[发明专利]使用MERFISH、扩展显微术和相关技术进行多重成像

说明书

本发明一般性涉及显微术和涉及用于成像或测定例如细胞内的核酸或其他所需靶标的系统和方法。在某些方面，样品包含在可膨胀材料内，可膨胀材料以某种方式膨胀和成像。材料的膨胀改善了后续图像的有效分辨率。例如，这可以与其他超分辨率技术(例如STORM)和/或与诸如MERFISH的技术组合以用于测定样品内的核酸例如mRNA，例如通过将核酸探针结合到样品上。其他方面一般性涉及用于此类方法的组合物或装置、用于此类方法的试剂盒等。

相关申请

本申请要求由Zhuang等人于2016年11月8日提交的题为“Matrix Imprinting andClearing”的美国临时专利申请序列号62/419,033和Zhuang等人于2017年10月6日提交的题为“Multiplexed Imaging Using MERFISH,Expansion Microscopy,and RelatedTechnologies”的美国临时专利申请序列号62/569,127的权益。这些中的每一篇都通过引用整体并入本文。

政府资助

本发明是在美国国立卫生研究院授予的基金号OD022125下由美国政府支持完成的。美国政府拥有本发明的某些权利。

领域

本发明一般性涉及显微术和涉及用于成像或测定例如细胞内的核酸或其他所需靶标的系统和方法。

背景

基于图像的单细胞转录组学(其中通过成像鉴定、计数和原位定位RNA种类)天然地保留RNA的天然空间背景。多重错误-稳健荧光原位杂交(MERFISH)是用于单细胞转录组成像的方法，并且已经证明在单细胞中分析数百至数千个RNA。在MERFISH中，通过组合标记方法鉴定RNA，所述组合标记方法使用错误稳健的二进制条形码和随后连续轮的单分子荧光原位杂交(smFISH)以读出这些条形码来编码RNA种类。RNA鉴定的准确性依赖于个体RNA分子的空间分离信号，这限制了可以测量的RNA的密度并使得大量高丰度RNA的多重成像具有挑战性。因此，需要改进成像技术。

概述

本发明一般性涉及显微术和涉及用于成像或测定例如细胞内的核酸或其它所需靶标的系统和方法。在一些情况下，本发明的主题涉及相关的产品、特定问题的替代解决方案和/或一个或多个系统和/或物品的多种不同用途。

在一个方面，本发明一般性涉及包含可膨胀材料的制品。该材料可包括包埋的细胞和固定至可膨胀材料的多个核酸。在一些情况下，固定至可膨胀材料的多个核酸中的至少50％的核酸固定在单一的点(single points)上。

根据另一方面，本发明一般性涉及包含扩增细胞和固定在聚合物上的多个核酸的聚合物。在一些实施方案中，细胞在聚合物内膨胀至其正常尺寸的至少5倍。在某些情况下，固定至可膨胀材料的多个核酸中至少50％固定在单一的点上。

另一方面，本发明一般性涉及一种方法。在一组实施方案中，该方法包括将细胞包埋到可膨胀材料中，将来自细胞的核酸固定至可膨胀材料，使可膨胀材料膨胀，将可膨胀材料暴露于多个核酸探针，以及测定核酸探针与固定的核酸的结合。

在另一组实施方案中，该方法包括将多个靶标固定至可膨胀材料，和使可膨胀材料膨胀。在一些情况下，固定至可膨胀材料的多个靶标中至少50％的靶标固定在单一的点上。

在另一组实施方案中，该方法包括将多个核酸固定至可膨胀材料，将可膨胀材料暴露于多个核酸探针，使可膨胀材料膨胀，以及测定核酸探针与固定的核酸的结合。在某些实施方案中，固定至可膨胀材料的多个核酸中至少50％的核酸固定在单一的点上。

另一方面，本发明涵盖制备本文所述的一个或多个实施方案(例如MERFISH和扩展显微术)的方法。在另一方面，本发明涵盖使用本文所述的一个或多个实施方案(例如MERFISH和扩展显微术)的方法。