癌细胞和单细胞中蛋白质-蛋白质相互作用的多重差异分析

本公开提供了用于从群体样本和单细胞样本鉴定蛋白质相互作用的方法和系统。

背景技术：

1、癌症源于基因和蛋白质活性的改变以及生物途径的失调。途径由机制性物理相互作用构建。测量这些相互作用的方法是有限的。酵母双杂交及相关方法涉及高度工程化的系统，这些系统脱离了实际肿瘤细胞的细胞环境。其他基于细胞的技术需要表达经修饰而包括用于亲和纯化、邻近标记或成像的标签的蛋白质，这些技术对于应用于模型系统是可行的，但对于从人类对象获得的肿瘤试样则不可行。缺乏能够进行多重化、能够鉴定相互作用配偶体的定量差异、并且能够在单个肿瘤细胞水平上解析人类肿瘤异质性的方法。通过rna-seq批量测量转录组的状态、以及通过单细胞rna-seq解析异质性已经改变了理解癌症中转录变化的能力，但仍然不能直接揭示引起这些变化的异常相互作用。

技术实现思路

1、本文公开了用于检测样本中蛋白质相互作用的方法。

2、在一些实施方案中，所述方法包括：(i) 使所述样本与至少一种第一检测试剂接触，其中所述至少一种第一检测试剂中的每一种包含针对第一目的蛋白质的抗体或其片段，所述抗体或其片段与第一条形码寡核苷酸共价连接；(ii) 使所述样本与至少一种第二检测试剂接触，其中所述第二检测试剂包含针对第二目的蛋白质的抗体或其片段，所述抗体或其片段与第二条形码寡核苷酸共价连接，其中所述第一条形码寡核苷酸和所述第二条形码寡核苷酸被配置用于在紧密邻近时彼此连接；(iii) 将所述第一条形码寡核苷酸和所述第二条形码寡核苷酸连接以形成连续寡核苷酸；以及(iv) 检测所述连续寡核苷酸的形成。

3、在一些实施方案中，所述方法包括：(i) 使所述样本与至少一种第一检测试剂接触，其中所述至少一种第一检测试剂中的每一种包含针对第一目的蛋白质的抗体或其片段，所述抗体或其片段与包含第一切割位点的第一条形码寡核苷酸共价连接；(ii) 使所述样本与至少一种第二检测试剂接触，其中所述第二检测试剂包含针对第二目的蛋白质的抗体或其片段，所述抗体或其片段与包含第二切割位点的第二条形码寡核苷酸共价连接，其中所述第二切割位点和所述第一切割位点产生互补的单链末端；(iii) 使所述样本与以下接触：被配置为作用于所述第一切割位点和所述第二切割位点的一种或多种切割试剂，和连接酶；以及(iv) 检测包含所述第一条形码寡核苷酸和所述第二条形码寡核苷酸的连续寡核苷酸的形成。

4、在一些实施方案中，检测所述连续寡核苷酸的形成表明所述第一目的蛋白质和所述第二靶目的蛋白质紧密邻近。

5、在一些实施方案中，所述方法包括使所述样本与多种第一检测试剂接触，每种第一检测试剂靶向不同的第一目的蛋白质，和/或使所述样本与多种第二检测试剂接触，每种第二检测试剂靶向不同的第二目的蛋白质。

6、在一些实施方案中，步骤(i)和步骤(ii)同时进行；步骤(i)在步骤(ii)之前进行；或者步骤(ii)在步骤(i)之前进行。

7、在一些实施方案中，步骤(i)和/或步骤(ii)包括使所述样本与所述第一检测试剂和/或所述第二检测试剂接触约10分钟至约48小时。

8、在一些实施方案中，所述第一检测试剂或第二检测试剂之一结合至固体表面，或包含被配置为与固体表面结合的官能团。在一些实施方案中，所述固体表面是珠粒或颗粒。在一些实施方案中，所述方法还包括从所述样本中分离或提取出结合至固体表面的检测试剂和结合配偶体。

9、在一些实施方案中，所述第一条形码寡核苷酸和所述第二条形码寡核苷酸具有约20至150个碱基对的长度。在一些实施方案中，所述第一条形码寡核苷酸和所述第二条形码寡核苷酸各自包含两侧为引物结合位点的条形码和唯一分子标识符（umi）。在一些实施方案中，所述第一切割位点和所述第二切割位点中的每一个相对于与所述抗体或其片段的连接位点而言位于所述条形码和umi的远端。

10、在一些实施方案中，检测连续寡核苷酸的形成包括：从所述样本中提取出所述连续寡核苷酸；以及对所述连续寡核苷酸进行扩增和/或测序。

11、在一些实施方案中，所述方法还包括基于所述条形码和/或umi将所述连续寡核苷酸映射到所述蛋白质相互作用。

12、在一些实施方案中，所述样本是生物样本。

13、本文还公开了用于检测样本中蛋白质相互作用的系统。

14、在一些实施方案中，所述系统包括：至少一种第一检测试剂，其中所述至少一种第一检测试剂中的每一种包含针对第一目的蛋白质的抗体或其片段，所述抗体或其片段与第一条形码寡核苷酸共价连接；以及至少一种第二检测试剂，其中所述第二检测试剂包含针对第二目的蛋白质的抗体或其片段，所述抗体或其片段与第二条形码寡核苷酸共价连接。在一些实施方案中，所述第一条形码寡核苷酸和所述第二条形码寡核苷酸被配置用于在紧密邻近时彼此连接。

15、在一些实施方案中，所述第一条形码寡核苷酸和所述第二条形码寡核苷酸是双链的。在一些实施方案中，所述第一条形码寡核苷酸和所述第二条形码寡核苷酸包含两侧为引物结合位点的条形码和唯一分子标识符（umi）。

16、在一些实施方案中，所述第一条形码寡核苷酸和所述第二条形码寡核苷酸各自包含被配置为产生互补的单链末端的切割位点。在一些实施方案中，所述切割位点相对于与所述抗体或其片段的连接位点而言位于所述条形码和umi的远端。

17、在一些实施方案中，所述系统包括多种第一检测试剂，每种第一检测试剂靶向不同的第一目的蛋白质。在一些实施方案中，所述系统包括多种第二检测试剂，每种第二检测试剂靶向不同的第二目的蛋白质。

18、在一些实施方案中，第一检测试剂或第二检测试剂之一结合至固体表面，或包含被配置为与固体表面结合的官能团。在一些实施方案中，所述固体表面是珠粒或颗粒。

19、在一些实施方案中，所述系统还包括被配置为与所述第一条形码寡核苷酸和/或所述第二条形码寡核苷酸上的所述引物结合位点结合的一种或多种引物。

20、本公开的其他方面和实施方案将根据以下具体实施方式和附图而变得显而易见。

1.一种用于检测样本中蛋白质相互作用的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中检测所述连续寡核苷酸的形成表明所述第一目的蛋白质和所述第二靶目的蛋白质紧密邻近。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述方法包括使所述样本与多种第一检测试剂接触，每种第一检测试剂靶向不同的第一目的蛋白质，和/或使所述样本与多种第二检测试剂接触，每种第二检测试剂靶向不同的第二目的蛋白质。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中：

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中步骤(i)和/或步骤(ii)包括使所述样本与所述第一检测试剂和/或所述第二检测试剂接触约10分钟至约48小时。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述第一检测试剂或所述第二检测试剂之一结合至固体表面，或包含被配置为与固体表面结合的官能团。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述固体表面是珠粒或颗粒。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述方法还包括从所述样本中分离或提取出结合至固体表面的检测试剂和结合配偶体。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述第一条形码寡核苷酸和所述第二条形码寡核苷酸具有约20至150个碱基对的长度。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述第一条形码寡核苷酸和所述第二条形码寡核苷酸各自包含两侧为引物结合位点的条形码和唯一分子标识符（umi）。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一切割位点和所述第二切割位点中的每一个相对于与所述抗体或其片段的连接位点而言位于所述条形码和umi的远端。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中检测连续寡核苷酸的形成包括：

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，还包括基于所述条形码和/或umi将所述连续寡核苷酸映射到所述蛋白质相互作用。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中所述样本是生物样本。

15.一种用于检测蛋白质相互作用的系统，包括：

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述第一条形码寡核苷酸和所述第二条形码寡核苷酸是双链的。

17.根据权利要求15或16所述的系统，其中所述第一条形码寡核苷酸和所述第二条形码寡核苷酸包含两侧为引物结合位点的条形码和唯一分子标识符（umi）。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的系统，其中所述第一条形码寡核苷酸和所述第二条形码寡核苷酸各自包含被配置为产生互补的单链末端的切割位点。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述切割位点相对于与所述抗体或其片段的连接位点而言位于所述条形码和umi的远端。

20.根据权利要求15至19中任一项所述的系统，其中所述系统包括多种第一检测试剂，每种第一检测试剂靶向不同的第一目的蛋白质。

21.根据权利要求15至20中任一项所述的系统，其中所述系统包括多种第二检测试剂，每种第二检测试剂靶向不同的第二目的蛋白质。

22.根据权利要求15至22中任一项所述的系统，其中所述第一检测试剂或所述第二检测试剂之一结合至固体表面，或包含被配置为与固体表面结合的官能团。

23.根据权利要求22所述的系统，其中所述固体表面是珠粒或颗粒。

24.根据权利要求15至24中任一项所述的系统，其中所述系统还包括被配置为与所述第一条形码寡核苷酸和/或所述第二条形码寡核苷酸上的所述引物结合位点结合的一种或多种引物。