BE1030246B1 - POLYMER ASSISTED BIOMOLECULE ANALYSIS - Google Patents

POLYMER ASSISTED BIOMOLECULE ANALYSIS Download PDF

Info

Publication number
BE1030246B1
BE1030246B1 BE20225070A BE202205070A BE1030246B1 BE 1030246 B1 BE1030246 B1 BE 1030246B1 BE 20225070 A BE20225070 A BE 20225070A BE 202205070 A BE202205070 A BE 202205070A BE 1030246 B1 BE1030246 B1 BE 1030246B1
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
specific
dna
biopolymer
polymer
methods
Prior art date
Application number
BE20225070A
Other languages
Dutch (nl)
Other versions
BE1030246A1 (en
Inventor
Leen Volker
Original Assignee
Leen Volker
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 Leen Volker filed Critical Leen Volker
Priority to BE20225070A priority Critical patent/BE1030246B1/en
Publication of BE1030246A1 publication Critical patent/BE1030246A1/en
Application granted granted Critical
Publication of BE1030246B1 publication Critical patent/BE1030246B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • C12Q1/6841In situ hybridisation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

Methoden en verbindingen voor de analyse van biomoleculen worden onthuld. De methode omvat het combineren van een specifieke markering van een biomolecule met een polymeer dat in staat toe te nemen in grootte, waardoor toegang wordt verkregen tot verbeterde informatie over de structuur en identiteit van de biomolecule.Methods and compounds for the analysis of biomolecules are revealed. The method involves combining a specific marker of a biomolecule with a polymer capable of increasing in size, providing access to improved information about the structure and identity of the biomolecule.

Description

POLYMEER GEASSISTEERDE BIOMOLECULE ANALYSEPOLYMER ASSISTED BIOMOLECULE ANALYSIS

Technisch gebied van de uitvindingTechnical field of the invention

[0001] Belichamingen hierin hebben in het algemeen betrekking op het enten van biomoleculen op een polymeermatrix, waarbij het polymeer en het fysische gedrag ervan genomische analyse mogelijk makenEmbodiments herein generally involve grafting biomolecules onto a polymer matrix, wherein the polymer and its physical behavior enable genomic analysis

Referenties — Gottfried A. et al. "Sequence-specific covalent labelling of DNA", Biochemical SocietyReferences — Gottfried A. et al. “Sequence-specific covalent labeling of DNA,” Biochemical Society

Transactions, 39(2), 623-628 — Verbindingen en processen voor single-pot attachment van label aan nucleïnezuur,Transactions, 39(2), 623-628 — Compounds and processes for single-pot attachment of label to nucleic acid,

US2006/0188927 — Proudnikov D., et al, (1996), Chemical methods of DNA and RNA fluorescent labeling, NucleicUS2006/0188927 — Proudnikov D., et al, (1996), Chemical methods of DNA and RNA fluorescent labeling, Nucleic

Acids Research, , Vol. 24, 4535-4532 — Biomoleculaire markering, US6.657.052 B1 — Selectie van afzonderlijke nucleïnezuren op basis van optische handtekening, US2014/0011686 — Methoden voor het specifiek labelen van nucleïnezuren met CRISPR/CAS, US 2016/0168621 — Methoden en toestellen voor de analyse van het volledige genoom op basis van enkelmoleculenAcids Research, , Vol. 24, 4535-4532 — Biomolecular labeling, US6.657.052 B1 — Selection of individual nucleic acids based on optical signature, US2014/0011686 — Methods for specifically labeling nucleic acids with CRISPR/CAS, US 2016/0168621 — Methods and apparatus for the whole-genome analysis based on single molecules

US8628919 — Covalente labeling van nucleïnezuren, Nils Klöcker, Florian P. Weissenboeck en AndreaUS8628919 — Covalent labeling of nucleic acids, Nils Klöcker, Florian P. Weissenboeck and Andrea

Rentmeister; 10.1039/DOCS00600A, Chem. Soc. Rev., 2020, 49, 8749-8773.Rentmeister; 10.1039/DOCS00600A, Chem. Soc. Rev., 2020, 49, 8749-8773.

Achtergrond van de uitvindingBackground of the invention

[0002] De studie van biopolymeren wordt sterk vergemakkelijkt door methoden die gebruik maken van de ruimtelijke organisatie van specifieke monomeren of specifieke combinaties daarvan, met het doel de aanwezigheid, de positie, de overvloed of de volgorde van dergelijke specifieke plaatsen te lokaliseren. Voorbeelden van dergelijke specifieke plaatsen kunnen afzonderlijke nucleobasen, aminozuurzijketens of combinaties daarvan zijn.The study of biopolymers is greatly facilitated by methods that utilize the spatial organization of specific monomers or specific combinations thereof, with the aim of locating the presence, position, abundance or sequence of such specific sites. Examples of such specific sites may be individual nucleobases, amino acid side chains, or combinations thereof.

[0003] Voorbeelden van methoden die dergelijke waarnemingen van sequentiespecifieke domeinen mogelijk maken zijn Fiber-FISH en Genomic Mapping, die beide uitgebreide toepassingen hebben in de menselijke diagnostiek.Examples of methods that enable such observations of sequence-specific domains are Fiber-FISH and Genomic Mapping, both of which have extensive applications in human diagnostics.

[0004] Bij het streven naar longitudinale informatie bereiken deze benaderingen snel hun grenzen wanneer het erom gaat een groot aantal sequentiespecifieke domeinen te onderscheiden, waarbij de resolutie van de onderliggende sequentie-informatie ontoereikend is. Bovendien is longitudinale informatie een essentieel onderdeel van verschillende van de methoden, waarbij lange stukken biopolymeer nodig zijn om voldoende informatie te verkrijgen voor soortidentificatie, genoomscaffolding of analyse van structurele varianten.In pursuit of longitudinal information, these approaches quickly reach their limits when it comes to distinguishing a large number of sequence-specific domains, where the resolution of the underlying sequence information is inadequate. Furthermore, longitudinal information is an essential part of several of the methods, requiring long stretches of biopolymer to obtain sufficient information for species identification, genome scaffolding, or structural variant analysis.

[0005] Daarom is er behoefte aan methoden met een verbeterde resolutie, waarmee de waargenomen ruimtelijke ordeningen en patronen gedetailleerder en nauwkeuriger kunnen worden geanalyseerd.[0005] Therefore, there is a need for methods with improved resolution, which allow the observed spatial arrangements and patterns to be analyzed in more detail and accuracy.

Samenvatting van de uitvindingSummary of the Invention

[0006] De onderhavige uitvinding heeft betrekking op en omvat methoden en samenstellingen voor biopolymeeranalyseThe present invention relates to and includes methods and compositions for biopolymer analysis

[0007] Eén aspect van de huidige onthulling heeft betrekking op het enten van een gelineariseerd biopolymeer, hetzij als zodanig of met een specifieke merker die aan het gelineariseerde biopolymeer is gebonden, op een polymere matrix. Deze polymere matrix wordt dan in grootte verhoogd. Deze toename van de omvang vindt plaats in de dimensie van het lineaire biopolymeer, maar kan zich over meerdere dimensies uitstrekken. Naarmate de omvang toeneemt volgens bepaalde modellen, behouden de locatiespecifieke markers op het geënte biopolymeer of de geënte bijbehorende markers hun relatieve volgorde, en/of kunnen afstandspatronen worden gereconstrueerd. Het meten van de orde en/of afstand op de polymere matrix in zijn toegenomen omvang levert een verbeterd oplossend vermogen van de orde en/of afstand op, zodat de onderliggende biopolymeerstructuur en -identiteit met een verhoogde resolutie en nauwkeurigheid kan worden geanalyseerd.One aspect of the present disclosure concerns the grafting of a linearized biopolymer, either as such or with a specific label bound to the linearized biopolymer, onto a polymeric matrix. This polymeric matrix is then increased in size. This increase in size occurs in the dimension of the linear biopolymer, but can extend across multiple dimensions. As size increases according to certain models, the site-specific markers on the grafted biopolymer or the grafted associated markers maintain their relative order, and/or distance patterns can be reconstructed. Measuring order and/or distance on the polymer matrix at its increased size provides improved order and/or distance resolving power so that the underlying biopolymer structure and identity can be analyzed with increased resolution and accuracy.

[0008] In één aspect heeft de uitvinding ook betrekking op het enten van het biopolymeer op een hydrogel, waarbij de groottevergroting wordt verkregen door zwelling van de hydrogel door toevoeging van water.In one aspect the invention also relates to grafting the biopolymer onto a hydrogel, wherein the size increase is achieved by swelling of the hydrogel upon addition of water.

[0009] De onderhavige uitvinding is zeer geschikt voor de analyse van polynucleotiden, zoalsThe present invention is very suitable for the analysis of polynucleotides, such as

DNA en RNA en polypeptiden.DNA and RNA and polypeptides.

[0010] Andere aspecten van de uitvinding zullen blijken uit de beschrijving en de voorbeelden hieronder, en kunnen worden samengevat aan de hand van de volgende genummerde belichamingen. 1) Een biopolymeer analysemethode, bestaande uit; 1. Enten van de combinatie van een gelineariseerd biopolymeer en biopolymeerplaats-specifieke markers op een polymeer 2. Vergroting van de ruimtelijke dimensies van het verknoopte polymeer langs de linearisatie-as 3. Verkrijgen van positie-informatie op de plaats-specifieke labelsOther aspects of the invention will become apparent from the description and examples below, and can be summarized by the following numbered embodiments. 1) A biopolymer analysis method, consisting of; 1. Grafting the combination of a linearized biopolymer and biopolymer site-specific markers onto a polymer 2. Increasing the spatial dimensions of the cross-linked polymer along the linearization axis 3. Obtaining position information on the site-specific labels

Korte beschrijving van de tekeningenBrief description of the drawings

Tekening 1 is een schematische voorstelling van de uitvindingDrawing 1 is a schematic representation of the invention

Tekening 2 is een schematische voorstelling van een belichaming van de uitvindingDrawing 2 is a schematic representation of an embodiment of the invention

Tekening 3 schematische voorstelling van één belichaming van de uitvindingDrawing 3 schematic representation of one embodiment of the invention

Tekening 4 zijn enkele van de chemische verbindingen zoals gebruikt in de uitvindingDrawing 4 are some of the chemical compounds used in the invention

DefinitiesDefinitions

[0011] De volgende termen en bijbehorende definities worden in deze tekst gebruikt.The following terms and associated definitions are used in this text.

[0012] "Stochastisch”" een willekeurige waarschijnlijkheidsverdeling of een willekeurig patroon die statistisch kunnen worden geanalyseerd, maar niet precies kunnen worden voorspeld[0012] "Stochastic" means a random probability distribution or pattern that can be statistically analyzed but cannot be precisely predicted

[0013] Onder “optisch aflezen" wordt hier verstaan: een methode die gebruik maakt van lichtsignalen om specifieke informatie over het monster af te lezen.[0013] "Optical reading" is defined here as: a method that uses light signals to read specific information about the sample.

[0014] Onder “biorthogonaal" wordt hier verstaan: chemische reacties die in biologische systemen kunnen worden gebruikt, waarbij een reactieve groep specifiek aan een andere reactieve groep wordt gekoppeld: zonder nevenreacties; in neutrale, waterige oplossing; en onder bijkomende omstandigheden die verenigbaar zijn met het biologische systeem. Selectieve reactie tussen bioorthogonale bindingspartners kan nevenreacties met andere bindmiddelen, biologische verbindingen, of andere niet-complementaire bioorthogonale bindmiddelen of niet- complementaire bioorthogonale functionele groepen tot een minimum beperken.[0014] "Biorthogonal" is defined here as: chemical reactions that can be used in biological systems, in which a reactive group is specifically linked to another reactive group: without side reactions; in neutral, aqueous solution; and under additional conditions that are compatible with the biological system. Selective reaction between bioorthogonal binding partners can minimize side reactions with other binders, biological compounds, or other non-complementary bioorthogonal binders or non-complementary bioorthogonal functional groups.

Bioorthogonale functionele groepen van bioorthogonale bindmiddelen omvatten, maar zijn niet beperkt tot, een azide en alkyne voor de vorming van een triazool via Click-chemistry reacties, trans-cyclooctene (TCO) en tetrazine (Tz) (b.v. 1,2,4,5-tetrazine), en anderen. De bindmiddelen die nuttig zijn in de huidige onthulling kunnen een hoge reactiviteit hebben met het overeenkomstige bindmiddel, zodat de reactie snel verloopt.Bioorthogonal functional groups of bioorthogonal binders include, but are not limited to, an azide and alkyne for the formation of a triazole via Click-chemistry reactions, trans-cyclooctene (TCO) and tetrazine (Tz) (e.g. 1,2,4,5 -tetrazine), and others. The binders useful in the present disclosure can have high reactivity with the corresponding binder so that the reaction proceeds rapidly.

[0015] De hier gebruikte term "complementair" verwijst naar de hybridisatie of basenparing tussen nucleotiden of nucleïnezuren, zoals bijvoorbeeld tussen de twee strengen van een dubbelstrengs DNA-molecuul of tussen een oligonucleotideprimer en een primerbindingsplaats op een enkelstrengs nucleïnezuur dat moet worden gesequenced of geamplificeerd.The term "complementary" as used herein refers to the hybridization or base pairing between nucleotides or nucleic acids, such as, for example, between the two strands of a double-stranded DNA molecule or between an oligonucleotide primer and a primer binding site on a single-stranded nucleic acid to be sequenced or amplified .

Complementaire nucleotiden zijn in het algemeen A en T (of A en U), of C en G. Van twee enkelstrengs RNA- of DNA-moleculen wordt gezegd dat zij complementair zijn wanneer de nucleotiden van de ene streng, optimaal uitgelijnd en vergeleken en met de juiste nucleotide- invoegingen of -verwijderingen, paren vormen met ten minste ongeveer 80% van de nucleotiden van de andere streng, gewoonlijk ten minste ongeveer 90% tot 95%, en bij voorkeur van ongeveer 98 tot 100%. Er is ook sprake van complementariteit wanneer een RNA- of DNA-streng onder selectieve hybridisatieomstandigheden hybridiseert met zijn complement. Kenmerkend is dat selectieve hybridisatie optreedt wanneer er sprake is van ten minste 65% complementariteit over een strook van ten minste 14 tot 25 nucleotiden, bij voorkeur ten minste 75%, en bij voorkeur ten minste 90% complementariteit.Complementary nucleotides are generally A and T (or A and U), or C and G. Two single-stranded RNA or DNA molecules are said to be complementary when the nucleotides of one strand, optimally aligned and compared and with the appropriate nucleotide insertions or deletions, pair with at least about 80% of the nucleotides of the other strand, usually at least about 90% to 95%, and preferably from about 98 to 100%. Complementarity also occurs when an RNA or DNA strand hybridizes to its complement under selective hybridization conditions. Typically, selective hybridization occurs when there is at least 65% complementarity over a stretch of at least 14 to 25 nucleotides, preferably at least 75%, and preferably at least 90% complementarity.

[0016] De term "affiniteits-ligand" verwijst naar een molecule die in staat is zich met een specifieke affiniteit aan een specifiek molecule te binden, en in de onderhavige uitvinding verwijst de term naar moleculen die in staat zijn zich selectief aan een eiwit of aptameer te binden. Merk op dat het affiniteits-ligand gewoon "ligand" kan worden genoemd.The term "affinity ligand" refers to a molecule capable of binding to a specific molecule with a specific affinity, and in the present invention the term refers to molecules capable of selectively binding to a protein or to bind aptamer. Note that the affinity ligand can simply be called "ligand".

[0017] De termen "binding" en "bindmiddel" verwijzen naar een chemisch of biologisch agens dat specifiek bindt aan een doelwit (bv. een gericht biomolecuul), en daarbij een stabiele associatie vormt tussen het bindmiddel en het specifieke doelwit. Met "stabiel geassocieerd" of “stabiele associatie" wordt bedoeld dat een molecuul onder fysiologische standaardomstandigheden gebonden is aan of anderszins geassocieerd is met een ander molecuul of een andere structuur. Bindingen kunnen covalente bindingen en niet-covalente interacties omvatten, zoals, maar niet beperkt tot, ionische bindingen, hydrofobe interacties, waterstofbruggen, van der Waals krachten (bijv. London dispersiekrachten), dipool-dipool interacties, en dergelijke. Een targeting-agent kan lid zijn van een specifiek bindingspaar, zoals, maar niet beperkt tot: lid van een receptor/ligand-paar; een ligand-bindend deel van een receptor; lid van een antilichaam/antigeen-paar; een antigeen-bindend fragment van een antilichaam; een hapten; lid van een lectine/koolhydraat-paar; lid van een enzym/substraat-paar; biotine/avidineThe terms "binding" and "binder" refer to a chemical or biological agent that specifically binds to a target (e.g., a targeted biomolecule), forming a stable association between the binder and the specific target. "Stablely associated" or “stable association” means that a molecule is bound or otherwise associated with another molecule or structure under standard physiological conditions. Bonds may include covalent bonds and non-covalent interactions, such as, but not limited to to, ionic bonds, hydrophobic interactions, hydrogen bonds, van der Waals forces (e.g. London dispersion forces), dipole-dipole interactions, and the like. A targeting agent can be a member of a specific binding pair, such as, but not limited to: member of a receptor/ligand pair; a ligand-binding part of a receptor; member of an antibody/antigen pair; an antigen-binding fragment of an antibody; a hapten; member of a lectin/carbohydrate pair; member of an enzyme /substrate pair; biotin/avidin

[0018] De term "contact" of "contact" verwijst naar het proces waarbij ten minste twee verschillende soorten met elkaar in contact worden gebracht zodat ze met elkaar kunnen interageren, zoals in een niet-covalente of covalente bindende interactie of bindingsreactie. Het resulterende complex of reactieproduct kan echter rechtstreeks worden geproduceerd uit een interactie of een reactie tussen de toegevoegde reagentia of uit een tussenproduct van een of meer van de toegevoegde reagentia of samenstellingen, dat in het contactmengsel kan worden geproduceerd.The term "contact" or "contact" refers to the process of bringing at least two different species into contact with each other so that they can interact with each other, such as in a non-covalent or covalent bonding interaction or bonding reaction. However, the resulting complex or reaction product may be produced directly from an interaction or reaction between the added reactants or from an intermediate of one or more of the added reactants or compounds, which may be produced in the contact mixture.

[0019] De term "positie-informatie" verwijst naar positiewaarden in een coördinatenstelsel.The term "position information" refers to position values in a coordinate system.

Door de aanwezigheid en de combinatie van dergelijke waarden ontstaan ruimtelijke patronen, die kunnen worden geïnterpreteerd om informatie over het systeem te verkrijgen.The presence and combination of such values create spatial patterns, which can be interpreted to obtain information about the system.

[0020] De term "plaatsgebonden" verwijst naar processen, bindingsgebeurtenissen, reacties, "docking"-gebeurtenissen en dergelijke die plaatsvinden in functie van de aan- of afwezigheid van specifieke combinaties van biomonomeren. Voorbeelden hiervan zijn reacties op specifieke nucleobasen, aminozuren en combinaties daarvan. Locaties kunnen bestaan uit specifieke combinaties van nucleobasen, aminozuren en combinaties daarvan. Dergelijke combinaties kunnen bestaan uit een willekeurig aantal monomeren, maar bij voorkeur tussen 2 en 20.The term "site specific" refers to processes, binding events, reactions, docking events and the like that occur depending on the presence or absence of specific combinations of biomonomers. Examples include reactions to specific nucleobases, amino acids and combinations thereof. Locations can consist of specific combinations of nucleobases, amino acids and combinations thereof. Such combinations can consist of any number of monomers, but preferably between 2 and 20.

[0021] De term "linker", "gelinkt" of "koppeling" verwijst naar een chemisch deel dat twee delen aan elkaar bindt, zoals een verbinding van de huidige openbaarmaking aan een biologisch materiaal dat zich richt op een specifiek celtype, zoals een kankercel, een ander type zieke cel of een normaal celtype. De koppeling kan geschieden via covalente bindingen, ionische bindingen, hydrofobe interacties, waterstofbruggen, van der Waals krachten (b.v. London dispersiekrachten), dipool-dipool interacties, en dergelijke. De koppeling kan een directe koppeling zijn tussen de twee samenstellende delen die worden gekoppeld, of een indirecte, zoals via een linker. Linkers die nuttig zijn in belichamingen van de onderhavige onthulling omvatten linkers met 30 koolstofatomen of minder in lengte. In sommige belichamingen, zijn de linkers 1-15 koolstofatomen in lengte, zoals 1-12 koolstofatomen, of 1-10 koolstofatomen, of 5-10 koolstofatomen in lengte. De representatieve linkers kunnen 1 tot 100 verbindende atomen hebben, en kunnen omvatten, maar zijn niet beperkt tot, ethyleen-oxygroepen, aminen, esters, amiden, carbamaten, carbonaten, en keton functionele groepen. Linkers kunnen bijvoorbeeld 1 tot 50 bindingsatomen hebben, of 1 tot 30 bindingsatomen. Andere soorten bindingen kunnen ook worden gebruikt in belichamingen van de huidige onthulling.The term "linker", "linked" or "linker" refers to a chemical moiety that bonds two moieties together, such as a compound of the present disclosure to a biological material that targets a specific cell type, such as a cancer cell , another type of diseased cell or a normal cell type. The coupling can occur via covalent bonds, ionic bonds, hydrophobic interactions, hydrogen bonds, van der Waals forces (e.g. London dispersion forces), dipole-dipole interactions, and the like. The link can be a direct link between the two constituent parts being linked, or an indirect one, such as via a linker. Linkers useful in embodiments of the present disclosure include linkers with 30 carbon atoms or less in length. In some embodiments, the linkers are 1-15 carbon atoms in length, such as 1-12 carbon atoms, or 1-10 carbon atoms, or 5-10 carbon atoms in length. The representative linkers can have from 1 to 100 connecting atoms, and can include, but are not limited to, ethylene oxy groups, amines, esters, amides, carbamates, carbonates, and ketone functional groups. For example, linkers can have 1 to 50 bond atoms, or 1 to 30 bond atoms. Other types of bindings can also be used in embodiments of the current revelation.

[0022] De termen "bindmiddel" of "bindmiddel" verwijzen naar een proces of een agens met een functionele groep die in staat is een covalente binding te vormen met een complementaire functionele groep van een ander bindmiddel in een biologisch milieu. Binding tussen bindmiddelen in een biologische omgeving kan ook worden aangeduid als bioconjugatie.The terms "binder" or "binder" refer to a process or agent having a functional group capable of forming a covalent bond with a complementary functional group of another binder in a biological environment. Bonding between binders in a biological environment can also be referred to as bioconjugation.

Representatieve bindmiddelen omvatten, maar zijn niet beperkt tot, een amine en een geactiveerde ester, een amine en een isocyanaat, een amine en een isothiocyanaat, thiolen voor de vorming van disulfiden, een aldehyde en een amine voor enaminevorming, een azide voor de vorming van een amide via een Staudinger ligatie. Bindmiddelen omvatten ook bioorthogonale bindmiddelen, dat wil zeggen bindmiddelen met bioorthogonale functionele groepen. 5 [0023] De "nucleïnezuren" of "polynucleotiden" van de uitvinding omvatten, maar zijn niet beperkt tot, ribonucleïnezuren (RNA's), desoxyribonucleïnezuren (DNA's}, threosenucleïnezuren (TNA's), glycolnucleïnezuren (GNA's), peptidenucleïnezuren (PNA's), gesloten nucleïnezuren (LNA's, met inbegrip van LNA met een B-D-ribo-configuratie, a-LNA met een a-L-ribo-configuratie (een diastereomeer van LNA), 2'-amino-LNA met een 2'-aminofunctionalisering, en 2'-amino-a-Representative binders include, but are not limited to, an amine and an activated ester, an amine and an isocyanate, an amine and an isothiocyanate, thiols for disulfide formation, an aldehyde and an amine for enamine formation, an azide for the formation of an amide via a Staudinger ligation. Binders also include bioorthogonal binders, that is, binders with bioorthogonal functional groups. [0023] The "nucleic acids" or "polynucleotides" of the invention include, but are not limited to, ribonucleic acids (RNAs), deoxyribonucleic acids (DNAs), threose nucleic acids (TNAs), glycol nucleic acids (GNAs), peptide nucleic acids (PNAs), closed nucleic acids (LNAs, including LNA with a B-D-ribo configuration, α-LNA with an α-L-ribo configuration (a diastereomer of LNA), 2'-amino-LNA with a 2'-amino functionalization, and 2'-amino -a-

LNA met een 2'-aminofunctionalisering), ethyleennucleïnezuren (ENA), cyclohexenylnucleïnezuren (CeNA) of hybriden of combinaties daarvan.LNA with a 2'-amino functionalization), ethylene nucleic acids (ENA), cyclohexenyl nucleic acids (CeNA) or hybrids or combinations thereof.

[0024] De term "oligonucleotide", zoals gebruikt in de uitvinding, verwijst naar een kort nucleïnezuurmolecuul van ongeveer 8 tot ongeveer 50, eventueel tot ongeveer 90 nucleotiden lengte, natuurlijk of synthetisch, dat kan fungeren als een beginpunt van complementaire nucleïnezuurhybridisatie. Het oligonucleotide zelf kan desgewenst ook van een label worden voorzien door er een verbinding in op te nemen die met spectroscopische, fotochemische, biochemische, immunochemische of chemische middelen kan worden opgespoord. Nuttige labels zijn bijvoorbeeld fluorescerende kleurstoffen, elektronendichte reagentia, biotine, of kleine peptiden waarvoor antisera of monoklonale antilichamen beschikbaar zijn.The term "oligonucleotide", as used in the invention, refers to a short nucleic acid molecule of about 8 to about 50, optionally up to about 90, nucleotides in length, natural or synthetic, that can function as a starting point of complementary nucleic acid hybridization. The oligonucleotide itself can also be labeled, if desired, by incorporating a compound detectable by spectroscopic, photochemical, biochemical, immunochemical or chemical means. Useful labels include fluorescent dyes, electron-dense reagents, biotin, or small peptides for which antisera or monoclonal antibodies are available.

[0025] Een “reactieve groep" is een chemisch deel dat met een chemisch partnerdeel kan reageren om een covalent of niet-covalent verbond te vormen. Een groep kan als een reactieve groep worden beschouwd op grond van zijn hoge reactiviteit met een enkel partner-molecuul, een stel partner-moleculen, of op grond van zijn reactiviteit met vele partners.A "reactive group" is a chemical moiety that can react with a chemical partner moiety to form a covalent or non-covalent bond. A group can be considered a reactive group based on its high reactivity with a single partner molecule, a set of partner molecules, or by virtue of its reactivity with many partners.

[0026] "DNA-mapping" verwijst naar een proces waarbij sequentiespecifieke merkers in een polynucleotide worden ingebracht, en waarbij de afstandsinformatie tussen deze merkers informatie oplevert over de genetische samenstelling van het polynucleotide. DNA-kartering kan betrekking hebben op alle polynucleotiden in een monster, met inbegrip van maar niet beperkt tot genomisch DNA, plasmide-DNA, mRNA, tRNA en genomisch RNA."DNA mapping" refers to a process in which sequence-specific markers are introduced into a polynucleotide, and in which the distance information between these markers provides information about the genetic makeup of the polynucleotide. DNA mapping can include all polynucleotides in a sample, including but not limited to genomic DNA, plasmid DNA, mRNA, tRNA, and genomic RNA.

Gedetailleerde beschrijving van de uitvindingDetailed description of the invention

[0027] De onderhavige uitvinding zal worden beschreven aan de hand van bijzondere uitvoeringen en onder verwijzing naar bepaalde tekeningen, maar de uitvinding wordt hiertoe niet beperkt, doch uitsluitend door de conclusies. Verder worden de termen eerste, tweede en dergelijke in de beschrijving en in de conclusies gebruikt om onderscheid te maken tussen gelijksoortige elementen en niet noodzakelijkerwijs om een volgorde te beschrijven, hetzij in de tijd, ruimtelijk, in de rangorde of op enige andere wijze. Het is te begrijpen dat de aldus gebruikte termen onder passende omstandigheden onderling verwisselbaar zijn en dat de hierin beschreven belichamingen van de uitvinding ook in andere volgordes kunnen werken dan hierin beschreven of geïllustreerd.The present invention will be described with reference to particular embodiments and with reference to certain drawings, but the invention is not limited thereto, but only by the claims. Furthermore, the terms first, second and the like are used in the description and in the claims to distinguish between similar elements and not necessarily to describe an order, whether temporal, spatial, serial or otherwise. It is understood that the terms so used are interchangeable under appropriate circumstances and that the embodiments of the invention described herein may operate in other sequences than those described or illustrated herein.

[0028] Er zij op gewezen dat de in de conclusies gebruikte term "bestaande uit" niet moet worden uitgelegd als zijnde beperkt tot de hierna genoemde middelen; hij sluit andere elementen of stappen niet uit. De term moet dus worden uitgelegd als een specificatie van de aanwezigheid van de genoemde kenmerken, gehele getallen, stappen of componenten, maar sluit de aanwezigheid of toevoeging van een of meer andere kenmerken, gehele getallen, stappen of componenten, of groepen daarvan, niet uit. De draagwijdte van de uitdrukking "een hulpmiddel bestaande uit de onderdelen A en B" mag dus niet worden beperkt tot hulpmiddelen die alleen bestaan uit de onderdelen A en B. Het betekent dat, wat de onderhavige uitvinding betreft, de enige relevante onderdelen van het hulpmiddel A en B zijn.It is noted that the term "consisting of" used in the claims is not to be construed as being limited to the means mentioned below; he does not exclude other elements or steps. The term should therefore be interpreted as specifying the presence of the mentioned features, integers, steps or components, but does not exclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps or components, or groups thereof . The scope of the expression "a device consisting of parts A and B" should therefore not be limited to devices consisting only of parts A and B. It means that, as far as the present invention is concerned, the only relevant parts of the device A and B are.

[0029] Verwijzing in deze specificatie naar "een belichaming" of "een uitvoering" betekent dat een bepaald kenmerk, een bepaalde structuur of een bepaald kenmerk dat in verband met de uitvoering wordt beschreven, in ten minste één uitvoering van de onderhavige uitvinding is opgenomen. De uitdrukkingen "in een belichaming" of "in een belichaming" die op verschillende plaatsen in deze specificatie voorkomen, verwijzen dus niet noodzakelijkerwijs allemaal naar dezelfde belichaming, maar kunnen wel allemaal naar dezelfde belichaming verwijzen. Voorts kunnen de bijzondere eigenschappen, structuren of kenmerken op om het even welke geschikte manier worden gecombineerd, zoals voor iemand van gewone vaardigheid in de kunst duidelijk zou zijn uit deze onthulling, in één of meer belichamingen.Reference in this specification to "an embodiment" or "an embodiment" means that a particular feature, structure or feature described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention . Thus, the expressions "in an embodiment" or "in an embodiment" appearing at various places in this specification do not necessarily all refer to the same embodiment, but may all refer to the same embodiment. Furthermore, the particular properties, structures or characteristics may be combined in any suitable manner, as would be apparent to one of ordinary skill in the art from this disclosure, in one or more embodiments.

[0030] Evenzo dient te worden begrepen dat in de beschrijving van exemplarische belichamingen van de uitvinding, verschillende kenmerken van de uitvinding soms worden gegroepeerd in één enkele belichaming, figuur of beschrijving daarvan, met het doel de onthulling te stroomlijnen en te helpen bij het begrijpen van één of meer van de verschillende inventieve aspecten. Deze methode van openbaarmaking mag echter niet worden geïnterpreteerd als zou het de bedoeling zijn dat de geclaimde uitvinding meer kenmerken vereist dan die welke uitdrukkelijk in elke conclusie worden vermeld. Integendeel, zoals uit de volgende conclusies blijkt, liggen de uitvindersaspecten in minder dan alle kenmerken van één enkele voornoemde geopenbaarde belichaming. Aldus worden de op de gedetailleerde beschrijving volgende conclusies hierbij uitdrukkelijk in deze gedetailleerde beschrijving opgenomen, waarbij elke conclusie op zichzelf staat als een afzonderlijke belichaming van deze uitvinding.Likewise, it should be understood that in the description of exemplary embodiments of the invention, various features of the invention are sometimes grouped into a single embodiment, figure or description thereof for the purpose of streamlining the disclosure and aiding in understanding of one or more of the various inventive aspects. However, this method of disclosure should not be interpreted as meaning that the claimed invention requires more features than those expressly stated in each claim. On the contrary, as the following conclusions show, the inventive aspects lie in less than all the features of a single aforementioned revealed embodiment. Thus, the claims following the detailed description are hereby expressly incorporated into this detailed description, each claim standing alone as a separate embodiment of this invention.

[0031] In de hierin gegeven beschrijving worden talrijke specifieke details uiteengezet. Het is echter duidelijk dat belichamingen van de uitvinding ook zonder deze specifieke details kunnen worden toegepast. In andere gevallen zijn bekende methoden, structuren en technieken niet in detail weergegeven om het begrip van deze beschrijving niet te vertroebelen.Numerous specific details are set forth in the description herein. However, it is clear that embodiments of the invention can also be practiced without these specific details. In other cases, known methods, structures and techniques are not shown in detail so as not to obscure the understanding of this description.

[0032] De methode van de uitvinding omvat het bekomen van een gelineariseerd biopolymeer in of op een polymere matrix, waar de polymere matrix bijdraagt aan analyse van het gelineariseerde biopolymeerThe method of the invention involves obtaining a linearized biopolymer in or on a polymeric matrix, where the polymeric matrix contributes to analysis of the linearized biopolymer

[0033] Een belichaming van de beschreven methode 100 is weergegeven in fig. 1 en omvat 3 verschillende stappen, [10, 20,30], die als volgt kunnen worden onderverdeeldAn embodiment of the described method 100 is shown in Fig. 1 and includes 3 different steps, [10, 20, 30], which can be divided as follows

A. Verkrijging van een gelineariseerd biopolymeer dat op specifieke plaatsen is gemarkeerd en aan een polymere matrix is gebondenA. Obtaining a linearized biopolymer marked at specific sites and bound to a polymeric matrix

B. Vergroting van de afmetingen van het polymeer, en dit minstens in lijn met het gelineariseerde biopolymeerB. Increasing the dimensions of the polymer, at least in line with the linearized biopolymer

C. Analyse van het signaalC. Analysis of the signal

[0034] Voor de methoden van de uitvinding kan de eerste stap zelf uit verschillende deelstappen bestaan. Zo kan een biomolecuul op een plaatsspecifieke manier reageren om labels op bekende plaatsen binnen het polymeer te plaatsen, gevolgd door linearisatie van het biomolecuul samen met de gebonden labels. Een andere mogelijkheid is dat het biomolecuul eerst wordt gelineariseerd, gevolgd door specifieke binding op geselecteerde plaatsen binnen het biomolecuul.For the methods of the invention, the first step itself may consist of several sub-steps. For example, a biomolecule can react in a site-specific manner to place labels at known locations within the polymer, followed by linearization of the biomolecule along with the bound labels. Another possibility is that the biomolecule is first linearized, followed by specific binding at selected locations within the biomolecule.

[0035] Linearisatie van het biomolecuul kan worden uitgevoerd door linearisatie op een oppervlak of in een stromingssysteem. Voorbeelden van linearisatie zijn linearisatie in op oppervlakken (Kaykov et al. Sci Rep 6, 19636 (2016) of in stromingssystemen (Kim et al, Lab Chip, 2011,11, 1721-1729).Linearization of the biomolecule can be performed by linearization on a surface or in a flow system. Examples of linearization are linearization on surfaces (Kaykov et al. Sci Rep 6, 19636 (2016) or in flow systems (Kim et al, Lab Chip, 2011,11, 1721-1729).

[0036] Vergroting van de afmetingen van het polymeer kan worden bereikt door het polymeer louter fysiek uit te rekken, door een kracht uit te oefenen. Aangezien de richting van de gelineariseerde biopolymeren bekend is, kan de richting van de kracht in overeenstemming zijn met de richting van het biopolymeer.Increasing the size of the polymer can be achieved by merely physically stretching the polymer, by applying a force. Since the direction of the linearized biopolymers is known, the direction of the force can be consistent with the direction of the biopolymer.

[0037] In een specifieke belichaming vormt de polymeermatrix een opzwelbare matrix. Een bekend voorbeeld van een dergelijke opzwellende matrix zijn hydrogels, die bestaan uit een polymeergaas en een waterige oplossing. Bij verdere stimulatie nemen de fysische afmetingen van de hydrogel toe. Traditionele stimuli die een hydrogelreactie uitlokken zijn pH, temperatuur, oplosmiddelen en ionensterkte. Met verschillende hydrogelrecepten kunnen gemakkelijk afmetingen worden bereikt die 4-20 maal groter zijn.In a specific embodiment, the polymer matrix forms a swelling matrix. A well-known example of such an intumescent matrix are hydrogels, which consist of a polymer mesh and an aqueous solution. With further stimulation, the physical dimensions of the hydrogel increase. Traditional stimuli that elicit a hydrogel reaction are pH, temperature, solvents, and ionic strength. With different hydrogel recipes, sizes 4-20 times larger can easily be achieved.

[0038] In weer een andere belichaming wordt de zwelling in een aantal van zijn dimensies beperkt door een houder. Dit kan de gel dwingen om de zwelling in een voorkeursrichting te beperken, de zwelling in een voorkeursrichting te versterken of een juiste hantering van de gel te verzekeren.In yet another embodiment, the swelling is limited in some of its dimensions by a container. This can force the gel to limit swelling in a preferred direction, increase swelling in a preferred direction, or ensure proper handling of the gel.

[0039] Bij voorkeur volgt de omvanguitbreiding van het polymeer vooraf bepaalde patronen, zodat de oorspronkelijke biologische informatie met hoge resolutie kan worden getraceerd. Dit patroon kan een lineaire grootte-uitbreiding zijn. Voor toepassingen waarbij alleen de aanwezigheid en volgorde van specifieke locaties van belang is, is dit vooraf bekende expansiepatroon van minder belang. In een specifieke belichaming is een meting opgenomen in de workflow om het profiel van de grootte-uitbreiding te analyseren.Preferably, the size expansion of the polymer follows predetermined patterns, so that the original biological information can be traced at high resolution. This pattern may be a linear size expansion. For applications where only the presence and sequence of specific locations is important, this previously known expansion pattern is of less importance. In a specific embodiment, a measurement is included in the workflow to analyze the size expansion profile.

[0040] Groepen die een dergelijke enting op de polymeermatrix kunnen bewerkstelligen zijn onder meer, maar niet uitsluitend, vinyl of vinylmonomeren zoals styreen en derivaten daarvan (b.v. divinylbenzeen), acrylamide en derivaten daarvan, butadieen, acrylonitril, vinylacetaat, maleïmiden, alkynen, epoxiden, aldehyden of acrylaten en acrylzuurderivaten.Groups that can effect such grafting onto the polymer matrix include, but are not limited to, vinyl or vinyl monomers such as styrene and its derivatives (e.g. divinylbenzene), acrylamide and its derivatives, butadiene, acrylonitrile, vinyl acetate, maleimides, alkynes, epoxides , aldehydes or acrylates and acrylic acid derivatives.

[0041] In een verdere belichaming kunnen de methoden van de uitvindingen een stap omvatten die het biopolymeer verbreekt na enting van de specifieke signalen op de polymere matrix. Dit kan gunstig zijn voor de uniformiteit van de maattoename, aangezien de covalente bindingen in het biopolymeer de lokale maattoename kunnen belemmeren als ze niet worden verbroken.In a further embodiment, the methods of the invention may include a step that disrupts the biopolymer upon grafting the specific signals onto the polymeric matrix. This can be beneficial for the uniformity of the size gain, as the covalent bonds in the biopolymer can hinder the local size gain if not broken.

Voorbeelden van dergelijke stappen zijn een UV-behandeling om de polynucleotideketens te verstoren of een enzymatische stap, met een nuclease- of proteïnase-enzyme.Examples of such steps are a UV treatment to disrupt the polynucleotide chains or an enzymatic step, with a nuclease or proteinase enzyme.

[0042] In belichamingen van de uitvinding is het plaatsgebonden labelen van DNA een sleutelelement van de methoden. Dergelijke sequentiespecifieke markering van DNA is een zich snel ontwikkelend gebied, besproken door Gottfried A. et al. "Sequence-specific covalent labeling of DNA", Biochemical Society Transactions, 39(2), 623-628" en de beschreven sequentiespecifieke methoden zijn hierin opgenomen door middel van verwijzing.In embodiments of the invention, site-specific labeling of DNA is a key element of the methods. Such sequence-specific labeling of DNA is a rapidly developing area, discussed by Gottfried A. et al. "Sequence-specific covalent labeling of DNA", Biochemical Society Transactions, 39(2), 623-628" and the sequence-specific methods described are herein incorporated by reference.

Enzymgerichte methoden omvatten het labelen met methyltransferase-enzymen, nicking-Enzyme-targeted methods include labeling with methyltransferase enzymes, nicking

enzymen, polymerasen en CRISPR-CAS-methoden. Chemische methoden omvatten het gebruik van sequentiespecifieke liganden, die kleine moleculen of oligomeren kunnen zijn.enzymes, polymerases and CRISPR-CAS methods. Chemical methods involve the use of sequence-specific ligands, which can be small molecules or oligomers.

[0043] In het algemeen zijn DNA-nucleobasen begraven in de DNA-helix, met slechts beperkte beschikbaarheid voor chemische modificatie op de nucleobase. In een specifieke uitvoering van de uitvinding wordt DNA echter gelineariseerd op een oppervlak met behulp van moleculaire combing. Dit moleculair kammen veroorzaakt een gedeeltelijk smelten van het DNA, waardoor nucleobasen toegankelijker worden voor chemische reacties. Bijvoorbeeld, bisulfiet gemedieerde transaminering van cytosines is in staat om een DNA-handtekening te genereren binnen een polymere matrix. In een dergelijke belichaming kan het gunstig zijn om het DNA na linearisatie op een niet-specifieke manier op de polymere matrix te enten. De polymeermatrix kan dan worden onderworpen aan de vereiste chemicaliën en oplossingen zonder het risico dat het DNA loskomt van zijn positie op het oppervlak.In general, DNA nucleobases are buried in the DNA helix, with only limited availability for chemical modification at the nucleobase. However, in a specific embodiment of the invention, DNA is linearized on a surface using molecular combing. This molecular combing causes partial melting of the DNA, making nucleobases more accessible to chemical reactions. For example, bisulfite-mediated transamination of cytosines is capable of generating a DNA signature within a polymeric matrix. In such an embodiment, it may be beneficial to graft the DNA onto the polymeric matrix in a non-specific manner after linearization. The polymer matrix can then be subjected to the required chemicals and solutions without the risk of the DNA becoming detached from its position on the surface.

[0044] De methoden van de uitvinding zijn gemakkelijk te vertalen naar sommige bestaandeThe methods of the invention are easily translatable to some existing ones

DNA-karteringsbenaderingen, waarbij sequentiespecifieke markers op DNA worden aangebracht vóór analyse. Door dit DNA verder te modificeren met een polymeriseerbaar gedeelte, kan het DNA worden onderworpen aan enting met een polymeermatrix, kan het polymeer worden uitgebreid en kan DNA-kartering met verbeterde resolutie plaatsvinden.DNA mapping approaches, in which sequence-specific markers are applied to DNA before analysis. By further modifying this DNA with a polymerizable moiety, the DNA can be subjected to grafting with a polymer matrix, the polymer can be extended, and DNA mapping can be performed with improved resolution.

[0045] Een bepaalde eigenschap van DNA kan worden gebruikt voor het efficiënt opwekken van signalen of het inbouwen van monomeermoleculen. Agentia die zich binden aan de hoofd- of de kleine groef van DNA kunnen een sequentiespecifiek signaal opwekken (Dervan et al, . Proc NatlA certain property of DNA can be used to efficiently generate signals or incorporate monomer molecules. Agents that bind to the major or minor groove of DNA can induce a sequence-specific signal (Dervan et al, . Proc Natl

Acad Sci U S A. 2006; 103(4):867.), dienen als een manier om monomere eenheden langs deAcad Sci U S A. 2006; 103(4):867.), serve as a way to identify monomeric units along the

DNA-backbone in te brengen of een combinatie van beide.DNA backbone or a combination of both.

[0046] In een andere belichaming wordt het DNA gedenatureerd om eenstrengs-DNA te verkrijgen, gevolgd door hybridisatie met willekeurige oligomeren. De oligomeren kunnen dan gemodificeerde oligomeren zijn, die polymeriseerbare groepen of labels bevatten, of een combinatie daarvan.In another embodiment, the DNA is denatured to obtain single-stranded DNA, followed by hybridization with random oligomers. The oligomers can then be modified oligomers containing polymerizable groups or labels, or a combination thereof.

[0047] In sommige belichamingen omvat de methode voorts de detectie van een relatieve afstand tussen de labels op het gelineariseerde polynucleotide, waardoor een streepjescode wordt verkregen van een deel van de genomische informatie. Deze relatieve afstand kan door fluorescentiemicroscopie worden verkregen.In some embodiments, the method further includes detecting a relative distance between the labels on the linearized polynucleotide, thereby barcoding a portion of the genomic information. This relative distance can be obtained by fluorescent microscopy.

[0048] Het is duidelijk dat de gelineariseerde biomolecules zich niet in de polymere matrix moeten bevinden, maar dat de sequentiespecifieke markering enkel naar de polymere matrix gebonden of getransfereerd dient te worden. De biopolymeren kunnen zich dus op of tegen de polymere matrix bevinden, en de sequentie specifieke markering wordt gebonden aan of in de polymere matrix.It is clear that the linearized biomolecules do not need to be in the polymeric matrix, but that the sequence specific marker only needs to be bound or transferred to the polymeric matrix. The biopolymers can therefore be on or against the polymeric matrix, and the sequence specific marker is bound to or in the polymeric matrix.

[0049] In zulke belichamingen van de methodes van de uitvinding wordt het signaal ter analyse dus niet langer een direct signaal van het biomolecule, maar van zijn identiteit. Het biomolecule dient zijn integriteit dus niet langer te behouden na het binden van de specifieke merkers aan of in de polymere matrix.Thus, in such embodiments of the methods of the invention, the signal for analysis no longer becomes a direct signal of the biomolecule, but of its identity. The biomolecule should therefore no longer maintain its integrity after binding of the specific markers to or in the polymeric matrix.

[0050] Sequentiespecifieke markering van RNA kan worden bereikt door sequentiespecifieke interacties of directe reacties met specifieke nucleobasen.Sequence-specific marking of RNA can be achieved by sequence-specific interactions or direct reactions with specific nucleobases.

[0051] Sequentiespecifieke interacties, of interacties die afhankelijk zijn van de volgorde van meer dan één nucleobase, die kunnen worden gebruikt voor de methoden van de uitvinding zijn bijvoorbeeld complementaire hybridisatieprobes of sequentiespecifieke enzymen.Sequence-specific interactions, or interactions that depend on the sequence of more than one nucleobase, that can be used for the methods of the invention are, for example, complementary hybridization probes or sequence-specific enzymes.

[0052] Voor deze belichamingen kunnen de hybridisatiesondes bij voorkeur worden geselecteerd voor een hoge smelttemperatuur, zodat de secundaire en tertiaire structuren van het RNA worden verstoord. Voorbeelden van dergelijke hybridisatiesondes met gunstige binding zijn peptiden nucleïnezuren (PNA), gesloten nucleïnezuren (LNA) en andere niet-natuurlijke polynucleotiden.For these embodiments, the hybridization probes can preferably be selected for a high melting temperature so that the secondary and tertiary structures of the RNA are disrupted. Examples of such hybridization probes with favorable binding are peptide nucleic acids (PNA), closed nucleic acids (LNA) and other non-natural polynucleotides.

[0053] De lengte van de hybridisatiesondes wordt afhankelijk van de toepassing gekozen, maar ligt bij voorkeur tussen 4 en 400 nucleotiden.The length of the hybridization probes is chosen depending on the application, but is preferably between 4 and 400 nucleotides.

[0054] Belangrijk is dat in de methoden die in de uitvinding worden beschreven, de sequentiespecifieke handtekening wordt getransponeerd op een polymere matrix. De integriteit van het biomolecuul hoeft niet te worden gehandhaafd om de sequentiespecifieke handtekening te analyseren.Importantly, in the methods described in the invention, the sequence specific signature is transposed onto a polymeric matrix. The integrity of the biomolecule does not need to be maintained to analyze the sequence-specific signature.

[0055] Om het lineariseren te vergemakkelijken kunnen aan het linearisatiemengsel stoffen worden toegevoegd die de secundaire en tertiaire RNA-structuur verstoren en die anders het linearisatieproces zouden belemmeren. Dergelijke middelen kunnen willekeurige oligonucleotiden zijn (b.v. willekeurige hexamers of nonamers), middelen die waterstofbruggen verbreken (b.v. formamide, ureum) of ladingneutraliserende zouten.[0055] To facilitate linearization, substances that disrupt the secondary and tertiary RNA structure and which would otherwise hinder the linearization process can be added to the linearization mixture. Such agents can be random oligonucleotides (e.g. random hexamers or nonamers), hydrogen bond breaking agents (e.g. formamide, urea) or charge neutralizing salts.

[0056] Functionalisering van de RNA-soorten volgens de methoden van de uitvinding kan ook worden bewerkstelligd door specifieke nucleobase-interacties op RNA te richten. Bijvoorbeeld, bisulfiet gemedieerde cytosine transaminering zet alle cytosines snel en volledig om in een amine uitgewisselde variant. Op deze wijze kunnen alle cytosines in een RNA worden gefunctionaliseerd met zowel signaalmoleculen als monomeerfunctionaliteiten. Het sequentiespecifieke signaal dat wordt gegenereerd na binding aan de polymeermatrix en expansie is derhalve een lineair beeld van het cytosinegehalte van het RNA. Guanine-labeling kan worden bewerkstelligd door de werking van reagentia zoals de elektrofiele stikstofmosterds, platina-reagentia, die bij voorkeur reageren op de stikstof van guaninenucleobasen.Functionalization of the RNA species according to the methods of the invention can also be accomplished by targeting specific nucleobase interactions on RNA. For example, bisulfite-mediated cytosine transamination rapidly and completely converts all cytosines to an amine exchanged variant. In this way, all cytosines in an RNA can be functionalized with both signaling molecules and monomer functionalities. The sequence-specific signal generated upon binding to the polymer matrix and expansion is therefore a linear image of the cytosine content of the RNA. Guanine labeling can be accomplished by the action of reagents such as the electrophilic nitrogen mustards, platinum reagents, which react preferentially with the nitrogen of guanine nucleobases.

[0057] In een specifieke belichaming wordt de nucleobasespecifieke labeling gecombineerd met hybridisatiesondes. Bijvoorbeeld, bisulfiet gemedieerde transaminering wordt gehinderd wanneer delen van het RNA worden gehybridiseerd. Als zodanig kunnen RNA-signalen worden bereid die zowel een signaal op niet-gehybridiseerde plaatsen combineren, dat de aanwezigheid van cytosine weergeeft, als een "donker signaal" op de positie van specifieke hybridisatiesondes.In a specific embodiment, nucleobase specific labeling is combined with hybridization probes. For example, bisulfite-mediated transamination is hindered when parts of the RNA are hybridized. As such, RNA signals can be prepared that combine both a signal at unhybridized sites, indicating the presence of cytosine, and a “dark signal” at the position of specific hybridization probes.

Als alternatief wordt een eerste cytosine transaminering uitgevoerd in aanwezigheid van hybridisatieprobes, en wordt signaal gegenereerd in één kanaal (b.v. één kleur), met hybridisatieprobes in een tweede kanaal (b.v. een andere kleur).Alternatively, a first cytosine transamination is performed in the presence of hybridization probes, and signal is generated in one channel (e.g., one color), with hybridization probes in a second channel (e.g., another color).

[0058] Een uniek voordeel van de methoden van de uitvinding is dat de combinatie van sequentiespecifieke markering van RNA met een uitgebreide polymeermatrix RNA binnen het bereik brengt van genomische kartering en Fiber FISH met hoge resolutie, methoden die voorheen werden geblokkeerd door de beperkte omvang van het meeste RNA. Er bestaan geen andere methoden die de directe beeldvorming en identificatie van mRNA en rRNA mogelijk maken.A unique advantage of the methods of the invention is that the combination of sequence-specific labeling of RNA with an extended polymer matrix brings RNA within the reach of high-resolution genomic mapping and Fiber FISH, methods previously blocked by the limited scope of most RNA. There are no other methods that allow the direct imaging and identification of mRNA and rRNA.

[0059] In een specifieke belichaming van de uitvinding bevinden er zich hybridizatie of affiniteits probes in het polymerizatiemengsel, het polymerizatiemidden of het linearizatiemidden die bijdragn aan de linearizatie van het biopolymeer. Deze probes kunnen ook een signaal functie dragen. Een mogelijk voorbeeld is een hybridizatieprobe voor RNA, zoals een poly-T staart ter hybridizatie van poly-A bevattend RNA.In a specific embodiment of the invention, there are hybridization or affinity probes in the polymerization mixture, polymerization medium or linearization medium that contribute to the linearization of the biopolymer. These probes can also have a signaling function. A possible example is a hybridization probe for RNA, such as a poly-T tail for hybridization of poly-A containing RNA.

[0060] Met name directe beeldvorming van rRNA en de genetische signatuur daarvan zal uitgebreide toepassingen kennen bij de identificatie van soorten, lineage en fylogenetica en de analyse van complexe mengsels, of microbiomen. Momenteel worden deze signalen indirect gemeten via de analyse van het DNA dat codeert voor het rRNA, door gerichte amplificatie van de genen gevolgd door sequencing, microarray-analyse, qPCR en andere methoden.In particular, direct imaging of rRNA and its genetic signature will have extensive applications in species identification, lineage and phylogenetics and the analysis of complex mixtures, or microbiomes. Currently, these signals are measured indirectly through the analysis of the DNA encoding the rRNA, by targeted amplification of the genes followed by sequencing, microarray analysis, qPCR and other methods.

[0061] In specifieke belichamingen wordt de methode uitgebreid tot het in kaart brengen van[0061] In specific embodiments, the method is extended to include mapping

Eiwitten. Door specifieke aminozuurzijketens met signalen te markeren, het polypeptide te lineariseren en het aan het polymeermatricum te binden, kan een lineair signaal worden verkregen. Dit signaal komt overeen met een grove representatie van de totale eiwitsequentie.Protein. By tagging specific amino acid side chains with signals, linearizing the polypeptide, and binding it to the polymer matrix, a linear signal can be obtained. This signal corresponds to a coarse representation of the total protein sequence.

Deze grove weergave van de volgorde van aminozuren bevat echter voldoende informatie om de identiteit van het eiwit vast te stellen.However, this rough representation of the sequence of amino acids contains sufficient information to determine the identity of the protein.

[0062] Het is voor iemand die in de kunst is opgeleid duidelijk dat met diffractiebeperkte microscopiemethoden de resolutie van de verkregen genetische informatie nog kan worden verhoogd.It is clear to one trained in the art that with diffraction-limited microscopy methods the resolution of the genetic information obtained can be further increased.

[0063] De methoden van de uitvinding hebben een breed toepassingspotentieel op het gebied van biotechnologie, genomica, geneeskunde en daarbuiten.The methods of the invention have broad application potential in the fields of biotechnology, genomics, medicine and beyond.

[0064] Met name maken de methoden een ongekende resolutie mogelijk bij benaderingen van genomische kartering, waarbij sequentiespecifieke handtekeningen van gelineariseerd DNA worden gebruikt om de identiteit en oorsprong van het DNA vast te stellen. Dergelijke genomische kartering wordt gebruikt bij de identificatie van soorten, het in kaart brengen van het genoom, genomische en genetische analyse en analyse van structurele varianten. Hier is de sequentiespecifieke handtekening direct gerelateerd aan de lengte, aangezien het DNA-stuk unieker wordt in functie van de lengte. In de huidige genomische karteringsbenaderingen zijn sequentiespecifieke elementen gericht op 4 tot 8 baseparen, en DNA-stukken zijn langer dan 10 kbp tot MBp. De uitbreiding van de genetische signatuur leidt tot een grotere oplossend vermogen van de genetische signatuur, en daardoor tot een specifiekere toeschrijving.In particular, the methods enable unprecedented resolution in genomic mapping approaches, which use sequence-specific signatures of linearized DNA to determine DNA identity and origin. Such genomic mapping is used in species identification, genome mapping, genomic and genetic analysis, and structural variant analysis. Here the sequence-specific signature is directly related to the length, as the DNA piece becomes more unique as a function of the length. In current genomic mapping approaches, sequence-specific elements are focused on 4 to 8 base pairs, and DNA stretches are longer than 10 kbp up to MBp. The expansion of the genetic signature leads to a greater resolution of the genetic signature, and therefore to a more specific attribution.

[0065] Tot dusver zijn geen genetische karteringsmethoden uitgebreid tot RNA-soorten. Dit wordt grotendeels toegeschreven aan de bovenvermelde lengte-eisen. Met mRNA enkele honderden tot enkele duizenden basen lang, zou de handtekening verkregen in genomic mapping benaderingen niet voldoende informatie voor verder gebruik bevatten. Echter, voortbouwend op de methoden van de uitvinding, hoge dichtheid markering van RNA kan fysiek worden gescheiden door de uitbreiding van het polymeer een bruikbare spoor opleveren. Als zodanig wordt het genomisch in kaart brengen van mRNA van weefsels en cellen haalbaar. rRNA van verschillende organismen en mengsels daarvan kunnen direct worden gevisualiseerd, bestudeerd en toegewezen.To date, no genetic mapping methods have been extended to RNA species. This is largely attributed to the length requirements mentioned above. With mRNA several hundred to several thousand bases long, the signature obtained in genomic mapping approaches would not contain sufficient information for further use. However, building on the methods of the invention, high-density labeling of RNA can be physically separated by the extension of the polymer to yield a useful trace. As such, genomic mapping of mRNA from tissues and cells becomes feasible. rRNA from different organisms and mixtures thereof can be directly visualized, studied and assigned.

[0066] Deze methoden kunnen ook worden toegepast op andere enzymen en eiwitten die zich binden aan specifieke plaatsen op een polynucleotide of aan specifieke toestanden van een polynucleotide. Voorbeelden van dergelijke enzymen en eiwitten die zich op een sequentiespecifieke manier buiten methyltransferasen aan polynucleotiden binden, zijn transcriptiefactoren of eiwitten die DNA-bindende domeinen bevatten zoals Helix-turn-helix,These methods can also be applied to other enzymes and proteins that bind to specific sites on a polynucleotide or to specific states of a polynucleotide. Examples of such enzymes and proteins that bind to polynucleotides in a sequence-specific manner beyond methyltransferases are transcription factors or proteins containing DNA-binding domains such as Helix-turn-helix,

Zinkvinger, Leucine-rits, Winged helix, Winged helix-turn-helix, Helix-loop-helix, HMG-box,Zinc finger, Leucine zipper, Winged helix, Winged helix-turn-helix, Helix-loop-helix, HMG box,

Wor3-domein, OB-fold-domein, Immunoglobuline fold, B3-domein of TAL-effector. Een specifiek geval van DNA-bindende eiwitten zijn eiwitten die door RNA worden geleid. Cas9 bijvoorbeeld kan worden gebruikt als een aanpasbaar RNA-gestuurd DNA-bindend platform, en wanneer gecombineerd met liganden zoals beschreven in deze uitvinding, in staat zijn gerichte DNA- modificatie te bewerkstelligen.Wor3 domain, OB fold domain, Immunoglobulin fold, B3 domain or TAL effector. A specific case of DNA-binding proteins are proteins guided by RNA. Cas9, for example, can be used as a customizable RNA-directed DNA-binding platform, and when combined with ligands such as described in this invention, can achieve targeted DNA modification.

[0067] Een ander voorbeeld zijn enzymen die zich binden aan toegankelijk chromatine, functionaliteit overdragen op genoemd chromatine en specifieke analyse van de toegankelijkheid van chromatine en het gebruik daarvan bij genetische analyse mogelijk maken.Another example is enzymes that bind to accessible chromatin, transfer functionality to said chromatin and allow specific analysis of chromatin accessibility and its use in genetic analysis.

[0068] Een specifieke belichaming is het gebruik van de methoden van de uitvindingen voor de analyse van epigenetische en post-translatiemarkeringen op polynucleotiden en polypeptiden.A specific embodiment is the use of the methods of the inventions for the analysis of epigenetic and post-translational marks on polynucleotides and polypeptides.

Voorbeelden hiervan zijn het plaatsgebonden labelen van bijvoorbeeld DNA- hydroxymethylering, DNA-carbonylering, specifieke RNA-basen zoals pseudouridine of eiwitmodificaties zoals prenylering of fosforylering. Er bestaan specifieke chemische, enzymatische of chemoenzymatische benaderingen voor het overbrengen van functionaliteit naar deze specifieke plaatsen, en wanneer deze gecombineerd worden met linearisering en enting op een polymere matrix, kan de uitbreiding van het signaal de analyse van deze merktekens verbeteren.Examples of this are the site-specific labeling of, for example, DNA hydroxymethylation, DNA carbonylation, specific RNA bases such as pseudouridine or protein modifications such as prenylation or phosphorylation. Specific chemical, enzymatic, or chemoenzymatic approaches exist for transferring functionality to these specific sites, and when combined with linearization and grafting onto a polymeric matrix, the expansion of the signal can improve the analysis of these marks.

[0069] Verdere belichamingen van de uitvindingen kunnen het enzym vervangen door synthetische macromoleculen die in staat zijn specifieke docking-posities op het biomolecuul te herkennen. Een voorbeeld van dergelijke macromoleculen kan een aptameer zijn. Een ander voorbeeld van dergelijke macromoleculen kan een antilichaam zijn. Specifieke antilichamen en aptameren zijn in de literatuur beschreven voor genetische kenmerken zoals DNA-methylering en specifieke sequentiecombinaties, en kunnen daarom gemakkelijk worden opgenomen in de methoden van de uitvinding.Further embodiments of the inventions may replace the enzyme with synthetic macromolecules capable of recognizing specific docking positions on the biomolecule. An example of such macromolecules could be an aptamer. Another example of such macromolecules could be an antibody. Specific antibodies and aptamers have been described in the literature for genetic signatures such as DNA methylation and specific sequence combinations, and can therefore be easily incorporated into the methods of the invention.

[0070] Bij elke hierboven beschreven methode kunnen a) de biopolymeerlabelingsreacties in hetzelfde reactievat worden uitgevoerd, of b) biopolymeer uit het monster in aliquots worden verdeeld en aan verschillende reactievaten worden toegevoegd, waarbij in elk reactievat biopolymeerlabelingsreacties worden uitgevoerd. De verschillende reacties kunnen vervolgens worden gerecombineerd of onafhankelijk van elkaar worden geanalyseerd.In each method described above, a) the biopolymer labeling reactions can be performed in the same reaction vessel, or b) biopolymer from the sample can be aliquoted and added to different reaction vessels, with biopolymer labeling reactions performed in each reaction vessel. The different reactions can then be recombined or analyzed independently of each other.

[0071] In de kits van de uitvinding kan ten minste één markeringsentiteit een fluorofoor zijn of een molecuul waaraan een fluorofoor kan worden bevestigd.In the kits of the invention, at least one labeling entity may be a fluorophore or a molecule to which a fluorophore can be attached.

[0072] Elk van de kits van de uitvinding kan verder ten minste één affiniteits- chromatografiekolom bevatten.Each of the kits of the invention may further contain at least one affinity chromatography column.

[0073] Elk van de kits van de uitvinding kan verder ten minste één buffer bevatten.Each of the kits of the invention may further contain at least one buffer.

[0074] Elk van de kits van de uitvinding kan verder een of meer andere enzymen bevatten voor het uitvoeren van reacties die vereist zijn in methoden van de uitvinding. De enzymen kunnenEach of the kits of the invention may further contain one or more other enzymes for carrying out reactions required in methods of the invention. The enzymes can

DNA-methyltransferasen, DNA-nickase of een DNA-polymerase omvatten.DNA methyltransferases, DNA nickase or a DNA polymerase.

[0075] Bijzonder nuttig zijn labels die optisch detecteerbaar zijn. Voorbeelden zijn chromoforen, luminoforen en fluoroforen. Fluoroforen zijn bijzonder nuttig en omvatten bijvoorbeeld fluorescerende nanokristallen, quantum dots, fluoresceïne, rhodamine, tetramethylrhodamine, eosine, erythrosine, cumarine, methyl-cumarines, pyreen, malachietgroen, Cy3, Cy5, stilbeen, Lucifergeel, Cascadeblauw, Texasrood, Alexakleurstoffen,Particularly useful are labels that are optically detectable. Examples are chromophores, luminophores and fluorophores. Fluorophores are particularly useful and include, for example, fluorescent nanocrystals, quantum dots, fluorescein, rhodamine, tetramethylrhodamine, eosin, erythrosine, coumarin, methyl-coumarins, pyrene, malachite green, Cy3, Cy5, stilbene, Matchstick yellow, Cascade blue, Texas red, Alexa dyes,

SETA-kleurstoffen, Atto-kleurstoffen, fycoerythine, bodipy en analogen daarvan. Nuttige optische sondes worden beschreven in Haugland, Molecular Probes Handbook, (Eugene, Oreg.) 6th Edition; de Synthegen-catalogus (Houston, Tex.), Lakowicz, Principles of FluorescenceSETA dyes, Atto dyes, phycoerythin, bodipy and analogues thereof. Useful optical probes are described in Haugland, Molecular Probes Handbook, (Eugene, Oreg.) 6th Edition; the Synthegen catalog (Houston, Tex.), Lakowicz, Principles of Fluorescence

Spectroscopy, 2nd Ed., Plenum Press New York (1999), of WO 98/59066; WO 91/06678 of USSpectroscopy, 2nd Ed., Plenum Press New York (1999), or WO 98/59066; WO 91/06678 of US

Pat. Appl. Publ. No. 2010/0092957 A1, die alle hierin zijn opgenomen door middel van verwijzing. Optische labels bieden het voordeel van een snelle, relatief niet-invasieve detectie.Pat. Appl. Publ. No. 2010/0092957 A1, all of which are incorporated herein by reference. Optical labels offer the advantage of rapid, relatively non-invasive detection.

[0076] Andere labels, waarvan sommige niet-optische labels zijn, kunnen worden gebruikt in diverse toepassingen van de hier beschreven methoden en samenstellingen. Voorbeelden zijn, zonder beperking, een isotopisch label zoals een natuurlijk niet-overvloedig radioactief of zwaar isotoop; magnetische substantie; elektron-rijk materiaal zoals een metaal; elektrochemiluminescent label zoals Ru(bpy); of een deel dat kan worden gedetecteerd op basis van een kernmagnetisch, paramagnetisch, elektrisch, lading-massa, of thermisch kenmerk.Other labels, some of which are non-optical labels, can be used in various applications of the methods and compositions described here. Examples include, without limitation, an isotopic label such as a naturally occurring non-abundant radioactive or heavy isotope; magnetic substance; electron-rich material such as a metal; electrochemiluminescent label such as Ru(bpy); or a part that can be detected based on a nuclear magnetic, paramagnetic, electrical, charge-mass, or thermal characteristic.

Labels kunnen ook magnetische deeltjes of optisch gecodeerde nanodeeltjes omvatten.Labels can also include magnetic particles or optically encoded nanoparticles.

Dergelijke labels kunnen worden gedetecteerd met behulp van geschikte methoden die bekend zijn bij diegenen die deskundig zijn op dit gebied. Een geladen label kan bijvoorbeeld worden gedetecteerd met een elektrische detector zoals die welke worden gebruikt in commercieel verkrijgbare sequencingsystemen van lon Torrent (Guilford, Conn., een dochteronderneming vanSuch labels can be detected using suitable methods known to those skilled in the art. For example, a charged label can be detected with an electrical detector such as those used in commercially available sequencing systems from lon Torrent (Guilford, Conn., a subsidiary of

Life Technologies) of detectiesystemen die worden beschreven in US Pat. App. Publ. Nos. 2009/0026082 A1; 2009/0127589 A1; 2010/0137143 A1; en 2010/0282617 A1, die alle hierin zijn opgenomen door middel van verwijzing. Het zal duidelijk zijn dat voor sommige toepassingen een nucleotide-analoog geen label hoeft te hebben.Life Technologies) or detection systems described in US Pat. App. Publ. Nos. 2009/0026082 A1; 2009/0127589 A1; 2010/0137143 A1; and 2010/0282617 A1, all of which are incorporated herein by reference. It will be clear that for some applications a nucleotide analogue does not need to have a label.

[0077] In één belichaming is de reporter een oligonucleotide. Door specifieke hybridisatie met complementaire oligonucleotiden kan deze reporter dienen als een streepjescode voor het biomolecuul dat oorspronkelijk op de genoemde plaats aanwezig was. De complementaire oligonucleotiden kunnen fluorescent gelabeld zijn (d.w.z. ze zijn geconjugeerd met een fluorofoor). Fluoroforen die zijn geconjugeerd aan imagerstrengen van verschillende nucleotidesequentie kunnen identiek zijn aan elkaar, of zij kunnen een emissieprofiel hebben dat overlapt of dat niet overlapt met dat van andere fluoroforen. De fluorescent gelabelde imagerstreng kan ten minste één fluorofoor bevatten. Zowel de reporteroligonucleotiden als de signaleringsoligonucleotiden kunnen een haarspeld secundaire structuur bezitten.In one embodiment, the reporter is an oligonucleotide. By specific hybridization with complementary oligonucleotides, this reporter can serve as a barcode for the biomolecule originally present at the site mentioned. The complementary oligonucleotides may be fluorescently labeled (i.e. conjugated to a fluorophore). Fluorophores conjugated to imager strands of different nucleotide sequences may be identical to each other, or they may have an emission profile that overlaps or does not overlap with that of other fluorophores. The fluorescently labeled imager strand may contain at least one fluorophore. Both the reporter oligonucleotides and the signaling oligonucleotides can possess a hairpin secondary structure.

[0078] In één belichaming is de complementaire oligonucleotide hybridisatie van voorbijgaande aard, met bindtijden in een voldoende lange tijdschaal om een "knipperende" gebeurtenis te veroorzaken.In one embodiment, the complementary oligonucleotide hybridization is transient, with binding times on a long enough time scale to cause a "blinking" event.

[0079] In weer een andere belichaming omvat de reportergroep meerdere afzonderlijke signalenIn yet another embodiment, the reporter group includes multiple separate signals

[0080] Voor sommige van de belichamingen van de uitvinding kan een vorm van signaalversterking nuttig zijn. Een dergelijke signaalversterking zorgt voor een goede aflezing van signalen met een lage abundantie of maakt het mogelijk de techniek te gebruiken in minder veeleisende analytische opstellingen, aangezien de behoefte aan dure detectoren en gevoelige aflezing minder groot is. Voorbeelden van dergelijke amplificatiemethoden kunnen op hybridisatie gebaseerd zijn, zoals Hybridization-Chain-Reaction (HCR), SABER of Rolling Circle amplificatie. Afhankelijk van het type versterkt signaal, kan deze versterking voor of na de zwelling worden uitgevoerd. Een ander voorbeeld van signaalversterking is het gebruik van antennekleurstoffen, die het door één kleurstof opgewekte signaal versterken door het oogsten van excitatielicht.For some embodiments of the invention, some form of signal amplification may be useful. Such signal amplification provides good reading of low abundance signals or allows the technique to be used in less demanding analytical setups, as the need for expensive detectors and sensitive reading is reduced. Examples of such amplification methods can be hybridization based, such as Hybridization-Chain-Reaction (HCR), SABER or Rolling Circle amplification. Depending on the type of amplified signal, this amplification can be performed before or after the swelling. Another example of signal amplification is the use of antenna dyes, which amplify the signal generated by one dye by harvesting excitation light.

[0081] Een ander type label dat nuttig kan zijn, is een secundair label dat indirect wordt gedetecteerd, bijvoorbeeld via interactie met een primair label, binding aan een receptor of omzetting in een detecteerbaar product door een enzymenkatalysator of een andere stof. Een voorbeeld van een secundair label is een ligand zoals biotine of analogen daarvan, dat kan worden gedetecteerd via binding aan een receptor zoals avidine, streptavidine of analogen daarvan.Another type of label that may be useful is a secondary label that is detected indirectly, for example via interaction with a primary label, binding to a receptor or conversion to a detectable product by an enzyme catalyst or other substance. An example of a secondary label is a ligand such as biotin or analogues thereof, which can be detected via binding to a receptor such as avidin, streptavidin or analogues thereof.

Andere nuttige liganden zijn epitopen die zich kunnen binden aan receptoren zoals antilichamen of actieve fragmenten daarvan, en koolhydraten die zich kunnen binden aan receptoren zoals lectines.Other useful ligands include epitopes that can bind to receptors such as antibodies or active fragments thereof, and carbohydrates that can bind to receptors such as lectins.

De receptoren kunnen worden gelabeld, bijvoorbeeld met een optisch label, zodat ze kunnen worden gedetecteerd.The receptors can be labeled, for example with an optical label, so that they can be detected.

In bijzondere toepassingen kan het ligand op zodanige wijze aan een nucleotide-analoog worden gehecht dat de affiniteit voor een receptor wordt verminderd of verhinderd.In particular applications, the ligand can be attached to a nucleotide analog in such a way that its affinity for a receptor is reduced or prevented.

Het vrijkomen van het ligand kan dan worden gedetecteerd op basis van de affiniteit van het ligand voor zijn respectieve receptor wanneer het wordt losgemaakt van het nucleotide-analoog.The release of the ligand can then be detected based on the affinity of the ligand for its respective receptor when released from the nucleotide analog.

Het ligand kan verder worden gekoppeld aan een blokkerende groep of kan zelf als blokkerende groep fungeren, zoals hierboven meer in het algemeen is uiteengezet voor labelgroepen.The ligand can be further linked to a blocking group or can itself act as a blocking group, as explained more generally above for labeling groups.

Aldus kan verwijdering van het ligand van een nucleotide-analoog functioneren om het nucleotide-analoog te deblokkeren en een detecteerbare gebeurtenis te verschaffen.Thus, removal of the ligand from a nucleotide analog can function to unblock the nucleotide analog and provide a detectable event.

VoorbeeldenExamples

[0082] Voorbeeld 1[0082] Example 1

Lambda faag-DNA wordt geïncubeerd met in de aanwezigheid van Product 1 (Afbeelding 4) bij 55°C gedurende 60 minuten. Het DNA wordt gedeponeerd op een polymeeroppervlak in overeenstemming met literatuurvoorbeelden (Kaykov et al. Sci Rep 6, 19636 (2016)). Het oppervlak wordt bedekt met een polymerisatiemengsel (waterige oplossing van natriumacrylaat, bisacrylamide, TEMED en APTS, in lijn met standaard literatuurrecepten), en polymerisatie wordt gedurende 40 minuten uitgevoerd. De polymere gel wordt voorzichtig losgemaakt van het substraat en laat men gedurende 30 minuten bij 37°C incuberen in een oplossing die TAMRA-DBCO (Jena Biosciences) in PBS bevat. De gel wordt uitgebreid gewassen met PBS, gevolgd door opzwellen in dubbel gedestilleerd water gedurende een nacht. De opgezwollen gel wordt op een dekglaasje gemonteerd en belicht. De lineaire kenmerken worden geanalyseerd in overeenstemming met de literatuur (Torche PC, PLoS ONE 12(6): e0179041) om het sequentiespecifieke signaal bloot te leggen.Lambda phage DNA is incubated in the presence of Product 1 (Figure 4) at 55°C for 60 minutes. The DNA is deposited on a polymer surface in accordance with literature examples (Kaykov et al. Sci Rep 6, 19636 (2016)). The surface is covered with a polymerization mixture (aqueous solution of sodium acrylate, bisacrylamide, TEMED and APTS, in line with standard literature recipes), and polymerization is carried out for 40 minutes. The polymeric gel is gently detached from the substrate and allowed to incubate for 30 minutes at 37°C in a solution containing TAMRA-DBCO (Jena Biosciences) in PBS. The gel is washed extensively with PBS, followed by swelling in double distilled water overnight. The swollen gel is mounted on a coverslip and exposed. The linear features are analyzed in accordance with the literature (Torche PC, PLoS ONE 12(6): e0179041) to reveal the sequence-specific signal.

Claims (10)

ConclusiesConclusions 1. Een methode voor het karakteriseren van biopolymeren, de methode bestaande uit : ij) Enten van de combinatie van een gelineariseerd biopolymeer en biopolymeerplaats- specifieke markers op een polymeer ii) Vergroting van de ruimtelijke dimensies van het polymeer langs de linearisatie-as iii) Verkrijgen van positionele informatie van de plaats-specifieke labels1. A method for characterizing biopolymers, the method consisting of: ij) Grafting the combination of a linearized biopolymer and biopolymer site-specific markers onto a polymer ii) Increasing the spatial dimensions of the polymer along the linearization axis iii) Obtain positional information from the location-specific labels 2. De methode volgens conclusie 1 waar het vergroten van de ruimtelijke dimensies van het polymeer bekomen wordt door de zwelling van een hydrogel2. The method according to claim 1 where increasing the spatial dimensions of the polymer is achieved by swelling of a hydrogel 3. De methode volgens conclusie 1 waar het vergroten van de ruimtelijke dimensies van het polymeer bekomen wordt door uitoefen van een kracht op het polymeer3. The method according to claim 1 where increasing the spatial dimensions of the polymer is achieved by applying a force to the polymer 4. De methode volgens conclusie 1 waar het biopolymeer een polynucleotide isThe method of claim 1 where the biopolymer is a polynucleotide 5. De methode volgens conclusie 2 waar het biopolymeer DNA isThe method of claim 2 where the biopolymer is DNA 6. De methode volgens conclusie 2 waar het biopolymeer RNA isThe method of claim 2 where the biopolymer is RNA 7. De methode volgens conclusie 2 waar de positionele informatie bekomen wordt door fluorescentie microscopieThe method according to claim 2 where the positional information is obtained by fluorescence microscopy 8. De methode volgens conclusie 7 waar deze toepast wordt ter identificatie van de origine van het biopolymeer8. The method according to claim 7 where it is used to identify the origin of the biopolymer 9. De methode volgens conclusie 7 waar deze toegepast wordt in cellulaire analyseThe method of claim 7 where applied in cellular analysis 10. De methode volgens conclusie 7 waar deze wordt toegepast in de identificatie of behandeling van een ziekteThe method of claim 7 where it is applied in the identification or treatment of a disease
BE20225070A 2022-02-04 2022-02-04 POLYMER ASSISTED BIOMOLECULE ANALYSIS BE1030246B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE20225070A BE1030246B1 (en) 2022-02-04 2022-02-04 POLYMER ASSISTED BIOMOLECULE ANALYSIS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE20225070A BE1030246B1 (en) 2022-02-04 2022-02-04 POLYMER ASSISTED BIOMOLECULE ANALYSIS

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BE1030246A1 BE1030246A1 (en) 2023-08-30
BE1030246B1 true BE1030246B1 (en) 2023-09-04

Family

ID=84569049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE20225070A BE1030246B1 (en) 2022-02-04 2022-02-04 POLYMER ASSISTED BIOMOLECULE ANALYSIS

Country Status (1)

Country Link
BE (1) BE1030246B1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100330556A1 (en) * 2009-06-30 2010-12-30 Brian Jon Peter Genome analysis using a nicking endonuclease
US20100330557A1 (en) * 2009-06-30 2010-12-30 Zohar Yakhini Genomic coordinate system
US20170067096A1 (en) * 2015-08-07 2017-03-09 Massachusetts Institute Of Technology Nanoscale Imaging of Proteins and Nucleic Acids via Expansion Microscopy
US20180216161A1 (en) * 2017-01-23 2018-08-02 Massachusetts Institute Of Technology Multiplexed Signal Amplified FISH via Splinted Ligation Amplification and Sequencing
CN110168346A (en) * 2016-11-08 2019-08-23 哈佛学院院长及董事 Multiple imaging is carried out using MERFISH, extension microscopy and the relevant technologies
US10434512B2 (en) * 2008-10-10 2019-10-08 Jonas Tegenfeldt Method for the mapping of the local AT/GC ratio along DNA
US10538594B2 (en) * 2015-04-06 2020-01-21 Centrillion Technology Holdings Corporation Methods for phrasing epigenetic modifications of genomes
DE102019119782A1 (en) * 2019-07-22 2021-01-28 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen METHOD OF STRETCHING A NUCLEIC ACID MOLECULE

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991006678A1 (en) 1989-10-26 1991-05-16 Sri International Dna sequencing
US6657052B1 (en) 1997-04-11 2003-12-02 University Of Arkansas Biomolecular labeling
US20040152084A1 (en) 2003-01-31 2004-08-05 Slattum Paul M. Compounds and processes for single-pot attachment of a label to nucleic acid
CA2294053A1 (en) 1997-06-25 1998-12-30 Orchid Biocomputer, Inc. Methods for the detection of multiple single nucleotide polymorphisms in a single reaction
EP2071927A2 (en) 2006-09-28 2009-06-24 Illumina, Inc. Compositions and methods for nucleotide sequencing
EP2639579B1 (en) 2006-12-14 2016-11-16 Life Technologies Corporation Apparatus for measuring analytes using large scale FET arrays
US8349167B2 (en) 2006-12-14 2013-01-08 Life Technologies Corporation Methods and apparatus for detecting molecular interactions using FET arrays
US8262900B2 (en) 2006-12-14 2012-09-11 Life Technologies Corporation Methods and apparatus for measuring analytes using large scale FET arrays
KR20110025993A (en) 2008-06-30 2011-03-14 바이오나노매트릭스, 인크. Methods and devices for single-molecule whole genome analysis
US20100137143A1 (en) 2008-10-22 2010-06-03 Ion Torrent Systems Incorporated Methods and apparatus for measuring analytes
JP2013507964A (en) 2009-10-21 2013-03-07 バイオナノ ジェノミックス、インク. Method and associated apparatus for single molecule whole genome analysis
US20140011686A1 (en) 2012-04-18 2014-01-09 Pathogenetix, Inc. Selection of single nucleic acids based on optical signature

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10434512B2 (en) * 2008-10-10 2019-10-08 Jonas Tegenfeldt Method for the mapping of the local AT/GC ratio along DNA
US20100330556A1 (en) * 2009-06-30 2010-12-30 Brian Jon Peter Genome analysis using a nicking endonuclease
US20100330557A1 (en) * 2009-06-30 2010-12-30 Zohar Yakhini Genomic coordinate system
US10538594B2 (en) * 2015-04-06 2020-01-21 Centrillion Technology Holdings Corporation Methods for phrasing epigenetic modifications of genomes
US20170067096A1 (en) * 2015-08-07 2017-03-09 Massachusetts Institute Of Technology Nanoscale Imaging of Proteins and Nucleic Acids via Expansion Microscopy
CN110168346A (en) * 2016-11-08 2019-08-23 哈佛学院院长及董事 Multiple imaging is carried out using MERFISH, extension microscopy and the relevant technologies
US20180216161A1 (en) * 2017-01-23 2018-08-02 Massachusetts Institute Of Technology Multiplexed Signal Amplified FISH via Splinted Ligation Amplification and Sequencing
DE102019119782A1 (en) * 2019-07-22 2021-01-28 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen METHOD OF STRETCHING A NUCLEIC ACID MOLECULE

Also Published As

Publication number Publication date
BE1030246A1 (en) 2023-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10995364B2 (en) Methods and devices for single-molecule whole genome analysis
US20230039899A1 (en) In situ rna analysis using probe pair ligation
US6232067B1 (en) Adapter directed expression analysis
US7618778B2 (en) Producing, cataloging and classifying sequence tags
Gaspar et al. Strength in numbers: quantitative single‐molecule RNA detection assays
Shakoori Fluorescence in situ hybridization (FISH) and its applications
US11773429B2 (en) Reduction of bias in genomic coverage measurements
US20140087390A1 (en) Method and system for analysis of protein and other modifications on dna and rna
EP2940150A1 (en) Self-assembly of DNA Origami: a new diganostic tool
JP6556705B2 (en) Polynucleotide analysis
CN111850101B (en) Visual distinguishing method for single-cell DNA epigenetic modification space positioning and adjacent distribution
Sugizaki et al. ECHO-LNA conjugates: hybridization-sensitive fluorescence and its application to fluorescent detection of various RNA strands
JP2023547394A (en) Nucleic acid detection method by oligohybridization and PCR-based amplification
Barkan Studying the structure and processing of chloroplast transcripts
Robles-Remacho et al. Development of a nanotechnology-based approach for capturing and detecting nucleic acids by using flow cytometry
BE1030246B1 (en) POLYMER ASSISTED BIOMOLECULE ANALYSIS
US10844424B2 (en) Reduction of bias in genomic coverage measurements
FI115139B (en) Method and test package for quantitative and / or comparative assessment of the variations of polynucleotide amounts in cell or tissue samples
Xu et al. Double-hairpin molecular-beacon-based amplification detection for gene diagnosis linked to cancer
EP4174189A1 (en) Enzyme directed biomolecule labeling
US20220112553A1 (en) Methods for single-molecule analysis of linearized polynucleotides
US20240068025A1 (en) Genomic analysis method
KR20070083924A (en) Nucleic acid fragments for detecting nucleic acid and method of detecting nucleic acid
Obidin Spatially-proximate assembly of linearized polynucleotides for interrogation of gene sequence and location
WO2023205784A2 (en) Heteromultivalent nucleic acid functionalized materials to detect mutations and use in diagnostic applications

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Effective date: 20230904

HC Change of name of the owners

Owner name: LEEN VOLKER; BE

Free format text: DETAILS ASSIGNMENT: CHANGE OF OWNER(S), CHANGE OF OWNER(S) NAME; FORMER OWNER NAME: VOLKER LEEN

Effective date: 20240115