеиновых кислот и применением захваченной молекулы нуклеиновой кислоты в качестве матрицы в условиях, обеспечивающих элонгацию праймера, так чтобы получить продукт элонгации, в котором цепь, гибридизованная с захваченной молекулой нуклеиновой кислоты, имеет комплемент позиционной последовательности, содержащийся в молекуле первой нуклеиновой кислоты, в качестве метки пространственной информации; и/или(3) (iii) performing a primer elongation reaction using ligated first and second nucleic acid molecules as a primer and using the captured nucleic acid molecule as a template under primer elongation conditions, so as to obtain an elongation product in which a strand hybridized with captured by the nucleic acid molecule, has a positional sequence complement contained in the first nucleic acid molecule as a spatial information tag; and/or

осуществление реакции элонгации праймера с применением в качестве праймера захваченной молекулы нуклеиновой кислоты, и применением лигированных молекул первой и второй нуклеиновых кислот в качестве матрицы в условиях, обеспечивающих элонгацию праймера, так чтобы получить удлиненную молекулу захваченной нуклеиновой кислоты, причем удлиненная последовательность захваченной нуклеиновой кислоты имеет позиционную последовательность в качестве метки пространственной информации;performing a primer elongation reaction using a captured nucleic acid molecule as a primer, and using ligated first and second nucleic acid molecules as a template under conditions that ensure primer elongation, so as to obtain an elongated captured nucleic acid molecule, wherein the elongated captured nucleic acid sequence has a positional sequence as a spatial information label;

(4) высвобождение с поверхности панели по меньшей мере части молекул нуклеиновых кислот, несущих метки пространственной информации, причем часть содержит позиционную последовательность или комплементарную ей цепь и захваченную молекулу нуклеиновой кислоты или комплементарную ей цепь; и(4) releasing from the surface of the panel at least a portion of the nucleic acid molecules bearing the spatial information tags, the portion comprising a positional sequence or a strand complementary thereto and an entrapped nucleic acid molecule or a strand complementary thereto; And

(5) прямой или косвенный анализ информации о последовательности молекулы нуклеиновой кислоты, высвобожденной на стадии (4).(5) directly or indirectly analyzing the sequence information of the nucleic acid molecule released in step (4).

В таких воплощениях до захвата нуклеиновой кислоты-мишени на стадии (2) молекула первой нуклеиновой кислоты лигирована с молекулой второй нуклеиновой кислоты в панели нуклеиновых кислот.In such embodiments, prior to capturing the target nucleic acid in step (2), the first nucleic acid molecule is ligated to a second nucleic acid molecule in a panel of nucleic acids.

В некоторых воплощениях способа по шестому или седьмому аспекту многочисленные копии последовательности-носителя представляют собой DNB, образованный конкатемером последовательности-носителя, или множественные копии последовательности-носителя представляют собой кластер ДНК, образованный популяцией клонов последовательности-носителя.In some embodiments of the method of the sixth or seventh aspect, the multiple copies of the carrier sequence are a DNB formed by a concatemer of the carrier sequence, or the multiple copies of the carrier sequence are a DNA cluster formed by a population of clones of the carrier sequence.

В некоторых воплощениях способа по шестому или седьмому аспекту последовательность-носитель и молекула первой нуклеиновой кислоты представляют собой одноцепочечные ДНК. В некоторых воплощениях молекула второй нуклеиновой кислоты представляет собой одноцепочечную ДНК или одноцепочечную РНК.In some embodiments of the method of the sixth or seventh aspect, the carrier sequence and the first nucleic acid molecule are single-stranded DNA. In some embodiments, the second nucleic acid molecule is single-stranded DNA or single-stranded RNA.

В восьмом аспекте данного изобретения предложен способ получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте в образце, включающий следующие стадии:An eighth aspect of the present invention provides a method for obtaining spatial information about a nucleic acid in a sample, comprising the following steps:

(1) предоставление панели нуклеиновых кислот согласно пятому аспекту или получение панели нуклеиновых кислот способом согласно второму аспекту; причем панель нуклеиновых содержит многочисленные виды последовательностей-носителей, присоединенные к поверхности твердой подложки (например, чипа), каждый вид последовательности-носителя занимает определенное положение в панели, и каждый указанный вид последовательности-носителя содержит многочисленные копии последовательности-носителя;(1) providing a panel of nucleic acids according to the fifth aspect or obtaining a panel of nucleic acids by a method according to the second aspect; wherein the panel of nucleic acids comprises multiple kinds of carrier sequences attached to the surface of a solid support (eg, a chip), each kind of carrier sequence occupies a specific position in the panel, and each type of carrier sequence contains multiple copies of the carrier sequence;

каждая копия последовательности-носителя содержит молекулу первой нуклеиновой кислоты, гибридизованную с ней, и молекула первой нуклеиновой кислоты содержит комплемент позиционной последовательности, соответствующий положению данного вида последовательности-носителя в панели, и захватывающую последовательность, способную захватывать нуклеиновую кислоту в образце;each copy of the carrier sequence contains a first nucleic acid molecule hybridized thereto, and the first nucleic acid molecule contains a positional sequence complement corresponding to the position of a given type of carrier sequence in the panel, and a capture sequence capable of capturing the nucleic acid in the sample;

(2) приведение панели нуклеиновых кислот в контакт с исследуемым образцом в условиях, обеспечивающих отжиг, так что нуклеиновая кислота в исследуемом образце отжигается с захватывающей последовательностью молекулы первой нуклеиновой кислоты, и таким образом положение нуклеиновой кислоты можно сопоставить с положением молекулы первой нуклеиновой кислоты в панели нуклеиновых кислот;(2) bringing the panel of nucleic acids into contact with the test sample under annealing conditions such that a nucleic acid in the test sample anneals to the capture sequence of the first nucleic acid molecule, and thus the position of the nucleic acid can be compared with the position of the first nucleic acid molecule in the panel nucleic acids;

(3) осуществление реакцию элонгации праймера с применением в качестве праймера молекулы первой нуклеиновой кислоты и применением захваченной молекулы нуклеиновой кислоты в качестве матрицы в условиях, обеспечивающих элонгацию праймера, с получением продукта элонгации, в котором цепь, гибридизованная с захваченной молекулой нуклеиновой кислоты, имеет комплемент позиционной последовательности, содержащийся в молекуле первой нуклеиновой кислоты, в качестве метки пространственной информации;(3) performing a primer elongation reaction using a first nucleic acid molecule as a primer and using the captured nucleic acid molecule as a template under conditions allowing for primer elongation to produce an elongation product in which the strand hybridized with the captured nucleic acid molecule has complement a positional sequence contained in the first nucleic acid molecule as a spatial information tag;

(4) высвобождение с поверхности панели по меньшей мере части молекул нуклеиновых кислот, несущих метки пространственной информации, причем часть содержит позиционную последовательность или комплементарную ей цепь и захваченную молекулу нуклеиновой кислоты или комплементарную ей цепь; и(4) releasing from the surface of the panel at least a portion of the nucleic acid molecules bearing the spatial information tags, the portion comprising a positional sequence or a strand complementary thereto and an entrapped nucleic acid molecule or a strand complementary thereto; And

(5) прямой или косвенный анализ информации о последовательности молекулы нуклеиновой кислоты, высвобожденной на стадии (4).(5) directly or indirectly analyzing the sequence information of the nucleic acid molecule released in step (4).

В некоторых воплощениях перед стадией (2) способ дополнительно включает расщепление в сайте расщепления, содержащемся в первой иммобилизующей последовательности последовательности-носителя для разрезания последовательности-носителя и, в тоже время, лигирование молекулы первой нуклеиновой кислоты (захватывающего зонда) с поверхностью твердой подложки (например, чипа); В таких воплощениях панель нуклеиновых кислот содержит многочисленные виды захватывающих зондов, присоединенных к поверхности твердой подложки (например, чипа), каждый вид захватывающего зонда занимает определенное положение в панели, и захватывающий зонд содержит комплемент позиционной последовательности, соответствующей положению вида захватывающего зонда в панели, и захватывающую последовательность, способную захватывать нуклеиновую кислоту в образце;In some embodiments, before step (2), the method further includes cleavage at a cleavage site contained in the first immobilizing sequence of the carrier sequence to cut the carrier sequence and, at the same time, ligating the first nucleic acid molecule (capture probe) to the surface of a solid support (eg , chip); In such embodiments, the nucleic acid panel contains multiple types of capture probes attached to the surface of a solid support (e.g., a chip), each type of capture probe occupies a specific position in the panel, and the capture probe contains the complement of a positional sequence corresponding to the position of the type of capture probe in the panel, and a capture sequence capable of capturing a nucleic acid in a sample;

(2) приведение панели нуклеиновых кислот в контакт с исследуемым образцом в условиях, обеспечивающих отжиг, так что нуклеиновая кислота в исследуемом образце отжигается с захватывающей последовательностью захватывающего зонда, и положение нуклеиновой кислоты можно сопоставить с положением захватывающего зонда на панели;(2) bringing the panel of nucleic acids into contact with the test sample under annealing conditions such that the nucleic acid in the test sample anneals to the capture sequence of the capture probe and the position of the nucleic acid can be matched to the position of the capture probe on the panel;

(3) осуществление реакции элонгации праймера с использованием захватывающего зонда в качестве праймера и с использованием молекулы захваченной нуклеиновой кислоты в качестве матрицы в условиях, обеспечивающих элонагцию праймера, при этом полученный продукт элонгации содержит комплемент позиционной последовательности в качестве метки пространственной информации и последовательность, комплементарную молекуле захваченной нуклеиновой кислоты, с образованием молекулы ДНК, несущей метку пространственной информации; возможно, создают цепь, комплементарную молекуле ДНК, несущей метку пространственной информации, и/или возможно, амплифицируют молекулу ДНК, несущую метку пространственной информации;(3) performing a primer elongation reaction using a capture probe as a primer and using a captured nucleic acid molecule as a template under conditions allowing primer elongation, wherein the resulting elongation product contains the complement of the positional sequence as a spatial information tag and a sequence complementary to the molecule captured nucleic acid, forming a DNA molecule carrying a spatial information label; optionally creating a strand complementary to a DNA molecule carrying a spatial information tag, and/or optionally amplifying a DNA molecule carrying a spatial information tag;

(4) высвобождение с поверхности панели по меньшей мере части молекул ДНК, несущих метки пространственной информации, и/или их комплементов или ампликонов, причем часть содержит метку пространственной информации или комплементарную ей цепь; и(4) releasing from the surface of the panel at least a portion of the DNA molecules carrying the spatial information tags and/or their complements or amplicons, wherein a portion contains the spatial information tag or a strand complementary thereto; And

(5) прямой или косвенный анализ информации о последовательности молекулы нуклеиновой кислоты, высвобожденной на стадии (4).(5) directly or indirectly analyzing the sequence information of the nucleic acid molecule released in step (4).

В некоторых воплощениях способа по восьмому аспекту молекула первой нуклеиновой кислоты и захватывающий зонд представляют собой молекулы ДНК, такие как одноцепочечные ДНК.In some embodiments of the method of the eighth aspect, the first nucleic acid molecule and the capture probe are DNA molecules, such as single-stranded DNA.

В некоторых воплощениях способа по любому из аспектов с шестого по восьмой, пространственная информация о нуклеиновой кислоте включает расположение, распределение и/или экспрессию нуклеиновой кислоты.In some embodiments of the method of any of the sixth to eighth aspects, the spatial information about the nucleic acid includes the location, distribution and/or expression of the nucleic acid.

В некоторых воплощениях способа по любому из аспектов с шестого по восьмой образец представляет собой образец ткани, такой как срез ткани. В некоторых воплощениях срез ткани готовят из фиксированной ткани, например, фиксированной формалином и заключенной в парафин (FFPE) ткани или ткани, подвергнутой глубокой заморозке.In some embodiments of the method of any of the sixth to eighth aspects, the sample is a tissue sample, such as a tissue section. In some embodiments, the tissue section is prepared from fixed tissue, such as formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) tissue or deep-frozen tissue.

В некоторых воплощениях способа по любому из аспектов с шестого по восьмой способ применяют в недиагностических целях.In some embodiments of the method of any of the sixth through eighth aspects, the method is used for non-diagnostic purposes.

В некоторых воплощениях способа, описанного в любом из аспектов с шестого по восьмой, на стадии (5) можно применять любой способ анализа нуклеиновых кислот. В некоторых воплощениях эта стадия может включать секвенирование. В некоторых воплощениях можно применять способы анализа, специфичные к последовательности. Например, можно осуществлять специфичную к последовательности реакцию амплификации, например, используя праймеры, специфичные к позиционному домену и/или к специфической последовательности-мишени (например, конкретной детектируемой ДНК). Примером способа анализа является специфичная к последовательности реакция ПЦР. Таким образом, в некоторых воплощениях данная стадия может включать специфичную к последовательности реакцию ПЦР.In some embodiments of the method described in any of the sixth to eighth aspects, any nucleic acid analysis method may be used in step (5). In some embodiments, this step may include sequencing. In some embodiments, sequence-specific analysis methods can be used. For example, a sequence-specific amplification reaction can be performed, for example, using primers specific for a positional domain and/or a specific target sequence (eg, the particular DNA being detected). An example of an analysis method is a sequence-specific PCR reaction. Thus, in some embodiments, this step may include a sequence-specific PCR reaction.

В некоторых воплощениях способа, описанного в любом из аспектов с шестого по восьмой, информация, полученная при анализе последовательности на стадии (5), может применяться для получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте в образце (т.е. информации о положении). В некоторых воплощениях пространственная информация может быть выведена из характера информации, полученной в ходе анализа последовательности, например, может быть обнаружено присутствие конкретной нуклеиновой кислоты, что может само по себе быть информативным в отношении использованного образца ткани, и/или пространственная информация (например, пространственная локализация) может быть выведена из положения образца ткани в панели, вкупе с информацией, полученной при секвенировании. Таким образом, способ может включать простое сопоставление информации, полученной при анализе последовательности, с положением в образце ткани, например, благодаря позиционной метке и сопоставлению с положением в образце ткани. В некоторых воплощениях пространственную информацию можно удобно получать путем сопоставления данных анализа последовательности с изображением образца ткани. Следовательно, в таких воплощениях способ согласно любому из аспектов с шестого по восьмой дополнительно включает стадию (6): сопоставление информации, полученной при анализе последовательности на стадии (5), с изображением образца, где изображение образца получают до или после стадии (3). В некоторых воплощениях изображение образца получают с применением световой, светлопольной, темнопольной, фазовоконтрастной, флуоресцентной, отражательной, интерференционной, конфокальной микроскопии или их комбинации.In some embodiments of the method described in any of the sixth to eighth aspects, the information obtained from the sequence analysis in step (5) can be used to obtain spatial information about the nucleic acid in the sample (ie, position information). In some embodiments, spatial information may be inferred from the nature of the information obtained during sequence analysis, e.g., the presence of a particular nucleic acid may be detected, which may itself be informative about the tissue sample used, and/or spatial information (e.g., spatial localization) can be inferred from the position of the tissue sample in the panel, coupled with information obtained from sequencing. Thus, the method may include simply matching information obtained from the sequence analysis to a position in a tissue sample, for example, through a positional tag and matching to a position in the tissue sample. In some embodiments, spatial information can be conveniently obtained by correlating sequence analysis data with an image of a tissue sample. Therefore, in such embodiments, the method according to any of the sixth to eighth aspects further includes step (6): matching the information obtained from the sequence analysis in step (5) with a sample image, where the sample image is obtained before or after step (3). In some embodiments, the sample is imaged using light, bright-field, dark-field, phase contrast, fluorescence, reflectance, interference, confocal microscopy, or a combination thereof.

В некоторых воплощениях способа по шестому аспекту способ применяют для определения транскриптома в образце. В таких воплощениях на стадии (3)(i) создают молекулу кДНК из захваченной молекулы РНК с применением лигированных молекул первой и второй нуклеиновых кислот в качестве праймера для обратной транскрипции, указанная молекула кДНК в качестве метки пространственной информации имеет комплемент позиционной последовательности, содержащийся в молекуле первой нуклеиновой кислоты, и возможно, молекулу кДНК амплифицируют; или на стадии (3)(ii) создают молекулу кДНК из захваченной молекулы РНК с применением молекулы второй нуклеиновой кислоты в качестве праймера для обратной транскрипции, и молекулу первой нуклеиновой кислоты и молекулу кДНК, гибридизованные с каждой последовательностью-носителем, лигируют (например, с применением лигазы) для создания молекулы кДНК, имеющей в качестве метки пространственной информации комплемент позиционной последовательности, содержащийся в молекуле первой нуклеиновой кислоты, и возможно, молекулу кДНК амплифицируют; и на стадии (4) по меньшей мере часть молекул кДНК и/или их ампликонов высвобождают с поверхности панели, причем высвобожденная молекула нуклеиновой кислоты может быть первой и/или второй цепью молекулы кДНК или ее ампликоном, и где часть содержит последовательность, несущую пространственную информацию, или комплементарную ей цепь. В некоторых воплощениях на стадии (1) захватывающая последовательность содержит олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК.In some embodiments of the method of the sixth aspect, the method is used to determine the transcriptome in a sample. In such embodiments, step (3)(i) generates a cDNA molecule from the captured RNA molecule using ligated first and second nucleic acid molecules as a primer for reverse transcription, said cDNA molecule having a positional sequence complement contained in the molecule as a spatial information tag the first nucleic acid, and optionally the cDNA molecule is amplified; or in step (3)(ii), generating a cDNA molecule from the captured RNA molecule using a second nucleic acid molecule as a primer for reverse transcription, and the first nucleic acid molecule and the cDNA molecule hybridized to each carrier sequence are ligated (for example, to using a ligase) to create a cDNA molecule having as a spatial information tag the complement of a positional sequence contained in the first nucleic acid molecule, and optionally the cDNA molecule is amplified; and in step (4) at least a portion of the cDNA molecules and/or amplicons thereof are released from the surface of the panel, wherein the released nucleic acid molecule may be a first and/or second strand of the cDNA molecule or an amplicon thereof, and wherein the portion comprises a sequence carrying spatial information , or its complementary chain. In some embodiments, in step (1), the capture sequence comprises an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA.

В некоторых воплощениях способа по седьмому аспекту способ применяют для определения транскриптома в образце. В таких воплощениях на стадии (3)(iii) создают молекулу кДНК из захваченной молекулы РНК с применением лигированных молекул первой и второй нуклеиновых кислот в качестве праймера для обратной транскрипции, молекула кДНК имеет комплемент позиционной последовательности, содержащийся в молекуле первой нуклеиновой кислоты, в качестве метки пространственной информации, и возможно, молекулу кДНК амплифицируют; и на стадии (4) по меньшей мере часть молекул кДНК и/или их ампликонов высвобождают с поверхности панели, причем высвобожденная молекула нуклеиновой кислоты может быть первой и/или второй цепью молекулы кДНК или ее ампликоном, и причем часть содержит последовательность, несущую пространственную информацию, или комплементарную ей цепь. В некоторых воплощениях на стадии (1) захватывающая последовательность содержит олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК.In some embodiments of the method of the seventh aspect, the method is used to determine the transcriptome in a sample. In such embodiments, step (3)(iii) generates a cDNA molecule from the captured RNA molecule using ligated first and second nucleic acid molecules as a primer for reverse transcription, the cDNA molecule having a positional sequence complement contained in the first nucleic acid molecule as spatial information tags, and possibly the cDNA molecule is amplified; and in step (4) at least a portion of the cDNA molecules and/or amplicons thereof are released from the surface of the panel, wherein the released nucleic acid molecule may be a first and/or second strand of the cDNA molecule or an amplicon thereof, and wherein the portion comprises a sequence carrying spatial information , or its complementary chain. In some embodiments, in step (1), the capture sequence comprises an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA.

В некоторых воплощениях способа по восьмому аспекту способ применяют для определения транскриптома в образце. В таких воплощениях на стадии (3) создают молекулу кДНК из захваченной молекулы РНК с использованием захватывающего зонда в качестве праймера для обратной транскрипции, молекула кДНК имеет метку пространственной информации, и возможно, молекулу кДНК амплифицируют; на стадии (4) по меньшей мере часть молекул кДНК и/или их ампликонов высвобождают с поверхности панели, причем высвобожденная молекула нуклеиновой кислоты может быть первой и/или второй цепью молекулы кДНК или ее ампликоном, и причем часть содержит последовательность метки пространственной информации или комплементарную ей цепь. В некоторых воплощениях на стадии (1) захватывающая последовательность содержит олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК.In some embodiments of the method of the eighth aspect, the method is used to determine the transcriptome in a sample. In such embodiments, step (3) generates a cDNA molecule from the captured RNA molecule using a capture probe as a primer for reverse transcription, the cDNA molecule is tagged with spatial information, and optionally the cDNA molecule is amplified; in step (4), at least a portion of the cDNA molecules and/or amplicons thereof are released from the surface of the panel, wherein the released nucleic acid molecule may be the first and/or second strand of the cDNA molecule or an amplicon thereof, and wherein the portion comprises a spatial information tag or complementary sequence her chain. In some embodiments, in step (1), the capture sequence comprises an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA.

В некоторых воплощениях способа по любому из аспектов с шестого по восьмой до или после высвобождения с поверхности панели молекулы нуклеиновой кислоты (например, молекулы ДНК), несущей метку пространственной информации, или молекулы кДНК, несущей метку пространственной информации, образуется комплементарная цепь или вторая цепь кДНК.In some embodiments of the method of any of the sixth to eighth aspects, before or after the release of a nucleic acid molecule (e.g., a DNA molecule) bearing a spatial information tag or a cDNA molecule carrying a spatial information tag from the surface of the panel, a complementary strand or a second strand of cDNA is formed .

Стадия образования второй цепи ДНК (например, кДНК) может осуществляться на панели in situ, либо как отдельная стадия синтеза второй цепи, либо как начальная стадия реакции амплификации. Альтернативно, первая цепь ДНК, например, кДНК (т.е. цепь, синтезированная с использованием молекулы захваченной нуклеиновой кислоты в качестве матрицы) может быть высвобождена с панели и затем может быть осуществлен синтез второй цепи, например, в реакции протекающей в растворе, либо в виде отдельной стадии или в реакции амплификации.The step of forming the second strand of DNA (eg, cDNA) can be performed on the panel in situ, either as a separate step of second strand synthesis or as an initial step in the amplification reaction. Alternatively, the first strand of DNA, for example a cDNA (i.e., a strand synthesized using a captured nucleic acid molecule as a template) can be released from the panel and the second strand can then be synthesized, for example in a solution reaction, or as a separate step or in an amplification reaction.

Когда синтез второй цепи осуществляют на панели (т.е. in situ), способ может включать возможную стадию удаления захваченной молекулы нуклеиновой кислоты (например, РНК) перед синтезом второй цепи, например, с применением фермента, расщепляющего РНК (РНКазы), например, РНКазы Н. Способы для этого хорошо известны и описаны в области техники. Однако, данная стадия обычно является необязательной, и в большинстве случаев РНК подвергается деградации естественным образом. Стадия удаления образца с панели обычно также обеспечивает удаление РНК с панели.When second strand synthesis is performed on a panel (i.e., in situ), the method may include the optional step of removing an entrapped nucleic acid molecule (e.g., RNA) prior to second strand synthesis, for example, using an RNA degrading enzyme (RNase), e.g. RNase H. Methods for this are well known and described in the art. However, this step is usually unnecessary, and in most cases the RNA is degraded naturally. The step of removing the sample from the panel typically also removes RNA from the panel.

В некоторых воплощениях вторая цепь ДНК (например, кДНК) образуется в единственной реакции, и синтез второй цепи может осуществляться любым подходящим способом, известным в области техники. Например, первую цепь кДНК, отделяющуюся от субстрата панели, можно инкубировать со случайными праймерами, например, с гексамерными праймерами, и ДНК полимеразой, например, полимеразой, обеспечивающей вытеснение цепи, для осуществления реакции синтеза ДНК с применением первой цепи в качестве матрицы. Таким образом, в некоторых воплощениях в синтезе комплементарной цепи или второй цепи используют случайный праймер и полимеразу, обеспечивающую вытеснение цепи.In some embodiments, the second strand of DNA (eg, cDNA) is formed in a single reaction, and the synthesis of the second strand can be accomplished by any suitable method known in the art. For example, the first strand of cDNA released from the panel substrate can be incubated with random primers, eg, hexamer primers, and a DNA polymerase, eg, strand extrusion polymerase, to perform a DNA synthesis reaction using the first strand as a template. Thus, in some embodiments, a random primer and a strand extrusion polymerase are used in the synthesis of the complementary strand or second strand.

В некоторых воплощениях способа по любому из аспектов с шестого по восьмой, перед анализом последовательности дополнительно включают стадию амплификации молекул нуклеиновых кислот (например, молекулы ДНК) или молекул кДНК, несущих метку пространственной информации. В некоторых воплощениях стадию амплификации выполняют после высвобождения с панели молекул нуклеиновых кислот (например, молекул ДНК) или молекул кДНК, несущих метки пространственной информации, или стадию амплификации выполняют на панели in situ (т.е. когда молекулы первой нуклеиновой кислоты и/или последовательности-носители и/или захватывающие зонды все еще лигированы с поверхностью твердой подложки). В некоторых воплощениях стадия амплификации включает ПЦР.In some embodiments of the method of any of the sixth to eighth aspects, the step of amplifying nucleic acid molecules (eg, DNA molecules) or cDNA molecules bearing a spatial information tag is further included before sequence analysis. In some embodiments, the amplification step is performed after nucleic acid molecules (e.g., DNA molecules) or cDNA molecules bearing spatial information tags are released from the panel, or the amplification step is performed on the panel in situ (i.e., when the first nucleic acid molecules and/or sequences -carriers and/or capture probes are still ligated to the surface of the solid support). In some embodiments, the amplification step includes PCR.

В некоторых воплощениях способа, описанного в любом из аспектов с шестого по восьмой на стадии (4) молекула высвобождается с поверхности панели следующим способом: (1) расщеплением нуклеиновой кислоты; (2) денатурацией и/или (3) физическим способом. В некоторых воплощениях молекула высвобождается под воздействием на твердую подложку нагретой воды или буфера.In some embodiments of the method described in any of the sixth to eighth aspects of step (4), the molecule is released from the surface of the panel by the following method: (1) cleavage of the nucleic acid; (2) denaturation and/or (3) physical means. In some embodiments, the molecule is released upon exposure of the solid support to heated water or buffer.

В некоторых воплощениях перед секвенированием дополнительно включают стадию очистки высвобожденной молекулы.In some embodiments, the step of purifying the released molecule is further included before sequencing.

В некоторых воплощениях после приведения в контакт образца с панелью и перед стадией (3) дополнительно включают стадию регидратации образца.In some embodiments, after contacting the sample with the panel and before step (3), a sample rehydration step is additionally included.

В некоторых воплощениях перед стадией (4) способ дополнительно включает стадию промывания панели для удаления остатков образца (например, ткани).In some embodiments, before step (4), the method further includes the step of washing the panel to remove sample debris (eg, tissue).

В некоторых воплощениях панель содержит по меньшей мере один маркер ориентации для ориентации образца на панели.In some embodiments, the panel includes at least one orientation marker for orienting the pattern on the panel.

В некоторых воплощениях на стадии (5) анализ последовательности включает стадию секвенирования. В некоторых воплощениях стадия секвенирования включает реакцию секвенирования на основе обратимых меченых красителем терминаторов.In some embodiments, in step (5), sequence analysis includes a sequencing step. In some embodiments, the sequencing step includes a sequencing reaction based on reversible dye-labeled terminators.

Способ получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте по любому из аспектов с шестого по восьмой данного изобретения можно применять для детектирования РНК, в транскриптомном анализе, для детектирования ДНК, в геномном анализе и тому подобном. Пространственная информация имеет огромное значение для исследований, связанных с транскриптомикой и геномикой, особенно полезна в исследовании транскриптомных или геномных вариаций в различных клетках или участках тканей, таких как сравнительное исследование нормальных и патологических клеток или тканей, или исследование транскриптомных или геномных изменений в ходе заболевания и т.д.The method for obtaining spatial information about a nucleic acid according to any of the sixth to eighth aspects of the present invention can be used for RNA detection, transcriptomic analysis, DNA detection, genomic analysis and the like. Spatial information is of great importance for studies related to transcriptomics and genomics, especially useful in the study of transcriptomic or genomic variations in different cells or tissue regions, such as the comparative study of normal and pathological cells or tissues, or the study of transcriptomic or genomic changes during the course of disease and etc.

Например, патофизиологический анализ при болезни Альцгеймера показывает, что его патологический процесс затрагивает взаимодействие нейронов и клеток глии, а смежные транскриптомные и эпигенетические исследования также обнаружили серьезное нарушение функции нейронов в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера и аномалии врожденного иммунного ответа. Однако, исследования на уровне популяции не смогли выявить сложных изменений в клетках и в популяциях клеток, в частности, в указанных редких типах клеток. В то же время обычные исследования на уровне одиночных клеток не позволяют выявить различия в характеристиках специфических типов клеток в различных областях ткани и изменения в клеточном составе в процессе нейродегенерации. Следовательно, для дальнейшего изучения патогенетического механизма и процесса развития заболеваний необходимо получить информацию о транскриптоме одиночных клеток наряду с пространственными характеристиками.For example, pathophysiological analysis in Alzheimer's disease shows that its pathological process affects the interaction of neurons and glial cells, and related transcriptomic and epigenetic studies have also found severe impairment of neuronal function in the brains of patients with Alzheimer's disease and abnormalities of the innate immune response. However, population-level studies have failed to detect complex changes in cells and cell populations, particularly in these rare cell types. However, conventional studies at the single-cell level do not reveal differences in the characteristics of specific cell types in different tissue regions and changes in cellular composition during neurodegeneration. Therefore, to further study the pathogenetic mechanism and disease development process, it is necessary to obtain information about the transcriptome of single cells along with spatial characteristics.

Способ получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте по любому из аспектов с шестого по восьмой данного изобретения позволяет иммобилизовать молекулы нуклеиновых кислот в различных областях образца ткани мозга на чипе благодаря захватывающей последовательности с позиционной меткой, лигированной с чипом, и осуществить секвенирование, так что полученные результаты транскриптомного анализа, включающие информацию о точном положении, позволяют обнаружить изменения в определенных типах клеток в различных областях в ходе прогрессирования болезни Альцгеймера. В частности, поскольку размеры активной области DNB или кластера ДНК на чипе по данному изобретению относятся к нанометровому диапазону, а диаметр клетки составляет приблизительно 12 мкм, чип по данному изобретению позволяет получить информацию о пространственном расположении с разрешением на субклеточном уровне.The method for obtaining spatial information about a nucleic acid according to any one of the sixth to eighth aspects of the present invention allows nucleic acid molecules to be immobilized in various regions of a brain tissue sample on a chip due to a position-tag capture sequence ligated to the chip, and sequencing is performed, so that the resulting transcriptomic results analyzes that include precise positional information can detect changes in specific cell types in different areas during the progression of Alzheimer's disease. In particular, since the dimensions of the DNB active region or DNA cluster on the chip of the present invention are in the nanometer range and the cell diameter is approximately 12 μm, the chip of the present invention allows spatial location information to be obtained with subcellular resolution.

Данное изобретение также включает в себя следующие приведенные в качестве примера воплощения.The present invention also includes the following exemplary embodiments.

Воплощение 1. Способ изготовления панели нуклеиновых кислот, применяющейся для получения пространственной информации о биомолекуле (например, нуклеиновой кислоты) в биологическом образце, включающий следующие стадии:Embodiment 1. A method for producing a panel of nucleic acids used to obtain spatial information about a biomolecule (for example, a nucleic acid) in a biological sample, comprising the following steps:

(1) предоставление матрицы кольцевой нуклеиновой кислоты, содержащей матричную последовательность некоего захватывающего зонда, и матричная последовательность содержит в направлении от 5' к 3' линкерную область, область пространственной метки и захватывающую область; при этом(1) providing a circular nucleic acid template containing a template sequence of a capture probe, and the template sequence comprises in a 5' to 3' direction a linker region, a spatial label region, and a capture region; wherein

линкерная область содержит сайт расщепления, и расщепление может быть выбрано из ферментативного расщепления ферментом никазой, ферментативного расщепления ферментом USER, фоторасщепления, химического расщепления или расщепления на основе CRISPR;the linker region contains a cleavage site, and the cleavage may be selected from nickase enzymatic cleavage, USER enzymatic cleavage, photocleavage, chemical cleavage, or CRISPR-based cleavage;

область пространственной метки содержит последовательность пространственной метки, и последовательность пространственной метки соответствует положению данного захватывающего зонда в панели;the spatial cue region contains a spatial cue sequence, and the spatial cue sequence corresponds to a position of a given capture probe in the panel;

захватывающая область содержит захватывающую последовательность, способную захватывать биомолекулу (например, нуклеиновую кислоту) в образце; при этом захватывающая последовательность содержит: (1а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (16) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной молекулы-мишени (например, нуклеиновой кислоты-мишени);the capture region comprises a capture sequence capable of capturing a biomolecule (eg, a nucleic acid) in a sample; wherein the capture sequence contains: (1a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (16) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target molecule (eg, target nucleic acid);

(2) осуществление амплификации по типу катящегося кольца (RCA) с применением матрицы кольцевой нуклеиновой кислоты в качестве матрицы для получения наношарика ДНК (DNB), который образуется конкатемером последовательности, комплементарной последовательности матрицы (т.е. последовательности, комплементарной матрице);(2) performing rolling circle amplification (RCA) using a circular nucleic acid template as a template to produce a DNA nanobead (DNB) that is formed by a concatemer of a sequence complementary to the template sequence (ie, a sequence complementary to the template);

(3) лигирование DNB с поверхностью твердой подложки (например, чипа);(3) ligation of DNB to the surface of a solid support (eg, a chip);

(4) предоставление праймера-зонда и, используя комплементарную матрице последовательность, содержащуюся в DNB, в качестве матрицы, осуществление реакции элонгации праймера с получением продукта элонгации, причем цепь, гибридизованная с последовательностью, комплементарной матрице, представляет собой захватывающий зонд; возможно, амплификации продукта элонгации; при этом праймер-зонд содержит в направлении от 5' к 3' область связывания, область расщепления и линкерную область праймера; причем(4) providing a primer-probe and, using a template-complementary sequence contained in the DNB as a template, performing a primer elongation reaction to produce an elongation product, wherein the strand hybridized to the template-complementary sequence constitutes a capture probe; possibly amplification of the elongation product; wherein the primer-probe contains in the direction from 5' to 3' a binding region, a cleavage region and a linker region of the primer; and

область связывания содержит линкер, который может быть связан с поверхностью твердой подложки;the binding region contains a linker that can be bonded to the surface of a solid support;

область расщепления содержит сайт расщепления;the cleavage region contains the cleavage site;

линкерная область праймера комплементарна всей или части последовательности линкерной области комплементарной матрице последовательности, содержащейся в DNB (т.е. последовательности, комплементарной линкерной области последовательности матрицы) и имеет свободный 3'-конец, позволяющий праймеру-зонду служить праймером и инициировать реакцию элонгации; предпочтительно, линкерная область праймера содержит последовательность линкерной области последовательности матрицы или ее фрагмент;the primer linker region is complementary to all or part of the sequence of the linker region complementary to the template sequence contained in the DNB (ie, the sequence complementary to the linker region of the template sequence) and has a free 3' end allowing the primer-probe to serve as a primer and initiate an elongation reaction; preferably, the primer linker region comprises a template sequence linker region sequence or a fragment thereof;

(5) связывание праймера-зонда с поверхностью твердой подложки; причем стадии (4) и (5) выполняют в любом порядке;(5) binding of the primer-probe to the surface of the solid support; wherein steps (4) and (5) are performed in any order;

(6) выполнение расщепления в сайте расщепления, содержащемся в линкерной области, для разрезания DNB, так что продукт элонгации на стадии (4) отделяется от матрицы DNB, образующей продукт элонгации, таким образом, захватывающий зонд лигируется с поверхностью твердой подложки (например, чипа);(6) performing a cleavage at the cleavage site contained in the linker region to cut the DNB so that the elongation product in step (4) is separated from the DNB matrix forming the elongation product, thereby ligating the capture probe to the surface of the solid support (e.g., chip );

предпочтительно, матрица кольцевой нуклеиновой кислоты, DNB и захватывающий зонд представляют собой ДНК;preferably, the circular nucleic acid template, DNB and capture probe are DNA;

предпочтительно, для получения твердой подложки (например, чипа) с многочисленными видами захватывающих зондов, присоединенных к ее поверхности, на стадии (1) предоставляют многочисленные виды матриц кольцевых нуклеиновых кислот, и каждый вид матрицы кольцевой нуклеиновой кислоты содержит уникальную матричную последовательность захватывающего зонда.Preferably, to obtain a solid support (eg, a chip) with multiple kinds of capture probes attached to its surface, multiple kinds of circular nucleic acid templates are provided in step (1), and each kind of circular nucleic acid template contains a unique capture probe template sequence.

Воплощение 2. Способ по воплощению 1, где сайт расщепления, содержащийся в линкерной области, представляет собой сайт расщепления для фермента никазы;Embodiment 2. The method of Embodiment 1, wherein the cleavage site contained in the linker region is a cleavage site for the nickase enzyme;

предпочтительно, фермент никаза выбран из USER, BamHI и BmtI.preferably, the nickase enzyme is selected from USER, BamHI and BmtI.

Воплощение 3. Способ по воплощению 1 или 2, где линкерная область дополнительно содержит область гибридизации праймера для секвенирования и/или область гибридизации праймера для амплификации; где область гибридизации праймера для секвенирования обеспечивает отжиг праймера для секвенирования и инициацию реакции секвенирования, а область гибридизации праймера для амплификации обеспечивает отжиг праймера для амплификации и инициацию реакции элонгации и реакции амплификации.Embodiment 3. The method according to embodiment 1 or 2, wherein the linker region further comprises a sequencing primer hybridization region and/or an amplification primer hybridization region; wherein the hybridization region of the sequencing primer provides annealing of the sequencing primer and initiation of the sequencing reaction, and the hybridization region of the amplification primer provides annealing of the amplification primer and initiation of the elongation reaction and the amplification reaction.

Воплощение 4. Способ по любому из воплощений 1-3, где олигонуклеотидная последовательность, способная захватывать мРНК, содержит последовательность, способную гибридизоваться с поли-А хвостом мРНК;Embodiment 4. The method according to any of embodiments 1-3, wherein the oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA contains a sequence capable of hybridizing to the poly-A tail of the mRNA;

предпочтительно, олигонуклеотидная последовательность, способная захватывать мРНК, содержит олигонуклеотидную последовательность поли-Т;preferably, the oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA comprises a poly-T oligonucleotide sequence;

предпочтительно, олигонуклеотидная последовательность поли-Т содержит по меньшей мере 10 (например, по меньшей мере 20) остатков дезокситимидина.preferably, the poly-T oligonucleotide sequence contains at least 10 (eg at least 20) deoxythymidine residues.

Воплощение 5. Способ по любому из воплощений 1-4, где последовательность матрицы дополнительно содержит область метки зонда, расположенную в направлении против хода транскрипции от захватывающей области и в направлении по ходу транскрипции от линкерной области, и область метки зонда содержит последовательность, комплементарную метке зонда, состоящую из модифицированных оснований, а модифицированные основания способны при помощи водородных связей образовывать комплементарные пары с различными видами стандартных оснований (например, С, G, А, Т, U);Embodiment 5. The method according to any one of embodiments 1-4, wherein the template sequence further comprises a probe label region located upstream of the capture region and downstream of the linker region, and the probe label region contains a sequence complementary to the probe label , consisting of modified bases, and modified bases are capable of forming complementary pairs with various types of standard bases (for example, C, G, A, T, U) using hydrogen bonds;

предпочтительно, область метки зонда расположена между областью пространственной метки и областью захвата, или между линкерной областью и областью пространственной метки;preferably, the probe mark region is located between the spatial mark region and the capture region, or between the linker region and the spatial mark region;

предпочтительно, последовательность, комплементарная метке зонда, содержит множество (например, по меньшей мере 10) инозинов.preferably, the sequence complementary to the probe tag contains multiple (eg, at least 10) inosines.

Воплощение 6. Способ по любому из воплощений 1-5, имеющий один или более следующих признаков:Embodiment 6. The method according to any of embodiments 1-5, having one or more of the following features:

(1) линкерная область имеет длину более 1 пн, например, более 10 пн или более 20 пн; предпочтительно, линкерная область имеет длину от 20 до 100 пн;(1) the linker region is more than 1 bp in length, such as more than 10 bp or more than 20 bp; preferably, the linker region has a length of from 20 to 100 bp;

(2) область пространственной метки имеет длину более 1 пн, например, более 10 пн; предпочтительно, область пространственной метки имеет длину от 10 до 100 пн;(2) the spatial label region is more than 1 bp in length, such as more than 10 bp; preferably, the spatial label region has a length of from 10 to 100 bp;

(3) захватывающая область имеет длину более 1 пн; предпочтительно, захватывающая область имеет длину от 1 до 100 пн;(3) the capture region is longer than 1 bp; preferably, the capture region has a length of from 1 to 100 bp;

(4) область метки зонда имеет длину более 1 пн, например, более 5 пн; предпочтительно, область метки зонда имеет длину от 5 до 100 пн.(4) the probe label region is more than 1 bp in length, such as more than 5 bp; preferably, the probe label region is between 5 and 100 bp in length.

Воплощение 7. Способ по любому из воплощений 1-6, где твердая подложка представляет собой чип;Embodiment 7. The method according to any of embodiments 1-6, where the solid substrate is a chip;

предпочтительно, твердую подложку можно применять в качестве платформы для секвенирования, такой как чип для секвенирования.preferably, the solid support can be used as a sequencing platform, such as a sequencing chip.

Воплощение 8. Способ по любому из воплощений 1-7, где на стадии (4) при осуществлении реакции элонгации праймера последовательность, комплементарную последовательности пространственной метки, секвенируют для получения информации о последовательности пространственной метки, содержащейся в соответствующем захватывающем зонде.Embodiment 8. The method according to any one of embodiments 1 to 7, wherein in step (4), when performing the primer elongation reaction, a sequence complementary to the spatial tag sequence is sequenced to obtain information about the sequence of the spatial tag contained in the corresponding capture probe.

Воплощение 9. Способ по любому из воплощений 1-7, в котором перед стадией (4) дополнительно включена стадия секвенирования последовательности, комплементарной последовательности пространственной метки, содержащейся в DNB;Embodiment 9. The method according to any of embodiments 1 to 7, wherein before step (4) there is further included the step of sequencing a sequence complementary to the spatial label sequence contained in the DNB;

предпочтительно, после выполнения секвенирования дНТФ, добавленные к синтетической цепи вследствие секвенирования, удаляют путем промывания.preferably, after sequencing, dNTPs added to the synthetic strand due to sequencing are removed by washing.

Воплощение 10. Способ по любому из воплощений 1-9, где линкер представляет собой линкерную группу, способную соединяться с активирующей группой (например, NH2), и поверхность твердой подложки модифицирована активирующей группой (например, NH2);Embodiment 10. The method according to any one of embodiments 1-9, wherein the linker is a linker group capable of connecting to an activating group (eg, NH 2 ), and the surface of the solid support is modified with an activating group (eg, NH 2 );

предпочтительно, линкер содержит -SH, -DBCO или -NHS;preferably the linker contains -SH, -DBCO or -NHS;

предпочтительно, линкер представляет собой (DBCO), а (сложный эфир азидо-dPEG®8-NHS) присоединен к поверхности твердой подложки.preferably the linker is (DBCO), and (azido-dPEG®8-NHS ester) is attached to the surface of the solid support.

Воплощение 11. Способ по любому из воплощений 1-10, где сайт расщепления, содержащийся в области расщепления, представляет собой сайт, в котором контролируемое расщепление может осуществляться химическим, ферментативным или фотохимическим способом;Embodiment 11. The method according to any one of embodiments 1 to 10, wherein the cleavage site contained in the cleavage region is a site in which controlled cleavage can be carried out by a chemical, enzymatic or photochemical method;

предпочтительно, сайт расщепления, представляет собой сайт расщепления ферментом;preferably, the cleavage site is an enzyme cleavage site;

предпочтительно, сайты расщепления, содержащиеся в области расщепления и в линкерной области, различаются.preferably, the cleavage sites contained in the cleavage region and the linker region are different.

Воплощение 12. Способ по любому из воплощений 1-11, где амплификация включает ПЦР.Embodiment 12. The method according to any of embodiments 1-11, where the amplification includes PCR.

Воплощение 13. Панель нуклеиновых кислот, полученная способом по любому из воплощений 1-12.Embodiment 13. A panel of nucleic acids prepared by the method of any one of embodiments 1-12.

Воплощение 14. Панель нуклеиновых кислот для получения пространственной информации о биомолекуле (например, нуклеиновой кислоте) в образце, включающая в себя твердую подложку (например, чип) с многочисленными видами захватывающих зондов, присоединенных к ее поверхности, где каждый вид захватывающего зонда занимает определенное положение в панели и ориентирован таким образом, что имеет свободный 3'-конец, позволяющий захватывающему зонду служить праймером для элонгации, при этом каждый вид захватывающего зонда содержит в направлении от 5' к 3': связывающую область, область расщепления, последовательность пространственной метки и захватывающую последовательность, гдеEmbodiment 14. A nucleic acid panel for obtaining spatial information about a biomolecule (e.g., a nucleic acid) in a sample, including a solid support (e.g., a chip) with multiple types of capture probes attached to its surface, where each type of capture probe occupies a specific position in the panel and is oriented such that it has a free 3' end to allow the capture probe to serve as a primer for elongation, with each capture probe species containing in the 5' to 3' direction: a binding region, a cleavage region, a spatial tag sequence, and a capture region sequence where

связывающая область содержит линкер, который может быть связан с поверхностью твердой подложки;the binding region contains a linker that can be bonded to the surface of the solid support;

область расщепления содержит сайт расщепления;the cleavage region contains the cleavage site;

последовательность пространственной метки соответствует положению данного вида захватывающего зонда на панели;the spatial mark sequence corresponds to the position of a given type of capture probe on the panel;

захватывающая последовательность способна гибридизоваться со всей захватываемой биомолекулой (например, нуклеиновой кислотой) или ее частью и содержит: (1а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (1б) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной молекулы-мишени (например, нуклеиновой кислоты-мишени).the capture sequence is capable of hybridizing with all or part of the captured biomolecule (eg, nucleic acid) and contains: (1a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (1b) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target molecule (eg, target nucleic acid).

Воплощение 15. Панель нуклеиновых кислот по воплощению 14, где каждый захватывающий зонд каждого вида захватывающих зондов (т.е. захватывающие зонды, содержащие одинаковую последовательность пространственной метки) имеет уникальную последовательность метки зонда, и последовательность метки зонда расположена в направлении против хода транскрипции от захватывающей последовательности и в направлении по ходу транскрипции от области расщепления;Embodiment 15. The panel of nucleic acids of Embodiment 14, wherein each capture probe of each capture probe species (i.e., capture probes containing the same spatial tag sequence) has a unique probe tag sequence, and the probe tag sequence is located upstream of the capture probe. sequence and in the direction downstream of the cleavage region;

предпочтительно, последовательность метки зонда расположена между захватывающей последовательностью и последовательностью пространственной метки или между областью расщепления и последовательностью пространственной метки.preferably, the probe label sequence is located between the capture sequence and the spatial label sequence or between the cleavage region and the spatial label sequence.

Воплощение 16. Панель нуклеиновых кислот по воплощению 14 или 15, где каждый вид захватывающего зонда (т.е. захватывающие зонды, содержащие одинаковую последовательность пространственной метки) занимает область (т.е. активную область) диаметром менее 1 микрона на поверхности твердой подложки;Embodiment 16. The nucleic acid panel of embodiment 14 or 15, wherein each kind of capture probe (ie, capture probes containing the same space label sequence) occupies a region (ie, active region) less than 1 micron in diameter on the surface of a solid support;

предпочтительно, каждый вид захватывающего зонда занимает активную область диаметром приблизительно 500 нанометров.Preferably, each type of capture probe occupies an active region of approximately 500 nanometers in diameter.

Воплощение 17. Панель нуклеиновых кислот по любому из воплощений 14-16, где твердая подложка представляет собой чип;Embodiment 17. The nucleic acid panel according to any one of embodiments 14-16, wherein the solid support is a chip;

предпочтительно, твердую подложку можно применять в качестве платформы для секвенирования, такой как чип для секвенирования.preferably, the solid support can be used as a sequencing platform, such as a sequencing chip.

Воплощение 18. Панель нуклеиновых кислот по любому из воплощений 14-17, полученная способом по любому из воплощений 1-12.Embodiment 18. A panel of nucleic acids according to any one of embodiments 14-17, obtained by the method according to any one of embodiments 1-12.

Воплощение 19. Способ получения пространственной информации о биомолекуле в образце, включающий следующие стадии:Embodiment 19. A method for obtaining spatial information about a biomolecule in a sample, including the following stages:

(1) предоставление панели нуклеиновых кислот по любому из воплощений 13-18 или получение панель нуклеиновых кислот способом по любому из воплощений 1-12; панель нуклеиновых кислот содержит многочисленные виды захватывающих зондов, присоединенных к поверхности твердой подложки (например, чипа), каждый вид захватывающего зонда занимает определенное положение в панели, и захватывающий зонд содержит последовательность пространственной метки, соответствующий положению данного вида захватывающего зонда в панели, и захватывающую последовательность, способную захватывать биомолекулу в образце;(1) providing a panel of nucleic acids according to any of embodiments 13-18 or obtaining a panel of nucleic acids by a method according to any of embodiments 1-12; a nucleic acid panel contains multiple kinds of capture probes attached to the surface of a solid support (e.g., a chip), each kind of capture probe occupies a specific position in the panel, and the capture probe contains a spatial label sequence corresponding to the position of that kind of capture probe in the panel, and a capture sequence , capable of capturing a biomolecule in a sample;

(2) приведение панели нуклеиновых кислот в контакт с исследуемым образцом, так что захватывающая последовательность захватывающего зонда связывается с биомолекулой в исследуемом образце, и таким образом, положение биомолекулы можно сопоставить с положением захватывающего зонда в панели нуклеиновых кислот, и образуется биомолекула, меченная пространственной меткой;(2) bringing the panel of nucleic acids into contact with the sample of interest, such that the capture sequence of the capture probe binds to a biomolecule in the sample of interest, and thus the position of the biomolecule can be matched to the position of the capture probe in the panel of nucleic acids, and a spatially labeled biomolecule is generated ;

(3) высвобождение с поверхности панели биомолекулы, меченной пространственной меткой; и(3) release of a spatially labeled biomolecule from the surface of the panel; And

(4) прямой или косвенный анализ последовательности биомолекулы, высвобожденной на стадии (3).(4) direct or indirect sequence analysis of the biomolecule released in step (3).

Воплощение 20. Способ получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте в образце, включающий следующие стадии:Embodiment 20. A method for obtaining spatial information about a nucleic acid in a sample, comprising the following steps:

(1) предоставление панели нуклеиновых кислот по любому из воплощений 13-18 или получение панели нуклеиновых кислот способом по любому из воплощений 1-12; панель нуклеиновых кислот содержит многочисленные виды захватывающих зондов, присоединенных к поверхности твердой подложки (например, чипа), каждый вид захватывающего зонда занимает определенное положение в панели, и захватывающий зонд содержит последовательность пространственной метки, соответствующую положению данного вида захватывающего зонда в панели, и захватывающую последовательность, способную захватывать нуклеиновую кислоту в образце;(1) providing a panel of nucleic acids according to any of embodiments 13-18 or obtaining a panel of nucleic acids by a method according to any of embodiments 1-12; a nucleic acid panel contains multiple kinds of capture probes attached to the surface of a solid support (eg, a chip), each kind of capture probe occupies a specific position in the panel, and the capture probe contains a spatial label sequence corresponding to the position of a given kind of capture probe in the panel, and a capture sequence , capable of capturing nucleic acid in a sample;

(2) приведение панели нуклеиновых кислот в контакт с исследуемым образцом в условиях, обеспечивающих отжиг, так что нуклеиновая кислота в исследуемом образце отжигается с захватывающей последовательностью захватывающего зонда, и таким образом положение нуклеиновой кислоты можно сопоставить с положением захватывающего зонда в панели;(2) bringing the panel of nucleic acids into contact with the test sample under annealing conditions such that the nucleic acid in the test sample anneals to the capture sequence of the capture probe, and thus the position of the nucleic acid can be matched to the position of the capture probe in the panel;

(3) осуществление реакции элонгации праймера в условиях, обеспечивающих элонгацию праймера, используя захватывающий зонд в качестве праймера и используя захваченную молекулу нуклеиновой кислоты в качестве матрицы, полученный продукт элонгации содержит последовательность пространственной метки и последовательность, комплементарную молекуле захваченной нуклеиновой кислоты, при этом образуется молекула ДНК, меченная пространственной меткой; возможно, создают цепь, комплементарную молекуле ДНК, меченной пространственной меткой, и/или возможно, амплифицируют молекулу ДНК, меченную пространственной меткой;(3) performing a primer elongation reaction under conditions allowing primer elongation, using a capture probe as a primer and using a captured nucleic acid molecule as a template, the resulting elongation product contains a spatial tag sequence and a sequence complementary to the captured nucleic acid molecule, thereby producing a molecule Spatial labeled DNA; optionally creating a strand complementary to the spatially labeled DNA molecule, and/or optionally amplifying the spatially labeled DNA molecule;

(4) высвобождение с поверхности панели по меньшей мере части молекул ДНК, несущих метки пространственной информации, и/или комплементарных им цепей или ампликонов, причем часть содержит последовательность пространственной метки или комплементарную ей цепь; и(4) releasing from the surface of the panel at least a portion of DNA molecules carrying spatial information tags and/or complementary chains or amplicons, wherein a portion contains a spatial tag sequence or a chain complementary thereto; And

(5) прямой или косвенный анализ последовательности молекулы нуклеиновой кислоты, высвобожденной на стадии (4);(5) directly or indirectly analyzing the sequence of the nucleic acid molecule released in step (4);

предпочтительно, пространственная информация о нуклеиновой кислоте включает расположение, распределение и/или экспрессию нуклеиновой кислоты; предпочтительно, захватывающий зонд представляет собой молекулу ДНК; предпочтительно, образец представляет собой образец ткани, такой как срезpreferably, the spatial information about the nucleic acid includes the location, distribution and/or expression of the nucleic acid; preferably, the capture probe is a DNA molecule; preferably the sample is a tissue sample, such as a section

ткани;fabrics;

предпочтительно, срез ткани готовят из фиксированной ткани, например, фиксированной формалином и заключенной в парафин (FFPE) ткани или ткани, подвергнутой глубокой заморозке.preferably, the tissue section is prepared from fixed tissue, such as formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) tissue or deep-frozen tissue.

Воплощение 21. Способ по воплощению 20, где на стадии (5) анализ последовательности включает секвенирование или сайт-специфическую реакцию ПЦР.Embodiment 21. The method according to embodiment 20, wherein in step (5) the sequence analysis includes sequencing or a site-specific PCR reaction.

Воплощение 22. Способ по воплощению 20 или 21, дополнительно включающий стадию (6): сопоставления информации, полученной при анализе последовательности на стадии (5), с изображением образца, где изображение образца получено до или после стадии (3).Embodiment 22. The method of embodiment 20 or 21, further comprising step (6): comparing the information obtained from sequence analysis in step (5) with a sample image, where the sample image is obtained before or after step (3).

Воплощение 23. Способ по любому из воплощений 20-22, который применяют для определения транскриптома в образце, где:Embodiment 23. The method according to any of embodiments 20-22, which is used to determine the transcriptome in a sample, where:

на стадии (3) осуществляют синтез молекулы кДНК с захваченной молекулы РНК, используя захватывающий зонд в качестве праймера для ОТ, причем молекула кДНК мечена пространственной меткой, и возможно, амплифицируют молекулу кДНК;in step (3), synthesizing a cDNA molecule from the captured RNA molecule using a capture probe as a primer for RT, wherein the cDNA molecule is spatially labeled, and optionally amplifying the cDNA molecule;

на стадии (4) высвобождают с поверхности панели по меньшей мере часть молекул кДНК и/или их ампликонов, причем высвобожденная молекула нуклеиновой кислоты может быть первой и/или второй цепью молекулы кДНК или ее ампликоном, и причем часть содержит последовательность пространственной метки или комплементарную ей цепь;at step (4) at least a portion of the cDNA molecules and/or amplicons thereof are released from the surface of the panel, wherein the released nucleic acid molecule may be the first and/or second strand of the cDNA molecule or an amplicon thereof, and wherein the portion contains a spatial tag sequence or complementary thereto chain;

предпочтительно, на стадии (1) захватывающая последовательность содержит олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК.preferably, in step (1) the capture sequence comprises an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA.

Воплощение 24. Способ по любому из воплощений 20-23, в котором до или после высвобождения с поверхности панели молекулы ДНК, меченной пространственной меткой, или молекулы кДНК, меченной пространственной меткой, образуется комплементарная цепь или вторая цепь кДНК;Embodiment 24. The method according to any one of embodiments 20-23, in which, before or after the release of a spatially labeled DNA molecule or a spatially labeled cDNA molecule from the surface of the panel, a complementary strand or a second cDNA strand is formed;

предпочтительно, в синтезе комплементарной цепи или второй цепи используют случайный праймер и полимеразу, обеспечивающую вытеснение цепи.Preferably, a random primer and a strand displacement polymerase are used in the synthesis of the complementary strand or second strand.

Воплощение 25. Способ по любому из воплощений 20-24, дополнительно включающий стадию амплификации молекулы ДНК или молекулы кДНК, меченной пространственной меткой, перед анализом последовательности;Embodiment 25. The method according to any of embodiments 20-24, further comprising the step of amplifying a DNA molecule or cDNA molecule labeled with a spatial tag before sequence analysis;

предпочтительно, стадию амплификации осуществляют после высвобождения с поверхности панели молекулы ДНК или молекулы кДНК, меченной пространственной меткой, или стадию амплификации осуществляют на панели in situ:Preferably, the amplification step is carried out after the spatially labeled DNA molecule or cDNA molecule is released from the surface of the panel, or the amplification step is carried out on the panel in situ:

предпочтительно, стадия амплификации включает ПЦР.preferably, the amplification step includes PCR.

Воплощение 26. Способ по любому из воплощений 20-25, в котором анализ последовательности дополнительно включает стадию очистки высвобожденной молекулы.Embodiment 26. The method of any one of embodiments 20-25, wherein the sequence analysis further includes the step of purifying the released molecule.

Воплощение 27. Способ по любому из воплощений 20-26, дополнительно включающий перед стадией (4) стадию промывания панели для удаления остатков образца (например, ткани).Embodiment 27. The method according to any of embodiments 20-26, further comprising, before step (4), the step of washing the panel to remove sample residues (eg, tissue).

Воплощение 28. Способ по любому из воплощений 20-27, в котором на стадии (4) молекула высвобождается с поверхности панели следующим способом: (1) расщеплением нуклеиновой кислоты; (2) денатурацией и/или (3) физическим способом;Embodiment 28. The method according to any one of embodiments 20-27, wherein in step (4) the molecule is released from the surface of the panel by the following method: (1) cleavage of the nucleic acid; (2) denaturation and/or (3) physical means;

предпочтительно, молекула высвобождается путем ферментативного расщепления захватывающего зонда в области расщепления.preferably, the molecule is released by enzymatic cleavage of the capture probe in the region of cleavage.

Воплощение 29. Способ по любому из воплощений 20-28, в котором на стадии (6) получают изображение образца с применением световой, светлопольной, темнопольной, фазовоконтрастной, флуоресцентной, отражательной, интерференционной, конфокальной микроскопии или их комбинации.Embodiment 29. The method according to any one of embodiments 20-28, wherein in step (6) an image of the sample is obtained using light, bright-field, dark-field, phase contrast, fluorescence, reflectance, interference, confocal microscopy, or a combination thereof.

Полезный эффектBeneficial effect

В данном изобретении предложены новая панель для получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте и способ ее получения. Когда панель нуклеиновых кислот применяют для получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте, можно в то же время осуществить высокоточное позиционирование на субклеточном уровне и высокопроизводительное позиционирование на уровне ткани. Панель по данному изобретению и способ детекции, основанный на применении панели, имеют большое практическое значение для позиционирования на клеточном уровне, позиционирования на субклеточном уровне, позиционирования на уровне органелл, клеточного взаимодействия, взаимодействия органелл, исследования молекулярных путей, диагностики заболеваний и тому подобного.This invention provides a new panel for obtaining spatial information about a nucleic acid and a method for obtaining it. When a nucleic acid panel is used to obtain spatial information about a nucleic acid, high-precision positioning at the subcellular level and high-throughput positioning at the tissue level can be realized at the same time. The panel of the present invention and the detection method based on the panel are of great practical importance for cellular level positioning, subcellular level positioning, organelle level positioning, cellular interaction, organelle interaction, molecular pathway research, disease diagnosis and the like.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

На Фиг. 1 показана схема синтеза кДНК после захвата мРНК в Примере 2.In FIG. Figure 1 shows a diagram of cDNA synthesis after mRNA capture in Example 2.

На Фиг. 2 показано схематическое изображение молекулы, высвобождающейся с чипа в Примере 2.In FIG. 2 shows a schematic representation of the molecule released from the chip in Example 2.

На Фиг. 3 показаны результаты оценки степени фрагментации кДНК при помощи анализатора 2100 в Примере 2.In FIG. Figure 3 shows the results of assessing the degree of cDNA fragmentation using the 2100 analyzer in Example 2.

На Фиг. 4 показаны результаты сопоставления последовательности 25 пн первой цепи, полученной при секвенировании кДНК в Примере 3, и файл fq позиционной последовательности на захватывающем чипе.In FIG. 4 shows the results of a sequence alignment of the 25 bp of the first strand obtained from cDNA sequencing in Example 3 and the fq file of the positional sequence on the capture chip.

На Фиг. 5 показан график экспрессии мРНК в срезе ткани в Примере 3.In FIG. Figure 5 shows a graph of mRNA expression in the tissue section of Example 3.

На Фиг. 6 показано схематическое изображение праймера-зонда и несущей последовательности, содержащейся в DNB, из воплощения, приведенного в качестве иллюстрации в Примере 4.In FIG. 6 shows a schematic representation of the primer probe and carrier sequence contained in the DNB from the embodiment illustrated in Example 4.

На Фиг. 7 показано схематическое изображение зонда, лигированного с чипом в Примере 4.In FIG. 7 shows a schematic representation of the probe ligated to the chip in Example 4.

На Фиг. 8 показана схема синтеза кДНК захваченной молекулы нуклеиновой кислоты в Примере 5.In FIG. 8 shows a diagram of the cDNA synthesis of the captured nucleic acid molecule in Example 5.

На Фиг. 9 показано схематическое изображение молекулы, высвобождающейся с чипа в Примере 5.In FIG. 9 shows a schematic representation of the molecule released from the chip in Example 5.

На Фиг. 10 показаны результаты оценки степени фрагментации кДНК при помощи анализатора 2100 в Примере 5.In FIG. Figure 10 shows the results of assessing the degree of cDNA fragmentation using the 2100 analyzer in Example 5.

На Фиг. 11 показаны результаты сопоставления последовательности 20 пн первой цепи, полученной при секвенировании кДНК в Примере 6, и файл fq позиционной последовательности на захватывающем чипе.In FIG. 11 shows the results of a sequence alignment of the 20 bp of the first strand obtained from cDNA sequencing in Example 6 and the fq file of the positional sequence on the capture chip.

На Фиг. 12 показана экспрессия мРНК в срезе ткани в Примере 6.In FIG. 12 shows mRNA expression in the tissue section of Example 6.

ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF EXAMPLES OF IMPLEMENTATION OF THE INVENTION

Данное изобретение будет более подробно описано ниже, с отсылкой к следующим примерам, которые приведены для иллюстрации изобретения, не ограничивая его объем.The present invention will be described in more detail below with reference to the following examples, which are given to illustrate the invention without limiting its scope.

Если не указано иное, эксперименты и способы, описанные в Примерах, проводили согласно стандартным методам, хорошо известным в области техники и описанным в различных источниках. Кроме того, в тех случаях, когда в Примерах не указаны особые условия, их осуществляли в соответствии со стандартными условиями или условиями, рекомендованными производителем. Все использованные реагенты или инструменты, для которых не указаны рекомендации производителя, представляли собой стандартные продукты, приобретенные коммерческим путем. Специалисты в области техники поймут, что Примеры приведены в качестве иллюстрации для описания изобретения и не предназначены для ограничения объема заявленного изобретения. Все публикации и другие источники, упомянутые в данном документе, включены во всей полноте путем ссылки.Unless otherwise indicated, the experiments and methods described in the Examples were carried out according to standard methods well known in the art and described in various sources. In addition, in cases where special conditions are not specified in the Examples, they were carried out in accordance with standard conditions or conditions recommended by the manufacturer. All reagents or instruments used that did not have manufacturer's recommendations were standard commercially purchased products. Those skilled in the art will understand that the Examples are provided by way of illustration to describe the invention and are not intended to limit the scope of the claimed invention. All publications and other sources mentioned in this document are incorporated by reference in their entirety.

Пример 1. Получение захватывающего чипа (1)Example 1: Obtaining a Capturing Chip (1)

1. Конструировали и синтезировали следующую библиотеку ДНК. Последовательность синтезировали в Beijing Liuhe BGI.1. Designed and synthesized the following DNA library. The sequence was synthesized at Beijing Liuhe BGI.

5'-фосфорил-AAGTCGGAGGCCAAGCGGTCTTAGGAAGACAA (Линкер А, SEQ ID NO: 1) NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN (комплемент позиционной последовательности, N обозначает любое основание, такое как С, G, А или Т) CTGATAAGGTCGCCA (комплемент второй иммобилизующей последовательности. SEQ ID NO: 2) CAACTCCTTGGCTCACAGAACGACATGGCTACGATCCGACTT (Линкер В, SEQ ID NO: 3)-3'. Где Линкер А содержал часть комплемента первой иммобилизующей последовательности и сайт циркуляризации, а Линкер В содержал другую часть комплемента первой иммобилизующей последовательности, сайт расщепления и сайт циркуляризации.5'-phosphoryl-AAGTCGGAGGCCAAGCGGTCTTAGGAAGACAA (Linker A, SEQ ID NO: 1) NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN (positional sequence complement, N represents any base such as C, G, A or T) CTGATAAGGTCGCCA (second immobilizing sequence complement. SEQ ID NO: 2) CAACTCCTTGGCTCACAGAACGACATGGCTACGATCCGACTT (Linker B, SEQ ID NO: 3)-3'. Where Linker A contained part of the complement of the first immobilization sequence and a circularization site, and Linker B contained another part of the complement of the first immobilization sequence, a cleavage site and a circularization site.

2. Амплификация библиотеки in situ2. In situ library amplification

Получение наношарика ДНК (DNB): готовили 40 мкл следующей реакционной смеси и добавляли 80 фмоль вышеуказанной библиотеки ДНК, при этом праймер DNB имел последовательность GGCCTCCGACTTAAGTCGGATCGT (SEQ ID NO: 4), и его синтезировали в Beijing Liuhe BGI.Preparation of DNA nanoball (DNB): 40 μL of the following reaction mixture was prepared and 80 fmol of the above DNA library was added, and the DNB primer had the sequence GGCCTCCGACTTAAGTCGGATCGT (SEQ ID NO: 4), and it was synthesized in Beijing Liuhe BGI.

Вышеуказанную реакционную смесь помещали в ПЦР-машину для проведения реакции. Условия реакции были следующими: 95°С в течение 3 мин, 40°С в течение 3 мин; после завершения реакции смесь помещали на лед, добавляли 40 мкл смеси фермента I и 2 мкл смеси фермента II из набора для секвенирования DNBSEQ, которые были необходимы для получения DNB, а также 1 мкл АТФ (100 мМ матричный раствор, Thermo Fisher) и 0,1 мкл лигазы Т4 (производства BGI). После тщательного перемешивания вышеуказанную реакционную смесь переносили в ПЦР машину с температурой 30°С и проводили реакцию в течение 20 мин для образования DNB. DNB загружали согласно методике, описанной в наборе BGISEQ500 SE50, на чип BGISEQ500 для секвенирования.The above reaction mixture was placed into a PCR machine to carry out the reaction. The reaction conditions were as follows: 95°C for 3 min, 40°C for 3 min; After completion of the reaction, the mixture was placed on ice, 40 μl of enzyme I mixture and 2 μl of enzyme II mixture from the DNBSEQ sequencing kit were added, which were necessary to obtain DNB, as well as 1 μl of ATP (100 mM matrix solution, Thermo Fisher) and 0. 1 µl T4 ligase (manufactured by BGI). After thorough mixing, the above reaction mixture was transferred to a PCR machine at 30°C and reacted for 20 min to form DNB. DNB was loaded according to the procedure described in the BGISEQ500 SE50 kit onto the BGISEQ500 sequencing chip.

3. Секвенирование и расшифровка позиционной последовательности: Расшифровку и секвенирование позиционной последовательности осуществляли в соответствии с инструкциями к набору для секвенирования BGISEQ500 SE50, длина прочтения составляла 25 пн. Файл fq, сформированный в результате секвенирования, хранили для дальнейшего использования.3. Sequencing and positional sequencing: Positional sequencing and sequencing were carried out in accordance with the instructions for the BGISEQ500 SE50 sequencing kit, the read length was 25 bp. The fq file generated by sequencing was stored for future use.

4. Иммобилизация захватывающей последовательности: синтезировали следующую последовательность ДНК в Beijing Liuhe BGI: 5'-фосфорил-CTGATAAGGTCGCCA (комплемент второй иммобилизующей последовательности, SEQ ID NO: 5) NNNNNNNNNN (UMI) TTTTTTTTTTTTTTTTTTTVN (захватывающая последовательность, SEQ ID NO: 6)-3', где N обозначает любое основание (например, С, G, А или Т). Чип для секвенирования извлекали из секвенатора, в чип вводили расщепляющий реагент Hole 7 из набора BGISEQ500 SE50 (удостоверяясь, что чип полностью покрыт реагентом, и не образовались пузырьки). Чип оставляли при 60°С и проводили реакцию в течение 10 мин. После завершения реакции в чип секвенатора вводили соответствующее количество 5×SSC (стандартный солевой раствор, приобретали в Shanghai Shenggong), чтобы произвести замену предыдущего реагента в чипе. Захватывающую последовательность разводили 5×SSC до 1 мкМ и добавляли к чипу соответствующее количество разведенной захватывающей последовательности, так чтобы чип был заполнен захватывающей последовательностью. Чип оставляли при комнатной температуре приблизительно на 30 мин, чтобы захватывающая последовательность полностью гибридизовалась с DNB.4. Immobilization of the capture sequence: The following DNA sequence was synthesized in Beijing Liuhe BGI: 5'-phosphoryl-CTGATAAGGTCGCCA (complement of the second immobilization sequence, SEQ ID NO: 5) NNNNNNNNNN (UMI) TTTTTTTTTTTTTTTTTTTVN (capture sequence, SEQ ID NO: 6)-3 ', where N represents any base (eg C, G, A or T). The sequencing chip was removed from the sequencer and the Hole 7 digestion reagent from the BGISEQ500 SE50 kit was injected into the chip (ensuring that the chip was completely coated with the reagent and no bubbles had formed). The chip was left at 60°C and the reaction was carried out for 10 minutes. After completion of the reaction, an appropriate amount of 5×SSC (standard saline solution, purchased from Shanghai Shenggong) was injected into the sequencer chip to replace the previous reagent in the chip. The capture sequence was diluted with 5×SSC to 1 μM and the appropriate amount of diluted capture sequence was added to the chip so that the chip was filled with the capture sequence. The chip was left at room temperature for approximately 30 min to allow the capture sequence to fully hybridize to the DNB.

5. Разрезание чипа: Полученный чип разрезали на несколько кусочков меньшего размера, подбирая размер каждого кусочка в соответствии с задачами эксперимента, и погружали чип в 50 мМ трис-буфер с рН 8,0 и хранили при 4°С для дальнейшего применения.5. Cutting the chip: The resulting chip was cut into several smaller pieces, selecting the size of each piece in accordance with the objectives of the experiment, and the chip was immersed in 50 mM Tris buffer with pH 8.0 and stored at 4°C for further use.

Пример 2. Захват мРНК ткани и синтез к ДНКExample 2. Capture of tissue mRNA and synthesis to DNA

1. Приготовление срезов замороженной ткани. Срезы ткани мозжечка мыши готовили в соответствии со стандартными процедурами для криостатных срезов.1. Preparation of frozen tissue sections. Mouse cerebellar tissue sections were prepared according to standard procedures for cryostat sections.

2. Захват мРНК. Брали чип подходящего размера, полученный в Примере 1, соответствующий размеру среза ткани, и оставляли при комнатной температуре. После испарения жидкости с чипа прикрепляли к чипу срез ткани за счет разницы температур между чипом и срезом ткани в криотоме. Прикрепленный срез ткани оставляли при комнатной температуре, добавляли к чипу реакционный раствор 5×SSC (и полностью покрывая область с прикрепленной тканью) и проводили реакцию при 30°С в течение 30 минут, чтобы мРНК в ткани полностью гибридизовалась с захватывающей областью на чипе.2. Capture of mRNA. A suitable size chip obtained in Example 1 corresponding to the size of the tissue section was taken and left at room temperature. After the liquid evaporated from the chip, the tissue section was attached to the chip due to the temperature difference between the chip and the tissue section in the cryotome. The attached tissue section was left at room temperature, a 5×SSC reaction solution was added to the chip (and completely covering the area with the attached tissue), and the reaction was carried out at 30°C for 30 minutes to allow the mRNA in the tissue to fully hybridize to the capture region on the chip.

3. Синтез кДНК. Чип двукратно промывали при помощи 5×SSC при комнатной температуре, готовили 200 мкл следующей реакционной смеси для реакции обратной транскрипции, реакционный раствор добавляли к чипу, чтобы полностью его покрыть, проводили реакцию при 42°С в течение 90-180 мин. В качестве праймера для синтеза кДНК с мРНК использовали полиТ, 3'-конец мРНК имел метку TSO (AAGTCGGAGGCCAAGCGGTC/rG//rG//iXNA_G/) (SEQ ID NO: 7) для синтеза комплементарной цепи кДНК. Схема вышеуказанного процесса приведена на Фиг. 1.3. cDNA synthesis. The chip was washed twice with 5xSSC at room temperature, 200 μl of the following reaction mixture was prepared for the reverse transcription reaction, the reaction solution was added to the chip to completely cover it, and the reaction was carried out at 42°C for 90-180 min. PolyT was used as a primer for the synthesis of cDNA from mRNA; the 3' end of the mRNA had a TSO tag (AAGTCGGAGGCCAAGCGGTC/rG//rG//iXNA_G/) (SEQ ID NO: 7) for the synthesis of the complementary cDNA strand. A diagram of the above process is shown in Fig. 1.

4. Лигирование области, обеспечивающей позиционирование в пространстве, с захватывающей областью. После синтеза кДНК чип дважды промывали 5×SSC. Готовили 1 мл следующей реакционной смеси, соответствующий ее объем вводили в чип, чтобы заполнить его следующим реакционным раствором для лигирования, и разрыв, показанный на Фиг. 1, лигировали. Реакцию проводили в течение 30 минут при комнатной температуре. После реакции чип промывали 5×SSC при температуре 55°С три раза, каждый раз в течение 5 мин.4. Ligation of the region providing spatial positioning with the capturing region. After cDNA synthesis, the chip was washed twice with 5×SSC. 1 ml of the following reaction mixture was prepared, the corresponding volume was injected into the chip to fill it with the next ligation reaction solution, and the gap shown in FIG. 1, ligated. The reaction was carried out for 30 minutes at room temperature. After the reaction, the chip was washed with 5×SSC at 55°C three times, each time for 5 min.

5. Высвобождение кДНК. После синтеза на чипе первой цепи кДНК к чипу добавляли соответствующее количество раствора формамида и проводили реакцию при 55°С в течение 10 минут для высвобождения с чипа цепи кДНК. Высвобожденная молекула имела структуру, показанную на Фиг. 2. Собирали реакционный раствор, высвобождающийся из чипа, для очистки цепи кДНК использовали магнитные частицы 2× ХР и в завершение использовали 45 мкл буфера ТЕ (Трис-ЭДТА) (Thermo Fisher) для выделения продукта. Для количественного определения одноцепочечной кДНК использовали набор Qubit для определения оцДНК.5. Release of cDNA. After the first cDNA strand was synthesized on the chip, an appropriate amount of formamide solution was added to the chip and reacted at 55°C for 10 minutes to release the cDNA strand from the chip. The released molecule had the structure shown in FIG. 2. The reaction solution released from the chip was collected, 2× XP magnetic beads were used to purify the cDNA strand, and finally 45 μl of TE (Tris-EDTA) buffer (Thermo Fisher) was used to isolate the product. The Qubit ssDNA kit was used to quantify single-stranded cDNA.

6. Амплификация кДНК. Готовили 100 мкл следующей реакционной смеси:6. cDNA amplification. Prepare 100 μl of the following reaction mixture:

Вышеуказанную реакционную смесь помещали в ПЦР-машину и для проведения реакции устанавливали следующую программу: 95°С в течение 3 мин, 11 циклов (98°С в течение 20 сек, 58°С в течение 20 сек, 72°С в течение 3 мин), 72°С в течение 5 мин, поддержание температуры 4°С. После завершения реакции для очистки и выделения вновь использовали частицы ХР. Для определения концентрации дцДНК использовали набор Qubit, а для оценки степени фрагментации кДНК использовали анализатор 2100. Результаты, полученные на анализаторе 2100, показаны на Фиг. 3. Длина кДНК соответствовала нормальной.The above reaction mixture was placed in a PCR machine and the reaction was set to the following program: 95°C for 3 min, 11 cycles (98°C for 20 sec, 58°C for 20 sec, 72°C for 3 min ), 72°C for 5 minutes, maintaining temperature at 4°C. After completion of the reaction, the XP particles were again used for purification and isolation. The Qubit kit was used to determine the concentration of dsDNA, and the 2100 analyzer was used to assess the degree of cDNA fragmentation. The results obtained from the 2100 analyzer are shown in FIG. 3. The cDNA length was normal.

Пример 3. Конструирование и секвенирование библиотеки кДНКExample 3 Construction and Sequencing of a cDNA Library

1. Прерывание с применением Tn5 (траспозаза). Исходя из концентрации кДНК, к 20 иг кДНК добавляли 0,5 мкМ фермента Tn5 и соответствующий буфер (баркодирование с применением фермента Тп5 осуществляли согласно способу, описанному в наборе для конструирования библиотеки stLFR (прочтение длинных фрагментов в одной пробирке)), и тщательно перемешивали с получением 20 мкл реакционной смеси. Реакцию проводили при 55°С в течение 10 мин, добавляли 5 мкл 0,1% SDS и тщательно перемешивали при комнатной температуре в течение 5 минут для завершения стадии прерывания с применением Tn5.1. Termination using Tn5 (transposase). Based on the cDNA concentration, 0.5 μM Tn5 enzyme and the corresponding buffer were added to 20 ig cDNA (barcoding using the Tn5 enzyme was carried out according to the method described in the stLFR library construction kit (reading long fragments in one tube)), and mixed thoroughly with obtaining 20 μl of the reaction mixture. The reaction was carried out at 55°C for 10 min, 5 μl of 0.1% SDS was added and thoroughly mixed at room temperature for 5 min to complete the Tn5 termination step.

2. ПЦР амплификация. Готовили 100 мкл следующей реакционной смеси:2. PCR amplification. Prepare 100 μl of the following reaction mixture:

После смешивания ее помещали в ПЦР-машину и устанавливали следующую программу: 95°С в течение 3 мин, 11 циклов (98°С в течение 20 сек, 58°С в течение 20 сек, 72°С в течение 3 мин), 72°С в течение 5 мин, поддержание температуры 4°С. После завершения реакции для очистки и выделения вновь использовали частицы ХР. Для определения концентрации дцДНК использовали набор Qubit.After mixing, it was placed in a PCR machine and the following program was set: 95°C for 3 min, 11 cycles (98°C for 20 sec, 58°C for 20 sec, 72°C for 3 min), 72 °C for 5 minutes, maintaining temperature at 4°C. After completion of the reaction, the XP particles were again used for purification and isolation. The Qubit kit was used to determine the dsDNA concentration.

3. Секвенирование. После вышеуказанного прерывания брали 80 фмоль амплифицированного продукта для получения DNB. Готовили 40 мкл следующей реакционной смеси:3. Sequencing. After the above interruption, 80 fmol of the amplified product was taken to obtain DNB. Prepare 40 µl of the following reaction mixture:

Вышеуказанную реакционную смесь помещали в ПЦР-машину для проведения реакции, условия реакции были следующими: 95°С в течение 3 мин, 40°С в течение 3 мин. После завершения реакции смесь помещали на лед, добавляли 40 мкл смеси фермента I и 2 мкл смеси фермента II из набора для секвенирования DNBSEQ, необходимых для получения DNB, а также 1 мкл АТФ (100 мМ матричный раствор, Thermo Fisher) и 0,1 мкл лигазы Т4 (производства BGI). После тщательного перемешивания вышеуказанную реакционную смесь переносили в ПЦР-машину с температурой 30°С и проводили реакцию в течение 20 мин для образования DNB. Загружали DNB в чип для секвенирования MGISEQ2000 согласно способу, описанному в наборе РЕ50 от MGISEQ2000, и, руководствуясь соответствующими инструкциями, осуществляли секвенирование, выбирая настройки РЕ50, при этом секвенирование первой цепи подразделяли на два этапа, т.е. секвенировали 25 пн и затем проводили 15 циклов реакции без регистрации оптического сигнала, после чего секвенировали 10 пн последовательности UMI и секвенировали 50 пн второй цепи.The above reaction mixture was placed into a PCR machine for reaction, and the reaction conditions were as follows: 95°C for 3 min, 40°C for 3 min. After completion of the reaction, the mixture was placed on ice, 40 μl of enzyme I mixture and 2 μl of enzyme II mixture from the DNBSEQ sequencing kit required to obtain DNB were added, as well as 1 μl of ATP (100 mM matrix solution, Thermo Fisher) and 0.1 μl T4 ligase (manufactured by BGI). After thorough mixing, the above reaction mixture was transferred to a PCR machine at 30°C and reacted for 20 min to generate DNB. Load DNB into the MGISEQ2000 sequencing chip according to the method described in the MGISEQ2000 PE50 kit and, following the appropriate instructions, perform sequencing using the PE50 settings, with first-strand sequencing divided into two steps, i.e. 25 bp were sequenced and then 15 reaction cycles were carried out without recording the optical signal, after which 10 bp of the UMI sequence were sequenced and 50 bp of the second strand were sequenced.

Анализ данныхData analysis

1. Последовательности 25 пн, полученные при секвенировании первой цепи кДНК, сопоставляли путем выравнивания с последовательностями, соответствующими позиции на захватывающем чипе, записанными в файле fq (результаты секвенирования получали на стадии 3 в Примере 1). Результаты сопоставления показаны на Фиг. 4, где светящаяся зона представляла область, где результаты секвенирования 25 пн кДНК точно совпадали с захватывающим чипом, и эта область представляла область захватывающего чипа, предназначенную для захвата ткани. Это свидетельствовало, что использование области пространственного позиционирования в захватывающем чипе позволяет точно локализовать область захвата ткани.1. The 25 bp sequences obtained from first-strand cDNA sequencing were compared by alignment with the sequences corresponding to the position on the capture chip recorded in the fq file (sequencing results were obtained at step 3 in Example 1). The comparison results are shown in Fig. 4, where the illuminated area represented the region where the 25 bp cDNA sequencing results exactly matched the capture chip, and this region represented the tissue capture region of the capture chip. This indicated that the use of a spatial positioning region in the capture chip allows precise localization of the tissue capture region.

2. Проводили дальнейший анализ DNB, для которых результаты секвенирования кДНК соответствовали захватывающему чипу, и анализировали сиквенсы второй цепи кДНК (экспрессия мРНК в исследуемой ткани) в этих прочтениях DNB, путем их выравнивая с геномом мыши. Для прочтений DNB, выровненных с геномом мыши, информацию о мРНК мыши сопоставляли с результатами секвенирования 25 пн, соответствующих положению на захватывающем чипе. Как показано на Фиг. 5, в левой части показана общая картина экспрессии мРНК в проанализированном срезе ткани, общая картина демонстрирует, что данный захватывающий чип позволяет анализировать различия в экспрессии мРНК в тканях; в правой части показан уровень тканевой экспрессии генов, экспрессируемых в мозжечке мыши, выбранных случайным образом, что свидетельствует, что данный чип позволяет анализировать различия в экспрессии определенного гена во всей ткани.2. Further analysis was performed on DNBs for which the cDNA sequencing results matched the capture chip, and the second-strand cDNA sequences (mRNA expression in the tissue of interest) in these DNB reads were analyzed by aligning them with the mouse genome. For DNB reads aligned to the mouse genome, mouse mRNA information was mapped to the 25 bp sequencing results corresponding to the position on the capture chip. As shown in FIG. 5, the left side shows the overall picture of mRNA expression in the analyzed tissue section, the overall picture demonstrates that this capture chip allows the analysis of differences in mRNA expression in tissues; The right side shows the tissue expression level of randomly selected genes expressed in the mouse cerebellum, indicating that this chip can analyze differences in the expression of a specific gene across an entire tissue.

Пример 4. Получение захватывающего чипа (2)Example 4: Obtaining a Capturing Chip (2)

1. Конструировали и синтезировали следующую библиотеку ДНК. Последовательность синтезировали в Beijing Liuhe BGI.1. Designed and synthesized the following DNA library. The sequence was synthesized at Beijing Liuhe BGI.

5'-фосфорил-GAACGACATGGCTTTTTCCCGTAGCCATGTCGTTCTGCGCCTTCCCGATG(иммобилизующая последовательность 1, SEQ ID NO: 12)NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN (матрица позиционной последовательности, N представляет собой любое основание, например, С, G, А или Т)IIIIIIIIII(матрица UMI, I представляет собой инозин)ТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТ (захватывающая последовательность, SEQ ID NO: 13)CCTCAGC(сайт расщепления, SEQ ID NO: 14)CCTTGGCTCACA(иммобилизующая последовательность 2, SEQ ID NO: 15). При этом иммобилизующая последовательность 1 содержала частичную последовательность комплемента первой иммобилизующей последовательности и сайт циркуляризации и иммобилизующая последовательность 2 содержала частичную последовательность комплемента первой иммобилизующей последовательности и сайт циркуляризации.5'-phosphoryl-GAACGACATGGCTTTTTCCCGTAGCCATGTCGTTCTGCGCCTTCCCGATG(immobilizing sequence 1, SEQ ID NO: 12)NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN (positional sequence template, N is any base, e.g. C, G, A or T)IIIIIIIIII(UMI template, I is inosine)TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT TTTT (capture sequence, SEQ ID NO: 13)CCTCAGC(cleavage site, SEQ ID NO: 14)CCTTGGCTCACA(capture sequence 2, SEQ ID NO: 15). In this case, immobilizing sequence 1 contained a partial complement sequence of the first immobilizing sequence and a circularization site, and immobilizing sequence 2 contained a partial complement sequence of the first immobilizing sequence and a circularization site.

2. Амплификация библиотеки in situ2. In situ library amplification

Получение наношарика ДНК (DNB): готовили 40 мкл следующей реакционной смеси и добавляли 80 фмоль вышеуказанной библиотеки ДНК, праймер DNB имел последовательность GACATGGCTACGTGTGAGCCAAGG (SEQ ID NO: 16) и был синтезирован Beijing Liuhe BGI.Preparation of DNA nanoball (DNB): 40 μL of the following reaction mixture was prepared and 80 fmol of the above DNA library was added, the DNB primer had the sequence GACATGGCTACGTGTGAGCCAAGG (SEQ ID NO: 16) and was synthesized by Beijing Liuhe BGI.

Вышеуказанную реакционную смесь помещали в ПЦР-машину для реакции, условия реакции были следующими: 95°С в течение 3 мин, 40°С в течение 3 мин; после проведения реакции смесь помещали на лед, добавляли 40 мкл смеси фермента I и 2 мкл смеси фермента II из набора для секвенирования DNBSEQ, необходимых для получения DNB, а также 1 мкл АТФ (100 мМ матричный раствор, Thermo Fisher) и 0,1 мкл лигазы Т4 (производства BGI). После тщательного перемешивания вышеуказанную реакционную смесь переносили в ПЦР машину с температурой 30°С и проводили реакцию в течение 20 мин для образования DNB. DNB загружали на чип для секвенирования BGISEQ500 согласно методике, описанной в наборе BGISEQ500 SE50. 3. Расшифровка пространственной информацииThe above reaction mixture was placed into a PCR machine for reaction, and the reaction conditions were as follows: 95°C for 3 min, 40°C for 3 min; after the reaction, the mixture was placed on ice, 40 μl of the enzyme I mixture and 2 μl of the enzyme II mixture from the DNBSEQ sequencing kit were added, necessary to obtain DNB, as well as 1 μl of ATP (100 mM matrix solution, Thermo Fisher) and 0.1 μl T4 ligase (manufactured by BGI). After thorough mixing, the above reaction mixture was transferred to a PCR machine at 30°C and reacted for 20 min to form DNB. DNB was loaded onto the BGISEQ500 sequencing chip according to the procedure described in the BGISEQ500 SE50 kit. 3. Decoding spatial information

(1) Модификация поверхности чипа:(1) Chip surface modification:

Поверхность вышеупомянутого чипа для платформы BGISEQ-500 приводили в контакт со сложным эфиром Azido-dPEG®8-NHS, имевшем следующую структуру:The surface of the above chip for the BGISEQ-500 platform was brought into contact with the ester Azido-dPEG®8-NHS, which had the following structure:

Модификацию поверхности чипа осуществляли согласно следующему способу: готовили 100 мл NHS-PEG8-азидо (564,58 г/моль) в концентрации 45 мкмоль, следующим способом:Modification of the chip surface was carried out according to the following method: 100 ml of NHS-PEG8-azido (564.58 g/mol) at a concentration of 45 μmol was prepared as follows:

Хранили при -20°С, избегая повторного замораживания и оттаивания.Stored at -20°C, avoiding repeated freezing and thawing.

DBCO-праймер имел концентрацию 1 мкмоль, разведения готовили при помощи PBS.The DBCO primer had a concentration of 1 μM, and dilutions were prepared using PBS.

(2) Присоединение праймера-зонда:(2) Primer-probe attachment:

Синтезировали следующие последовательности праймера-зонда в Beijing Liuhe BGI:The following primer-probe sequences were synthesized at Beijing Liuhe BGI:

DBCO(линкерная группа)-UUU(сайт расщепления USER)TTTTTCCCGTAGCCATGTCGTTCT GCGCCTTCCCGATG(SEQ ID NO: 17, данная последовательность содержала комплемент первой иммобилизующей последовательности, последовательность сайта для ПЦР-амплификации, промежуточную последовательность. 1 мкмоль вышеупомянутого праймера-зонда разводили PBS и вносили в чип, модифицированный азидо, и проводили реакцию при комнатной температуре в течение 1 часа или в течение ночи.DBCO(linker group)-UUU(USER cleavage site)TTTTTCCCGTAGCCATGTCGTTCT GCGCCTTCCCGATG(SEQ ID NO: 17, this sequence contained the complement of the first immobilization sequence, the sequence of the PCR amplification site, the intermediate sequence. 1 μmol of the above primer probe was diluted with PBS and added to azido-modified chip and reacted at room temperature for 1 hour or overnight.

(3) Расшифровка пространственной информации. Позиционную последовательность расшифровывали и секвенировали согласно инструкциям к набору для секвенирования BGISEQ500 SE50, длина секвенирования составляла 30 пн (первые 20 пн относились к последовательности, хранящей пространственную информацию, а последние 10 пн относились к последовательности метки зонда). Файл fq, сформированный в результате секвенирования, хранили для дальнейшего использования.(3) Deciphering spatial information. The positional sequence was deciphered and sequenced according to the instructions of the BGISEQ500 SE50 sequencing kit, the sequencing length was 30 bp (the first 20 bp was related to the sequence storing spatial information, and the last 10 bp was related to the probe tag sequence). The fq file generated by sequencing was stored for future use.

(4) Синтез захватывающей области:(4) Capturing region synthesis:

Для элонгации последовательности олиго-dT готовили смешанный раствор dTTP и полимеразы Hifi, в качестве матицы использовали DNB, последовательность зонда, содержащую область пространственного позиционирования, использовали в качестве праймера, a dTTP использовали в качестве субстрата.To elongate the oligo-dT sequence, a mixed solution of dTTP and Hifi polymerase was prepared, DNB was used as the template, the probe sequence containing the spatial positioning region was used as the primer, and dTTP was used as the substrate.

4. Высвобождение зонда, содержащего пространственную информацию4. Release of the probe containing spatial information

Готовили 1 мкмоль праймера Spatial_RNA_BbvCI (разведенного 5×SSC), последовательность праймера CCTCAGCCAACTCCT (SEQ ID NO: 18) синтезировали в Beijing Liuhe BGI. Гибридизацию осуществляли при комнатной температуре в течение 30 минут. Готовили систему для разрезания при помощи BbvCI (1,5 мл): 15 мкл RE + 150 мкл 10× буфера CS + 1335 мкл ddH2O и вводили в чип после расшифровки области пространственного позиционирования, реакцию проводили при 37°С в течение 1 часа или в течение ночи. Промывание проводили двукратно, добавляя WB2 из набора для секвенирования (MGI), затем осуществляли реакцию с применением формамида при 55°С в течение 15 мин, после чего двукратно промывали WB2. Схематическое строение полученного зонда представлено на Фиг. 7, последовательность зонда была следующей:1 µM primer Spatial_RNA_BbvCI (diluted 5×SSC) was prepared, primer sequence CCTCAGCCAACTCCT (SEQ ID NO: 18) was synthesized at Beijing Liuhe BGI. Hybridization was carried out at room temperature for 30 minutes. A system was prepared for cutting using BbvCI (1.5 ml): 15 µl RE + 150 µl 10× CS buffer + 1335 µl ddH 2 O and introduced into the chip after deciphering the spatial positioning region, the reaction was carried out at 37°C for 1 hour or overnight. Washing was done twice by adding WB2 from the sequencing kit (MGI), then reacting with formamide at 55°C for 15 min, followed by washing twice with WB2. The schematic structure of the resulting probe is shown in Fig. 7, the probe sequence was as follows:

UUU(область расщепления)TTTTTCCCGTAGCCATGTCGTTCTGCGCCTTCCCGATG(комплемент первой иммобилизующей последовательности, SEQ ID NO: 19)NNNNNNNNNNNNNNNNNNN (комплемент позиционной последовательности, такой же, как матрица позиционной последовательности в последовательности библиотеки ДНК на стадии 1)NNNNNNNNNN(последовательность UMI, которая представляла собой последовательность, комплементарную последовательности случайных оснований, полученную с матрицы UMI, которую использовали в качестве матрицы на стадии 1)ТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТ(захватывающая последовательность, SEQ ID NO: 20).UUU(cleavage region)TTTTTCCCGTAGCCATGTCGTTCTGCGCCTTCCCGATG(complement of the first immobilizing sequence, SEQ ID NO: 19)NNNNNNNNNNNNNNNNNNNN (positional sequence complement, same as the positional sequence template in the DNA library sequence in step 1)NNNNNNNNNN(UMI sequence, which was the sequence complementary random base sequence obtained from the UMI template, which was used as a template in step 1) TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT (capture sequence, SEQ ID NO: 20).

5. Разрезание чипа5. Chip cutting

Полученный чип разрезали на несколько частей меньшего размера, размер частей корректировали в зависимости от задач эксперимента и погружали чип в 50 мМ трис-буфер с рН 8,0 и хранили при 4°С для дальнейшего применения.The resulting chip was cut into several smaller parts, the size of the parts was adjusted depending on the objectives of the experiment, and the chip was immersed in 50 mM Tris buffer with pH 8.0 and stored at 4°C for further use.

Пример 5. Захват мРНК ткани и синтез к ДНКExample 5. Tissue mRNA capture and synthesis to DNA

1. Приготовление срезов замороженной ткани. Срезы ткани мозжечка мыши готовили в соответствии со стандартными процедурами для криостатных срезов.1. Preparation of frozen tissue sections. Mouse cerebellar tissue sections were prepared according to standard procedures for cryostat sections.

2. Захват мРНК. В зависимости от размера среза ткани брали чип подходящего размера, полученный в Примере 4, и оставляли при комнатной температуре. После испарения жидкости с чипа срез ткани прикрепляли к захватывающему чипу за счет разницы температур между чипом и срезом ткани в криотоме. Прикрепленный срез ткани оставляли при комнатной температуре, добавляли к чипу реакционный раствор 5×SSC (полностью покрывая область с прикрепленной тканью) и проводили реакцию при 30°С в течение 30 минут, чтобы мРНК в ткани полностью гибридизовалась с захватывающей областью на чипе.2. Capture of mRNA. Depending on the size of the tissue section, a suitable size chip obtained in Example 4 was taken and left at room temperature. After the liquid on the chip evaporated, the tissue section was attached to the capture chip due to the temperature difference between the chip and the tissue section in the cryotome. The attached tissue section was left at room temperature, the 5×SSC reaction solution was added to the chip (completely covering the area with the attached tissue), and the reaction was carried out at 30°C for 30 minutes to allow the mRNA in the tissue to fully hybridize to the capture region on the chip.

3. Синтез кДНК. Чип двукратно промывали при помощи 5×SSC при комнатной температуре, готовили 200 мкл следующей реакционной смеси для обратной транскрипции, реакционный раствор добавляли к чипу, чтобы он был полностью покрыт, проводили реакцию при 42°С в течение 90-180 мин. Для синтеза кДНК с мРНК в качестве праймера использовали полиТ, а 3'-конец мРНК имел метку TSO (CGTAGCCATGTCGTTCTGCG/rG//rG//iXNA_G/) (SEQ ID NO: 21) для синтеза комплементарной цепи кДНК. Схема вышеуказанного процесса приведена на Фиг. 8.3. cDNA synthesis. The chip was washed twice with 5xSSC at room temperature, 200 μl of the following reverse transcription reaction mixture was prepared, the reaction solution was added to the chip until it was completely coated, and the reaction was carried out at 42°C for 90-180 min. To synthesize cDNA from mRNA, polyT was used as a primer, and the 3' end of the mRNA was labeled TSO (CGTAGCCATGTCGTTCTGCG/rG//rG//iXNA_G/) (SEQ ID NO: 21) to synthesize the complementary cDNA strand. A diagram of the above process is shown in Fig. 8.

4. Высвобождение кДНК. После синтеза на чипе первой цепи кДНК готовили реакционную систему для фермента USER и осуществляли реакцию согласно инструкциям для применения фермента USER. Высвобожденная молекула имела структуру, показанную на Фиг. 9. Собирали реакционный раствор, высвобождающийся из чипа, для очистки первой цепи кДНК использовали магнитные частицы 2×ХР и в завершение для выделения продукта использовали 45 мкл буфера ТЕ (Thermo Fisher).4. Release of cDNA. After the first strand cDNA was synthesized on the chip, a reaction system for the USER enzyme was prepared and the reaction was carried out according to the instructions for using the USER enzyme. The released molecule had the structure shown in FIG. 9. The reaction solution released from the chip was collected, 2xXP magnetic beads were used to purify the first strand of cDNA, and finally 45 μl of TE buffer (Thermo Fisher) was used to isolate the product.

5. Амплификация кДНК. Готовили 100 мкл следующей реакционной смеси:5. cDNA amplification. Prepare 100 μl of the following reaction mixture:

Вышеуказанную реакционную смесь помещали в ПЦР-машину и для проведения реакции устанавливали следующую программу: 95°С в течение 3 мин, 11 циклов (98°С в течение 20 сек, 58°С в течение 20 сек, 72°С в течение 3 мин), 72°С в течение 5 мин. поддержание температуры 4°С. После завершения реакции для очистки и выделения вновь использовали частицы ХР. Для определения концентрации дцДНК использовали набор Qubit, а для оценки степени фрагментации кДНК использовали анализатор 2100. Результаты, полученные на анализаторе 2100, показаны на Фиг. 10, свидетельствующие, что кДНК имела нормальную длину.The above reaction mixture was placed in a PCR machine and the reaction was set to the following program: 95°C for 3 min, 11 cycles (98°C for 20 sec, 58°C for 20 sec, 72°C for 3 min ), 72°C for 5 minutes. maintaining a temperature of 4°C. After completion of the reaction, the XP particles were again used for purification and isolation. The Qubit kit was used to determine the concentration of dsDNA, and the 2100 analyzer was used to assess the degree of cDNA fragmentation. The results obtained from the 2100 analyzer are shown in FIG. 10, indicating that the cDNA was of normal length.

Пример 6. Конструирование и секвенирование библиотеки кДНКExample 6 Construction and Sequencing of a cDNA Library

1. Прерывание с применением Tn5. Исходя из концентрации кДНК, брали 20 нг кДНК и добавляли 0,5 мкМ фермента Tn5 и соответствующий буфер (баркодирование при помощи фермента Tn5 осуществляли согласно способу, описанному в наборе для конструирования библиотеки stLFR) и тщательно перемешивали с получением 20 мкл реакционной смеси. Реакцию проводили при 55°С в течение 10 мин, добавляли 5 мкл 0,1% SDS и тщательно перемешивали при комнатной температуре в течение 5 минут для завершения стадии прерывания при помощи Tn5.1. Interrupt using Tn5. Based on the cDNA concentration, 20 ng of cDNA was taken and 0.5 μM Tn5 enzyme and appropriate buffer were added (Tn5 enzyme barcoding was performed according to the method described in the stLFR Library Construction Kit) and mixed thoroughly to obtain a 20 μl reaction mixture. The reaction was carried out at 55°C for 10 min, 5 μl of 0.1% SDS was added and thoroughly mixed at room temperature for 5 min to complete the Tn5 termination step.

2. ПЦР амплификация. Готовили 100 мкл следующей реакционной смеси:2. PCR amplification. Prepare 100 μl of the following reaction mixture:

После смешивания ее помещали в ПЦР-машину и устанавливали следующую программу: 95°С в течение 3 мин, 11 циклов (98°С в течение 20 сек, 58°С в течение 20 сек, 72°С в течение 3 мин), 72°С в течение 5 мин, поддержание температуры 4°С. После завершения реакции для очистки и выделения вновь использовали частицы ХР. Концентрацию дцДНК определяли при помощи набора Qubit.After mixing, it was placed in a PCR machine and the following program was set: 95°C for 3 min, 11 cycles (98°C for 20 sec, 58°C for 20 sec, 72°C for 3 min), 72 °C for 5 minutes, maintaining temperature at 4°C. After completion of the reaction, the XP particles were again used for purification and isolation. The dsDNA concentration was determined using a Qubit kit.

3. Секвенирование. Для получения DNB брали 80 фмоль продукта амплификации после вышеуказанного прерывания. Готовили 40 мкл следующей реакционной смеси:3. Sequencing. To obtain DNB, 80 fmol of the amplification product was taken after the above interruption. Prepare 40 µl of the following reaction mixture:

Вышеуказанную реакционную смесь помещали в ПЦР-машину для проведения реакции, условия реакции были следующими: 95°С в течение 3 мин, 40°С в течение 3 мин. После завершения реакции смесь помещали на лед, добавляли 40 мкл смеси фермента I и 2 мкл смеси фермента II из набора для секвенирования DNBSEQ, необходимых для получения DNB, а также 1 мкл АТФ (100 мМ матричный раствор, Thermo Fisher) и 0,1 мкл лигазы Т4 (производства BGI). После тщательного перемешивания вышеуказанную реакционную смесь переносили в ПЦР машину с температурой 30°С и проводили реакцию в течение 20 мин для образования DNB. Загружали DNB в чип для секвенирования MGISEQ2000 согласно способу, описанному в наборе РЕ50 от MGISEQ2000 и, руководствуясь соответствующими инструкциями, осуществляли секвенирование с пользовательскими настройками, при этом секвенирование первой цепи подразделяли на два этапа, т.е. секвенировали 20 пн, а затем секвенировали 10 пн последовательности метки зонда и секвенировали 50 пн второй цепи.The above reaction mixture was placed into a PCR machine for reaction, and the reaction conditions were as follows: 95°C for 3 min, 40°C for 3 min. After completion of the reaction, the mixture was placed on ice, 40 μl of enzyme I mixture and 2 μl of enzyme II mixture from the DNBSEQ sequencing kit required to obtain DNB were added, as well as 1 μl of ATP (100 mM matrix solution, Thermo Fisher) and 0.1 μl T4 ligase (manufactured by BGI). After thorough mixing, the above reaction mixture was transferred to a PCR machine at 30°C and reacted for 20 min to form DNB. DNB was loaded into the MGISEQ2000 sequencing chip according to the method described in the MGISEQ2000 PE50 kit and, following the appropriate instructions, sequencing was carried out with custom settings, with the first strand sequencing divided into two stages, i.e. 20 bp were sequenced, and then 10 bp of the probe tag sequence was sequenced and 50 bp of the second strand was sequenced.

Анализ данных:Data analysis:

1. Последовательности 20 пн, полученные при секвенировании первой цепи кДНК, сопоставляли путем выравнивания с последовательностями, несущими информацию о пространственном расположении на чипе, записанными в файле fq (результаты секвенирования получали на стадии 3 в Примере 4). Результаты сопоставления показаны на Фиг. 11, где светящаяся зона представляла область, где результаты секвенирования 20 пн кДНК точно совпадали с захватывающим чипом, и эта область представляла область захватывающего чипа, предназначенную для захвата ткани. Это свидетельствовало, что использование области пространственного позиционирования в захватывающем чипе позволяет точно локализовать область захвата ткани.1. The 20 bp sequences obtained from sequencing the first strand of cDNA were compared by alignment with the sequences carrying information about the spatial location on the chip, recorded in the fq file (sequencing results were obtained at stage 3 in Example 4). The comparison results are shown in Fig. 11, where the illuminated area represented the region where the 20 bp cDNA sequencing results exactly matched the capture chip, and this region represented the tissue capture region of the capture chip. This indicated that the use of a spatial positioning region in the capture chip allows precise localization of the tissue capture region.

2. Проводили дальнейший анализ DNB, для которых результаты секвенирования кДНК соответствовали захватывающему чипу, и анализировали сиквенсы второй цепи кДНК (экспрессия мРНК в исследуемой ткани) в этих прочтениях DNB, путем их выравнивая с геномом мыши. Для прочтений DNB, выровненных с геномом мыши, информацию мРНК мыши сопоставляли с результатами секвенирования 20 пн, соответствующих положению на захватывающем чипе. Как показано на Фиг. 12, в левой части показана общая картина экспрессии мРНК в проанализированном срезе ткани, общая картина демонстрирует, что данный захватывающий чип позволяет проанализировать различия экспрессии мРНК в тканях; в правой части показан уровень экспрессии в ткани случайным образом выбранных генов, экспрессируемых в мозжечке мыши, что свидетельствует, что данный чип позволяет проанализировать различия в экспрессии определенного гена во всей ткани.2. Further analysis was performed on DNBs for which the cDNA sequencing results matched the capture chip, and the second-strand cDNA sequences (mRNA expression in the tissue of interest) in these DNB reads were analyzed by aligning them with the mouse genome. For DNB reads aligned to the mouse genome, the mouse mRNA information was mapped to the 20 bp sequencing results corresponding to the position on the capture chip. As shown in FIG. 12, the left side shows the overall picture of mRNA expression in the analyzed tissue section, the overall picture demonstrates that this capture chip can analyze the differences in mRNA expression in tissues; The right panel shows the tissue expression level of randomly selected genes expressed in the mouse cerebellum, indicating that this chip allows one to analyze differences in the expression of a specific gene across an entire tissue.

Несмотря на то, что частные воплощения данного изобретения были подробно описаны, специалисту в области техники будет понятно, что на основании всех опубликованных сведений возможны различные модификации и изменения деталей, и объем правовой охраны данного изобретения будет распространяться на все эти изменения. Данное изобретение и все его эквиваленты изложены во всей полноте в прилагающейся формуле изобретения.Although particular embodiments of this invention have been described in detail, one skilled in the art will understand that, based on all published knowledge, various modifications and changes in detail are possible, and the scope of protection of this invention will extend to all such changes. This invention and all its equivalents are set forth in their entirety in the accompanying claims.

Claims (171)

1. Панель нуклеиновых кислот для получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте в образце, где пространственная информация включает расположение и/или распределение нуклеиновой кислоты, и указанная панель нуклеиновых кислот включает в себя твердую подложку с многочисленными видами последовательностей-носителей, присоединенных к ее поверхности, где каждый вид последовательности-носителя занимает в панели отличное от другого вида положение, при этом каждый указанный вид последовательности-носителя содержит множество копий последовательности-носителя, и последовательность-носитель содержит в направлении от 5' к 3' позиционную последовательность и первую иммобилизующую последовательность, причем1. A nucleic acid panel for obtaining spatial information about a nucleic acid in a sample, wherein the spatial information includes the location and/or distribution of the nucleic acid, and said nucleic acid panel includes a solid support with multiple kinds of carrier sequences attached to its surface, wherein each type of carrier sequence occupies a different position in the panel from the other type, wherein each specified type of carrier sequence contains multiple copies of the carrier sequence, and the carrier sequence contains in the 5' to 3' direction a positional sequence and a first immobilizing sequence, wherein позиционная последовательность имеет уникальную последовательность нуклеотидов, соответствующую положению данного вида последовательности-носителя на панели;the positional sequence has a unique nucleotide sequence corresponding to the position of a given type of carrier sequence on the panel; первая иммобилизующая последовательность обеспечивает отжиг своей комплементарной нуклеотидной последовательности и инициацию реакции элонгации;the first immobilizing sequence ensures annealing of its complementary nucleotide sequence and initiation of the elongation reaction; где множественные копии последовательности-носителя представляют собой продукт амплификации, образованный посредством амплификации с применением в качестве матрицы последовательности, комплементарной последовательности-носителю;wherein multiple copies of the carrier sequence are an amplification product formed by amplification using a sequence complementary to the carrier sequence as a template; и где каждый указанный вид последовательности-носителя, содержащий одинаковую позиционную последовательность, занимает область, имеющую диаметр менее 1 микрометра.and wherein each said carrier sequence species containing the same positional sequence occupies a region having a diameter of less than 1 micrometer. 2. Панель нуклеиновых кислот по п. 1, где пространственная информация дополнительно включает экспрессию гена или мРНК.2. The nucleic acid panel of claim 1, wherein the spatial information further includes gene or mRNA expression. 3. Панель нуклеиновых кислот по п. 1 или 2, дополнительно содержащая молекулу первой нуклеиновой кислоты, содержащую в направлении от 5' к 3': комплемент первой иммобилизующей последовательности и комплемент позиционной последовательности, и где молекула первой нуклеиновой кислоты гибридизуется с первой иммобилизующей последовательностью и позиционной последовательностью последовательности-носителя с образованием двойной цепи;3. The nucleic acid panel of claim 1 or 2, further comprising a first nucleic acid molecule comprising, in the 5' to 3' direction: a complement of a first immobilizing sequence and a complement of a positional sequence, and wherein the first nucleic acid molecule hybridizes to the first immobilizing sequence and positional sequence of the carrier sequence to form a double strand; предпочтительно, каждая копия каждого вида последовательности-носителя содержит гибридизованную с ней молекулу первой нуклеиновой кислоты.preferably, each copy of each type of carrier sequence contains a first nucleic acid molecule hybridized thereto. 4. Панель нуклеиновых кислот по п. 3, дополнительно содержащая молекулу второй нуклеиновой кислоты, лигированную с молекулой первой нуклеиновой кислоты, и молекула второй нуклеиновой кислоты содержит захватывающую последовательность;4. The nucleic acid panel of claim 3, further comprising a second nucleic acid molecule ligated to the first nucleic acid molecule, and the second nucleic acid molecule comprising a capture sequence; где захватывающая последовательность способна гибридизоваться со всей захватываемой нуклеиновой кислотой или ее частью и содержит: (а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (б) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной нуклеиновой кислоты-мишени; и захватывающая последовательность имеет свободный 3'-конец, позволяющий молекуле второй нуклеиновой кислоты служить праймером для элонгации;wherein the capture sequence is capable of hybridizing with all or part of the captured nucleic acid and contains: (a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (b) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target nucleic acid; and the capture sequence has a free 3' end allowing the second nucleic acid molecule to serve as a primer for elongation; предпочтительно, каждая молекула первой нуклеиновой кислоты лигирована с молекулой второй нуклеиновой кислоты.preferably, each first nucleic acid molecule is ligated to a second nucleic acid molecule. 5. Панель нуклеиновых кислот по п. 3, где каждая последовательность-носитель дополнительно содержит вторую иммобилизующую последовательность на своем 5'-конце, и вторая иммобилизующая последовательность обеспечивает отжиг своей комплементарной нуклеотидной последовательности;5. The nucleic acid panel of claim 3, wherein each carrier sequence further comprises a second immobilizing sequence at its 5' end, and the second immobilizing sequence anneals its complementary nucleotide sequence; вторая иммобилизующая последовательность обеспечивает отжиг своей комплементарной нуклеотидной последовательности и инициацию реакции элонгации.the second immobilizing sequence ensures annealing of its complementary nucleotide sequence and initiation of the elongation reaction. 6. Панель нуклеиновых кислот по п. 5, дополнительно содержащая молекулу второй нуклеиновой кислоты, содержащую в направлении от 5' к 3': комплемент второй иммобилизующей последовательности и захватывающую последовательность;6. The panel of nucleic acids according to claim 5, further comprising a second nucleic acid molecule containing in the 5' to 3' direction: a complement of the second immobilizing sequence and a capture sequence; где комплемент второй иммобилизующей последовательности гибридизуется со второй иммобилизующей последовательностью последовательности-носителя с образованием двойной цепи;wherein the complement of the second immobilizing sequence hybridizes with the second immobilizing sequence of the carrier sequence to form a double strand; захватывающая последовательность способна гибридизоваться со всей захватываемой нуклеиновой кислотой или ее частью и содержит: (а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (б) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной нуклеиновой кислоты-мишени; и захватывающая последовательность имеет свободный 3'-конец, позволяющий молекуле второй нуклеиновой кислоты служить праймером для элонгации;the capture sequence is capable of hybridizing with all or part of the captured nucleic acid and contains: (a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (b) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target nucleic acid; and the capture sequence has a free 3' end allowing the second nucleic acid molecule to serve as a primer for elongation; предпочтительно, каждая копия каждого вида последовательности-носителя содержит гибридизованную с ней молекулу второй нуклеиновой кислоты.preferably, each copy of each type of carrier sequence contains a second nucleic acid molecule hybridized thereto. 7. Панель нуклеиновых кислот по любому из пп. 1-6, где амплификация выбрана из амплификации по типу катящегося кольца (RCA), мостиковой ПЦР-амплификации, амплификации с множественным вытеснением цепи (MDA) или эмульсионной ПЦР-амплификации.7. Panel of nucleic acids according to any one of paragraphs. 1-6, where the amplification is selected from rolling circle amplification (RCA), bridging PCR amplification, multiple strand displacement amplification (MDA) or emulsion PCR amplification. 8. Панель нуклеиновых кислот по п. 1, где множественные копии последовательности-носителя представляют собой DNB (наношарик ДНК), образованный конкатемером последовательности-носителя; предпочтительно множественные копии последовательности-носителя представляют собой DNB, образованный посредством амплификации по типу катящегося кольца с применением в качестве матрицы последовательности, комплементарной последовательности-носителю.8. The nucleic acid panel according to claim 1, wherein the multiple copies of the carrier sequence are a DNB (DNA nanoball) formed by a concatemer of the carrier sequence; preferably, the multiple copies of the carrier sequence are a DNB formed by rolling circle amplification using a sequence complementary to the carrier sequence as a template. 9. Панель нуклеиновых кислот по п. 1, где множественные копии последовательности-носителя представляют собой кластер ДНК, образованный популяцией клонов последовательности-носителя;9. The panel of nucleic acids according to claim 1, where multiple copies of the carrier sequence represent a DNA cluster formed by a population of clones of the carrier sequence; например, множественные копии последовательности-носителя представляют собой кластер ДНК, образованный посредством мостиковой ПЦР-амплификации с применением в качестве матрицы последовательности, комплементарной последовательности-носителю;for example, multiple copies of a carrier sequence are a DNA cluster formed by bridging PCR amplification using a sequence complementary to the carrier sequence as a template; например, множественные копии последовательности-носителя представляют собой кластер ДНК, образованный посредством эмульсионной ПЦР-амплификации с применением в качестве матрицы последовательности, комплементарной последовательности-носителю;for example, multiple copies of a carrier sequence are a DNA cluster formed by emulsion PCR amplification using a sequence complementary to the carrier sequence as a template; например, множественные копии последовательности-носителя представляют собой кластер ДНК, образованный посредством амплификации с множественным вытеснением цепи с применением в качестве матрицы последовательности, комплементарной последовательности-носителю.for example, multiple copies of a carrier sequence is a DNA cluster formed by multiple strand displacement amplification using a sequence complementary to the carrier sequence as a template. 10. Панель нуклеиновых кислот по любому из пп. 1-9, где молекула первой нуклеиновой кислоты дополнительно содержит последовательность уникального молекулярного идентификатора (UMI), и последовательность UMI расположена на 5'-конце комплемента первой иммобилизующей последовательности; или молекула второй нуклеиновой кислоты дополнительно содержит последовательность UMI, и последовательность UMI расположена на 5'-конце захватывающей последовательности;10. Panel of nucleic acids according to any one of paragraphs. 1-9, wherein the first nucleic acid molecule further comprises a unique molecular identifier (UMI) sequence, and the UMI sequence is located at the 5' end of the complement of the first immobilizing sequence; or the second nucleic acid molecule further comprises a UMI sequence, and the UMI sequence is located at the 5' end of the capture sequence; последовательность UMI представляет собой нуклеотидную последовательность, состоящую из по меньшей мере 1, по меньшей мере 2, по меньшей мере 3, по меньшей мере 4 или по меньшей мере 5 нуклеотидов N, где каждый N независимо представляет собой один из А, С, G и Т;a UMI sequence is a nucleotide sequence consisting of at least 1, at least 2, at least 3, at least 4 or at least 5 nucleotides N, where each N is independently one of A, C, G and T; предпочтительно, последовательности UMI, содержащиеся в каждой из молекул первой нуклеиновой кислоты, отличаются друг от друга.preferably, the UMI sequences contained in each of the first nucleic acid molecules are different from each other. 11. Панель нуклеиновых кислот по любому из пп. 1-10, где твердая подложка представляет собой чип;11. Panel of nucleic acids according to any one of paragraphs. 1-10, where the solid support is a chip; предпочтительно, твердая подложка может применяться в качестве платформы для секвенирования, такой как чип для секвенирования;preferably, the solid support can be used as a sequencing platform, such as a sequencing chip; предпочтительно, твердая подложка представляет собой чип для высокопроизводительного секвенирования, такой как чип для высокопроизводительного секвенирования, используемый в платформах для секвенирования Illumina, MGI или Thermo Fisher.preferably, the solid support is a high-throughput sequencing chip, such as a high-throughput sequencing chip used in Illumina, MGI or Thermo Fisher sequencing platforms. 12. Панель нуклеиновых кислот по любому из пп. 1-11, где олигонуклеотидная последовательность, способная захватывать мРНК, содержит последовательность, способную гибридизоваться с поли-А хвостом мРНК;12. Panel of nucleic acids according to any one of paragraphs. 1-11, wherein the oligonucleotide sequence capable of capturing the mRNA contains a sequence capable of hybridizing to the poly-A tail of the mRNA; предпочтительно, олигонуклеотидная последовательность, способная захватывать мРНК, содержит олигонуклеотидную последовательность поли-Т;preferably, the oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA comprises a poly-T oligonucleotide sequence; предпочтительно, олигонуклеотидная последовательность поли-Т содержит по меньшей мере 10 остатков дезокситимидина.preferably, the poly-T oligonucleotide sequence contains at least 10 deoxythymidine residues. 13. Панель нуклеиновых кислот по п. 1 или 2, где последовательность-носитель дополнительно содержит матрицу захватывающей последовательности, расположенную в направлении против хода транскрипции от позиционной последовательности, матрица захватывающей последовательности содержит последовательность, комплементарную захватывающей последовательности, и захватывающая последовательность способна гибридизоваться со всей захватываемой нуклеиновой кислотой или ее частью и содержит: (а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (б) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной нуклеиновой кислоты-мишени;13. The nucleic acid panel of claim 1 or 2, wherein the carrier sequence further comprises a capture sequence template located upstream of the positional sequence, the capture sequence template contains a sequence complementary to the capture sequence, and the capture sequence is capable of hybridizing with the entire capture sequence. a nucleic acid or part thereof and contains: (a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (b) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target nucleic acid; и первая иммобилизующая последовательность последовательности-носителя также содержит сайт расщепления, и расщепление может быть выбрано из ферментативного расщепления ферментом никазой, ферментативного расщепления ферментом USER (урацил-специфический реагент для вырезания), фоторасщепления, химического расщепления или расщепления на основе CRISPR (короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами);and the first immobilizing sequence of the carrier sequence also contains a cleavage site, and the cleavage may be selected from nickase enzyme cleavage, USER (uracil-specific excision reagent) enzyme cleavage, photocleavage, chemical cleavage, or CRISPR-based cleavage. regularly spaced in groups); и панель нуклеиновых кислот дополнительно содержит молекулу первой нуклеиновой кислоты, содержащую в направлении от 5' к 3': связывающую область, область расщепления и область, комплементарную последовательности-носителю,and the panel of nucleic acids further comprises a first nucleic acid molecule comprising, in a 5' to 3' direction: a binding region, a cleavage region, and a region complementary to the carrier sequence, связывающая область содержит линкер, способный связываться с поверхностью твердой подложки;the binding region contains a linker capable of binding to the surface of a solid support; область расщепления содержит сайт расщепления;the cleavage region contains the cleavage site; область, комплементарная последовательности-носителю, содержит последовательность, которая может быть комплементарнаa region complementary to a carrier sequence contains a sequence that may be complementary to последовательности-носителю, и содержит в направлении от 5' к 3': комплемент первой иммобилизующей последовательности, комплемент позиционной последовательности и захватывающую последовательность, и захватывающая последовательность имеет свободный 3'-конец, позволяющий молекуле первой нуклеиновой кислоты служить праймером для элонгации;a carrier sequence, and contains, in a 5' to 3' direction: a complement of a first immobilizing sequence, a complement of a positional sequence, and a capture sequence, and the capture sequence has a free 3' end allowing the first nucleic acid molecule to serve as a primer for elongation; и область молекулы первой нуклеиновой кислоты, комплементарная последовательности-носителю, гибридизуется с последовательностью-носителем с образованием двойной цепи;and a region of the first nucleic acid molecule complementary to the carrier sequence hybridizes with the carrier sequence to form a double strand; предпочтительно, каждая копия каждого вида последовательности-носителя содержит гибридизованную с ней молекулу первой нуклеиновой кислоты.preferably, each copy of each type of carrier sequence contains a first nucleic acid molecule hybridized thereto. 14. Панель нуклеиновых кислот по п. 13, где последовательность-носитель дополнительно содержит комплемент последовательности UMI, расположенный в направлении по ходу транскрипции от матрицы захватывающей последовательности и против хода транскрипции от первой иммобилизующей последовательности, комплемент последовательности UMI комплементарен последовательности UMI, последовательность UMI представляет собой нуклеотидную последовательность, состоящую из по меньшей мере 1, по меньшей мере 2, по меньшей мере 3, по меньшей мере 4 или по меньшей мере 5 нуклеотидов N, и каждый N независимо представляет собой один из А, С, G и Т;14. The nucleic acid panel of claim 13, wherein the carrier sequence further comprises a complement of a UMI sequence located upstream of the template capture sequence and upstream of the first immobilizing sequence, the complement of the UMI sequence is complementary to the UMI sequence, the UMI sequence is a nucleotide sequence consisting of at least 1, at least 2, at least 3, at least 4 or at least 5 nucleotides N, and each N is independently one of A, C, G and T; и область молекулы первой нуклеиновой кислоты, комплементарная последовательности-носителю, дополнительно содержит последовательность UMI, расположенную в направлении против хода транскрипции от захватывающей последовательности и в направлении по ходу транскрипции от комплемента первой иммобилизующей последовательности;and a region of the first nucleic acid molecule complementary to the carrier sequence further comprises a UMI sequence located upstream of the capture sequence and downstream of the complement of the first immobilizing sequence; предпочтительно, комплемент последовательности UMI расположен между позиционной последовательностью и матрицей захватывающей последовательности или между первой иммобилизующей последовательностью и позиционной последовательностью;preferably, the complement of the UMI sequence is located between the positioning sequence and the capture sequence template or between the first capture sequence and the positioning sequence; предпочтительно, каждая копия каждого вида последовательности-носителя, содержащего одинаковую позиционную последовательность, содержит комплемент последовательности UMI, отличающийся от других.preferably, each copy of each type of carrier sequence containing the same positional sequence contains a UMI sequence complement that is different from the others. 15. Панель нуклеиновых кислот по п. 13 или 14, где линкер молекулы первой нуклеиновой кислоты представляет собой линкерную группу, способную соединяться с активирующей группой, и поверхность твердой подложки модифицирована активирующей группой;15. The nucleic acid panel according to claim 13 or 14, wherein the linker of the first nucleic acid molecule is a linker group capable of connecting to an activating group, and the surface of the solid support is modified with an activating group; предпочтительно, линкер содержит -SH, или -NHS;preferably the linker contains -SH, or -NHS; предпочтительно, линкер представляет собой , а (сложный эфир азидо-dPEG®8-NHS) присоединен к поверхности твердой подложки.preferably the linker is , A (azido-dPEG®8-NHS ester) is attached to the surface of the solid support. 16. Панель нуклеиновых кислот по любому из пп. 13-15, где сайт расщепления, содержащийся в области расщепления молекулы первой нуклеиновой кислоты, представляет собой сайт, в котором контролируемое расщепление может осуществляться химическим, ферментативным или фотохимическим способом;16. Panel of nucleic acids according to any one of paragraphs. 13-15, wherein the cleavage site contained in the cleavage region of the first nucleic acid molecule is a site at which controlled cleavage can be carried out by a chemical, enzymatic or photochemical method; предпочтительно, сайт расщепления, содержащийся в области расщепления молекулы первой нуклеиновой кислоты, представляет собой сайт расщепления ферментом;preferably, the cleavage site contained in the cleavage region of the first nucleic acid molecule is an enzyme cleavage site; предпочтительно, область расщепления молекулы первой нуклеиновой кислоты отличается от сайта расщепления, содержащегося в первой иммобилизующей последовательности последовательности-носителя.preferably, the cleavage region of the first nucleic acid molecule is different from the cleavage site contained in the first immobilizing sequence of the carrier sequence. 17. Панель нуклеиновых кислот по любому из пп. 13-16, где твердая подложка представляет собой чип;17. Panel of nucleic acids according to any one of paragraphs. 13-16, where the solid support is a chip; предпочтительно, твердая подложка может применяться в качестве платформы для секвенирования, такой как чип для секвенирования;preferably, the solid support can be used as a sequencing platform, such as a sequencing chip; предпочтительно, твердая подложка представляет собой чип для высокопроизводительного секвенирования, такой как чип для высокопроизводительного секвенирования, используемый в платформах для секвенирования Illumina, MGI или Thermo Fisher.preferably, the solid support is a high-throughput sequencing chip, such as a high-throughput sequencing chip used in Illumina, MGI or Thermo Fisher sequencing platforms. 18. Панель нуклеиновых кислот по любому из пп. 13-17, где олигонуклеотидная последовательность, способная захватывать мРНК, содержит последовательность, способную гибридизоваться с поли-А хвостом мРНК;18. Panel of nucleic acids according to any one of paragraphs. 13-17, wherein the oligonucleotide sequence capable of capturing the mRNA contains a sequence capable of hybridizing to the poly-A tail of the mRNA; предпочтительно, олигонуклеотидная последовательность, способная захватывать мРНК, содержит олигонуклеотидную последовательность поли-Т;preferably, the oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA comprises a poly-T oligonucleotide sequence; предпочтительно, олигонуклеотидная последовательность поли-Т содержит по меньшей мере 10 остатков дезокситимидина.preferably, the poly-T oligonucleotide sequence contains at least 10 deoxythymidine residues. 19. Набор для получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте в образце, где пространственная информация включает расположение и/или распределение нуклеиновой кислоты, содержащий: (1) панель нуклеиновых кислот по п. 3; и (2) молекулу второй нуклеиновой кислоты, содержащую в направлении от 5' к 3' иммобилизующую область и захватывающую последовательность;19. A kit for obtaining spatial information about a nucleic acid in a sample, where the spatial information includes the location and/or distribution of the nucleic acid, containing: (1) a panel of nucleic acids according to claim 3; and (2) a second nucleic acid molecule comprising, in a 5' to 3' direction, an immobilizing region and a capture sequence; где захватывающая последовательность способна гибридизоваться со всей захватываемой нуклеиновой кислотой или ее частью и содержит: (а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (б) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной нуклеиновой кислоты-мишени; и захватывающая последовательность имеет свободный 3'-конец, позволяющий молекуле второй нуклеиновой кислоты служить праймером для элонгации.wherein the capture sequence is capable of hybridizing with all or part of the captured nucleic acid and contains: (a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (b) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target nucleic acid; and the capture sequence has a free 3' end allowing the second nucleic acid molecule to serve as a primer for elongation. 20. Набор по п. 19, где пространственная информация дополнительно включает экспрессию гена или мРНК.20. The set of claim 19, wherein the spatial information further includes gene or mRNA expression. 21. Набор по п. 19 или 20, где иммобилизующая область молекулы второй нуклеиновой кислоты содержит двуцепочечную последовательность нуклеиновой кислоты; предпочтительно двуцепочечная последовательность нуклеиновой кислоты представляет собой двуцепочечную последовательность ДНК.21. The kit according to claim 19 or 20, where the immobilizing region of the second nucleic acid molecule contains a double-stranded nucleic acid sequence; preferably the double-stranded nucleic acid sequence is a double-stranded DNA sequence. 22. Набор для получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте в образце, где пространственная информация включает расположение и/или распределение нуклеиновой кислоты, содержащий: (1) панель нуклеиновых кислот по п. 5; и (2) молекулу второй нуклеиновой кислоты, содержащую в направлении от 5' к 3' иммобилизующую область и захватывающую последовательность, и где иммобилизующая область молекулы второй нуклеиновой кислоты содержит комплемент второй иммобилизующей последовательности;22. A kit for obtaining spatial information about a nucleic acid in a sample, where the spatial information includes the location and/or distribution of the nucleic acid, containing: (1) a panel of nucleic acids according to claim 5; and (2) a second nucleic acid molecule comprising, in a 5' to 3' direction, an immobilizing region and a capture sequence, and wherein the immobilizing region of the second nucleic acid molecule comprises a complement of the second capture sequence; и захватывающая последовательность способна гибридизоваться со всей захватываемой нуклеиновой кислотой или ее частью и содержит: (а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (б) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной нуклеиновой кислоты-мишени; и захватывающая последовательность имеет свободный 3'-конец, позволяющий молекуле второй нуклеиновой кислоты служить праймером для элонгации.and the capture sequence is capable of hybridizing with all or part of the captured nucleic acid and contains: (a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (b) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target nucleic acid; and the capture sequence has a free 3' end allowing the second nucleic acid molecule to serve as a primer for elongation. 23. Набор по п. 22, где пространственная информация дополнительно включает экспрессию гена или мРНК.23. The set of claim 22, wherein the spatial information further includes gene or mRNA expression. 24. Набор по любому из пп. 19-23, где, когда молекула первой нуклеиновой кислоты, содержащаяся в панели нуклеиновых кислот, не содержит последовательность UMI, тогда молекула второй нуклеиновой кислоты дополнительно содержит последовательность UMI, и указанная последовательность UMI расположена на 5'-конце захватывающей последовательности;24. Set according to any one of paragraphs. 19-23, where when the first nucleic acid molecule contained in the panel of nucleic acids does not contain a UMI sequence, then the second nucleic acid molecule further contains a UMI sequence, and said UMI sequence is located at the 5' end of the capture sequence; последовательность UMI представляет собой нуклеотидную последовательность, состоящую из по меньшей мере 1, по меньшей мере 2, по меньшей мере 3, по меньшей мере 4 или по меньшей мере 5 нуклеотидов N, где каждый N независимо представляет собой любой из А, С, G и Т.a UMI sequence is a nucleotide sequence consisting of at least 1, at least 2, at least 3, at least 4 or at least 5 nucleotides N, where each N independently represents any of A, C, G and T. 25. Способ изготовления панели нуклеиновых кислот для получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте в биологическом образце, где пространственная информация включает расположение и/или распределение нуклеиновой кислоты, и указанный способ включает следующие стадии:25. A method of producing a panel of nucleic acids for obtaining spatial information about a nucleic acid in a biological sample, where the spatial information includes the location and/or distribution of the nucleic acid, and the method includes the following steps: (1) предоставление многочисленных видов последовательностей-носителей, где каждый вид последовательности-носителя содержит множество копий последовательности-носителя, и последовательность-носитель содержит в направлении от 5' к 3' позиционную последовательность и первую иммобилизующую последовательность,(1) providing multiple kinds of carrier sequences, where each kind of carrier sequence contains multiple copies of the carrier sequence, and the carrier sequence contains in the 5' to 3' direction a positional sequence and a first immobilizing sequence, позиционная последовательность имеет уникальную последовательность нуклеотидов, соответствующую положению данного вида последовательности-носителя на панели;the positional sequence has a unique nucleotide sequence corresponding to the position of a given type of carrier sequence on the panel; первая иммобилизующая последовательность обеспечивает отжиг своей комплементарной нуклеотидной последовательности и инициацию реакции элонгации;the first immobilizing sequence ensures annealing of its complementary nucleotide sequence and initiation of the elongation reaction; (2) связывание многочисленных видов последовательностей-носителей с поверхностью твердой подложки;(2) binding of multiple types of carrier sequences to the surface of a solid support; (3) предоставление первого праймера и осуществление реакции элонгации праймера с применением в качестве матрицы последовательности-носителя, так что область первой иммобилизующей последовательности и позиционная последовательность последовательности-носителя образуют двойную цепь, где цепь, которая гибридизуется с последовательностью-носителем, представляет собой молекулу первой нуклеиновой кислоты, молекула первой нуклеиновой кислоты содержит в направлении от 5' к 3' первую иммобилизующую последовательность и последовательность, комплементарную позиционной последовательности; где первый праймер содержит область, комплементарную первой иммобилизующей последовательности, на своем 3'-конце; область, комплементарная первой иммобилизующей последовательности, содержит последовательность,(3) providing a first primer and performing a primer elongation reaction using a carrier sequence as a template, so that the region of the first immobilization sequence and the positional sequence of the carrier sequence form a double strand, wherein the strand that hybridizes to the carrier sequence is a molecule of the first nucleic acid, the first nucleic acid molecule contains, in the 5' to 3' direction, a first immobilizing sequence and a sequence complementary to the positional sequence; where the first primer contains a region complementary to the first immobilizing sequence at its 3' end; the region complementary to the first immobilizing sequence contains the sequence комплементарную первой иммобилизующей последовательности, или ее фрагмент и имеет свободный 3'-конец;complementary to the first immobilizing sequence, or a fragment thereof, and has a free 3' end; где на стадии (1) многочисленные виды последовательностей-носителей предоставлены посредством следующих стадий:wherein in step (1), multiple kinds of carrier sequences are provided through the following steps: (1) предоставление множества видов матриц последовательностей-носителей, где матрица последовательности-носителя содержит последовательность, комплементарную последовательности-носителю;(1) providing many kinds of carrier sequence matrices, wherein the carrier sequence matrix contains a sequence complementary to the carrier sequence; (2) осуществление реакции амплификации нуклеиновой кислоты с применением в качестве матрицы каждого вида матрицы последовательности-носителя с получением продукта амплификации каждого вида матрицы последовательности-носителя, где продукт амплификации содержит множество копий последовательности-носителя;(2) performing a nucleic acid amplification reaction using each kind of carrier sequence template as a template to obtain an amplification product of each kind of carrier sequence template, wherein the amplification product contains multiple copies of the carrier sequence; и где каждый указанный вид последовательности-носителя, содержащий одинаковую позиционную последовательность, занимает область, имеющую диаметр менее 1 микрометра.and wherein each said carrier sequence species containing the same positional sequence occupies a region having a diameter of less than 1 micrometer. 26. Способ по п. 25, где пространственная информация дополнительно включает экспрессию гена или мРНК.26. The method of claim 25, wherein the spatial information further includes gene or mRNA expression. 27. Способ по п. 25 или 26, где амплификацию по типу катящегося кольца выполняют с получением DNB, образованного конкатемером последовательности-носителя; или27. The method according to claim 25 or 26, wherein rolling circle amplification is performed to obtain a DNB formed by a concatemer of the carrier sequence; or мостиковую ПЦР-амплификацию, эмульсионную ПЦР-амплификацию или амплификацию с множественным вытеснением цепи выполняют с получением кластера ДНК, образованного популяцией клонов последовательности-носителя.bridging PCR amplification, emulsion PCR amplification or multiple strand displacement amplification is performed to obtain a DNA cluster formed by a population of clones of the carrier sequence. 28. Способ по любому из пп. 25-27, дополнительно включающий следующие стадии:28. Method according to any one of paragraphs. 25-27, further including the following steps: (4) предоставление молекулы второй нуклеиновой кислоты, содержащей захватывающую последовательность;(4) providing a second nucleic acid molecule containing a capture sequence; где захватывающая последовательность способна гибридизоваться со всей захватываемой нуклеиновой кислотой или ее частью и содержит: (а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (б) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной нуклеиновой кислоты-мишени; и захватывающая последовательность имеет свободный 3'-конец, позволяющий молекуле второй нуклеиновой кислоты служить праймером для элонгации,wherein the capture sequence is capable of hybridizing with all or part of the captured nucleic acid and contains: (a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (b) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target nucleic acid; and the capture sequence has a free 3' end allowing the second nucleic acid molecule to serve as a primer for elongation, (5) лигирование молекулы второй нуклеиновой кислоты с молекулой первой нуклеиновой кислоты; предпочтительно с использованием лигазы.(5) ligating a second nucleic acid molecule to a first nucleic acid molecule; preferably using a ligase. 29. Способ по п. 28, где молекула второй нуклеиновой кислоты содержит в направлении от 5' к 3' иммобилизующую область и захватывающую последовательность, и иммобилизующая область содержит двуцепочечную последовательность ДНК.29. The method of claim 28, wherein the second nucleic acid molecule comprises, in a 5' to 3' direction, an immobilizing region and a capture sequence, and the immobilizing region comprises a double-stranded DNA sequence. 30. Способ по п. 28, где каждая последовательность-носитель дополнительно содержит вторую иммобилизующую последовательность на своем 5'-конце, и вторая иммобилизующая последовательность обеспечивает отжиг своей комплементарной нуклеотидной последовательности; где способ дополнительно включает следующие стадии:30. The method of claim 28, wherein each carrier sequence further comprises a second immobilizing sequence at its 5' end, and the second immobilizing sequence anneals its complementary nucleotide sequence; where the method further includes the following steps: (4) предоставление молекулы второй нуклеиновой кислоты, содержащей в направлении от 5' к 3' комплемент второй иммобилизующей последовательности и захватывающую последовательность;(4) providing a second nucleic acid molecule comprising, in a 5' to 3' direction, the complement of a second immobilizing sequence and a capture sequence; где комплемент второй иммобилизующей последовательности обеспечивает гибридизацию со своей комплементарной нуклеотидной последовательностью;wherein the complement of the second immobilizing sequence provides hybridization with its complementary nucleotide sequence; захватывающая последовательность способна гибридизоваться со всей захватываемой нуклеиновой кислотой или ее частью и содержит: (а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (б) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной нуклеиновой кислоты-мишени; и захватывающая последовательность имеет свободный 3'-конец, позволяющий молекуле второй нуклеиновой кислоты служить праймером для элонгации;the capture sequence is capable of hybridizing with all or part of the captured nucleic acid and contains: (a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (b) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target nucleic acid; and the capture sequence has a free 3' end allowing the second nucleic acid molecule to serve as a primer for elongation; (5) гибридизация комплемента второй иммобилизующей последовательности со второй иммобилизующей последовательностью в условиях, обеспечивающих отжиг, и тем самым лигирование молекулы второй нуклеиновой кислоты с последовательностью-носителем;(5) hybridizing the complement of the second immobilizing sequence to the second immobilizing sequence under annealing conditions, thereby ligating the second nucleic acid molecule to the carrier sequence; (6) возможно, лигирование молекулы первой нуклеиновой кислоты и молекулы второй нуклеиновой кислоты, гибридизованных с последовательностью-носителем, соответственно; предпочтительно с использованием лигазы.(6) optionally ligating a first nucleic acid molecule and a second nucleic acid molecule hybridized to the carrier sequence, respectively; preferably using a ligase. 31. Способ по любому из пп. 28-30, где на стадии (3) первый праймер дополнительно содержит уникальный молекулярный идентификатор (UMI) на 5'-конце своей области, комплементарной первой иммобилизующей последовательности, так что молекула первой нуклеиновой кислоты содержит последовательность UMI на 5'-конце своего комплемента первой иммобилизующей последовательности; или на стадии (4) молекула второй нуклеиновой кислоты дополнительно содержит последовательность UMI, расположенную на 5'-конце захватывающей последовательности;31. Method according to any one of paragraphs. 28-30, wherein in step (3), the first primer further contains a unique molecular identifier (UMI) at the 5' end of its region complementary to the first immobilization sequence, such that the first nucleic acid molecule contains a UMI sequence at the 5' end of its complement of the first immobilizing sequence; or in step (4), the second nucleic acid molecule further comprises a UMI sequence located at the 5' end of the capture sequence; последовательность UMI представляет собой нуклеотидную последовательность, состоящую из по меньшей мере 1, по меньшей мере 2, по меньшей мере 3, по меньшей мере 4 или по меньшей мере 5 нуклеотидов N, где каждый N независимо представляет собой любой из А, С, G и Т.a UMI sequence is a nucleotide sequence consisting of at least 1, at least 2, at least 3, at least 4 or at least 5 nucleotides N, where each N independently represents any of A, C, G and T. 32. Способ по п. 25 или 26, в котором:32. The method according to claim 25 or 26, in which: на стадии (1) последовательность-носитель дополнительно содержит матрицу захватывающей последовательности, расположенную в направлении против хода транскрипции от позиционной последовательности, матрица захватывающей последовательности содержит последовательность, комплементарную захватывающей последовательности, и захватывающая последовательность способна гибридизоваться со всей захватываемой нуклеиновой кислотой или ее частью и содержит: (а) олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК; и/или (б) случайную или вырожденную олигонуклеотидную последовательность; или (в) конкретную последовательность для конкретной нуклеиновой кислоты-мишени; и первая иммобилизующая последовательность последовательности-носителя также содержит сайт расщепления, и расщепление может быть выбрано из ферментативного расщепления ферментом никазой, ферментативного расщепления ферментом USER, фоторасщепления, химического расщепления или расщепления на основе CRISPR;in step (1), the carrier sequence further comprises a capture sequence template located upstream of the positional sequence, the capture sequence template contains a sequence complementary to the capture sequence, and the capture sequence is capable of hybridizing with all or part of the capture nucleic acid and contains: (a) an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA; and/or (b) a random or degenerate oligonucleotide sequence; or (c) a specific sequence for a specific target nucleic acid; and the first immobilizing sequence of the carrier sequence also contains a cleavage site, and the cleavage may be selected from nickase enzyme cleavage, USER enzyme cleavage, photocleavage, chemical cleavage, or CRISPR-based cleavage; на стадии (3) область первой иммобилизующей последовательности, позиционная последовательность и матрица захватывающей последовательности последовательности-носителя образуют двойную цепь, так что молекула первой нуклеиновой кислоты содержит в направлении от 5' к 3' комплемент первой иммобилизующей последовательности, комплемент позиционной последовательности и захватывающую последовательность; причемin step (3), the first immobilization sequence region, the positional sequence and the capture sequence template of the carrier sequence form a double strand so that the first nucleic acid molecule contains, in a 5' to 3' direction, the complement of the first immobilization sequence, the complement of the positional sequence and the capture sequence; and первый праймер содержит в направлении от 5' к 3' связывающую область, область расщепления и область, комплементарную первой иммобилизующей последовательности, связывающая область содержит линкер, способный связываться с поверхностью твердой подложки, и область расщепления содержит сайт расщепления;the first primer contains in a 5' to 3' direction a binding region, a cleavage region and a region complementary to the first immobilizing sequence, the binding region contains a linker capable of binding to the surface of a solid support, and the cleavage region contains a cleavage site; и способ дополнительно включает следующие стадии:and the method further includes the following steps: (4) связывание первого праймера с поверхностью твердой подложки; причем стадии (3) и (4) выполняют в любом порядке;(4) binding the first primer to the surface of the solid support; wherein steps (3) and (4) are performed in any order; (5) возможно, осуществление расщепления в сайте расщепления, содержащемся в первой иммобилизующей последовательности последовательности-носителя для разрезания последовательности-носителя, так что продукт элонгации на стадии (3) отделяется от матрицы, на которой образовался такой продукт элонгации, и, таким образом, молекула первой нуклеиновой кислоты связывается с поверхностью твердой подложки.(5) it is possible to carry out cleavage at a cleavage site contained in the first immobilizing sequence of the carrier sequence to cut the carrier sequence, so that the elongation product in step (3) is separated from the matrix on which such elongation product was formed, and thus the first nucleic acid molecule binds to the surface of the solid support. 33. Способ по п. 32, где каждый вид последовательности-носителя представляет собой DNB, образованный конкатемером множества копий последовательности-носителя.33. The method of claim 32, wherein each type of carrier sequence is a DNB formed by a concatemer of multiple copies of the carrier sequence. 34. Способ по п. 32 или 33, где на стадии (1) сайт расщепления, содержащийся в первой иммобилизующей последовательности, представляет собой сайт расщепления для фермента никазы;34. The method according to claim 32 or 33, wherein in step (1) the cleavage site contained in the first immobilizing sequence is a cleavage site for the nickase enzyme; предпочтительно, фермент никаза выбран из USER, BamHI и BmtI.preferably, the nickase enzyme is selected from USER, BamHI and BmtI. 35. Способ по любому из пп. 32-34, где на стадии (1) последовательность-носитель дополнительно содержит комплемент последовательности UMI, расположенный в направлении по ходу транскрипции от матрицы захватывающей последовательности и против хода транскрипции от первой иммобилизующей последовательности, где комплемент последовательности UMI комплементарен последовательности UMI, и последовательность UMI представляет собой нуклеотидную последовательность, состоящую из по меньшей мере 1, по меньшей мере 2, по меньшей мере 3, по меньшей мере 4 или по меньшей мере 5 нуклеотидов N, где каждый N независимо представляет собой любой из А, С, G и Т;35. Method according to any one of paragraphs. 32-34, wherein in step (1), the carrier sequence further comprises a complement of a UMI sequence located upstream of the template capture sequence and upstream of the first capture sequence, wherein the complement of the UMI sequence is complementary to the UMI sequence, and the UMI sequence represents is a nucleotide sequence consisting of at least 1, at least 2, at least 3, at least 4 or at least 5 nucleotides N, where each N independently represents any of A, C, G and T; и на стадии (3) область первой иммобилизующей последовательности, позиционная последовательность, матрица захватывающей последовательности и комплемент последовательности UMI последовательности-носителя образуют двойную цепь, так что молекула первой нуклеиновой кислоты содержит в направлении от 5' к 3' комплемент первой иммобилизующей последовательности, комплемент позиционной последовательности и захватывающую последовательность, а также последовательность UMI, расположенную в направлении против хода транскрипции от захватывающей последовательности и по ходу транскрипции от комплемента первой иммобилизующей последовательности;and in step (3), the first immobilizing sequence region, the positional sequence, the capture sequence template, and the complement of the UMI sequence of the carrier sequence form a double strand such that the first nucleic acid molecule contains, in a 5' to 3' direction, the complement of the first immobilizing sequence, the complement of the positional sequence and a capture sequence, as well as a UMI sequence located upstream of the capture sequence and downstream of the complement of the first immobilizing sequence; при этом, предпочтительно, комплемент последовательности UMI расположен между позиционной последовательностью и матрицей захватывающей последовательности или между первой иммобилизующей последовательностью и позиционной последовательностью.wherein, preferably, the complement of the UMI sequence is located between the positioning sequence and the capture sequence template or between the first immobilizing sequence and the positioning sequence. 36. Способ по любому из пп. 32-35, где линкер первого праймера представляет собой линкерную группу, способную присоединяться к активирующей группе, и поверхность твердой подложки модифицирована активирующей группой;36. Method according to any one of paragraphs. 32-35, wherein the linker of the first primer is a linker group capable of attaching to an activating group, and the surface of the solid support is modified with an activating group; предпочтительно, линкер содержит -SH, или -NHS;preferably the linker contains -SH, or -NHS; предпочтительно, линкер представляет собой , а (сложный эфир азидо-dPEG®8-NHS) присоединен к поверхности твердой подложки.preferably the linker is , A (azido-dPEG®8-NHS ester) is attached to the surface of the solid support. 37. Способ по любому из пп. 32-36, где сайт расщепления, содержащийся в области расщепления первого праймера, представляет собой сайт, в котором контролируемое расщепление может осуществляться химическим, ферментативным или фотохимическим способом;37. Method according to any one of paragraphs. 32-36, wherein the cleavage site contained in the cleavage region of the first primer is a site at which controlled cleavage can be carried out by a chemical, enzymatic or photochemical method; предпочтительно, сайт расщепления, содержащийся в области расщепления первого праймера, представляет собой сайт расщепления ферментом;preferably, the cleavage site contained in the cleavage region of the first primer is an enzyme cleavage site; предпочтительно, область расщепления первого праймера отличается от сайта расщепления, содержащегося в первой иммобилизующей последовательности последовательности-носителя.preferably, the cleavage region of the first primer is different from the cleavage site contained in the first immobilizing sequence of the carrier sequence. 38. Способ по любому из пп. 25-37, где олигонуклеотидная последовательность, способная захватывать мРНК, содержит последовательность, способную гибридизоваться с поли-А хвостом мРНК;38. Method according to any one of paragraphs. 25-37, wherein the oligonucleotide sequence capable of capturing the mRNA contains a sequence capable of hybridizing to the poly-A tail of the mRNA; предпочтительно, олигонуклеотидная последовательность, способная захватывать мРНК, содержит олигонуклеотидную последовательность поли-Т;preferably, the oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA comprises a poly-T oligonucleotide sequence; предпочтительно, олигонуклеотидная последовательность поли-Т содержит по меньшей мере 10 остатков дезокситимидина.preferably, the poly-T oligonucleotide sequence contains at least 10 deoxythymidine residues. 39. Способ по любому из пп. 25-38, где на стадии (3) при осуществлении реакции элонгации последовательность-носитель секвенируют с получением информации о последовательности позиционной последовательности, содержащейся в последовательности-носителе.39. Method according to any one of paragraphs. 25-38, wherein in step (3), when performing the elongation reaction, the carrier sequence is sequenced to obtain sequence information of the positional sequence contained in the carrier sequence. 40. Способ по любому из пп. 25-39, в котором перед стадией (3) включена стадия секвенирования последовательности-носителя;40. Method according to any one of paragraphs. 25-39, in which the step of sequencing the carrier sequence is included before step (3); предпочтительно, после выполнения секвенирования выполняют промывание для удаления дНТФ (дезоксинуклеотидтрифосфатов), добавленных к синтетической цепи в ходе секвенирования.Preferably, after sequencing, a wash is performed to remove dNTPs (deoxynucleotide triphosphates) added to the synthetic chain during sequencing. 41. Способ получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте в образце, где пространственная информация включает расположение и/или распределение нуклеиновой кислоты, и указанный способ включает следующие стадии:41. A method for obtaining spatial information about a nucleic acid in a sample, where the spatial information includes the location and/or distribution of the nucleic acid, and said method includes the following steps: (1) предоставление панели нуклеиновых кислот по п. 4 или 6 или получение панели нуклеиновых кислот способом по любому из пп. 28-31; где(1) providing a panel of nucleic acids according to claim 4 or 6 or obtaining a panel of nucleic acids by a method according to any one of claims. 28-31; Where панель нуклеиновых кислот содержит многочисленные виды последовательностей-носителей, присоединенных к поверхности твердой подложки, каждый вид последовательности-носителя занимает в панели отличное от другого вида положение, и каждый указанный вид последовательности-носителя содержит множество копий последовательности-носителя;the nucleic acid panel contains multiple kinds of carrier sequences attached to the surface of the solid support, each kind of carrier sequence occupies a different position in the panel, and each kind of carrier sequence contains multiple copies of the carrier sequence; каждая последовательность-носитель содержит гибридизованную с ней молекулу первой нуклеиновой кислоты, и молекула первой нуклеиновой кислоты лигирована с молекулой второй нуклеиновой кислоты, или каждая последовательность-носитель содержит молекулу первой нуклеиновой кислоты и молекулу второй нуклеиновой кислоты, которые с ней гибридизованы;each carrier sequence contains a first nucleic acid molecule hybridized thereto, and the first nucleic acid molecule is ligated to a second nucleic acid molecule, or each carrier sequence contains a first nucleic acid molecule and a second nucleic acid molecule that are hybridized thereto; молекула первой нуклеиновой кислоты содержит комплемент позиционной последовательности, соответствующий положению данного вида последовательности-носителя на панели;the first nucleic acid molecule contains a positional sequence complement corresponding to the position of a given type of carrier sequence on the panel; молекула второй нуклеиновой кислоты содержит захватывающую последовательность, способную захватывать нуклеиновую кислоту в образце;the second nucleic acid molecule contains a capture sequence capable of capturing a nucleic acid in a sample; где каждый указанный вид последовательности-носителя, содержащий одинаковую позиционную последовательность, занимает область, имеющую диаметр менее 1 микрометра;wherein each specified carrier sequence species containing the same positional sequence occupies a region having a diameter of less than 1 micrometer; (2) приведение панели нуклеиновых кислот в контакт с исследуемым образцом в условиях, обеспечивающих отжиг, так что нуклеиновая кислота в исследуемом образце отжигается с захватывающей последовательностью молекулы второй нуклеиновой кислоты, и таким образом, положение нуклеиновой кислоты можно сопоставить с положением последовательности-носителя на панели нуклеиновых кислот;(2) bringing the panel of nucleic acids into contact with the test sample under annealing conditions such that a nucleic acid in the test sample anneals to the capture sequence of a second nucleic acid molecule, and thus the position of the nucleic acid can be matched to the position of the carrier sequence on the panel nucleic acids; (3) (i) когда молекула первой нуклеиновой кислоты и молекула второй нуклеиновой кислоты не лигированы друг с другом, лигирование молекулы первой нуклеиновой кислоты и молекулы второй нуклеиновой кислоты, гибридизованных с каждой последовательностью-носителем;(3) (i) when the first nucleic acid molecule and the second nucleic acid molecule are not ligated to each other, ligating the first nucleic acid molecule and the second nucleic acid molecule hybridized to each carrier sequence; осуществление реакции элонгации праймера, с использованием лигированных молекул первой и второй нуклеиновых кислот в качестве праймера и с использованием захваченной молекулы нуклеиновой кислоты в качестве матрицы, в условиях, обеспечивающих элонгацию праймера, с получением продукта элонгации, в котором цепь, которая гибридизуется с захваченной молекулой нуклеиновой кислоты, в качестве метки пространственной информации имеет комплемент позиционной последовательности, содержащийся в молекуле первой нуклеиновой кислоты; и/илиcarrying out a primer elongation reaction, using ligated molecules of the first and second nucleic acids as a primer and using a captured nucleic acid molecule as a template, under conditions that ensure primer elongation, to obtain an elongation product in which a chain that hybridizes with the captured nucleic acid molecule acid, as a spatial information label has the complement of the positional sequence contained in the first nucleic acid molecule; and/or осуществление реакции элонгации праймера с использованием захваченной молекулы нуклеиновой кислоты в качестве праймера и с использованием лигированных молекул первой и второй нуклеиновых кислот в качестве матрицы в условиях, обеспечивающих элонгацию праймера, с получением удлиненной молекулы захваченной нуклеиновой кислоты, причем удлиненная захваченная нуклеиновая кислота в качестве метки пространственной информации имеет позиционную последовательность;performing a primer elongation reaction using a captured nucleic acid molecule as a primer and using ligated molecules of the first and second nucleic acids as a template under conditions ensuring primer elongation to produce an elongated captured nucleic acid molecule, wherein the elongated captured nucleic acid serves as a spatial tag information has a positional sequence; альтернативно, (ii) когда молекула первой нуклеиновой кислоты и молекула второй нуклеиновой кислоты не лигированы друг с другом, осуществление реакции элонгации праймера с использованием молекулы второй нуклеиновой кислоты в качестве праймера и с использованием молекулы захваченной нуклеиновой кислоты в качестве матрицы в условиях, обеспечивающих элонгацию праймера, с получением удлиненной молекулы второй нуклеиновой кислоты, причем удлиненная молекула второй нуклеиновой кислоты содержит последовательность, комплементарную захваченной нуклеиновой кислоте; лигирование молекулы первой нуклеиновой кислоты и удлиненной молекулы второй нуклеиновой кислоты, гибридизованных с каждой последовательностью-носителем, причем удлиненная молекула второй нуклеиновой кислоты, лигированная с молекулой первой нуклеиновой кислоты, в качестве метки пространственной информации имеет комплемент позиционной последовательности, содержащийся в молекуле первой нуклеиновой кислоты;alternatively, (ii) when the first nucleic acid molecule and the second nucleic acid molecule are not ligated to each other, performing a primer elongation reaction using the second nucleic acid molecule as a primer and using the captured nucleic acid molecule as a template under conditions allowing primer elongation , producing an extended second nucleic acid molecule, wherein the extended second nucleic acid molecule contains a sequence complementary to the captured nucleic acid; ligating a first nucleic acid molecule and an extended second nucleic acid molecule hybridized to each carrier sequence, wherein the extended second nucleic acid molecule ligated to the first nucleic acid molecule has a positional sequence complement contained in the first nucleic acid molecule as a spatial information tag; альтернативно, (iii) когда молекула первой нуклеиновой кислоты и молекула второй нуклеиновой кислоты лигированы друг с другом, осуществление реакции элонгации праймера с использованием в качестве праймера лигированных молекул первой и второй нуклеиновых кислот и с использованием молекулы захваченной нуклеиновой кислоты в качестве матрицы в условиях, обеспечивающих элонгацию праймера, с получением продукта элонгации, в котором цепь, которая гибридизуется с молекулой захваченной нуклеиновой кислоты, в качестве метки пространственной информации имеет комплемент позиционной последовательности, содержащийся в молекуле первой нуклеиновой кислоты; и/илиalternatively, (iii) when the first nucleic acid molecule and the second nucleic acid molecule are ligated to each other, performing a primer elongation reaction using the ligated first and second nucleic acid molecules as a primer and using the captured nucleic acid molecule as a template under conditions allowing elongating the primer to produce an elongation product in which the strand that hybridizes to the captured nucleic acid molecule has as a spatial information tag the positional sequence complement contained in the first nucleic acid molecule; and/or осуществление реакции элонгации праймера с использованием в качестве праймера молекулы захваченной нуклеиновой кислоты и с использованием соединенных вместе лигированных молекул первой и второй нуклеиновых кислот в качестве матрицы, в условиях, обеспечивающих элонгацию праймера, с получением удлиненной молекулы захваченной нуклеиновой кислоты, причем удлиненная молекула захваченной нуклеиновой кислоты в качестве метки пространственной информации имеет позиционную последовательность;performing a primer elongation reaction using a captured nucleic acid molecule as a primer and using ligated first and second nucleic acid molecules joined together as a template, under conditions allowing for primer elongation, to produce an elongated captured nucleic acid molecule, wherein the elongated captured nucleic acid molecule has a positional sequence as a spatial information label; (4) высвобождение с поверхности панели по меньшей мере части молекул нуклеиновых кислот, несущих метки пространственной информации, причем эта часть содержит позиционную последовательность или комплементарную ей цепь и молекулу захваченной нуклеиновой кислоты или комплементарную ей цепь; и(4) releasing from the surface of the panel at least a portion of the nucleic acid molecules bearing the spatial information tags, the portion comprising a positional sequence or a strand complementary thereto and a captured nucleic acid molecule or a strand complementary thereto; And (5) прямой или косвенный анализ последовательности молекулы нуклеиновой кислоты, высвобожденной на стадии (4).(5) directly or indirectly analyzing the sequence of the nucleic acid molecule released in step (4). 42. Способ по п. 41, где пространственная информация дополнительно включает экспрессию гена или мРНК.42. The method of claim 41, wherein the spatial information further includes gene or mRNA expression. 43. Способ по п. 41 или 42, где лигирование, указанное на стадии (3)(i) или стадии (3)(ii) осуществляют с использованием лигазы.43. The method according to claim 41 or 42, wherein the ligation specified in step (3)(i) or step (3)(ii) is carried out using a ligase. 44. Способ по любому из пп. 41-43, применяемый для определения транскриптома в образце, где:44. Method according to any one of paragraphs. 41-43, used to determine the transcriptome in a sample where: (а) на стадии (3) (i) с захваченной молекулы РНК синтезируют молекулу кДНК, используя лигированные молекулы первой и второй нуклеиновых кислот в качестве праймера для обратной транскрипции, где молекула кДНК в качестве метки пространственной информации имеет комплемент позиционной последовательности, содержащийся в молекуле первой нуклеиновой кислоты, и, возможно, амплифицируют молекулу кДНК; или на стадии (3)(ii) с захваченной молекулы РНК синтезируют молекулу кДНК, используя молекулу второй нуклеиновой кислоты в качестве праймера для обратной транскрипции, лигируют молекулу первой нуклеиновой кислоты и молекулу кДНК, гибридизованную с каждой последовательностью-носителем, предпочтительно используя лигазу, с получением молекулы кДНК, которая в качестве метки пространственной информации имеет комплемент позиционной последовательности, содержащийся в молекуле первой нуклеиновой кислоты, и, возможно, амплифицируют молекулу кДНК; или на стадии (3)(iii) с захваченной молекулы РНК синтезируют молекулу кДНК, используя лигированные молекулы первой и второй нуклеиновых кислот в качестве праймера для обратной транскрипции, где молекула кДНК в качестве метки пространственной информации имеет комплемент позиционной последовательности, содержащийся в молекуле первой нуклеиновой кислоты, и, возможно, амплифицируют молекулу кДНК;(a) in step (3) (i) a cDNA molecule is synthesized from the captured RNA molecule using the ligated molecules of the first and second nucleic acids as a primer for reverse transcription, where the cDNA molecule as a spatial information tag has the complement of the positional sequence contained in the molecule the first nucleic acid, and optionally amplifying a cDNA molecule; or in step (3)(ii), a cDNA molecule is synthesized from the captured RNA molecule using the second nucleic acid molecule as a primer for reverse transcription, the first nucleic acid molecule and the cDNA molecule hybridized to each carrier sequence are ligated, preferably using a ligase, with obtaining a cDNA molecule that has a positional sequence complement contained in the first nucleic acid molecule as a spatial information tag, and optionally amplifying the cDNA molecule; or in step (3)(iii), a cDNA molecule is synthesized from the captured RNA molecule using the ligated first and second nucleic acid molecules as a primer for reverse transcription, where the cDNA molecule as a spatial information tag has the complement of the positional sequence contained in the first nucleic acid molecule acids, and possibly amplify the cDNA molecule; иAnd (б) на стадии (4) высвобождают с поверхности панели по меньшей мере часть молекул кДНК и/или их ампликонов, причем высвобожденная молекула нуклеиновой кислоты может представлять собой первую и/или вторую цепь молекулы кДНК или ее ампликон, и где указанная часть содержит позиционную последовательность или комплементарную ей цепь;(b) in step (4) releasing from the surface of the panel at least a portion of the cDNA molecules and/or amplicons thereof, wherein the released nucleic acid molecule may be a first and/or second strand of a cDNA molecule or an amplicon thereof, and wherein said portion contains a positional sequence or its complementary chain; предпочтительно, на стадии (1) захватывающая последовательность содержит олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК.preferably, in step (1) the capture sequence comprises an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA. 45. Способ получения пространственной информации о нуклеиновой кислоте в образце, где пространственная информация включает расположение и/или распределение нуклеиновой кислоты, и указанный способ включает следующие стадии:45. A method for obtaining spatial information about a nucleic acid in a sample, where the spatial information includes the location and/or distribution of the nucleic acid, and the method includes the following steps: (1) предоставление панели нуклеиновых кислот по любому из пп. 13-18 или получение панели нуклеиновых кислот способом по любому из пп. 32-37; где панель нуклеиновых кислот содержит твердую подложку с многочисленнымии видами последовательностей-носителей, присоединенных к ее поверхности, каждый вид последовательности-носителя занимает в панели отличное от другого вида положение, и каждый указанный вид последовательности-носителя содержит множество копий последовательности-носителя;(1) providing a panel of nucleic acids according to any one of claims. 13-18 or obtaining a panel of nucleic acids by the method according to any one of paragraphs. 32-37; wherein the nucleic acid panel comprises a solid support with multiple kinds of carrier sequences attached to its surface, each kind of carrier sequence occupies a different position in the panel, and each kind of carrier sequence contains multiple copies of the carrier sequence; каждая последовательность-носитель содержит гибридизованную с ней молекулу первой нуклеиновой кислоты, и молекула первой нуклеиновой кислоты содержит комплемент позиционной последовательности, соответствующий положению данного вида последовательности-носителя на панели, и захватывающую последовательность, способную захватывать нуклеиновую кислоту в образце;each carrier sequence contains a first nucleic acid molecule hybridized thereto, and the first nucleic acid molecule contains a positional sequence complement corresponding to the position of a given type of carrier sequence on the panel, and a capture sequence capable of capturing the nucleic acid in the sample; где каждый указанный вид последовательности-носителя, содержащий одинаковую позиционную последовательность, занимает область, имеющую диаметр менее 1 микрометра;wherein each specified carrier sequence species containing the same positional sequence occupies a region having a diameter of less than 1 micrometer; (2) приведение панели нуклеиновых кислот в контакт с исследуемым образцом в условиях, обеспечивающих отжиг, так что нуклеиновая кислота в исследуемом образце отжигается с захватывающей последовательностью молекулы первой нуклеиновой кислоты, и таким образом, положение нуклеиновой кислоты можно сопоставить с положением молекулы первой нуклеиновой кислоты на панели нуклеиновых кислот;(2) bringing the panel of nucleic acids into contact with the test sample under annealing conditions such that a nucleic acid in the test sample anneals to the capture sequence of the first nucleic acid molecule, and thus the position of the nucleic acid can be compared with the position of the first nucleic acid molecule on nucleic acid panels; (3) осуществление реакции элонгации праймера с использованием молекулы первой нуклеиновой кислоты в качестве праймера и с использованием молекулы захваченной нуклеиновой кислоты в качестве матрицы, в условиях, обеспечивающих элонгацию праймера, с получением продукта элонгации, в котором цепь, которая гибридизуется с молекулой захваченной нуклеиновой кислоты, в качестве метки пространственной информации имеет комплемент позиционной последовательности, содержащийся в молекуле первой нуклеиновой кислоты;(3) performing a primer elongation reaction using the first nucleic acid molecule as a primer and using the captured nucleic acid molecule as a template, under conditions allowing for primer elongation, to produce an elongation product in which a strand that hybridizes to the captured nucleic acid molecule , as a spatial information label, has the complement of the positional sequence contained in the first nucleic acid molecule; (4) высвобождение с поверхности панели по меньшей мере части молекул нуклеиновых кислот, несущих метки пространственной информации, причем эта часть содержит позиционную последовательность или комплементарную ей цепь и молекулу захваченной нуклеиновой кислоты или комплементарную ей цепь; и(4) releasing from the surface of the panel at least a portion of the nucleic acid molecules bearing the spatial information tags, the portion comprising a positional sequence or a strand complementary thereto and a captured nucleic acid molecule or a strand complementary thereto; And (5) прямой или косвенный анализ последовательности молекулы нуклеиновой кислоты, высвобожденной на стадии (4).(5) directly or indirectly analyzing the sequence of the nucleic acid molecule released in step (4). 46. Способ по п. 45, где пространственная информация дополнительно включает экспрессию гена или мРНК.46. The method of claim 45, wherein the spatial information further includes gene or mRNA expression. 47. Способ по п. 45 или 46, применяемый для определения транскриптома в образце, в котором:47. The method according to claim 45 or 46, used to determine the transcriptome in a sample in which: на стадии (3) с захваченной молекулы РНК синтезируют молекулу кДНК, с использованием молекулы первой нуклеиновой кислоты в качестве праймера для обратной транскрипции, причем молекула кДНК в качестве метки пространственной информации имеет комплемент позиционной последовательности, содержащийся в молекуле первой нуклеиновой кислоты, и, возможно, амплифицируют молекулу кДНК;in step (3), a cDNA molecule is synthesized from the captured RNA molecule using the first nucleic acid molecule as a primer for reverse transcription, the cDNA molecule having a positional sequence complement contained in the first nucleic acid molecule as a spatial information tag, and optionally amplifying a cDNA molecule; на стадии (4) высвобождают с поверхности панели по меньшей мере часть молекул кДНК и/или их ампликонов, причем высвобожденная молекула нуклеиновой кислоты может представлять собой первую и/или вторую цепь молекулы кДНК или ее ампликон, и где указанная часть содержит позиционную последовательность или комплементарную ей цепь;at step (4) releasing from the surface of the panel at least a portion of the cDNA molecules and/or amplicons thereof, wherein the released nucleic acid molecule may be the first and/or second strand of the cDNA molecule or an amplicon thereof, and wherein said portion comprises a positional sequence or complementary her chain; предпочтительно, на стадии (1) захватывающая последовательность содержит олигонуклеотидную последовательность, способную захватывать мРНК.preferably, in step (1) the capture sequence comprises an oligonucleotide sequence capable of capturing mRNA. 48. Способ по любому из пп. 41-47, где многочисленные копии последовательности-носителя представляют собой DNB, образованный конкатемером последовательности-носителя, или многочисленные копии последовательности-носителя представляют собой кластер ДНК, образованный популяцией клонов последовательности-носителя.48. Method according to any one of paragraphs. 41-47, wherein the multiple copies of the carrier sequence are a DNB formed by a concatemer of the carrier sequence, or the multiple copies of the carrier sequence are a DNA cluster formed by a population of clones of the carrier sequence. 49. Способ по любому из пп. 41-48, где на стадии (5) анализ последовательности включает секвенирование или специфичную к последовательности реакцию ПЦР.49. Method according to any one of paragraphs. 41-48, wherein step (5) sequence analysis involves sequencing or a sequence-specific PCR reaction. 50. Способ по любому из пп. 41-49, дополнительно включающий стадию (6): сопоставление информации, полученной путем анализа последовательности на стадии (5), с изображением образца, где изображение образца получают до или после стадии (3);50. Method according to any one of paragraphs. 41-49, further comprising step (6): comparing the information obtained by analyzing the sequence in step (5) with a sample image, where the sample image is obtained before or after step (3); предпочтительно, изображение образца получают с применением световой, светлопольной, темнопольной, фазовоконтрастной, флуоресцентной, отражательной, интерференционной, конфокальной микроскопии или их комбинации.preferably, the sample is imaged using light, bright-field, dark-field, phase contrast, fluorescence, reflectance, interference, confocal microscopy, or a combination thereof. 51. Способ по любому из пп. 41-50, в котором до или после высвобождения с поверхности панели молекулы нуклеиновой кислоты, несущей метку пространственной информации, или молекулы кДНК, несущей метку пространственной информации, синтезируют комплементарную цепь или вторую цепь кДНК;51. Method according to any one of paragraphs. 41-50, in which, before or after the release of a nucleic acid molecule carrying a spatial information tag or a cDNA molecule carrying a spatial information tag from the surface of the panel, a complementary strand or a second strand of cDNA is synthesized; предпочтительно, в синтезе комплементарной цепи или второй цепи используют случайный праймер и полимеразу, обеспечивающую вытеснение цепи.Preferably, a random primer and a strand displacement polymerase are used in the synthesis of the complementary strand or second strand. 52. Способ по любому из пп. 41-51, который, перед анализом последовательности, дополнительно включает стадию амплификации молекулы нуклеиновой кислоты или молекулы кДНК, несущей метку пространственной информации;52. Method according to any one of paragraphs. 41-51, which, prior to sequence analysis, further includes the step of amplifying a nucleic acid molecule or cDNA molecule carrying a spatial information tag; где, предпочтительно, стадию амплификации осуществляют после высвобождения с панели молекулы нуклеиновой кислоты или молекулы кДНК, несущей метку пространственной информации, или стадию амплификации выполняют на панели in situ;wherein, preferably, the amplification step is carried out after the nucleic acid molecule or cDNA molecule carrying the spatial information tag is released from the panel, or the amplification step is carried out on the panel in situ; предпочтительно, стадия амплификации включает ПЦР.preferably, the amplification step includes PCR. 53. Способ по любому из пп. 41-52, который, перед анализом последовательности, дополнительно включает стадию очистки высвобожденной молекулы нуклеиновой кислоты.53. Method according to any one of paragraphs. 41-52, which, prior to sequence analysis, further includes the step of purifying the released nucleic acid molecule. 54. Способ по любому из пп. 41-53, который, перед стадией (4), дополнительно включает стадию промывания панели для удаления остатков образца.54. Method according to any one of paragraphs. 41-53, which, before step (4), further includes the step of washing the panel to remove sample residues. 55. Способ по любому из пп. 41-54, в котором на стадии (4) молекула нуклеиновой кислоты высвобождается с поверхности панели следующим способом: (1) расщеплением нуклеиновой кислоты; (2) денатурацией и/или (3) физическим способом.55. Method according to any one of paragraphs. 41-54, in which in step (4) the nucleic acid molecule is released from the surface of the panel by the following method: (1) cleavage of the nucleic acid; (2) denaturation and/or (3) physical means. 56. Способ по любому из пп.41-55, где образец представляет собой образец ткани, такой как срез ткани;56. The method according to any one of claims 41-55, where the sample is a tissue sample, such as a tissue section; предпочтительно, срез ткани готовят из фиксированной ткани, например, фиксированной формалином и заключенной в парафин (FFPE) ткани или ткани, подвергнутой глубокой заморозке.preferably, the tissue section is prepared from fixed tissue, such as formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) tissue or deep-frozen tissue. 57. Способ по любому из пп. 25-56, где твердая подложка представляет собой чип;57. Method according to any one of paragraphs. 25-56, where the solid support is a chip; предпочтительно, твердая подложка может применяться в качестве платформы для секвенирования, такой как чип для секвенирования;preferably, the solid support can be used as a sequencing platform, such as a sequencing chip; предпочтительно, твердая подложка представляет собой чип для высокопроизводительного секвенирования, такой как чип для высокопроизводительного секвенирования, используемый в платформах для секвенирования Illumina, MGI или Thermo Fisher.preferably, the solid support is a high-throughput sequencing chip, such as a high-throughput sequencing chip used in Illumina, MGI or Thermo Fisher sequencing platforms.
RU2021135125A 2019-05-15 2020-05-14 Panel and method of obtaining spatial information about nucleic acids RU2803202C9 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910403775.6 2019-05-15
CN201911240733.1 2019-12-06

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2021135125A RU2021135125A (en) 2023-06-15
RU2803202C2 RU2803202C2 (en) 2023-09-11
RU2803202C9 true RU2803202C9 (en) 2023-10-19

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5340474A (en) * 1988-03-24 1994-08-23 Terrapin Technologies, Inc. Panels of analyte-binding ligands
RU99117594A (en) * 1997-01-16 2001-06-27 Хайсек, Инк. METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTION OR QUANTITATIVE ASSESSMENT OF NUCLEIC ACIDS
RU2406762C2 (en) * 2002-06-12 2010-12-20 Новартис Вэксинес Энд Дайэгностикс, Инк. Set of two primers for amplifying nucleic acid of hepatitis a virus, method of detecting hepatitis a virus using said set (versions) and kit for detecting hepatitis a virus
EP2946345A4 (en) * 2013-01-17 2016-09-07 Personalis Inc Methods and systems for genetic analysis
RU2609630C2 (en) * 2009-02-27 2017-02-02 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Genomic selection and sequencing using coded microcarriers
WO2017019456A2 (en) * 2015-07-27 2017-02-02 Illumina, Inc. Spatial mapping of nucleic acid sequence information

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5340474A (en) * 1988-03-24 1994-08-23 Terrapin Technologies, Inc. Panels of analyte-binding ligands
RU99117594A (en) * 1997-01-16 2001-06-27 Хайсек, Инк. METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTION OR QUANTITATIVE ASSESSMENT OF NUCLEIC ACIDS
RU2406762C2 (en) * 2002-06-12 2010-12-20 Новартис Вэксинес Энд Дайэгностикс, Инк. Set of two primers for amplifying nucleic acid of hepatitis a virus, method of detecting hepatitis a virus using said set (versions) and kit for detecting hepatitis a virus
RU2609630C2 (en) * 2009-02-27 2017-02-02 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Genomic selection and sequencing using coded microcarriers
EP2946345A4 (en) * 2013-01-17 2016-09-07 Personalis Inc Methods and systems for genetic analysis
WO2017019456A2 (en) * 2015-07-27 2017-02-02 Illumina, Inc. Spatial mapping of nucleic acid sequence information

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11795498B2 (en) Methods of detecting analytes
US20230175047A1 (en) Array and method for detecting spatial information of nucleic acids
EP1711631B1 (en) Nucleic acid characterisation
EP2619329A1 (en) Direct capture, amplification and sequencing of target dna using immobilized primers
KR20210023948A (en) Method and apparatus for obtaining high purity nucleotides
KR20210142690A (en) system
JP2023531463A (en) Compositions and methods for in situ single cell analysis using enzymatic nucleic acid extension
WO2013079649A1 (en) Method and kit for characterizing rna in a composition
CN112654714A (en) Primer oligonucleotides for sequencing
US20050064432A1 (en) Nucleic acid amplification and detection
RU2803202C9 (en) Panel and method of obtaining spatial information about nucleic acids
RU2803202C2 (en) Panel and method of obtaining spatial information about nucleic acids
WO2004053159A2 (en) Oligonucleotide guided analysis of gene expression
US20220025430A1 (en) Sequence based imaging
WO2023115536A1 (en) Method for generating labeled nucleic acid molecular population and kit thereof
WO2024015766A1 (en) Scalable, submicron-resolution replication of dna arrays
RU2021135125A (en) PANEL AND METHOD FOR OBTAINING SPATIAL INFORMATION ABOUT NUCLEIC ACIDS
JP2002360246A (en) Nucleic acid-immobilized product