(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211046021.8 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 申请人 上海迪赢生物科技有限公司 (72)发明人 师咏勇　张满仓　陈建　陈兴华　 (74)专利代理 机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 专利代理师 关畅 (51)Int.Cl. C40B 50/06(2006.01) C40B 40/06(2006.01) C12Q 1/6837(2018.01) C12N 15/11(2006.01) (54)发明名称 基于空间交错编码多组学芯片及其制备方 法与应用 (57)摘要 本发明公开了基于空间交错编码多组学芯 片及其制备方法与应用。 本发明基于3D喷墨原位 DNA合成技术利用空间交错编码策略制作高分辨 率的大尺度空间多组学芯片， 进而使用空间原位 捕获策略对组织切片进行高通量的原位转录组 分析、 原位表观组分析、 原位非编码RNA分析和原 位蛋白组分析； 实现了单细胞分辨率、 大尺度空 间覆盖， 同时兼顾高的基因数目检出率； 可用于 器官或组织的三维全覆盖精确转录图谱或时空 图谱构建。 权利要求书4页 说明书11页 附图8页 CN 115386965 A 2022.11.25 CN 115386965 A 1.一种基于空间交错编码多组学芯片的原位制备 方法， 包括如下步骤： 1)将基底用水虎鱼溶 液进行表面处 理然后等离 子清洗， 得到预处 理的基底； 2)将所述预处理的基底用亲水性硅烷和疏水性硅烷的混合液浸泡， 然后进行蒸镀或 CVD表面处理； 再依次加入Spacer试剂、 Unylinker分子处理， 得到表面处理的功能图案化芯 片； 3)在所述表面处理的功能图案化芯片上通过高通量原位喷墨打印合成平台合成用于 空间多组学分析的序列， 得到空间转录组芯片； 4)将所述空间转录组芯片经过氨解脱去保护 碱基处理后， 得到蜂窝状全覆盖空间转录 组芯片； 5)将所述蜂窝状全覆盖空间转录组芯片进行Capture  Oligo杂交反应； 6)将和步骤5)中经所述探针转换的芯片利用无5 ’ ‑3’外切酶活性、 无3 ’ ‑5’外切酶活性 和无链置换活性的聚合酶和连接酶进行探针延伸和连接； 7)将经步骤6)处 理的芯片清洗， 即得到基于空间交错编码空间多组学芯片。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述表面处理 的功能图案化芯片上利用相 邻交错合成产生的长度多态性编码序列作为空间坐标条形码进行所述空间多组学分析的 序列的地址确认。 3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于： 所述表面处理的功能图案化芯片上包 含三类Spot区域， 分别为1区Spot、 2区Spot和3区Spot； 所述2区定义为两个相邻圆形像素点交集部分， 所述3区定义为三个相邻圆形交集的区 域， 所述1区定义 为剩余未交集部分； 所述1区的空间坐标条形码的长度为n， 则所述2区的空间坐标条形码长度为2n， 所述3 区的空间坐标 条形码长度为3n。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于： 步骤3)中包括打开控制电脑将所述高通量 原位喷墨打印合成平台 中将如下合成序列输入高通 量DNA合成控制软件： 每个所述Spot区域的序列从3端到5端依次为通用序列、 空间编码序列、 分子标签序列 和搭桥序列； 在整个所述表面处理的功能图案化芯片上， 所有所述Spot序列中通用 序列、 所述分子 标签序列和所述搭桥序列 均相同， 采用Fl ow Cell部件进行通用合成； 每个所述Spot区域的序列包含一个唯一的空间编码序列， 所述空间编码序列部分的合 成由压电喷墨打印嵌套合成策略进行合成。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于： 对于所述空间编码序列部分的合成的控制 软件程序如下： 以所有点的所述1区圆心点建立坐标系， 第一次按照奇数列进行合成， 仅仅 合成X＝1,5,9,13,17 …列， 其中X＝1行的坐标如下X＝1,Y＝1； X＝1,Y＝3； X＝1,Y＝5； X＝ 1,Y＝7， 其他依次类推， 整个坐标系的其他点设置为空值， 偶联之后完成氧化脱保护等步 骤； 第二次按照奇数列进行合成， 仅仅合成X＝3,7,11,15,19 …行， 其中X＝3行的坐标如下X ＝3,Y＝1； X＝3,Y＝3； X＝3,Y＝5； X＝3,Y＝7， 其他依次类推； 整个坐标系的其他点设置为 空值， 偶联之后完成氧化脱保护等步骤； 第三次按照偶数列进 行合成， 仅仅合 成X＝2,6,10, 14,18…列， 其中X＝6列的坐标如下X＝2,Y＝2； X＝2,Y＝4； X＝2,Y＝6； X＝2,Y＝8； X＝2,Y ＝10， 其他依次类推； 整个坐标系的其他点设置为空值， 偶联之后完成氧化脱保护等步骤；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115386965 A 2第四次按照偶 数列进行合成， 仅仅合成X＝4,8,12,16,20 …列， 其中X＝4列的坐标如下X＝ 4,Y＝2； X＝4,Y＝4； X＝4,Y＝6； X＝4,Y＝8； X＝4,Y＝10， 其他依次类推； 整个坐标系的其他 点设置为空值， 偶联之后完成氧化脱保护等步骤； 整个坐标系的其他点设置为空值， 偶联之 后完成氧化脱保护步骤； 在所述表面处理的功能图案化芯片上， 每层合成做一次循环， 对于 嵌套合成策略每层的序列都重复上述四 次的循环。 6.根据权利要求1 ‑5中任一项所述的方法， 其特征在于： 所述基底材料选自玻璃晶圆、 石英晶圆和包 含二氧化硅层的硅晶圆中的至少一种； 步骤2)中， 所述亲 水性硅烷与所述疏 水性硅烷的质量比为1:5～15 0； 所述亲水性硅烷选自5,6 ‑环氧己基三乙氧基硅烷、 3 ‑[2‑(2‑氨基乙基氨基)乙基氨基] 丙基‑三甲氧基硅烷、 [8 ‑(环氧丙基氧) ‑正辛基]三甲氧基硅烷、 3 ‑缩水甘油醚氧基丙基三 乙氧基硅烷、 11 ‑(三乙氧基甲硅烷基)十一烷 ‑1‑胺、 11‑氨基十一烷基三甲氧基硅烷、 3 ‑缩 水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷、 N ‑(3‑三乙氧基甲硅烷基丙基) ‑4‑羟基丁酰胺、 11 ‑乙酰 氧基十一烷基三乙氧基硅烷、 正癸基三乙氧基硅烷、 (3 ‑氨丙基)三甲氧基硅烷、 (3 ‑氨丙基) 三乙氧基硅烷和3 ‑碘‑丙基三甲氧基硅烷中的至少一种； 所述疏水性硅烷选自十三氟四氢辛基 ‑三乙氧基硅烷、 氟辛基三氯硅烷、 (十三氟 ‑1,1, 2,2‑四氢辛基)三氯硅烷和(十三氟 ‑1,1,2,2‑四氢辛基)三甲氧基硅烷中的至少一种； 所述Spacer试剂选自五甘醇、 六甘醇和PEG  800中的至少一种； 所述Unylinker 分子选自如下 式(1)‑(19)所示的linker、 式(20) ‑(22)所示的可光裂解 的linker、 式(23) ‑(32)所示的可枝接多种官能团的l inker中的至少一种：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115386965 A 3