Massively parallel quantitative single-cell PCR with qCell Arrays

使用 qCell 阵列进行大规模并行定量单细胞 PCR

基本信息

  • 批准号:
    9046980
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 19.97万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-06-01 至 2017-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

 DESCRIPTION (provided by applicant): Mission Bio, Inc. develops instrumentation that will accelerate the investigation of cellular heterogeneity relevant to human health by rapidly and accurately performing single-cell nucleic acid analysis. We previously introduced a new sorting technology, PCR-activated cell sorting (PACS), which is both high in throughput and able to analyze a wide variety of nucleic acid biomarkers with unmatched sensitivity and specificity. Using multiplexed TaqMan PCR assays performed in microfluidic droplets, the system is able to interrogate individual cells for the expression of specific combinations of transcripts, genomic DNA, mutations or non-coding RNAs, targets not amenable to antibody-based detection. While this platform has proven widely useful for identifying and sorting many rare and unique cells, it relies on endpoint PCR reactions and is not able to precisely discriminate between similar cell types possessing only minor differences in nucleic acid copy number. The objective of this SBIR proposal is to develop a platform for performing precise single-cell nucleic acid quantitation on tens of thousands of cells. True quantitative capability with single-cell resolution requires that the TaqMan reaction fluorescence be measured and recorded at the end of each cycle of PCR. To do this with our single-cell droplet reactions, we must build a microfluidic chip, the qCell Array, that can permit thermocycling, fluorescence imaging and spatial tracking of all droplets. The capability provided by such an approach would represent a breakthrough over current methods for quantitative single-cell qPCR that are expensive, labor intensive and/or lack the throughput necessary to analyze large numbers of cells. The intellectual merits of the qCell Array approach stem from the core ability to deliver a rapid and low- cost solution for massively parallel, quantitative single-cell genetic and transcriptional analysis on large heterogeneous populations of cells. The impact of cellular heterogeneity on biological function and disease is crucially important to questions in human immunology, stem cell biology, infectious disease and cancer research. By analyzing individual cells within a mixed population, it is possible to identif rare cell populations or transient cell states critical to human health and development that are otherwise unobservable by ensemble measurements. Commercialization of the qCell Array platform will enable a more detailed and comprehensive analysis of the genes and transcripts in these heterogeneous cell populations. The qCell Array relies on proven molecular biology approaches, advanced microfluidics, and a solid foundation of intellectual property. Phase I funding will result in the development of a needed and technically achievable research and diagnostic tool with high impact potential in the biomedical marketplace.
 描述(由申请人提供):Mission Bio, Inc. 开发的仪器将通过快速、准确地执行单细胞核酸分析来加速与人类健康相关的细胞异质性的研究。我们之前推出了一种新的分选技术,即 PCR 激活细胞分选 (PACS),该技术通量高,并且能够以无与伦比的灵敏度和特异性分析多种核酸生物标志物。使用在微流体液滴中进行的多重 TaqMan PCR 测定,该系统能够询问单个细胞的转录物、基因组 DNA、突变或非编码 RNA 的特定组合的表达,以及不适合基于抗体的检测的目标。虽然该平台已被证明可广泛用于识别和分选许多稀有和独特的细胞,但它依赖于终点 PCR 反应,无法精确区分核酸拷贝数仅存在微小差异的相似细胞类型。该 SBIR 提案的目标是开发一个平台,对数万个细胞进行精确的单细胞核酸定量。具有单细胞分辨率的真正定量能力要求在每个 PCR 循环结束时测量和记录 TaqMan 反应荧光。为了通过我们的单细胞液滴反应做到这一点,我们必须构建一个微流控芯片,qCell 阵列,它可以允许所有液滴的热循环、荧光成像和空间跟踪。这种方法提供的能力将代表对当前定量单细胞 qPCR 方法的突破,目前的定量单细胞 qPCR 方法昂贵、劳动密集型和/或缺乏分析大量细胞所需的通量。 qCell 阵列方法的智力优点源于其核心能力,即为大规模异质细胞群进行大规模并行、定量单细胞遗传和转录分析提供快速且低成本的解决方案。细胞异质性对生物功能和疾病的影响对于人类免疫学、干细胞生物学、传染病和癌症研究中的问题至关重要。通过分析混合群体中的单个细胞,可以识别对人类健康和发育至关重要的稀有细胞群体或瞬时细胞状态,而这些细胞状态是通过整体测量无法观察到的。 qCell Array 平台的商业化将使人们能够对这些异质细胞群中的基因和转录本进行更详细和全面的分析。 qCell 阵列依赖于经过验证的分子生物学方法、先进的微流体技术和坚实的知识产权基础。第一阶段的资金将导致开发所需的、技术上可实现的研究和诊断工具,在生物医学市场上具有巨大的影响潜力。

项目成果

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