DE112021004478T5 - Zusammensetzungen und verfahren zur bestimmung von proteinen und nukleinsäuren - Google Patents

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Michael Figa
Xiaoyan Zhao
Asim S. Siddiqui
Philip Ma
Sangtae Kim
Omid C. Farokhzad
Margaret DONOVAN
John E. Blume
Theodore Platt
Martin Goldberg
Damian HARRIS
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Abstract

Hierin offenbart sind Zusammensetzungen und Verfahren zum parallelen Testen von Proteinen und Nukleinsäuren.

Description

  • QUERVERWEIS
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/112,071 , eingereicht am 10. November 2020, der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/143,738 , eingereicht am 29. Januar 2021, der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/166,173 , eingereicht am 25. März 2021, der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/194,612 , eingereicht am 28. Mai 2021, und der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/070,205 , eingereicht am 25. August 2020, die hier jeweils durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Biologische Proben enthalten eine große Vielfalt an Proteinen und Nukleinsäuren. Es werden Zusammensetzungen und Verfahren benötigt, um das Vorhandensein und die Konzentration von Proteinen und Nukleinsäuren sowie etwaige Korrelationen zwischen Proteinen und Nukleinsäuren, die einen biologischen Zustand anzeigen können, aufzuklären.
  • KURZDARSTELLUNG
  • In einigen Aspekten beschreibt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Analyse einer biologischen Probe von einem Subjekt, umfassend: (a) Testen der biologischen Probe von dem Subjekt, um Proteine in der biologischen Probe zu identifizieren, um Proteominformationen der biologischen Probe zu erhalten; (b) Analysieren von Nukleinsäuremolekülen aus der biologischen Probe, um Genotypinformationen der biologischen Probe zu identifizieren; und (c) basierend auf den Proteominformationen und den Genotypinformationen, Identifizieren einer Peptidvariante oder einer Genomvariante des Subjekts, wobei die Peptidvariante oder die Genomvariante nicht anderweitig in (a) bzw. (b) identifizierbar ist.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die biologische Probe Vollblut, Plasma, Buffy Coat, Serum, Urin, Cerebrospinalflüssigkeit, Synovialflüssigkeit, Tränen, Speichel, Vollblut, Milch, Brustwarzenaspirat, Nadelaspirat, Gangspülung, Vaginalflüssigkeit, Nasenflüssigkeit, Ohrenflüssigkeit, Magenflüssigkeit, Pankreasflüssigkeit, Trabekelflüssigkeit, Lungenspülung, Schweiß, Crevikularflüssigkeit, Sperma, Prostataflüssigkeit, Sputum, Fäkalien, Bronchiallavage, Flüssigkeit aus Abstrichen, Bronchialaspiranten, verflüssigte Feststoffe, Feinnadelaspirationsproben, Gewebehomogenate, Lymphflüssigkeit, Zellkulturproben oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die biologische Probe Plasma oder Serum.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die biologische Probe mehr als 5000 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst (a) das Unterziehen der biologischen Probe einem Test, der die Vielzahl von Proteinen in der biologischen Probe identifiziert.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst (a) das Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einem Partikel unter Bedingungen, die für eine Adsorption der Proteine aus der biologischen Probe an das Partikel ausreichend sind.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine einen komprimierten Dynamikbereich auf dem Partikel.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die an dem Partikel adsorbierten Proteine ein oder mehrere Proteine mit einer geringeren Häufigkeit als einer Häufigkeit in der biologischen Probe.
  • In einigen Ausführungsformen werden mindestens 10-9 Milligramm (mg) der Proteine pro Quadratmillimeter (mm2) Oberfläche des Partikels adsorbiert.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Partikel eine Vielzahl von Partikeln mit verschiedenen physikalisch-chemischen Eigenschaften.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei von Folgendem: Silica-beschichteten SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikeln, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, Triamin-funktionalisierten Nanopartikeln, Diaminfunktionalisierten Nanopartikeln oder Monoamin-funktionalisierten Nanopartikeln.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei von Folgendem: Silica-beschichtetem SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikeln, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-beschichtete Nanopartikel, N 1-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)hexan-1,6-diamin-funktionalisierte Nanopartikel oder 1,6-Hexandiamin-funktionalisierte Nanopartikel.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die verschiedenen physikalisch-chemischen Eigenschaften Größe, Form, Oberflächenfunktionalisierung, Kernmaterial, Dichte oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst eine erste Teilmenge von Proteinen der Proteine, die von einem ersten Partikel der Vielzahl von Partikel adsorbiert werden, höchstens 80 % von Proteinarten gemeinsam mit einer zweiten Teilmenge von Proteinen der Proteine, die von einem zweiten Partikel der Vielzahl von Partikeln adsorbiert werden.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine mindestens 5 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine mindestens 200 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine mindestens 500 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine mindestens 1000 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine mindestens 2000 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine mindestens 5000 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine 5 bis 1000 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine 20 bis 200 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine 50 bis 500 Proteinarten oder Proteingruppen.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine 250 bis 25000 Proteinarten oder Proteingruppen.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine mindestens 2 % der Proteinarten in der biologischen Probe.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine 0,2 % bis 2 % der Proteinarten in der biologischen Probe.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst (a) das Identifizieren einer Häufigkeit der Proteine in der biologischen Probe.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst (c) das Identifizieren einer Spleißvariante, einer Konformation, einer posttranslationalen Modifikation, einer Cofaktor-Assoziation oder einer SubstratAssoziation der Proteine basierend auf den Proteominformationen und den Genotypinformationen.
  • In einigen Ausführungsformen erstrecken sich die Proteine in der Konzentration in der biologischen Probe über mindestens 4 Größenordnungen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Gewinnen von Sequenzen der Nukleinsäuremoleküle, um die Genotypinformationen zu identifizieren.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Gewinnen der Sequenzen Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH), Array-Comparative Genomic Hybridization (Array-CGH), quantitative Fluoreszenz-PCR (QF-PCR), Nanopore-Sequenzierung, Sequenzierung durch Hybridisierung, Sequenzierung durch Synthese, Sequenzierung durch Ligation oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Nukleinsäuremoleküle eine zellfreie Desoxyribonukleinsäure (cfDNA), eine zellfreie Ribonukleinsäure (cfRNA) oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die zellfreie Desoxyribonukleinsäure (cfDNA) genomische DNA, mitochondriale DNA (mtDNA), zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA) oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst (b) das Identifizieren der Nukleinsäuremoleküle als genomische DNA, mitochondriale DNA (mtDNA), zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA) oder eine beliebige Kombination davon umfassend.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst (b) das Identifizieren eines Zelltyps, eines Krebstyps, eines Krebsstadiums oder einer beliebigen Kombination davon für die ctDNA.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Identifizierung von (c) das Identifizieren des Zelltyps, des Krebstyps oder des Krebsstadiums der ctDNA.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die zellfreie Ribonukleinsäure (cfRNA) Boten-RNA (mRNA), lange nicht-codierende RNA, Telomerase-RNA, Piwi-interagierende RNA, ribosomale RNA (rRNA), kleine nukleäre RNA (snRNA), kleine interferierende RNA (siRNA), YRNA, microRNA (miRNA), zirkuläre RNA, kleine nukleoläre RNA (snRNA), pseudogene RNA, Transfer-RNA (tRNA) oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst (b) das Identifizieren der Nukleinsäuremoleküle als eine Sequenz von Boten-RNA (mRNA), langer nicht codierender RNA, Telomerase-RNA, Piwi-interagierender RNA, ribosomaler RNA (rRNA), kleiner Kern-RNA (snRNA), kleiner interferierender RNA (siRNA), YRNA, microRNA (miRNA), zirkulärer RNA, kleiner nukleolärer RNA (snRNA), pseudogener RNA, Transfer-RNA (tRNA) oder einer beliebigen Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen stammen die Nukleinsäuremoleküle von einem Exosom, einem apoptotischen Körper, einer Tumorzelle, einer gesunden Zelle, einem Virtosom, einem extrazellulären Membranvesikel, einer neutrophilen extrazellulären Falle (NET) oder einer beliebigen Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst (b) das Identifizieren, dass die Nukleinsäuremoleküle von einem Exosom, einem apoptotischen Körper, einer erkrankten Zelle, einer gesunden Zelle, einem Virtosom, einem extrazellulären Membranvesikel, einer neutrophilen extrazellulären Falle (NET) oder einer beliebigen Kombination davon stammen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst (b) das Identifizieren einer Rate oder Prävalenz der Apoptose der gesunden Zelle oder der kranken Zelle in einem Organismus, von dem die Probe stammt.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst (b) das Identifizieren einer Häufigkeit der gesunden Zelle oder der erkrankten Zelle.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst (b) das Identifizieren eines Zelltyps der gesunden Zelle oder der erkrankten Zelle.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Identifizieren einer Teilmenge von Proteinen, die mit dem Zelltyp assoziiert sind oder von ihm stammen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Identifizieren von (c) das Identifizieren der Teilmenge von Proteinen, die mit dem Zelltyp assoziiert sind oder von ihm stammen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Identifizieren einer chemischen Modifikation der Proteine.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Peptidvariante oder die Genomvariante die chemische Modifikation.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Identifizieren eines biologischen Zustands der Probe basierend zumindest teilweise auf der chemischen Modifikation.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Analysieren der Nukleinsäuremoleküle das Erhalten von Sequenz-Reads und das Abgleichen der Sequenz-Reads in Bezug auf eine Referenzsequenz, um die Genotypinformationen zu identifizieren.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Analysieren der Nukleinsäuremoleküle das Identifizieren einer chemischen Modifikation der Nukleinsäuremoleküle.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Identifizieren der Peptidvariante oder der Genomvariante das Identifizieren der chemischen Modifikation der Nukleinsäuremoleküle.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Identifizieren eines biologischen Zustands der Ursprungszelle, der zumindest teilweise auf der chemischen Modifikation basiert.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Bestimmen einer Wahrscheinlichkeit, dass die biologische Probe einen biologischen Zustand aufweist, basierend auf den Proteominformationen und den Genotypinformationen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst (b) das Unterziehen der Nukleinsäuremoleküle einer Analyse, die die Genotypinformationen der biologischen Probe identifiziert.
  • In einigen Aspekten beschreibt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Analysieren einer biologischen Probe von einem Subjekt, umfassend: (a) Analysieren von Nukleinsäuremolekülen in der biologischen Probe von dem Subjekt, um einen Zelltyp zu identifizieren, von dem die Nukleinsäuremoleküle stammen; und (b) Quantifizieren von Proteinhäufigkeiten für eine Vielzahl von Proteinen in der biologischen Probe, die mit dem Zelltyp assoziiert sind.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die biologische Probe Vollblut, Plasma, Buffy Coat, Serum, Urin, Cerebrospinalflüssigkeit, Synovialflüssigkeit, Tränen, Speichel, Vollblut, Milch, Brustwarzenaspirat, Nadelaspirat, Gangspülung, Vaginalflüssigkeit, Nasenflüssigkeit, Ohrenflüssigkeit, Magenflüssigkeit, Pankreasflüssigkeit, Trabekelflüssigkeit, Lungenspülung, Schweiß, Crevikularflüssigkeit, Sperma, Prostataflüssigkeit, Sputum, Fäkalien, Bronchiallavage, Flüssigkeit aus Abstrichen, Bronchialaspiranten, verflüssigte Feststoffe, Feinnadelaspirationsproben, Gewebehomogenate, Lymphflüssigkeit, Zellkulturproben oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die biologische Probe Plasma oder Serum.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die biologische Probe mehr als 1000 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Gewinnen von Sequenzen der Nukleinsäuremoleküle, um die Genotypinformationen zu identifizieren.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Gewinnen der Sequenzen Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH), Array-Comparative Genomic Hybridization (Array-CGH), quantitative Fluoreszenz-PCR (QF-PCR), Nanopore-Sequenzierung, Sequenzierung durch Hybridisierung, Sequenzierung durch Synthese, Sequenzierung durch Ligation oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Analysieren der Nukleinsäuremoleküle das Identifizieren einer chemischen Modifikation der Nukleinsäuremoleküle.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die chemische Modifikation Methylierung, Demethylierung, Aminierung, Desaminierung, Acetylierung, Oxidation, Oxygenierung, Reduktion oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen basiert das Identifizieren des Zelltyps, von dem die Nukleinsäuremoleküle stammen, zumindest teilweise auf der Identifizierung der chemischen Modifikation.
  • In einigen Ausführungsformen identifiziert das Analysieren eine nicht-kanonische Nukleobase der Nukleinsäuremoleküle.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die nicht-kanonische Nukleobase Hypoxanthin, Xanthin, 7-Methylguanin, 5,6-Dihydrouracil, 5-Methylcytosin oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen basiert das Identifizieren des Zelltyps, von dem die Nukleinsäuremoleküle stammen, zumindest teilweise auf der Identifizierung der nicht-kanonischen Nukleobase.
  • In einigen Ausführungsformen identifiziert das Analysieren eine posttranskriptionale Modifikation der Nukleinsäuremoleküle.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die posttranskriptionale Modifikation eine 5'-Capping, 3'-Spaltung, 3'-Polyadenylierung, Spleißen oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen basiert das Identifizieren des Zelltyps, von dem die Nukleinsäuremoleküle stammen, zumindest teilweise auf der Identifizierung der posttranskriptionale Modifikation.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Analysieren das Identifizieren einer nicht-translatierten Region der Nukleinsäure.
  • In einigen Ausführungsformen basiert das Identifizieren des Zelltyps, von dem die Nukleinsäuremoleküle stammen, zumindest teilweise auf der Identifizierung der untranslatierten Region.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Quantifizieren der Proteinhäufigkeiten das Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einem Partikel, wodurch eine Biomolekül-Corona auf dem Partikel gebildet wird, die die Vielzahl der Proteine umfasst.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl der Proteine einen komprimierten dynamischen Bereich innerhalb der Biomolekül-Corona.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Biomolekül-Corona ein oder mehrere Proteine mit hoher Häufigkeit, die eine reduzierte Häufigkeit gegenüber der Häufigkeit in der biologischen Probe aufweisen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Biomolekül-Corona mindestens 10-9 mg der Vielzahl von Proteinen pro mm2 Oberfläche des Partikels.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Partikel eine Vielzahl von Partikeln umfassend verschiedene physikalisch-chemische Eigenschaften.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei von Folgendem: Silica-beschichteten SPION, Triamin-funktionalisierten Nanopartikeln, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Monoamin-funktionalisierten Nanopartikeln.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die verschiedenen physikalisch-chemischen Eigenschaften Größe, Form, Oberflächenfunktionalisierung, Kernmaterial, Dichte oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst eine erste Teilmenge von Proteinen der Vielzahl von Proteinen, die von einem ersten Partikel der Vielzahl von Partikel adsorbiert werden, höchstens 80 % von Proteinarten gemeinsam mit einer zweiten Teilmenge von Proteinen der Vielzahl von Proteinen, die von einem zweiten Partikel der Vielzahl von Partikeln adsorbiert werden.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Proteinen mindestens 5 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Proteinen mindestens 200 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Proteinen mindestens 500 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Proteinen 5 bis 1000 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine 20 bis 200 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine 50 bis 500 Proteinarten oder Proteingruppen.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine 250 bis 25000 Proteinarten oder Proteingruppen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Proteinen mindestens 2 % der Proteinarten in der biologischen Probe.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Proteinen 0,2 % bis 2 % der Proteinarten in der biologischen Probe.
  • In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die Vielzahl von Proteinen in der Konzentration in der biologischen Probe über mindestens 4 Größenordnungen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Quantifizieren der Proteinhäufigkeiten das Identifizieren einer Spleißvariante, einer Konformation, einer posttranslationalen Modifikation, einer Cofaktorassoziation oder einer Substratassoziation der Vielzahl von Proteinen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Quantifizieren der Proteinhäufigkeiten das Identifizieren der relativen Häufigkeiten von Spleißvarianten.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Identifizieren eines biologischen Zustands der Plasmaprobe basierend zumindest teilweise auf den Proteinhäufigkeiten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Nukleinsäuremoleküle zellfreie Nukleinsäuren.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die zellfreien Nukleinsäuren zellfreie Desoxyribonukleinsäuren (cfDNA) oder zellfreie Ribonukleinsäuren (cfRNA).
  • In einigen Ausführungsformen umfasst (a) das Unterziehen der Nukleinsäuremoleküle einer Analyse zur Identifizierung des Zelltyps.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst (b) das Quantifizieren der Proteinhäufigkeiten für die Vielzahl der Proteine in der biologischen Probe.
  • In einigen Aspekten beschreibt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Fraktionieren einer biologischen Probe von einem Subjekt, umfassend: (a) Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einer Vielzahl von Partikeln, um auf der Vielzahl von Partikeln Biomolekül-Coronas zu bilden, die Proteine und Nukleinsäuremoleküle aus der biologischen Probe umfassen; und (b) Abtrennen mindestens einer Teilmenge der Biomolekülkoronen von der biologischen Probe, wodurch die biologische Probe fraktioniert wird.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die biologische Probe Vollblut, Plasma, Buffy Coat, Serum, Urin, Cerebrospinalflüssigkeit, Synovialflüssigkeit, Tränen, Speichel, Vollblut, Milch, Brustwarzenaspirat, Nadelaspirat, Gangspülung, Vaginalflüssigkeit, Nasenflüssigkeit, Ohrenflüssigkeit, Magenflüssigkeit, Pankreasflüssigkeit, Trabekelflüssigkeit, Lungenspülung, Schweiß, Crevikularflüssigkeit, Sperma, Prostataflüssigkeit, Sputum, Fäkalien, Bronchiallavage, Flüssigkeit aus Abstrichen, Bronchialaspiranten, verflüssigte Feststoffe, Feinnadelaspirationsproben, Gewebehomogenate, Lymphflüssigkeit, Zellkulturproben oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei von Folgendem: Silica-beschichteten SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikeln, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, Triamin-funktionalisierten Nanopartikeln, Diaminfunktionalisierten Nanopartikeln oder Monoamin-funktionalisierten Nanopartikeln.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei von Folgendem: Silica-beschichteten SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikel, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-beschichteten Nanopartikeln, N 1-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)hexan-1,6-diamin-funktionalisierten Nanopartikeln oder 1,6-Hexandiamin-funktionalisierten Nanopartikeln.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die biologische Probe Plasma oder Serum.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Lysieren eines Exosoms, eines apoptotischen Körpers, einer Zelle, eines Virtosoms oder einer beliebigen Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen wird ein Protein oder eine Nukleinsäure des Biomolekül-Coronas aus der Lyse gewonnen.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Nukleinsäuremoleküle zellfreie Nukleinsäuren.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Nukleinsäuremoleküle zellfreie Desoxyribonukleinsäuren (cfDNA) oder zellfreie Ribonukleinsäuren (cfRNA).
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die zellfreie Desoxyribonukleinsäure (cfDNA) genomische DNA, mitochondriale DNA (mtDNA), zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA) oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die zellfreie Ribonukleinsäure (cfRNA) Boten-RNA (mRNA), lange nicht-codierende RNA, Telomerase-RNA, Piwi-interagierende RNA, ribosomale RNA (rRNA), kleine nukleäre RNA (snRNA), Small Interfering RNA (siRNA), YRNA, microRNA (miRNA), zirkuläre RNA, kleine nukleoläre RNA (snRNA), pseudogene RNA, Transfer-RNA (tRNA) oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Nukleinsäuremoleküle der Biomolekül-Coronas eine durchschnittliche Länge von mindestens 30 Nukleotiden.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Nukleinsäuremoleküle der Biomolekül-Coronas eine durchschnittliche Länge von mindestens 60 Nukleotiden.
  • In einigen Ausführungsformen weisen die Nukleinsäuremoleküle der Biomolekül-Coronas eine größere durchschnittliche Länge auf als die Nukleinsäuremoleküle der biologischen Probe.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine mindestens 5 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine mindestens 200 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine mindestens 500 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine mindestens 1000 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine mindestens 2000 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine mindestens 5000 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine 5 bis 1000 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine 20 bis 200 Proteinarten.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine 50 bis 500 Proteinarten oder Proteingruppen.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine 250 bis 25000 Proteinarten oder Proteingruppen.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine mindestens 2 % der Proteinarten in der biologischen Probe.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine 0,2 % bis 2 % der Proteinarten in der biologischen Probe.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Proteine ein oder mehrere Proteine mit hoher Häufigkeit, die eine reduzierte Häufigkeit im Vergleich zu einer Häufigkeit in der biologischen Probe aufweisen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst ein Protein der Proteine eine Konzentration von niedriger als oder gleich etwa 100 ng/ml in der biologischen Probe.
  • In einigen Aspekten beschreibt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Analysieren einer biologischen Probe von einem Subjekt, umfassend: (a) Testen von Proteinen in der biologischen Probe des Subjekts, um Signale zu identifizieren, die einer ersten Vielzahl von Proteinen oder Proteinfragmenten zuordenbar sind; (b) Testen von Nukleinsäuremolekülen in der biologischen Probe auf Nukleinsäuresequenzdaten, wodurch eine zweite Vielzahl von Proteinen oder Proteinfragmenten identifiziert wird, die mit den Nukleinsäuresequenzen verbunden sind; und (c) Identifizieren von einem oder mehreren Proteinen in der biologischen Probe aus der ersten Vielzahl von Proteinen oder Proteinfragmenten, wobei das eine oder die mehreren Proteine ansonsten ohne die Nukleinsäuresequenzdaten nicht identifizierbar sind.
  • In einigen Ausführungsformen weist die biologische Probe ein Volumen von niedriger als oder gleich etwa 500 Mikrolitern (µl) auf.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die biologische Probe Plasma oder Serum.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst der Test der Proteine die Adsorption der Proteine an ein Partikel.
  • In einigen Ausführungsformen werden durch die Adsorption der Proteine an das Partikel Proteine mit geringer Häufigkeit aus der biologischen Probe im Vergleich zu Proteinen mit hoher Häufigkeit aus der biologischen Probe angereichert.
  • In einigen Ausführungsformen wird durch die Adsorption der Proteine an die Partikel der dynamische Bereich der Proteine komprimiert.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Testen der Proteine eine Massenspektrometrieanalyse.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Testen der Proteine Affinitätseinfang, Histologie oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Testen der Proteine das Sequenzieren der Proteine.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Testen der Proteine das Identifizieren einer posttranslationalen Modifikation.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die posttranslationale Modifikation Acylierung, Alkylierung, Prenylierung, Flavinierung, Amidierung, Aminierung, Desaminierung, Carboxylierung, Decarboxylierung, Nitrosylierung, Formylierung, Citrullinierung, Glycosylierung, Glykierung, Halogenierung, Hydroxylierung, Phosphorylierung, Sulfurylierung, Glutathionylierung, Succinylierung, Carbonylierung, Carbamylierung, Oxidation, Oxygenierung, Reduktion, Ubiquitinierung, SUMOylierung, Neddylierung oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Testen der Nukleinsäuremoleküle Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH), Array-Comparative Genomic Hybridization (Array-CGH), quantitative Fluoreszenz-PCR (QF-PCR), Nanopore-Sequenzierung, Sequenzierung durch Hybridisierung, Sequenzierung durch Synthese, Sequenzierung durch Ligation oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Testen der Nukleinsäuremoleküle ein Sequenzieren.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Identifizieren der zweiten Vielzahl von Proteinen oder Proteinfragmenten das Sequenzieren einer codierenden Region der Nukleinsäuremoleküle.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Identifizieren der zweiten Vielzahl von Proteinen oder Proteinfragmenten das Sequenzieren einer nicht-codierenden Region der Nukleinsäuremoleküle.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Identifizieren der zweiten Vielzahl von Proteinen oder Proteinfragmenten das Identifizieren eines Proteins oder eines Proteinfragments, das ein Nukleinsäuremolekül der Nukleinsäuremoleküle bindet.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Identifizieren von (c) das Identifizieren einer oder mehrerer Proteinisoformen.
  • In einigen Ausführungsformen zeigen das eine oder die mehreren Proteine das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines biologischen Zustands oder einer biologischen Situation in der biologischen Probe an.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst der biologische Zustand oder die biologische Situation Krebs.
  • In einigen Ausführungsformen identifiziert das Identifizieren von (c) ein Stadium des Krebses.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen das eine oder die mehreren Proteine eine Isoform eines Proteins der ersten Vielzahl von Proteinen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Identifizieren das Identifizieren eines Signals, das mit dem einen oder den mehreren Proteinen assoziiert ist und das ein Signal der Signale überlappt, die der ersten Vielzahl von Proteinen zuordenbar sind.
  • In einigen Aspekten beschreibt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Verarbeiten einer biologischen Probe von einem Subjekt, umfassend: (a) Testen von Nukleinsäuremolekülen in der biologischen Probe des Subjekts auf Nukleinsäuresequenzen der Nukleinsäuremoleküle oder Fragmente davon; (b) Computerverarbeiten der Nukleinsäuresequenzen, um Daten zu erzeugen, die Proteinsequenzen von Proteinen umfassen, die mit den Nukleotidsequenzen assoziiert sind; (c) Testen der biologischen Probe auf Signale, die mindestens einer Teilmenge der Proteine zuordenbar sind; und (d) Identifizieren eines Proteins aus der mindestens einen Teilmenge der Proteine, basierend zumindest teilweise auf den in (b) erzeugten Daten.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Testen der Nukleinsäuremoleküle Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH), Array-Comparative Genomic Hybridization (Array-CGH), quantitative Fluoreszenz-PCR (QF-PCR), Nanopore-Sequenzierung, Sequenzierung durch Hybridisierung, Sequenzierung durch Synthese, Sequenzierung durch Ligation oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Nukleinsäuremoleküle zellfreie Desoxyribonukleinsäure (cfDNA), zellfreie Ribonukleinsäure (cfRNA) oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Testen der Nukleinsäuremoleküle das Sammeln mindestens einer Teilmenge der Nukleinsäuremoleküle aus einem Exosom, einem apoptotischen Körper, einer erkrankten Zelle, einer gesunden Zelle, einem Virtosom, einem extrazellulären Membranvesikel, einer neutrophilen extrazellulären Falle (NET) oder einer beliebigen Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst eine mit den Nukleotidsequenzen assoziierte Proteinsequenz ein nicht von den Nukleinsäuresequenzen codiertes Protein.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Testen von (c) das Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einem Partikel, wodurch eine Biomolekül-Corona auf dem Partikel gebildet wird, die zumindest die Teilmenge der Proteine umfasst.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Testen von (c) Massenspektrometrie, Peptidsequenzierung, Peptidaffinitätseinfang, Histologie, Chromatografie oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die mindestens eine Teilmenge der Proteine mindestens 20 Proteine.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die mindestens eine Teilmenge der Proteine mindestens 200 Proteine.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die mindestens eine Teilmenge der Proteine mindestens 500 Proteine.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Signale, die der mindestens eine Teilmenge der Proteine zuordenbar sind, mindestens 100.000 Signale.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Signale, die der mindetens einen Teilmenge der Proteine zuordenbar sind, mindestens 1.000.000 Signale.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Identifizieren das Identifizieren einer Spleißvariante aus zumindest der Teilmenge der Proteine.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Identifizieren der Spleißvariante das Identifizieren eines Häufigkeitsverhältnisses von einer Vielzahl von Spleißvarianten.
  • In einigen Ausführungsformen ist das Protein mit einer biologischen Bedingung oder einem Zustand in der biologischen Probe verbunden.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Signale, die zumindest der Teilmenge der Proteine zuordenbar sind, eine Vielzahl von überlappenden Signalen, und wobei das Identifizieren das Bestimmen einer Intensität eines überlappenden Signals der Vielzahl von überlappenden Signalen von einem Protein der mindestens einen Teilmenge der Proteine umfasst.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Identifizieren eines Häufigkeitsverhältnisses eines ersten Proteins und eines zweiten Proteins aus der mindestens einen Teilmenge der Proteine, wobei das erste Protein und das zweite Protein mit Signalen der Vielzahl von überlappenden Signalen assoziiert sind.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst ein Signal der überlappenden Signale ein Massenspektrometriesignal.
  • In einigen Ausführungsformen ist das Massenspektrometriesignal mit einer Vielzahl von Tandem-Massenspektrometriesignalen assoziiert, und wobei die Identifizierung die Zuordnung der Tandem-Massenspektrometriesignale basierend zumindest teilweise auf den Proteinsequenzen von (b) umfasst.
  • In einigen Aspekten beschreibt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Testen einer biologischen Probe, umfassend: (a) Bereitstellen einer trockenen Zusammensetzung, die ein oberflächenmodifiziertes Partikel und ein Trägermittel umfasst, wobei das oberflächenmodifizierte Partikel eine physikalisch-chemische Eigenschaft zur variabel selektiven Adsorption einer Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen aufweist; (b) Rekonstituieren der trockenen Zusammensetzung in einer Flüssigkeit; und (c) Inkontaktbringen der biologischen Probe mit der in (b) rekonstituierten trockenen Zusammensetzung, um auf einer Oberfläche des oberflächenmodifizierten Partikels mindestens einen Teil der Biomoleküle oder Biomolekülgruppen zu adsorbieren.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Biomoleküle oder Biomolekülgruppen Proteine oder Proteingruppen.
  • In einigen Ausführungsformen weisen die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 7 Größenordnungen in der Konzentration in der biologischen Probe auf.
  • In einigen Ausführungsformen weisen die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 8 Größenordnungen in der Konzentration in der biologischen Probe auf.
  • In einigen Ausführungsformen weisen die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 9 Größenordnungen in der Konzentration in der biologischen Probe auf.
  • In einigen Ausführungsformen weisen die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 10 Größenordnungen in der Konzentration in der biologischen Probe auf.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Flüssigkeit Wasser, ein organisches Lösungsmittel oder eine Kombination oder Mischung davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die biologische Probe Plasma, Serum, CSF, Urin, Tränenflüssigkeit, Zelllysate, Gewebelysate, Zellhomogenate, Gewebehomogenate, Nadelaspirate, Stuhlproben, Synovialflüssigkeit, Vollblut, Speichel oder eine Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Trägermittel einen Hilfsstoff.
  • In einigen Ausführungsformen ist das Trägermittel ein Hilfsstoff.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst der Hilfsstoff Dextran, PEG, Saccharose, Glucose, Trehalose, Lactose, Polysorbate, Aminosäuren, Mannitol, Glycin, Glycerin oder eine beliebige Kombination oder Variation davon.
  • In einigen Ausführungsformen liegt die Trockenzusammensetzung in einem Format von lyophilisierten Kügelchen vor.
  • In einigen Ausführungsformen befindet sich die Trockenzusammensetzung in einem Volumen einer Multi-Well-Platte, einem Fluidikkanal, einer Fluidikkammer oder einem Röhrchen.
  • In einigen Ausführungsformen wird die Trockenzusammensetzung in (b) innerhalb des Volumens der Multi-Well-Platte, des Fluidikkanals, der Fluidikkammer oder des Röhrchens rekonstituiert.
  • In einigen Ausführungsformen wird in (c) die rekonstituierte Trockenzusammensetzung mit der biologischen Probe innerhalb des Volumens der Multi-Well-Platte, des Fluidikkanals, der Fluidikkammer oder des Röhrchens in Kontakt gebracht.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Trockenzusammensetzung ein lyophilisiertes Kügelchen im Volumen der Multi-Well-Platte, des Fluidikkanals, der Fluidikkammer oder des Röhrchens.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Trockenzusammensetzung eine Vielzahl von lyophilisierten Kügelchen innerhalb des Volumens der Multi-Well-Platte, des Fluidikkanals, der Fluidikkammer oder des Röhrchens.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Trockenzusammensetzung eine Vielzahl von Partikeln, die die oberflächenmodifizierten Partikel umfassen.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen einzelne Partikel von zumindest einer Teilmenge der Vielzahl von Partikeln unterschiedliche Oberflächen.
  • In einigen Ausführungsformen unterscheiden sich einzelne Partikel von zumindest einer Teilmenge der Vielzahl von Partikeln von einer anderen Teilmenge in mindestens einer physikalisch-chemischen Eigenschaft.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die einzelnen Partikel jeweils eine andere physikalisch-chemische Eigenschaft zur variabel selektiven Adsorption eines anderen Satzes von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei oder mehr unterschiedliche Partikeltypen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln mindestens sechs oder mehr unterschiedliche Partikeltypen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln mindestens zehn oder mehr verschiedene Partikeltypen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei von Folgendem: Silica-beschichteten SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikeln, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, Triamin-funktionalisierten Nanopartikeln, Diaminfunktionalisierten Nanopartikeln oder Monoamin-funktionalisierten Nanopartikeln.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei von: Silica-beschichteten SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikeln, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-beschichteten Nanopartikeln, N1-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)hexan-1,6-diamin-funktionalisierten Nanopartikeln oder 1,6-Hexandiamin-funktionalisierten Nanopartikeln.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln magnetische Partikel.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln Nanopartikel, Mikropartikel oder eine Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln ein Nanopartikel und ein Mikropartikel.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das oberflächenmodifizierte Partikel keinen Antikörper, keinen T-Zell-Rezeptor, keinen chimären Antigenrezeptor, kein Rezeptorprotein oder eine Variante oder ein Fragment davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner vor (a) das Erzeugen einer Lösung oder Suspension, die das oberflächenmodifizierte Partikel und das Trägermittel umfasst.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Lösung oder Suspension ein Volumen größer als 1 Mikroliter (µl) auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Lösung oder Suspension ein Volumen von kleiner als 100 µl auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Lösung oder Suspension ein Volumen zwischen 2 Mikrolitern (µl) und 60 µl auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Lösung oder Suspension ein Volumen zwischen 25 µl und 45 µl auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Trägermittel in der Lösung oder Suspension eine Konzentration von höher als 50 mg/ml auf.
  • In einigen Ausführungsform en weist das Trägermittel in der Lösung oder Suspension eine Konzentration von niedriger als 250 mg/ml auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Trägermittel in der Lösung oder Suspension eine Konzentration zwischen 100 mg/ml und 200 mg/ml auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration von höher als 2,5 Milligramm/Milliliter (mg/ml) auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration von niedriger als 100 mg/ml auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration zwischen 10 mg/ml und 100 mg/ml auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration zwischen 15 mg/ml und 80 mg/ml auf.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Trockenzusammensetzung ein Kügelchen, das mindestens 0,5 mg des oberflächenmodifizierten Partikels pro Kügelchen umfasst.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Trockenzusammensetzung ein Kügelchen, das mindestens 0,5 mg bis etwa 5 mg des oberflächenmodifizierten Partikels pro Kügelchen umfasst.
  • In einigen Ausführungsformen beträgt der Durchmesser des oberflächenmodifizierten Partikels nach (b) zwischen etwa 90% und etwa 110% des Durchmessers des oberflächenmodifizierten Partikels in der Lösung oder Suspension.
  • In einigen Ausführungsformen liegt das Zetapotential des oberflächenmodifizierten Partikels nach (b) zwischen etwa 90 % und etwa 110 % eines Zetapotentials desselben oberflächenmodifizierten Partikels in der Flüssigkeit vor dem Schockgefrieren.
  • In einigen Ausführungsformen adsorbiert das oberflächenmodifizierte Partikel nach (c) mindestens 90 % der Biomoleküle in der biologischen Probe, die das gleiche oberflächenmodifizierte Partikel, das in der Flüssigkeit ohne Lyophilisierung gelöst ist, aus der biologischen Probe adsorbieren würde.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Schockgefrieren der Lösung oder Suspension um eine gefrorene Zusammensetzung herzustellen, wobei das Schockgefrieren in flüssigem Stickstoff, auf einer Kühlplatte oder in gekühlter Luft erfolgt.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Lyophilisieren der gefrorenen Zusammensetzung, um die Trockenzusammensetzung herzustellen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Durchführen des Schockgefrierens in-situ in einem Well oder einem Röhrchen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Durchführen des Schockgefrierens in einer Vielzahl von Wells oder einer Vielzahl von Röhrchen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Rekonstitution eine Rate von mindestens 0,1 min-1 bei 25 °C.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Rekonstitution eine Rate von mindestens 0,5 min-1 bei 25 °C.
  • In einigen Ausführungsformen wird die Rekonstitution für höchstens 20 Minuten ausgeführt.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Rekonstitution Beschallung, Schütteln oder Mischen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Rekonstitution keine physikalische Einwirkung.
  • In einigen Ausführungsformen ist das oberflächenmodifizierte Partikel nach der Rekonstitution im Wesentlichen frei von Partikelaggregaten.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Flüssigkeit nach der Rekonstitution einen pH-Wert zwischen etwa 5 und etwa 9.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die variabel selektive Adsorption eine geringe Bindungsaffinität, eine langsame Bindungskinetik oder beides.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die variabel selektive Adsorption eine Wechselwirkung, die keine Protein-Ligand-Wechselwirkung ist.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die variabel selektive Adsorption die Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen, die mit der Oberfläche des oberflächenmodifizierten Partikels in Kontakt treten, wobei die Oberfläche keine funktionalisierten Proteine umfasst.
  • In einigen Ausführungsformen bildet die variabel selektive Adsorption der Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen eine Biomolekül-Corona.
  • In einigen Aspekten beschreibt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Testen einer Biofluid-Probe, umfassend: (a) Bereitstellen einer Trockenzusammensetzung, die ein oberflächenmodifiziertes Partikel und ein lyophilisiertes Trägermittel umfasst, wobei das oberflächenmodifizierte Partikel eine Affinität für eine Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen aufweist; und (b) Inkontaktbringen der Biofluid-Probe mit der Trockenzusammensetzung ohne Rekonstitution der Trockenzusammensetzung, um auf Oberflächen des oberflächenmodifizierten Partikels zumindest einen Teil der Biomoleküle oder Biomolekülgruppen zu adsorbieren.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Biofluid-Probe Plasma, Serum, CSF, Urin, Tränenflüssigkeit, Zelllysate, Gewebelysate, Zellhomogenate, Gewebehomogenate, Brustwarzenaspirate, Nadelaspirate, Stuhlproben, Synovialflüssigkeit, Vollblut, Speichel oder eine Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen wird die Biofluid-Probe vor (b) in einer Pufferlösung in einem Volumenverhältnis von etwa 1 Teil Biofluid-Probe zu mindestens etwa 1 Teil Pufferlösung verdünnt.
  • In einigen Ausführungsformen wird die Biofluid-Probe vor (b) in einer Pufferlösung in einem Volumenverhältnis von etwa 1 Teil Biofluid-Probe zu mindestens etwa 2 Teilen Pufferlösung verdünnt.
  • In einigen Ausführungsformen wird die Biofluid-Probe vor (b) in einer Pufferlösung in einem Volumenverhältnis von etwa 1 Teil Biofluid-Probe zu mindestens etwa 5 Teilen Pufferlösung verdünnt.
  • In einigen Ausführungsformen wird die Biofluid-Probe vor (b) in einer Pufferlösung in einem Volumenverhältnis von etwa 1 Teil Biofluid-Probe zu mindestens etwa 10 Teilen Pufferlösung verdünnt.
  • In einigen Ausführungsformen wird die Biofluid-Probe vor (b) in einer Pufferlösung in einem Volumenverhältnis von etwa 1 Teil Biofluid-Probe zu mindestens etwa 20 Teilen Pufferlösung verdünnt.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die Biomoleküle oder Biomolekülgruppen Proteine oder Proteingruppen.
  • In einigen Ausführungsformen weisen die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 7 Größenordnungen in der Konzentration in der Biofluid-Probe auf.
  • In einigen Ausführungsformen weisen die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 8 Größenordnungen in der Konzentration in der Biofluid-Probe auf.
  • In einigen Ausführungsformen weisen die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 9 Größenordnungen in der Konzentration in der Biofluid-Probe auf.
  • In einigen Ausführungsformen weisen die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 10 Größenordnungen in der Konzentration in der Biofluid-Probe auf.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Trägermittel einen Hilfsstoff.
  • In einigen Ausführungsformen ist das Trägermittel ein Hilfsstoff.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst der Hilfsstoff Dextran, PEG, Saccharose, Glucose, Trehalose, Lactose, Polysorbate, Aminosäuren, Mannitol, Glycin, Glycerin oder eine beliebige Kombination oder Variation davon.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Trockenzusammensetzung ein lyophilisiertes Kügelchen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das lyophilisierte Kügelchen ein Volumen zwischen 2 Mikrolitern 2 Mikrolitern (µl) und 60 µl.
  • In einigen Ausführungsformen befindet sich die Trockenzusammensetzung innerhalb eines Volumens einer Multi-Well-Platte oder eines Röhrchens.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Trockenzusammensetzung ein lyophilisiertes Kügelchen innerhalb des Volumens der Multi-Well-Platte oder des Röhrchens.
  • In einigen Ausführungsformen handelt es sich bei der Trockenzusammensetzung um eine Vielzahl lyophilisierter Kügelchen innerhalb des Volumens der Multi-Well-Platte oder des Röhrchens.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Trockenzusammensetzung eine Vielzahl von Partikeln, die die oberflächenmodifizierten Partikel umfassen.
  • In einigen Ausführungsformen sind nach (b) mindestens 99,9 % der Vielzahl der Partikel in der Biofluid-Probe nicht aggregiert.
  • In einigen Ausführungsformen unterscheiden sich einzelne Partikel von zumindest einer Teilmenge der Vielzahl von Partikeln von einer anderen Teilmenge in mindestens einer physikalisch-chemischen Eigenschaft.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die einzelnen Partikel jeweils eine andere physikalisch-chemische Eigenschaft zur variabel selektiven Adsorption eines anderen Satzes von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei oder mehr unterschiedliche Partikeltypen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln mindestens sechs oder mehr unterschiedliche Partikeltypen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln mindestens zehn oder mehr unterschiedliche Partikeltypen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei von Folgendem: Silica-beschichteten SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikeln, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, Triamin-funktionalisierten Nanopartikeln, Diaminfunktionalisierten Nanopartikeln oder Monoamin-funktionalisierten Nanopartikeln.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei von Folgendem: Silica-beschichteten SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikeln, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-beschichteten Nanopartikeln, N 1-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)hexan-1,6-diamin-funktionalisierten Nanopartikeln oder 1,6-Hexandiamin-funktionalisierten Nanopartikeln.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln magnetische Partikel.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln Nanopartikel, Mikropartikel oder eine Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Partikeln ein Nanopartikel und ein Mikropartikel.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das oberflächenmodifizierte Partikel keinen Antikörper, keinen T-Zell-Rezeptor, keinen chimären Antigenrezeptor, kein Rezeptorprotein oder eine Variante oder ein Fragment davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner vor (a) das Erzeugen einer Lösung oder Suspension, die das oberflächenmodifizierte Partikel und das Trägermittel umfasst.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Lösung oder Suspension ein Volumen größer als 1 Mikroliter (µl) auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Lösung oder Suspension ein Volumen von kleiner als 100 µl auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Lösung oder Suspension ein Volumen zwischen 2 Mikrolitern (µl) und 60 µl auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Lösung oder Suspension ein Volumen zwischen 25 µl und 45 µl auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Trägermittel in der Lösung oder Suspension eine Konzentration von höher als 50 mg/ml auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Trägermittel in der Lösung oder Suspension eine Konzentration von niedriger als 250 mg/ml auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Trägermittel in der Lösung oder Suspension eine Konzentration von niedriger als 250 mg/ml auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Trägermittel in der Lösung oder Suspension eine Konzentration zwischen 100 mg/ml und 200 mg/ml auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration von höher als 2,5 Milligramm/Milliliter (mg/ml) auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration von niedriger als 100 mg/ml auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration zwischen 10 mg/ml und 100 mg/ml auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration zwischen 15 mg/ml und 80 mg/ml auf.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Schockgefrieren der Lösung oder Suspension, um eine gefrorene Zusammensetzung herzustellen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Schockgefrieren ein Schockgefrieren in flüssigem Stickstoff.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Lyophilisieren der gefrorenen Zusammensetzung, um die Trockenzusammensetzung herzustellen.
  • In einigen Ausführungsformen beträgt der Partikeldurchmesser in der Flüssigkeit nach (b) zwischen etwa 90 % und etwa 110 % der mittleren Partikelgröße in der Lösung oder Suspension.
  • In einigen Ausführungsformen sind nach (b) weniger als 0,1 % der oberflächenmodifizierten Partikel als Partikelaggregate vorhanden.
  • In einigen Ausführungsformen umfassen die oberflächenmodifizierten Partikel in der Flüssigkeit nach (b) ein Zetapotential zwischen etwa 90 % und etwa 110 % eines Referenz-Zetapotentials, wobei das Referenz-Zetapotential aus einer Lösung messbar ist, die die oberflächenmodifizierten Partikel vor dem Schockgefrieren der Flüssigkeit umfasst.
  • In einigen Ausführungsformen wird die gefrorene Zusammensetzung in einem Well oder einem Röhrchen gebildet.
  • In einigen Ausführungsformen wird die gefrorene Zusammensetzung in einer Vielzahl von Wells oder einer Vielzahl von Röhrchen gebildet.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Trockenzusammensetzung ein Kügelchen, das mindestens 0,5 mg des oberflächenmodifizierten Partikels pro Kügelchen umfasst.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Trockenzusammensetzung ein Kügelchen, das etwa 0,5 mg bis etwa 5 mg des oberflächenmodifizierten Partikels pro Kügelchen umfasst.
  • In einigen Aspekten beschreibt die vorliegende Offenbarung ein System zum Testen einer biologischen Probe, umfassend: ein Substrat, das eine Trockenzusammensetzung umfasst, die ein Partikel und ein Trägermittel umfasst; eine Probenspeichereinheit, die eine biologische Probe umfasst; eine Ladeeinheit, die operativ mit dem Substrat und der Probenspeichereinheit gekoppelt ist; und ein computerlesbares Medium, das einen maschinenausführbaren Code umfasst, der bei Ausführung durch einen Prozessor ein Verfahren implementiert, umfassend: (a) Übertragen der biologischen Probe oder eines Teils davon von der Probenspeichereinheit auf das Substrat unter Verwendung der Ladeeinheit; (b) Inkontaktbringen der biologischen Probe mit der Trockenzusammensetzung, um eine Biomolekül-Corona zu erzeugen, die eine Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen umfasst.
  • In einigen Ausführungsformen ist das Substrat eine Multi-Well-Platte oder ein Röhrchen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat eine Vielzahl von Trockenzusammensetzungen, von denen jede die Trockenzusammensetzung enthält.
  • In einigen Ausführungsformen unterscheidet sich zumindest eine Teilmenge der Partikel, die in einzelnen Trockenzusammensetzungen der Vielzahl von Trockenzusammensetzungen enthalten sind, von einer anderen Teilmenge.
  • In einigen Ausführungsformen unterscheidet sich die zumindest eine Teilmenge von Partikeln von der anderen Teilmenge in mindestens einer physikalisch-chemischen Eigenschaft.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Trockenzusammensetzungen mindestens zwei Trockenzusammensetzungen, jeweils umfassend: Silica-beschichtete SPION, Triaminfunktionalisierte Nanopartikel, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierte Nanopartikel, Glucose-6-phosphat-funktionalisierte Nanopartikel, Monoamin-funktionalisierte Nanopartikel oder eine Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst jedes Well der Multi-Well-Platte eine einzelne Trockenzusammensetzung aus der Vielzahl von Trockenzusammensetzungen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Probenspeichereinheit eine Vielzahl verschiedener biologischer Proben.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Übertragen von (a) das Übertragen jeder der Vielzahl verschiedener biologischer Proben in ein anderes Well der Multi-Well-Platte.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die biologische Probe eine Vielzahl von Teilen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Übertragen von (a) das Übertragen jedes der Vielzahl von Teilen der biologischen Probe in ein anderes Well der Multi-Well-Platte.
  • In einigen Ausführungsformen wird das Übertragen der Vielzahl von Teilen der biologischen Probe im Wesentlichen parallel ausgeführt.
  • In einigen Ausführungsformen wird die biologische Probe oder der Teil davon vor (b) in einem Lösungsmittel auf mindestens etwa das 2-fache Volumen verdünnt.
  • In einigen Ausführungsformen wird die biologische Probe oder der Teil davon vor (b) in einem Lösungsmittel auf mindestens etwa das 10-fache Volumen verdünnt.
  • In einigen Ausführungsformen werden Zellmembranen der biologischen Probe zumindest teilweise vor (b) lysiert.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Rekonstituieren der Trockenzusammensetzung in einer Flüssigkeit vor (b).
  • In einigen Ausführungsformen weist die Flüssigkeit einen pH-Wert von mindestens etwa 3,5 bis höchstens etwa 7,4 auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Flüssigkeit einen pH-Wert von mindestens etwa 4,5 bis höchstens etwa 5,5 auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Flüssigkeit eine Ionenkonzentration von höchstens etwa 150 mM auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Flüssigkeit eine Ionenkonzentration von höchstens etwa 50 mM auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Flüssigkeit eine Ionenkonzentration von höchstens etwa 0,1 mM auf.
  • In einigen Ausführungsformen bleibt die biologische Probe in (b) mindestens etwa 10 Sekunden lang in Kontakt mit der Trockenzusammensetzung.
  • In einigen Ausführungsformen bleibt die biologische Probe in (b) mindestens etwa 1 Minute lang in Kontakt mit der Trockenzusammensetzung.
  • In einigen Ausführungsformen bleibt die biologische Probe in (b) mindestens etwa 5 Minuten lang in Kontakt mit der Trockenzusammensetzung.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Waschen der Biomolekül-Corona nach (b) mit Resuspension.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Waschen der Biomolekül-Corona nach (b) ohne Resuspension.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Lysieren einer Spezies der biologischen Probe vor (b), um ein Lysat herzustellen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Reduzieren des Lysats.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Filtern des Lysats.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Alkylieren des Lysats.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Denaturieren der Biomolekül-Corona nach (b), um denaturierte Biomolekül-Corona herzustellen.
  • In einigen Ausführungsformen erfolgt das Denaturieren schrittweise.
  • In einigen Ausführungsformen wird das Denaturieren bei einer Temperatur von etwa 50 °C bis etwa 95 °C durchgeführt.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Aufschließen der Biomolekül-Corona nach (b), um eine aufgeschlossene Biomolekül-Corona herzustellen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Aufschließen die Verwendung von Trypsin in einer Konzentration von etwa 20 Mikrogramm pro Milliliter (µg/ml) bis etwa 0,1 Gramm pro Liter (g/l).
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Aufschließen die schrittweise Verwendung von LysC in einer Konzentration von etwa 20 Mikrogramm pro Milliliter (µg/ml) bis etwa 0,1 Gramm pro Liter (g/l).
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Aufschließen das Aufschließen für höchstens etwa 3 Stunden.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Aufschließen das Aufschließen für höchstens etwa 1 Stunde.
  • In einigen Ausführungsformen erzeugt das Aufschließen Peptide mit einer durchschnittlichen Masse von etwa 1000 Dalton bis etwa 4000 Dalton (Da).
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Freisetzen der Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen in Lösung.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Reduzieren der Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Filtern der Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Alkylieren der Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Denaturieren der Biomolekül-Corona nach (b), um denaturierte Biomolekül-Corona herzustellen.
  • In einigen Ausführungsformen erfolgt das Denaturieren schrittweise.
  • In einigen Ausführungsformen wird das Denaturieren bei einer Temperatur von etwa 50 °C bis etwa 95 °C durchgeführt.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Aufschließen der Biomolekül-Corona nach (b), um eine aufgeschlossene Biomolekül-Corona herzustellen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Aufschließen die Verwendung von Trypsin in einer Konzentration von etwa 20 Mikrogramm pro Milliliter (µg/ml) bis etwa 0,1 Gramm pro Liter (g/l).
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Aufschließen die schrittweise Verwendung von LysC in einer Konzentration von etwa 20 Mikrogramm pro Milliliter (µg/ml) bis etwa 0,1 Gramm pro Liter (g/l).
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Aufschließen das Aufschließen für höchstens etwa 3 Stunden.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Aufschließen das Aufschließen für höchstens etwa 1 Stunde.
  • In einigen Ausführungsformen erzeugt das Aufschließen Peptide mit einer durchschnittlichen Masse von etwa 1000 Dalton bis etwa 4000 Dalton (Da).
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Eluieren der Biomolekül-Corona nach (b).
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Eluieren das Freisetzen eines intakten Proteins aus dem Partikel.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Eluieren das Eluieren mit höchstens etwa dem 2-fachen Volumen der Lösung.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Eluieren das Eluieren mit höchstens etwa dem 8-fachen Volumen der Lösung.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Eluieren das Eluieren bei einem Druck von höchstens etwa 50 psi.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner die Festphasenextraktion im Anschluss an (b).
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Ausführen einer Massenspektrometrie an der Biomolekül-Corona nach (b).
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Ausführen von Flüssigkeitschromatografie an der Biomolekül-Corona nach (b).
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat einen Kunststoffartikel, und wobei das Verfahren ferner das Bereitstellen eines Satzes von Strichcodes, der zumindest einen Kunststoffartikel-Strichcode, einen Partikel-Strichcode und einen Reagenzien-Strichcode umfasst, und das Kommunizieren des Satzes von Strichcodes an das computerlesbare Medium umfasst.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Übertragen eines Kunststoffartikels basierend zumindest teilweise auf dem Kunststoffartikel-Strichcode von einem Kunststoffartikellager zu der Ladeeinheit.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Übertragen der Trockenzusammensetzung, zumindest teilweise basierend auf dem Partikel-Strichcode, von einem Partikellager zur Ladeeinheit.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Übertragen eines Reagenzes, zumindest teilweise basierend auf dem Reagenzien-Strichcode, von einem Reagenzienlager zu der Ladeeinheit.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Abtrennen mindestens eines Teils der Trockenzusammensetzung von mindestens einem Teil der biologischen Probe.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Abtrennen mindestens einer Teilmenge der Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekül-Gruppen der Biomolekül-Corona von der biologischen Probe.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Abtrennen eine magnetische Trennung.
  • In einigen Aspekten beschreibt die vorliegende Offenbarung eine Trockenpartikelformulierung, umfassend: eine Trockenzusammensetzung, umfassend (i) ein Partikel, das eine Oberflächenmodifikation zur Adsorption einer Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen umfasst, und (ii) ein Trägermittel, wobei die Trockenzusammensetzung bei einer Temperatur von über 25 °C mindestens 3 Monate lang stabil ist.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Oberflächenmodifikation eine Silica-Beschichtung, eine PDMAPMA-Polymer-Funktionalisierung, eine Glucose-6-phosphat-Funktionalisierung, eine Polystyrol-Carboxyl-Funktionalisierung, eine Dextran-Funktionalisierung, eine Amid-Funktionalisierung, eine Carboxyl-Funktionalisierung, eine Triamin-Funktionalisierung, eine Diamin-Funktionalisierung, eine Monoamin-Oberflächenfunktionalisierung oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Oberflächenmodifikation eine N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-Funktionalisierung, 1,6-Hexandiamin-Funktionalisierung, N1-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)hexan-1,6-diamin oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Modifikation der Oberfläche eine Metalloxidbeschichtung.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Oberflächenmodifikation zumindest eine exponierte primäre Amingruppe, sekundäre Amingruppe, tertiäre Amingruppe.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Oberflächenmodifikation mindestens ein Monosaccharid.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen ein Peptid, eine Nukleinsäure, einen Metaboliten, ein Lipid oder eine Kombination davon.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Trägermittel mindestens eine der folgenden Substanzen: Saccharose, D-Mannitol, Trehalose, Glycerin, Dextran, PEG, Glucose, Lactose, Polysorbat oder Aminosäure.
  • In einigen Ausführungsformen wird die Vielzahl von Partikeln in Gegenwart des Trägermittels lyophilisiert.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Trägermittel mindestens etwa 60 Gew.-% der Trockenzusammensetzung.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Trägermittel mindestens etwa 70 Gew.-% der Trockenzusammensetzung.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Trägermittel höchstens etwa 80 Gew.-% der Trockenzusammensetzung.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Trägermittel höchstens etwa 90 Gew.-% der Trockenzusammensetzung.
  • In einigen Ausführungsformen liegt die Temperatur zwischen 25 °C und 60 °C.
  • In einigen Ausführungsformen liegt die Temperatur zwischen 35 °C und 40 °C.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Trockenzusammensetzung bei einer Temperatur von über 37 °C mindestens 7 Tage lang stabil.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Trockenzusammensetzung bei 37 °C mindestens 40 Tage lang stabil.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung ein mittleres Zetapotential auf, das zwischen 85 % und 115 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung ein mittleres Zetapotential auf, das zwischen 90 % und 110 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung ein mittleres Zetapotential auf, das zwischen 95 % und 105 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung eine mittlere Zetapotential-Standardabweichung auf, die zwischen 85 % und 115 % der Zetapotential-Standardabweichung eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung eine mittlere Zetapotential-Standardabweichung auf, die zwischen 90 % und 110 % der Zetapotential-Standardabweichung eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung eine Zetapotential-Standardabweichung auf, die zwischen 95 % und 105 % der Zetapotential-Standardabweichung eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotential-Messungen bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung einen mittleren Durchmesser auf, der zwischen 85 % und 115 % des mittleren Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung einen mittleren Durchmesser auf, der zwischen 90 % und 110 % des mittleren Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung einen mittleren Durchmesser auf, der zwischen 95 % und 105 % des mittleren Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung einen mittleren Durchmesser auf, der zwischen 98 % und 102 % des mittleren Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung eine Standardabweichung des Durchmessers auf, die zwischen 85 % und 115 % der Standardabweichung des Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in derselben Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung eine Standardabweichung des Durchmessers auf, die zwischen 90 % und 110 % der Standardabweichung des Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in derselben Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung eine Standardabweichung des Durchmessers auf, die zwischen 95 % und 105 % der Standardabweichung des Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in derselben Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung eine Standardabweichung des Durchmessers auf, die zwischen 98 % und 102 % der Standardabweichung des Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in derselben Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • In einigen Aspekten beschreibt die vorliegende Offenbarung ein Kit, das eine der hierin offenbarten Trockenpartikelformulierungen und ein Substrat umfasst, das dazu konfiguriert ist, die Trockenzusammensetzung aufzunehmen und zurückzuhalten.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat ein Röhrchen oder ein Well.
  • In einigen Ausführungsformen ist das Substrat eine 96-Well-Platte.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat eine Mikrofluidikvorrichtung.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat eine Vielzahl von räumlich isolierten Stellen, von denen jede eine Trockenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 337-364 umfasst.
  • In einigen Ausführungsformen sind einzelne Stellen der Vielzahl von räumlich isolierten Stellen einzeln und/oder unabhängig adressierbar.
  • In einigen Aspekten beschreibt die vorliegende Offenbarung eine Trockenpartikelformulierung, umfassend: (a) eine Trockenzusammensetzung, die ein Partikel umfasst, das für die Adsorption einer Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen oberflächenmodifiziert ist, und ein Trägermittel, wobei die Trockenzusammensetzung für die anschließende Verwendung ohne Rekonstitution in einem Lösungsmittel konfiguriert ist.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Trockenzusammensetzung bei einer Temperatur von über 25 °C mindestens 7 Tage lang stabil.
  • In einigen Ausführungsformen liegt die Temperatur zwischen 25 °C und 60 °C.
  • In einigen Ausführungsformen liegt die Temperatur zwischen 35 °C und 40 °C.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Trockenzusammensetzung bei 37 °C mindestens 7 Tage lang stabil.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Trockenzusammensetzung bei 37 °C mindestens 10 Tage lang stabil.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Trockenzusammensetzung bei einer Temperatur von mehr als 37 °C mindestens 7 Tage lang stabil.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Trockenzusammensetzung bei 37 °C mindestens 40 Tage lang stabil.
  • In einigen Ausführungsformen wird das Partikel lyophilisiert.
  • In einigen Ausführungsformen wird das Partikel in Gegenwart des Trägermittels lyophilisiert.
  • In einigen Ausführungsformen weist das lyophilisierte Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung eine Partikelgröße auf, die zwischen 85 % und 115 % der Größe eines gleichen Partikels beträgt, das in einer Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das lyophilisierte Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung eine Partikelgröße auf, die zwischen 90 % und 110 % der Größe eines gleichen Partikels beträgt, das in einer Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch DLS bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das lyophilisierte Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung eine Partikelgröße auf, die zwischen 95 % und 105 % der Größe eines gleichen Partikels beträgt, das in einer Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch DLS bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das lyophilisierte Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung eine Partikelgröße auf, die zwischen 98 % und 102 % der Größe eines gleichen Partikels beträgt, das in einer Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch DLS bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das lyophilisierte Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung ein Zetapotential auf, das zwischen 85 % und 115 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, das in einer Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das lyophilisierte Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung ein Zetapotential auf, das zwischen 90 % und 110 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, das in einer Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das lyophilisierte Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung ein Zetapotential auf, das zwischen 95 % und 105 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, das in einer Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die anschließende Verwendung die Bildung einer Biomolekül-Corona nach dem Inkontaktbringen mit einer Probe.
  • In einigen Aspekten beschreibt die vorliegende Offenbarung ein Kit, das eine beliebige der hierin offenbarten Trockenpartikelformulierungen und ein Substrat umfasst, das dazu konfiguriert ist, die Trockenzusammensetzung aufzunehmen und zurückzuhalten.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat ein Röhrchen oder ein Well.
  • In einigen Ausführungsformen ist das Substrat eine 96-Well-Platte.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat eine Vielzahl räumlich isolierter Stellen, von denen jede eine Trockenzusammensetzung umfasst.
  • In einigen Ausführungsformen sind einzelne Stellen der Vielzahl von räumlich isolierten Stellen einzeln und/oder unabhängig adressierbar.
  • AUFNAHME DURCH BEZUGNAHME
  • Sämtliche Veröffentlichungen, Patente und Patentanmeldungen, die in dieser Beschreibung erwähnt werden, sind hierin in demselben Umfang aufgenommen, wie wenn jede einzelne Veröffentlichung, jedes einzelne Patent oder jede einzelne Patentanmeldung ausdrücklich und jeweils als durch Bezugnahme aufgenommen angezeigt worden wäre.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die neuen Merkmale der Erfindung sind insbesondere in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Ein besseres Verständnis der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung gewonnen, die Ausführungsformen veranschaulicht, in denen die Prinzipien der Erfindung verwendet werden, und die begleitenden Zeichnungen (hierin auch „Figur“ und „FIG.“), die Folgendes enthalten:
    • 1 zeigt einen veranschaulichten Arbeitsablauf zum Testen von Proteinen und Nukleinsäuren in einer Probe.
    • 2A fasst die Anzahl der identifizierten Proteinvariationen unter den Proteinen zusammen, die auf einem 10-Partikel-Panel aus 29 separaten Proben gesammelt wurden.
    • 2B stellt ein Beispiel für die Proteinvariantenidentifizierung in 2A bereit. Gezeigt sind mehrere Allele, die in der RNA einer Probe identifiziert wurden und die Identifizierung von Glycin- und Arginin (eingekreiste Aminosäuren) Peptidvarianten in der Probe ermöglichten.
    • 3 zeigt die normalisierten Massenspektrometrieintensitäten für sechs verschiedene BMP1-Peptide (mit 1-6 gekennzeichnete Plots) aus mehreren Proben von Krebspatienten und gesunden Patienten.
    • 4 zeigt das Verhältnis von phosphoryliertem zu unphosphoryliertem Heparin-Co-Faktor 2 (Y-Achse) bei gesunden, komorbiden, Lungenkrebspatienten im Frühstadium und Lungenkrebspatienten im Spätstadium (X-Achse, von links nach rechts) in einem Experiment.
    • 5 veranschaulicht ein Verfahren zum Erzeugen einer subjektspezifischen Bibliothek von Proteinsequenzen und vorhergesagten massenspektrometrischen Peptidsignalen aus Nukleinsäuredaten.
    • 6 stellt ein Beispiel für ein Verfahren zum Bestimmen von Homo- oder Heterozygotie anhand von Nukleinsäure- und Proteomdaten bereit.
    • 7 zeigt einen Arbeitsablauf für die Verwendung massenspektrometrischer Proteindaten zur Bestimmung von Expressionsmustern.
    • 8A veranschaulicht die Anzahl der Subjekte in jeder untersuchten Probengruppe. 8B stellt die maximale Anzahl der häufig identifizierten Proteingruppen für verschiedene Prozentsätze einer Population mit nicht-kleinzelligem Lungenkrebs (NSCLC) bereit.
    • 9 zeigt die Anzahl der Peptidfragmente, die aus Plasmaproteinen identifiziert wurden, die auf Partikeln gesammelt und einem Trypsin-Aufschluss unterzogen wurden.
    • 10 stellt die Verteilungen von Allelhäufigkeiten unter 464 Varianten bereit, die in 29 Subjekten identifiziert wurden (dunkle, untere Balken) und unter etwa 108 Varianten, die in 2504 Subjekten identifiziert wurden (helle, höhere Balken).
    • 11 stellt Dichteplots für 464 Allele bereit, die in einer Population von 29 Subjekten identifiziert wurden.
    • 12A skizziert ein Verfahren zum Identifizieren von für einen biologischen Zustand relevanten Proteinisoformen. Kurz gesagt werden Fragmente eines Proteins („Protein X“) auf unterschiedliche Expression zwischen zwei biologischen Zuständen abgefragt, um Proteine mit von einem biologischen Zustand abhängigen Spleißvariationen zu identifizieren.
    • 12B stuft 16 identifizierte nicht-kleinzellige Lungenkrebs-Protein-Biomarker nach ihren Open Target-Lungenkarzinom-Assoziations-Scores ein.
    • 12C plottet die 16 identifizierten NSCLC-Protein-Biomarker aus 12B nach der bekannten Häufigkeit von Plasmaproteinen unter Verwendung von Konzentrationen aus dem Human Plasma Proteome Project.
    • 13 stellt die Anzahl der Proteinvarianten bereit, die bei 29 Subjekten mit nicht-kleinzelligem Lungenkrebs (NSCLC) im Spätstadium, im Frühstadium, mit Komorbidität oder im gesunden Zustand identifiziert wurden.
    • 14 von Varianten von 7 mit Lungenkrebs assoziierten Kandidatenproteinen bereit, die bei jedem der 29 Subjekte mit nicht-kleinzelligem Lungenkrebs im Spätstadium (NSCLC), nicht-kleinzelligem Lungenkrebs im Frühstadium, Komorbidität oder im gesunden Zustand beobachtet wurden.
    • 15 veranschaulicht grafisch die Vorteile einiger der hierin offenbarten Verfahren.
    • 16 veranschaulicht schematisch einen parallelen und konfigurierbaren Arbeitsablauf für einige der hierin offenbarten Verfahren.
    • 17 veranschaulicht schematisch eine Pipeline, die einige der hierin offenbarten Verfahren implementiert. Einige der hierin offenbarten Verfahren können eine vereinfachte und automatisierte Handhabung ermöglichen. Einige der hierin offenbarten Verfahren können Fluidhandhabung und Magneteinfang umfassen. Einige der hierin offenbarten Verfahren können die Implementierung eines Tests mit einem Flüssigkeitshandhabungsinstrument umfassen.
    • 18 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zur Funktionalisierung von SPIONs mit einigen chemischen Strukturen.
    • 19A-19B zeigen Größen- und Zusammensetzungsdaten für einige der hierin offenbarten Partikel. Einige der hierin offenbarten Nanopartikel sind in Größe, Form und Zusammensetzung konsistent. In einigen Fällen kann die Charakterisierung der hierin offengelegten Partikel für die Qualitätskontrolle verwendet werden.
    • 20 veranschaulicht ein Verfahren zum Verwenden einer Vielzahl von Partikeln für die Analyse der Häufigkeit von Proteinen und strukturellen und funktionellen Proteingruppen.
    • 21 zeigt Plots für eine Datenbank von MS-Intensitäten, MS-Intensitäten, die in einem abgereicherten Plasma ohne Verwendung von Nanopartikeln der vorliegenden Offenbarung nachgewiesen wurden, eine Zusammensetzung von MS-Intensitäten, die in einem abgereicherten Plasma unter Verwendung einer Gruppe von 5 Nanopartikeln der vorliegenden Offenbarung nachgewiesen wurden, und 5 unabhängige MS-Intensitäten, die in einem abgereicherten Plasma unter Verwendung von jeweils einem der 5 Nanopartikel der vorliegenden Offenbarung nachgewiesen wurden. Für diese Studie wurden Plasmaproben von 141 Subjekten mit NSCLC verwendet. Proteine in einer biologischen Probe (z. B. Plasma) können einen breiten Konzentrationsbereich oder einen dynamischen Bereich umfassen. Selbst in Proben, in denen Proteine mit hoher Häufigkeit reduziert sind (z. B. in abgereichertem Plasma), kann der Nachweis von Proteinen in der Tiefe (sowohl Proteine mit hoher Häufigkeit als auch Proteine mit geringer Häufigkeit) und in der Breite (Nachweis einer großen Vielfalt von Proteinen mit minimalem selektivem Bias auf bestimmte Proteine) eine Herausforderung darstellen. Proteine wurden nach dem Rang der MS-Intensitäten in der Datenbank geordnet. Proteine wurden geplottet, wenn die Proteine in mindestens 25 % der Proben vorhanden waren. Im zusammengesetzten Plot zeigt die Farbintensität den höchsten nachgewiesenen Wert der 5 verschiedenen Nanopartikel an. Der zusammengesetzte Plot zeigt, dass die Nanopartikel das gesamte Spektrum der verfügbaren Plasmaproteine vollständiger nachgewiesen haben. Gleichzeitig wurden mit jedem einzelnen Nanopartikel auch mehr Proteine nachgewiesen als bei der direkten MS-Analyse des abgereicherten Plasmas. Einzelne Nanopartikel waren in der Lage, nahezu das gesamte Spektrum des Plasmaproteoms zu testen. In einigen Fällen kann das Panel von Nanopartikeln optimiert werden, um den gesamten Bereich des Proteoms oder einen bestimmten Teil des Proteoms abzudecken. MS-Experimente an abgereichertem Plasma unter Verwendung von Nanopartikeln können das Nachweisen von Proteinen mit geringerer Häufigkeit und/oder das Nachweisen des Proteoms auf breiterer Basis ermöglichen.
    • 22 zeigt experimentelle Daten zur Merkmalsintensität der Massenspektrometrie (MS), die mit einigen der hierin offenbarten Verfahren für verschiedene Peptide als Funktion der Peptidkonzentration nachgewiesen wurde. Spike-Recovery-Experimente mit MS-Daten von Nanopartikel-Corona, die gegen Gold-Standard-ELISA modelliert wurden, zeigen die Linearität als Reaktion auf 4 Polypeptide mit 4 Nanopartikeln bei 1X, 2X, 5X, 10X und 100X endogenen Niveaus des gespikten Proteins. Die Daten zeigen eine gute Genauigkeit und Präzision der auf Nanopartikeln basierenden Nachweise von Proteinen. Daher kann die relative Konzentration oder die absolute Konzentration (mit Kalibrierung) von Proteinen mit einigen der hierin offenbarten Verfahren bestimmt werden.
    • 23A zeigt ein Histogramm der rohen MS-Merkmalsintensitäten aus Experimenten mit einigen hierin offenbarten Partikeln. 23B en Varianzkoeffizienten (CV) der MS-Merkmalsintensitäten einiger hierin offenbarter Partikel. Drei Wiederholungsexperimente wurden mit drei Nanopartikeln (d.h. NP1, NP2 und NP3) durchgeführt. Die Verteilung von MS-Signalen für verschiedene Proteine wurde histogrammiert. Die Ergebnisse der Wiederholungsexperimente wurden in Plots überlagert, was die Reproduzierbarkeit der Experimente zeigt. Die Verteilung der Merkmalsintensitäten nach Partikeln wurde über Wiederholungsversuche von Experimenten hinweg beibehalten. Der Varianzkoeffizient wurde für jedes Nanopartikel berechnet. Die Ergebnisse deuten daraufhin, dass bei 25 Proben und der Messung von 2000 Proteinen eine Aussagekraft von etwa 85 % besteht, um Unterschiede von 50 % in den Proteinkonzentrationen nachzuweisen. In diesem Beispiel bezieht sich Leistung auf die Wahrscheinlichkeit, dass bei einem Experiment ein signifikanter Unterschied für ein bestimmtes Ergebnis gefunden wird, wenn man die erwartete Effektgröße, die Probengröße und die Messgenauigkeit berücksichtigt. In diesem Beispiel beziehen sich die Unterschiede von 50 % auf das Verhältnis der Häufigkeit eines Proteins (z. B. gemessen an der Konzentration) zwischen zwei biologischen Proben.
    • 24 zeigt experimentelle Daten für die Anzahl der pro Protein nachgewiesenen Peptide für verschiedene Proteine unter Verwendung einiger der hierin offenbarten Partikel. Getestet wurden Proteine von 141 gesunden und NSCLC-Subjekten im Frühstadium. Geplottet sind die Proteine, die in mindestens 25 % der Proben (1992 Proteine) vorhanden waren. Der Medianwert für die Anzahl der pro Protein nachgewiesenen Peptide liegt bei etwa 7-8.
    • 25A zeigt die Receiver Operating Characteristic (ROC)-Kurve für einen trainierten Machine Learning-Klassifikator. 25B zeigt die Rangfolge der Wichtigkeit der Eingabemerkmale für den trainierten Machine-Learning-Klassifikator. Der Machine Learning-Klassifikator wurde mit mehrfacher Kreuzvalidierung trainiert, um zwischen gesunden Subjekten und Subjekten mit NSCLC im Frühstadium zu unterscheiden. Der trainierte Machine Learning-Klassifikator weist eine AUC von 0,91, eine Sensitivität von 59 % und eine Spezifität von 98 % auf. Die Rangfolge der Wichtigkeit von Merkmalen zeigt, welches Signal von welchem Nanopartikel für die Klassifizierung der Subjekte wichtig war. Die Mehrzahl der Wichtigkeitsmerkmale wurde neu entdeckt, um für die Untersuchung von NSCLC nützlich zu sein. Eines der wichtigen Merkmale ist Tubulin, das ein Ziel für Paclitaxel ist.
    • 26 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm zum Analysieren von Proteinen unter Verwendung von Nanopartikeln gemäß einigen der hierin offenbarten Verfahren.
    • 27 zeigt experimentelle Messungen von Modifikationsverhältnissen in kanzerösen Proben und Kontrollproben für verschiedene Exons im menschlichen Genom. Unter den in dieser Studie nachgewiesenen Peptiden stammen sechs spezifische Peptide aus verschiedenen Teilen des knochenmorphogenen Proteins 1 (Bone Morphogenic Protein 1 - BMP1). Die kurze Form des BMP1-Proteins wurde vor allem bei Krebspatienten exprimiert, während die langen Formen des Proteins häufiger oder in höherem Maße bei den gesunden Kontrollpersonen zu finden waren. Von daher kann eine unterschiedliche Expression von Proteinisoformen je nach Krankheit nachgewiesen werden.
    • 28 zeigt ein phosphoryliertes Peptid (Phospho-Peptid) im Vergleich zu einem unphosphorylierten Peptid.
    • 29 zeigt experimentelle Messungen von Protein-Sequenz-Polymorphismen (z. B. Mutationen von Einzelnukleotid-Varianten) aus proteogenomischen Informationen. Es wurde eine Aminosäuresubstitution nachgewiesen, die durch SNV mit 0,001 % Populationshäufigkeit induziert wurde.
    • 30 zeigt ein Schema von Protein-Protein-Wechselwirkungen.
    • 31 zeigt eine Veranschaulichung der Humanplasma-Interaktomkarte.
    • 32 zeigt Protein-Protein-Wechselwirkungskarten, die aus der STRING PPI-Datenbank erzeugt wurden, wobei Proteine verwendet wurden, die in Proben von 276 Subjekten nachgewiesen wurden. Punkte stellen einzelne Proteine dar, wobei eine hellere Schattierung für eine höhere Häufigkeit steht. Die drei eingekreisten Cluster zeigen die unterschiedliche Expression des Plasma-Interaktoms in gesunden und kranken Proben.
    • 33 zeigt eine Tabelle, die verschiedene Merkmale einiger der hierin beschriebenen Zusammensetzungen und Verfahren auflistet.
    • 34 veranschaulicht schematisch eine Pipeline, die einige der hierin offenbarten Verfahren implementiert.
    • 35 veranschaulicht schematisch eine Pipeline, die einige der hierin offenbarten Verfahren zum Testen von Biomolekül-Coronas implementiert.
    • 36 zeigt Illustrationen, Mikroskopbilder sowie Durchmesser- und Zetapotentialmessungen einiger der hierin offenbarten Partikel.
    • 37 zeigt ein Beispiel für ein automatisiertes System zum Testen von Biomolekül-Coronas.
    • 38 zeigt ein Diagramm einer Multi-Well-Testplatte.
    • 39 zeigt ein Diagramm für ein Decklayout eines automatisierten Systems zum Testen von Biomolekül-Coronas.
    • 40 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für ein Verfahren zum Testen von Biomolekül-Coronas, wie hierin offenbart.
    • 41 zeigt ein Diagramm einer Multi-Well-Testplatte, die Wells für Kontrollexperimente umfasst.
    • 42 zeigt experimentelle Ergebnisse, die mit einzelnen Proteomik-Geräten ausgeführt wurden.
    • 43 zeigt Ergebnisse von Biomolekül-Corona-Tests, die an 200 Proben für eine Studie zur Alzheimer-Krankheit ausgeführt wurden.
    • 44 zeigt Panel-Proteingruppenzählungen nach Proben unter Verwendung eines Biomolekül-Corona-Tests im Vergleich zu nackten Plasma-Zählungsexperimenten.
    • 45 zeigt ein Beispiel für eine Datenarchitektur für einen Biomolekül-Corona-Analyse-Arbeitsablauf.
    • 46 zeigt ein Beispiel für eine Datenarchitektur für einen Biomolekül-Corona-Analyse-Arbeitsablauf.
    • 47 zeigt ein Beispiel einer grafischen Benutzerschnittstelle (graphical user interface - GUI) für einen Biomolekül-Corona-Analyse-Arbeitsablauf.
    • 48 zeigt Beispiele einiger Analysewerkzeuge und GUI-Elemente, wie hierin offenbart.
    • 49 zeigt Beispiele einiger Analysewerkzeuge und GUI-Elemente, wie hierin offenbart.
    • 50 zeigt Beispiele einiger Instrumente, wie hierin offenbart.
    • 51 zeigt Ergebnisse von Herstellungsexperimenten für einige hierin offenbarte Partikel.
    • 52 zeigt Mikroskopbilder einiger hierin offenbarter Partikel.
    • 53 zeigt einige Beispiele von Trockenzusammensetzungen, wie hierin offenbart.
    • 54A - 54B zeigen Ergebnisse von Stabilitätsexperimenten für einige Trockenzusammensetzungen, wie hierin offenbart.
    • 55 zeigt die Durchmesser einiger Partikel und ihrer Trockenzusammensetzungen, wie hierin offenbart, gemessen mittels DLS.
    • 56 zeigt Zetapotentiale für einige Partikel und ihre Trockenzusammensetzungen, wie hierin offenbart.
    • 57 zeigt die Peptidanzahl und die Proteingruppenanzahl für ein Standardpanel, eine Trockenzusammensetzung, die vor der Verwendung mit Wasser rekonstituiert wurde, eine Trockenzusammensetzung, die ohne Rekonstitution verwendet wurde, und eine Kontrollzusammensetzung, die einen Hilfsstoff umfasst, der ohne Lyophilisierung verwendet wurde.
    • 58 stellt eine schematische Übersicht eines Verfahrens zum Nachweis von Bibliotheksvarianten bereit.
    • 59 skizziert ein Verfahren zum Nachweis und Analyse von Peptidvarianten.
    • 60 zeigt ein Computersystem, das programmiert oder anderweitig konfiguriert ist, um hierin bereitgestellte Verfahren zu implementieren.
    • 61 fasst die Anzahl der nachgewiesenen genetischen Varianten zusammen, die den heterozygoten und homozygoten Allelen entsprechen, die den Referenz- oder alternativen allelischen Varianten in 29 Proben von verschiedenen Subjekten entsprechen.
    • 62 fasst alternative Allelhäufigkeiten von Proteinvarianten zusammen, die in 29 Proben nachgewiesen wurden. Panel A stellt ein Histogramm mit Varianten bereit, die in 1 %-Schritten der alternativen Allelhäufigkeit eingeteilt sind. Panel B stellt eine Tabelle mit Bins bereit, die 10 %-Schritten in alternativen Allelhäufigkeiten entsprechen.
    • 63 fasst die Anzahl der nachgewiesenen genetischen Varianten zusammen, die heterozygoten und homozygoten Allelen mit einer Häufigkeit von mehr als 10 % und weniger als 10 % auf Populationsebene entsprechen.
    • 64A listet einzelne Aminosäure-Polymorphismusvarianten mit alternativen Allelhäufigkeiten von weniger als 0,01 auf, die in mindestens 2 von 29 getesteten Proben nachgewiesen wurden. 64B stellt relative Anzahlen von Referenz- und Variantenformen des Gerinnungsfaktors V (F5) bereit, die in 29 Patientenproben nachgewiesen wurden. 64C stellt die relative Anzahl der Referenz- und Variantenformen von Alpha-1-Antitrypsin (SERPINA1) bereit, die in 29 Patientenproben nachgewiesen wurden. 64D stellt die relativen Anzahlen der Referenz- und Variantenformen von Apolipoprotein H (APOH) bereit, die in 29 Patientenproben nachgewiesen wurden. 64E stellt die relative Anzahl der Referenz- und Variantenformen von Apolipoprotein B (APOB) bereit, die in 29 Patientenproben nachgewiesen wurden. 64F stellt die relative Anzahl der Referenz- und Variantenformen von Inter-Alpha-Trypsin Inhibitor Heavy Chain 3 (ITIH3) bereit, die in 29 Patientenproben nachgewiesen wurden. 64G stellt die Massenspektrometrieintensitäten für alternative und Referenzformen des Gerinnungsfaktors V (F5) bereit, die in 29 Patientenproben nachgewiesen wurden. 64H stellt die Massenspektrometrieintensitäten für alternative und Referenzformen von Alpha-1-Antitrypsin (SERPINA1) bereit, die in 29 Patientenproben nachgewiesen wurden. 64I stellt Massenspektrometrieintensitäten für alternative und Referenzformen von Apolipoprotein H (APOH) bereit, die in 29 Patientenproben nachgewiesen wurden. 64J stellt Massenspektrometrieintensitäten für alternative und Referenzformen von Apolipoprotein B (APOB) bereit, die in 29 Patientenproben nachgewiesen wurden. 64K stellt Massenspektrometrieintensitäten für alternative und Referenzformen von Inter-Alpha-Trypsin Inhibitor Heavy Chain 3 (ITIH3) bereit, die in 29 Patientenproben nachgewiesen wurden.
    • 65A-B zeigen eine Überlappung zwischen nachgewiesenen heterozygoten Allelen über 29 Proben an.
    • 66A-B zeigen eine Überlappung zwischen den nachgewiesenen homozygoten Allelen über die 29 Proben für Peptidvarianten mit alternativen Allelhäufigkeiten von weniger als 0,5 an.
    • 67A-B zeigen eine Überlappung zwischen den nachgewiesenen homozygoten Allelen über die 29 Proben für Peptidvarianten mit alternativen Allelhäufigkeiten von mehr als 0,5 an.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Während verschiedene Ausführungsformen der Erfindung hierin gezeigt und beschrieben wurden, wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass solche Ausführungsformen nur als Beispiel bereitgestellt werden. Zahlreiche Variationen, Änderungen und Substitutionen können vom Fachmann vorgenommen werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass verschiedene Alternativen zu den hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können.
  • Biologische Proben sind komplexe Mischungen verschiedener Biomoleküle, die Proteine, Nukleinsäuren, Lipide, Polysaccharide und mehr beinhalten. Das Vorhandensein oder Fehlen und die Konzentration verschiedener Biomoleküle sowie Korrelationen zwischen verschiedenen Teilmengen von Biomolekülen (z. B. Proteine und Nukleinsäuren) können den biologischen Zustand einer Probe anzeigen (z. B. einen gesunden oder einen kranken Zustand). Hierin offenbart sind Zusammensetzungen und Arbeitsabläufe für die Analyse von Proteinen unter Verwendung eines Verfahrens, das die Corona-Analyse von Biomolekülen auf einer partikulären Oberfläche und Nukleinsäuren (z. B. zellfreie Nukleinsäuren) unter Verwendung von Sequenzierung (z. B. Next Generation Sequencing (NGS)-Techniken) in einer oder mehreren Proben umfasst. Die eine oder mehreren Proben können eine oder mehrere biologische Proben umfassen. Die eine oder mehreren Proben können von einem Subjekt gewonnen werden. Die eine oder mehreren Proben können von einer Vielzahl von Subjekten gewonnen werden. Die hierin offenbarten Verfahren können ein verwandtschaftliches Muster zwischen Proteinen und Nukleinsäuren oder zwischen einem der verschiedenen hier offenbarten Biomoleküle identifizieren, wobei das verwandte Muster einen oder mehrere biologische Zustände anzeigen kann. In einigen Fällen kann ein biologischer Zustand ein gesunder biologischer Zustand oder ein Krankheitszustand sein.
  • Die Verfahren können ferner zwischen bestimmten Krankheitszuständen (z. B. Subtypen von Krebs oder Krebsstadien) unterscheiden.
  • In einem in 1 dargestellten beispielhaften Arbeitsablauf wird ein Proteogenomverfahren der vorliegenden Offenbarung beschrieben, wobei optionale Schritte mit gestrichelten Linien und Kästen dargestellt sind. Zunächst wird eine biologische Probe entnommen 100. Die biologische Probe wird optional in mehrere Teile 105 aufgeteilt, die einen ersten Teil der Probe und einen zweiten Teil der Probe umfassen. Der erste Teil der Probe kann mit einem Sensorelement (z. B. einem Partikel) in Kontakt gebracht werden. Beim Inkontaktbringen können Biomoleküle (z. B. Proteine oder Proteingruppen) aus der Probe an der Oberfläche des Sensorelements adsorbieren und eine Biomolekül-Corona 110 bilden. Die Partikel können von ungebundenen Biomolekülen in der Probe 115 getrennt werden. Optional kann eine Probe oder ein Teil der Probe nach dem Inkontaktbringen mit den Partikeln 110 oder einer anschließenden Trennung der Partikel von ungebundenen Biomolekülen 115 einer Nukleinsäureanalyse unterzogen werden (z. B. optional 130, optional 135, 140 und 150). Die Biomoleküle in der Corona können z. B. durch Elution oder Trypsinisierung von der Partikeloberfläche 120 120 freigesetzt werden. Die resultierenden Biomoleküle oder Fragmente davon (z. B. Peptide und/oder Proteine) können mit einer Reihe von qualitativen oder quantitativen Techniken getestet werden, wie z. B. der Massenspektrometrie 125. Die Zusammensetzung der Biomolekül-Corona und die Häufigkeiten der Spezies (z. B. die Menge(n) eines Proteins oder einer Proteingruppe) innerhalb der Biomolekül-Corona werden identifiziert, wodurch Proteomdaten erzeugt werden. Die Probe oder der zweite Teil der Probe kann einer Nukleinsäureanalyse unterzogen werden. Nukleinsäuren können optional angereichert werden, z. B. unter Verwendung von Amplifikations- oder Pull-down-Sonden (z. B. in Lösung oder an ein festes Substrat gebunden) 130. Optional kann eine Probe oder ein Teil einer Probe nach der Nukleinsäureanreicherung 130 einer Biomolekül-Corona-Analyse (z. B. 110, optional 115, optional 120, 125 und 145) unterzogen werden. Nukleinsäuren können mit Reagenzien für die Nukleinsäureanalyse in Kontakt gebracht werden, wie z. B. Sequenzierung 135, 140, um Sequenzinformationen oder genomische Daten 140 zu erhalten. Das Sequenzieren kann das Quantifizieren von Nukleinsäuresequenzen aus der biologischen Probe umfassen. Sequenzieren kann durch Sequenzierung durch Synthese (NGS) durchgeführt werden. Sequenzieren kann durch herkömmliche Sanger-Sequenzierung durchgeführt werden. Die erzeugten Proteomdaten 125 können zur Identifizierung von Peptiden, Proteinen oder Proteingruppen aus der Probe 145 verwendet werden, und die genomischen Daten 140 können verwendet werden, um Nukleinsäuresequenzen in der Probe zu identifizieren. Optional können die Nukleinsäuresequenzen Aufschluss über die Identifizierung von Peptiden, Proteinen oder Proteingruppen geben oder das Testen von Biomolekülen beeinflussen (z. B. durch die datenabhängige Erfassung von Massenspektrometriedaten). Die in einer Probe identifizierten Peptide, Proteine oder Proteingruppen können auch die Identifizierung von Nukleinsäuresequenzen beeinflussen. Die identifizierten Peptide, Proteine, Proteingruppen and/or Nukleinsäuresequenzen können kombiniert werden, um einen biologischen Zustand der biologischen Probe 155 zu identifizieren.
  • Für Sequenzierungsverfahren der nächsten Generation können Proben mit einem Reagenz zum Spalten von Nukleinsäuren in kurze Sequenzabschnitte, wie einer Nuklease, in Kontakt gebracht werden. In Fällen, in denen zellfreie Nukleinsäuremoleküle analysiert werden, ist eine Spaltung möglicherweise nicht erforderlich, da zellfreie Nukleinsäuremoleküle dazu neigen, bereits in kurzen Fragmenten vorhanden zu sein. Als nächstes können Nukleinsäuremoleküle mit Adaptoren in Kontakt gebracht werden. Die Adaptoren können an die Nukleinsäuremoleküle ligiert werden. Mit Adaptoren ligierte Nukleinsäuren können amplifiziert werden, zum Beispiel durch Polymerase-Kettenreaktion („PCR“), wobei Nukleotide eingebaut werden, die mit einer nachweisbaren Markierung versehen sind. Proben können abgebildet und die nachweisbaren Markierungen können durch Bildgebung nachgewiesen werden, um die Sequenz der Nukleinsäuren aus der Probe zu bestimmen.
  • In einem weiteren Beispiel kann eine biologische Probe entnommen und dann mit einem Partikel in Kontakt gebracht werden, das eine Nukleinsäure aus der Probe bindet. Das Partikel kann mit nukleinsäurebindenden Bestandteilen funktionalisiert sein (z. B. ein Protein mit einem DNA-Bindungsmotiv oder ein Oligonukleotid mit einer einzelsträngigen Region, die an eine Zielnukleinsäure hybridisieren kann). Die eingefangenen Nukleotide können aus dem Partikel eluiert und analysiert werden, zum Beispiel durch Gelelektrophorese, In-situ-Hybridisierung oder Sequenzierung. Bei einem solchen Arbeitsablauf kann die biologische Probe in einem separaten Probenvolumen auch mit Partikeln in Kontakt gebracht werden, die keine Nukleinsäurebindungseinheiten aufweisen und die Bildung einer Biomolekül-Corona ermöglichen. Die Partikel-Corona kann aus der Probe isoliert und getestet werden, um verschiedene Biomoleküle in der Biomolekül-Corona, einschließlich Proteine, zu identifizieren oder nachzuweisen, wodurch eine multiomische Momentaufnahme der biologischen Probe erstellt wird.
  • Die hierin offenbarten Zusammensetzungen und Verfahren stellen Partikel bereit, die Biomoleküle mit geringer Häufigkeit aus einer Probe einfangen und den dynamischen Bereich der Biomoleküle in einer Probe nach Inkubation des Sensorelements mit der Probe komprimieren können. Die hierin offenbarten Verfahren können Biomoleküle mit geringer Häufigkeit auch in Proben mit geringem Volumen einfangen, in denen das Einfangen von Biomolekülen besonders schwierig sein kann. Die Verfahren der vorliegenden Offenbarung können ferner das Einfangen von Biomolekülen mit geringer Häufigkeit aus einer Probe ermöglichen, die auch Biomoleküle mit mittlerer oder hoher Häufigkeit umfasst, wodurch das Biomolekül mit geringer Häufigkeit angereichert wird. Zum Beispiel kann ein Protein nach dem Inkontaktbringen einer Probe mit einem Partikel in einer Biomolekül-Corona in einer höheren relativen Häufigkeit vorhanden sein als in der Probe, aus der es entnommen wurde (z. B. wenn ein Protein 1 von 107 Proteinen in der Probe und 1 von 105 Proteinen in der Biomolekül-Corona ausmacht). Die Anreicherung von Biomolekülen mit geringer Häufigkeit kann bei der Analyse von Blut-, Plasma- und Serumproben nützlich sein, die Proteine im mg/ml-Bereich (z. B. Albumin) und Proteine im pg/ml-Bereich (z. B. bestimmte Zytokine) enthalten. Die hier offenbarten Verfahren können das Testen einer größeren Anzahl von Proteinen oder Proteingruppen aus einer biologischen Probe im Vergleich zu anderen Massenspektrometrietechniken (z. B. datenunabhängige Erfassung, DIA, 125-Minuten-Injektionsgradient) ermöglichen. Mit den hierin offenbarten partikelbasierten Testverfahren können beispielsweise 1,7- bis 4,5-mal mehr Proteingruppen aus einer Plasmaprobe getestet werden als mit nicht partikelbasierten Verfahren, und zwar sowohl für abgereicherte (reduzierte Häufigkeit von Proteinen mit hoher Häufigkeit) als auch für nicht abgereicherte Plasmaproben (datenunabhängige Erfassung, DIA, 125-Minuten-Injektionsgradient).
  • Hierin werden Zusammensetzungen von Sensorelementen (z. B. Partikel) bereitgestellt, die mit verschiedenen biologischen Proben inkubiert werden können. In einigen Aspekten umfassen die Zusammensetzungen verschiedene Partikeltypen, allein oder in Kombination, die mit einem breiten Spektrum biologischer Proben inkubiert werden können, um die in der biologischen Probe vorhandenen Biomoleküle (z. B. Proteine) basierend auf der Bindung an Partikeloberflächen zur Bildung von Protein-Coronas zu analysieren. Ein einzelner Partikeltyp kann verwendet werden, um die Proteine in einer bestimmten biologischen Probe zu testen, oder es können mehrere Partikeltypen zusammen verwendet werden, um die Proteine in der biologischen Probe zu testen. Eine Protein-Corona-Analyse kann an einer biologischen Probe (z. B. einem Biofluid) ausgeführt werden, indem die biologische Probe mit einer Vielzahl von Partikeln inkontaktgebracht wird, wobei die biologische Probe mit der Vielzahl von Partikeln inkubiert wird, um Biomolekül-Coronas (z. B. Protein-Coronas) zu bilden, die Partikel von der biologischen Probe getrennt werden und die Biomolekül-Coronas analysiert werden, um die Zusammensetzung der Biomolekül-Coronas zu bestimmen. Die Protein-Corona-Analyse-Verfahren sind mit der parallelen Analyse von Nukleinsäuren in der biologischen Probe durch Sequenzierung vereinbar. Einige Verfahren umfassen die Massenspektrometrieanalyse der Protein-Coronas. Die Abfrage einer Probe mit einer Vielzahl von Partikeln und die anschließende Analyse der auf der Vielzahl von Partikeln gebildeten Protein-Coronas kann hierin als „Protein-Corona-Analyse“ bezeichnet werden. Eine biologische Probe kann mit einem oder mehreren Partikeltypen abgefragt werden. Die Protein-Corona jedes Partikeltyps kann separat analysiert werden. Die Protein-Corona eines oder mehrerer Partikeltypen kann auch in Kombination analysiert werden.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt mehrere biologische Proben bereit, die mit den hierin offenbarten Partikeln und den hierin bereitgestellten Verfahren getestet werden können. Solche biologischen Proben können auch durch Nukleinsäuresequenzierung getestet werden, um Nukleinsäuremoleküle (z. B. DNA, RNA, cDNA und dergleichen) in zellulären oder zellfreien Teilen der Probe(n) zu analysieren. Zum Beispiel kann eine biologische Probe eine Biofluid-Probe wie Cerebrospinalflüssigkeit (CSF), Synovialflüssigkeit (SF), Urin, Plasma, Serum, Tränen, Crevikularflüssigkeit, Sperma, Vollblut, Milch, Brustwarzenaspirat, Nadelaspirat, Gangspülung, Vaginalflüssigkeit, Nasenflüssigkeit, Ohrenflüssigkeit, Magenflüssigkeit, Bauchspeicheldrüsenflüssigkeit, Trabekelflüssigkeit, Lungenspülung, Prostataflüssigkeit, Sputum, Fäkalien, Bronchialspülung, Flüssigkeit aus Abstrichen, Bronchialaspiranten, Schweiß oder Speichel sein. Bei einem Biofluid kann es sich um einen fluidisierten Feststoff, zum Beispiel ein Gewebehomogenat, oder um ein Fluid handeln, das aus einer biologischen Probe extrahiert wird. Eine biologische Probe kann beispielsweise eine Gewebeprobe oder eine Feinnadelaspirationsprobe (FNA) sein. Eine biologische Probe kann eine Zellkulturprobe sein. Ein Biofluid kann eine fluidisierte biologische Probe sein. Ein Biofluid kann ein Zellextrakt sein. Ein Biofluid kann ein Lysat sein. Beispielsweise kann ein Biofluid ein fluidisierter Zellkulturextrakt sein.
  • Substrate
  • Die Zusammensetzungen und Verfahren der vorliegenden Offenbarung können in einem breiten Spektrum von Strukturen, Vorrichtungen und Apparaturen, im Folgenden als Substrate bezeichnet, verwendet oder ausgeführt werden. Ein Substrat kann eine Einzelpartition (z. B. ein Eppendorf-Röhrchen) zur Aufnahme eines Proben- oder Reagenzvolumens umfassen oder eine Vielzahl von Partitionen (z. B. eine 16-Well-Platte, eine 96-Well-Platte, eine 384-Well-Platte, eine Vielzahl von Wells in einer Mikrotiterplatte) zur Aufnahme von Proben- oder Reagenzvolumina. Eine Partition kann ein Well, einen Kanal (z. B. einen Mikrofluidikkanal in einer Mikrofluidikvorrichtung) oder ein Kompartiment umfassen. Eine Partition kann Kunststoffartikel (z. B. eine Multi-Well-Platte aus Kunststoff), eine Metallstruktur (z. B. eine Multi-Well-Platte aus Metall), eine Struktur aus Kohlenstoffmaterial (z. B. eine Multi-Well-Platte aus Kohlenstoffverbundmaterial), ein Gel, Glaswaren oder eine beliebige Kombination davon umfassen. Ein Substrat kann eine geprägte Struktur umfassen. Ein Substrat kann einen Fluidikkanal oder eine Fluidikkammer umfassen. Der Fluidikkanal oder die Fluidikkammer kann ein Mikrofluidik- oder Nanofluidikkanal oder eine Mikrofluidik- oder Nanofluidikkammer sein. Ein Substrat kann versiegelt (z. B. mit einem abnehmbaren Kunststoffstreifen oder einem durchstechbaren Septum) oder versiegelbar sein (z. B. kann es eine wiederverwendbare Kappe oder einen Deckel umfassen).
  • Eine Partition kann dazu konfiguriert sein, ein Volumen von mindestens 1 bis 10 Mikrolitern (µl), mindestens 5 bis 25 µl, mindestens 20 bis 50 µl, mindestens 40 bis 200 µl, mindestens 100 bis 500 µl, mindestens 200 µl bis 1 ml, mindestens 2 ml, mindestens 3 ml oder mehr zu fassen. Eine Partition kann dazu konfiguriert sein, ein Volumen von kleiner als etwa 240 µl, 200 µl, 150 µl, 100 µl, 75 µl, 50 µl, 25 µl, 10 µl, 5 µl, 1 µl oder weniger zu fassen. Eine Partition kann temperaturgesteuert sein. Eine Partition kann dazu konfiguriert sein, Verdunstung zu verhindern oder zu vermindern. Eine Partition kann so entworfen sein, dass der Zufluss von Umgebungslicht minimiert wird
  • Ein Substrat kann eine Vielzahl von Partitionen umfassen, wobei die Partitionen nach Partikeln, Proben, Kontrollen oder einer beliebigen Kombination davon gruppiert sein können, wie in 38 gezeigt. In diesem Beispiel umfasst das Substrat 8 Zeilen und 12 Spalten, die mit 5 Arten von Partikeln verwendet werden können (d. h. NP1, NP2, NP3, NP4 und NP5). Jedes Nanopartikel nimmt zwei Spalten ein, und es können bis zu 16 biologische Proben aufgebracht werden. In einem Beispiel wird jede biologische Probe mit X1, X2, X3 usw. gekennzeichnet, bis X16 erreicht ist. Es kann zwei Spalten für Kontrollexperimente geben, wobei jedes Kontroll-Well in den Spalten eine Kontrollpartikel-Zusammensetzung, eine biologische Kontrollprobe oder beides erhalten kann. Jedes Kontroll-Well kann in einem bestimmten Schritt oder zwischen den Schritten eines Experiments verwendet werden, so dass ein experimentelles Verfahren, das befolgt wird, auf Fehler untersucht werden kann. In einigen Fällen können Partikel in die Partitionen eingebracht und anschließend können die biologischen Proben hinzugefügt werden. In einigen Fällen können die biologischen Proben in die Partitionen eingebracht, und die Partikel können erst danach hinzugefügt werden.
  • Jede Teilmenge der Partitionen kann nach Partikel oder nach Probe gruppiert werden. In einigen Fällen kann die Vielzahl der Partitionen Zeilen für Proben und Spalten für Partikel umfassen. In einigen Fällen kann die Vielzahl der Partitionen nach einer bestimmten Zusammensetzung der Partikel gruppiert sein.
  • In einigen Fällen kann ein Substrat 2 Zeilen oder Spalten für Kontrollen umfassen. In einigen Fällen kann ein Substrat 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Zeilen für Kontrollen umfassen.
  • In einigen Fällen kann eine Partition ein einzelnes Partikel für eine einzelne biologische Probe umfassen. In einigen Fällen kann eine Partition eine Vielzahl von Partikeln für eine einzelne biologische Probe umfassen. In einigen Fällen kann eine Partition ein einzelnes Partikel für eine Vielzahl von biologischen Proben umfassen. In einigen Fällen kann eine Partition eine Vielzahl von Partikeln für eine Vielzahl von biologischen Proben umfassen.
  • In einigen Fällen kann ein Substrat mindestens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 oder 100 Zeilen oder Spalten umfassen. In einigen Fällen kann ein Substrat höchstens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 oder 100 Zeilen oder Spalten umfassen.
  • Eine Probe kann innerhalb eines einzelnen Substrats oder einer einzelnen Partition vorbereitet oder abgefragt werden, sie kann auf mehrere Substrate oder Partitionen aufgeteilt werden oder sie kann nacheinander zwischen mehreren Substraten oder Partitionen übertragen werden. Zum Beispiel kann eine 5-ml-Probe gleichmäßig auf 500 Partitionen aufgeteilt werden, was zu separaten 10-µl-Probenvolumina führt. Eine Probe kann innerhalb einer Partition mit Reagenzien gemischt werden. Eine Probe kann innerhalb einer Partition einer Verdünnung (z. B. mit Puffer) unterzogen werden.
  • Ein Substrat kann eine Oberfläche umfassen, die dazu konfiguriert ist, ein Biomolekül aus einer Probe einzufangen oder mit ihm zu interagieren. Zum Beispiel kann die Oberfläche mit nukleinsäurebindenden Einheiten, wie einzelsträngigen Nukleinsäuren, funktionalisiert sein, die in der Lage sind, Nukleinsäuren aus einer Probe zu binden. Eine Oberfläche kann ein Sensorelement umfassen, das in der Lage ist, beim Inkontaktbringen mit einer Probe eine Biomolekül-Corona zu bilden. Die Oberfläche kann einen Teil einer Partition umfassen, wie z. B. die Seite eines Wells in einer Well-Platte.
  • Ein Substrat kann dazu konfiguriert sein, das Anlegen von Magnetfeldern auf den Inhalt einer Partition zu ermöglichen, wie in 40 gezeigt. In einigen Fällen kann ein angelegtes Magnetfeld magnetische Substanzen von nichtmagnetischen Substanzen innerhalb einer Partition trennen.
  • Ein Substrat kann mit einem Instrument gekoppelt sein, um Schwingungsenergie zu empfangen. In einigen Fällen kann das Substrat durch ein Instrument geschüttelt, vibriert oder beschallt werden, wie in 40.dargestellt.
  • Sensorelemente
  • Verfahren der vorliegenden Offenbarung können Sensorelemente verwenden, um Biomoleküle von einer Probe oder einem Teil davon zu sammeln. In einigen Fällen kann sich ein Sensorelement auf ein Element beziehen, das in der Lage ist, an eine Vielzahl von Biomolekülen zu binden (z. B. unspezifisch) oder diese zu adsorbieren (z. B. variabel selektiv in Abhängigkeit von den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Partikel), wenn es in Kontakt mit einer Probe (z. B. einer biologischen Probe, die Biomoleküle umfasst) steht. Ein Sensorelement kann Biomoleküle aus einer biologischen Probe durch variabel selektive Adsorption sammeln. In einigen Fällen umfasst die variabel selektive Adsorption eine Wechselwirkung, bei der es sich nicht um eine Protein-Ligand- (eine Avidin-Biotin-Wechselwirkung), Protein-Rezeptor- oder Protein-Affinitätsreagenz-Wechselwirkung (z. B. Epitop-Antikörper) handelt. Zum Beispiel kann die variabel selektive Adsorption eine Vielzahl von Analyten (z. B. Biomoleküle aus einer biologischen Probe) umfassen, die mit einer Oberfläche eines Partikels in Kontakt kommen, an dem keine Proteine, Liganden oder Affinitätsreagenzien immobilisiert (z. B. chemisch festgehalten) sind. Variabel selektive Adsorption von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen aus einer biologischen Probe durch ein Sensorelement kann eine Biomolekül-Corona erzeugen, die die Biomoleküle oder Biomolekülgruppen auf einer Oberfläche des Sensorelements umfasst. In einigen Fällen bedeutet variabel selektive Adsorption die Bindung einer Reihe von Analyten mit geringer Affinität (als anschauliches, aber nicht beschränkendes Beispiel kann die variabel selektive Adsorption die Bindung von mindestens 50 Analyten mit einer Mindestdissoziationskonstante von 50 µM umfassen). In einigen Fällen kann die variabel selektive Adsorption die Bindung von mindestens 50 Analyten mit einer Mindestdissoziationskonstante von mindestens etwa 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400 oder 500 µM umfassen. In einigen Fällen kann die variabel selektive Adsorption mindestens die Bindung von 50 Analyten mit einer minimalen Dissoziationskonstante von höchstens etwa 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400 oder 500 µM umfassen. In einigen Fällen bezeichnet variabel selektive Adsorption die Bindung einer Reihe von Analyten mit langsamer Bindungskinetik (zum Beispiel mit ungefähren Adsorptionshalbwertszeiten erster Ordnung von 10 bis 100 Minuten). In einigen Fällen kann ein Sensorelement so modifiziert werden, dass es eine höhere variabel selektive Adsorptionsaffinität für eine Gruppe von Proteinen und eine niedrigere variabel selektive Adsorptionsaffinität für eine andere Gruppe von Proteinen aufweist. In einigen Fällen kann ein Sensorelement so modifiziert werden, dass es eine Ladung umfasst, um die Affinität des Sensorelements gegenüber einigen entgegengesetzt geladenen Biomolekülen zu erhöhen. In einigen Fällen kann ein Sensorelement so modifiziert werden, dass es spezifische Bindungseinheiten umfasst, wie z. B. Peptide, Proteine oder Nukleinsäuren.
  • Ein Sensorelement kann eine diskrete Struktur (z. B. ein Partikel) oder einen Teil einer Struktur (z. B. eine Oberfläche eines Nanomaterials) umfassen. In einigen Fällen kann ein Partikel ein Sensorelement sein oder umfassen. In einigen Fällen kann ein Partikel ein Nanopartikel sein, das ein Sensorelement sein oder umfassen kann. In einigen Fällen kann eine Zusammensetzung, die ein Partikel oder ein Nanopartikel enthält, ein Sensorelement sein oder umfassen. In einigen Fällen kann die Zusammensetzung eine Trockenzusammensetzung sein. Die Trockenzusammensetzung kann ein Sensorelement sein oder umfassen. In einigen Fällen kann das Sensorelement ein nanoskaliges Sensorelement umfassen. In einigen Fällen kann ein Sensorelement eine poröse Struktur (z. B. eine Polymermatrix) umfassen. In einigen Fällen kann ein Sensorelement einen Vorsprung aus einer einzigen Struktur umfassen (z. B. ein flexibles Oligomer, das sich von einer starren Metalloxidoberfläche aus erstreckt). In vielen Fällen kann ein Sensorelement eine Dimension mit einer Länge von etwa 5 Nanometern (nm) bis etwa 50.000 nm in zumindest einer Richtung umfassen. Geeignete Sensorelemente können beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Sensorelement mit einer Länge von etwa 5 nm bis etwa 50.000 nm in mindestens einer Richtung beinhalten, einschließlich etwa 5 nm bis etwa 40000 nm, alternativ etwa 5 nm bis etwa 30000 nm, alternativ etwa 5 nm bis etwa 20.000 nm, alternativ etwa 5 nm bis etwa 10.000 nm, alternativ etwa 5 nm bis etwa 5000 nm, alternativ etwa 5 nm bis etwa 1000 nm, alternativ etwa 5 nm bis etwa 500 nm, alternativ etwa 5 nm bis 50 nm, alternativ etwa 10 nm bis 100 nm, alternativ etwa 20 nm bis 200 nm, alternativ etwa 30 nm bis 300 nm, alternativ etwa 40 nm bis 400 nm, alternativ etwa 50 nm bis 500 nm, alternativ etwa 60 nm bis 600 nm, alternativ etwa 70 nm bis 700 nm, alternativ etwa 80 nm bis 800 nm, alternativ etwa 90 nm bis 900 nm, alternativ etwa 100 nm bis 1000 nm, alternativ etwa 1000 nm bis 10000 nm, alternativ etwa 10000 nm bis 50000 nm und eine beliebige Kombination oder Menge dazwischen (z. B. 5 nm, 10 nm, 15 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 35 nm, 40 nm, 45 nm, 50 nm, 55 nm, 60 nm, 65 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 125 nm, 150 nm, 175 nm, 200 nm, 225 nm, 250 nm, 275 nm, 300 nm, 350 nm, 400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm, 750 nm, 800 nm, 850 nm, 900 nm, 1000 nm, 1200 nm, 1300 nm, 1400 nm, 1500 nm, 1600 nm, 1700 nm, 1800 nm, 1900 nm, 2000 nm, 2500 nm, 3000 nm, 3500 nm, 4000 nm, 4500 nm, 5000 nm, 5500 nm, 6000 nm, 6500 nm, 7000 nm, 7500 nm, 8000 nm, 8500 nm, 9000 nm, 10000 nm, 11000 nm, 12000 nm, 13000 nm, 14000 nm, 15000 nm, 16000 nm, 17000 nm, 18000 nm, 19000 nm, 20000 nm, 25000 nm, 30000 nm, 35000 nm, 40000 nm, 45000 nm, 50000 nm und eine beliebige Zahl dazwischen). In einigen Fällen kann sich ein nanoskaliges Sensorelement auf ein Sensorelement beziehen, das zumindest in einer Richtung weniger als 1 Mikrometer groß ist. Geeignete Beispiele für Bereiche von nanoskaligen Sensorelementen können beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, Elemente von etwa 5 nm bis etwa 1000 nm in einer Richtung beinhalten, einschließlich, zum Beispiel, etwa 5 nm bis etwa 500 nm, alternativ etwa 5 nm bis etwa 400 nm, alternativ etwa 5 nm bis etwa 300 nm, alternativ etwa 5 nm bis etwa 200 nm, alternativ etwa 5 nm bis etwa 100 nm, alternativ etwa 5 nm bis etwa 50 nm, alternativ etwa 10 nm bis etwa 1000 nm, alternativ etwa 10 nm bis etwa 750 nm, alternativ etwa 10 nm bis etwa 500 nm, alternativ etwa 10 nm bis etwa 250 nm, alternativ etwa 10 nm bis etwa 200 nm, alternativ etwa 10 nm bis etwa 100 nm, alternativ etwa 50 nm bis etwa 1000 nm, alternativ etwa 50 nm bis etwa 500 nm, alternativ etwa 50 nm bis etwa 250 nm, alternativ etwa 50 nm bis etwa 200 nm, alternativ etwa 50 nm bis etwa 100 nm, und beliebige Kombinationen, Bereiche oder Mengen dazwischen (z. B. 5 nm, 10 nm, 15 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 35 nm, 40 nm, 45 nm, S0 nm, 55 nm, 60 nm, 65 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 125 nm, 150 nm, 175 nm, 200 nm, 225 nm, 250 nm, 275 nm, 300 nm, 350 nm, 400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm, 750 nm, 800 nm, 850 nm, 900 nm, 1000 nm usw.). In Bezug auf die hierin beschriebenen Sensorelemente beinhaltet die Verwendung des Begriffs Sensorelement die Verwendung eines nanoskaligen Sensorelements für den Sensor und die damit verbundenen Verfahren.
  • Ein Sensorelement kann beim Inkontaktbringen mit einer Probe eine Biomolekül-Corona bilden. In einigen Fällen kann sich der Begriff „Biomolekül-Corona“ auf die Zusammensetzung, die Signatur oder das Muster der verschiedenen Biomoleküle beziehen, die an ein Sensorelement gebunden sind. In einigen Fällen bezieht sich die Biomolekül-Corona nicht nur auf die verschiedenen Biomoleküle, sondern auch auf die Unterschiede in der Menge, dem Niveau oder der Menge eines oder mehrerer an das Sensorelement gebundener Biomoleküle, auf Unterschiede im Ladungs- oder Konformationszustand des einen oder der mehreren an das Sensorelement gebundenen Biomoleküle oder auf Unterschiede im chemischen (z. B. Redox-, posttranskriptionalen- oder posttranslationalen) Zustand des einen oder der mehreren an das Sensorelement gebundenen Biomoleküle. Es wird angenommen, dass die Biomolekül-Corona eines jeden Sensorelements einige der gleichen Biomoleküle enthalten kann, unterschiedliche Biomoleküle in Bezug auf die anderen Sensorelemente enthalten kann und/oder sich in Niveau oder Menge, Art, Ladung oder Konformation des Biomoleküls unterscheiden kann. In einigen Fällen kann eine Biomolekül-Corona eine Zusammensetzung umfassen, die sich von einer bereitgestellten biologischen Probe unterscheidet. In einigen Fällen kann eine Biomolekül-Corona einen höheren Anteil einer Teilmenge von Proteinen und/oder Nukleinsäuren umfassen, die in einer bereitgestellten biologischen Probe vorhanden sind, als in der bereitgestellten biologischen Probe, z. B. Proteine und/oder Nukleinsäuren mit größerer Länge oder höherem Molekulargewicht.
  • Die Biomolekül-Corona kann nicht nur von den physikalisch-chemischen Eigenschaften des Sensorelements abhängen, sondern auch von der Art der Probe und der Zeitspanne, in der sie der Probe ausgesetzt ist. Art, Menge und Kategorien der Biomoleküle, aus denen diese Biomolekül-Corona besteht, können sowohl von den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Sensorelemente als auch von den komplexen Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen in der Probe vorhandenen Biomolekülen abhängig sein. Diese Wechselwirkungen können zur Herstellung einer Biomolekül-Corona für jedes Sensorelement führen.
  • Eine Biomolekül-Corona kann Proteine, Saccharide, Lipide, Metaboliten, Nukleinsäuren (z. B. DNA oder RNA) oder eine Kombination davon umfassen. In einigen Fällen ist die Biomolekül-Corona eine Protein-Corona. In einem anderen Fall ist die Biomolekül-Corona eine Polysaccharid-Corona. In einem weiteren Fall handelt es sich bei der Biomolekül-Corona um eine Metaboliten-Corona. In einigen Fällen handelt es sich bei der Biomolekül-Corona um eine Lipidomik-Corona. Eine Biomolekül-Corona kann eine Vielzahl von Schichten von Biomolekülen umfassen. Beispielsweise kann eine Biomolekül-Corona eine durchschnittliche Dicke von 2 nm bis über 50 nm umfassen, was einer Schicht von 1 bis über 50 Schichten von Biomolekülen entspricht. Eine Biomolekül-Corona kann Nukleinsäuren unterschiedlicher Länge oder unterschiedlicher Molekulargewichte umfassen. Eine Biomolekül-Corona kann Proteine unterschiedlicher Länge oder unterschiedlicher Molekulargewichte umfassen.
  • Unspezifische Bindungen
  • Ein Partikel kann eine Biomolekül-Corona durch variabel selektive Adsorption (z. B. Adsorption von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen beim Inkontaktbringen des Partikels mit einer biologischen Probe, die die Biomoleküle oder Biomolekülgruppen umfasst, wobei die Adsorption variabel selektiv ist, abhängig von Faktoren, die z. B. physikalisch-chemische Eigenschaften des Partikels beinhalten) oder unspezifische Bindungen bilden. Unspezifische Bindungen können sich auf eine Klasse von Bindungswechselwirkungen beziehen, die spezifische Bindungen ausschließen. Beispiele für spezifische Bindungen können Protein-Ligand-Bindungswechselwirkungen, Antigen-Antikörper-Bindungswechselwirkungen, Nukleinsäurehybridisierungen oder eine Bindungswechselwirkung zwischen einem Templatemolekül und einem Zielmolekül umfassen, wobei das Templatemolekül eine Sequenz oder eine 3D-Struktur bereitstellt, die die Bindung eines Zielmoleküls, das eine komplementäre Sequenz oder eine komplementäre 3D-Struktur umfasst, begünstigt und die Bindung eines Nicht-Zielmoleküls bzw. von Nicht-Zielmolekülen, das/die nicht die komplementäre Sequenz oder die komplementäre 3D-Struktur umfasst/umfassen, benachteiligt.
  • Unspezifische Bindungen können eine oder eine Kombination aus einer Vielzahl von chemischen und physikalischen Wechselwirkungen und Effekten umfassen. Unspezifische Bindungen können elektromagnetische Kräfte umfassen, wie elektrostatische Wechselwirkungen, London-Dispersion, Vander-Waals-Wechselwirkungen oder Dipol-Dipol-Wechselwirkungen (z. B. zwischen permanenten Dipolen und induzierten Dipolen). Unspezifische Bindungen können durch kovalente Bindungen, wie Disulfidbrücken, vermittelt werden. Unspezifische Bindungen können durch Wasserstoffbrücken vermittelt werden. Unspezifische Bindungen können solvophobe Effekte (z. B. hydrophobe Effekte) umfassen, bei denen ein Objekt von einer Lösungsmittelumgebung abgestoßen und an die Grenzen des Lösungsmittels, wie z. B. die Oberfläche eines anderen Objekts, gezwungen wird. Unspezifische Bindungen können entropische Effekte umfassen, wie z. B. Erschöpfungskräfte oder die Erhöhung der Wärmeenergie über eine kritische Lösungstemperatur (z. B. eine niedrigere kritische Lösungstemperatur). Unspezifische Bindungen können kinetische Effekte umfassen, wobei ein bindendes Molekül eine schnellere Bindungskinetik aufweisen kann als ein anderes bindendes Molekül.
  • Unspezifische Bindungen können eine Vielzahl unspezifischer Bindungsaffinitäten für eine Vielzahl von Zielen umfassen (z. B. mindestens 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10.000, 20.000, 30.000, 40.000, 50.000 verschiedene Ziele, die an einem einzigen Partikel adsorbiert sind). Die Vielzahl der Ziele kann ähnliche unspezifische Bindungsaffinitäten aufweisen, die innerhalb von etwa einer, zwei oder drei Größenordnungen liegen (z. B. gemessen durch unspezifische freie Bindungsenergie, Gleichgewichtskonstanten, kompetitive Adsorption usw.). Dies steht im Gegensatz zu spezifischen Bindungen, die eine höhere Bindungsaffinität für ein bestimmtes Zielmolekül als für Nicht-Zielmoleküle umfassen können.
  • Biomoleküle können auf einer Oberfläche durch unspezifische Bindungen in verschiedenen Dichten adsorbiert werden. In einigen Fällen können Biomoleküle bei einer Dichte von mindestens etwa 10-9 Milligramm (mg) Biomoleküle pro Quadratmillimeter (mm2) adsorbiert werden. In einigen Fällen können Proteine bei einer Dichte von mindestens etwa 10-9 Milligramm (mg) Biomoleküle pro Quadratmillimeter (mm2) adsorbiert werden. In einigen Fällen können Biomoleküle oder Proteine bei einer Dichte von mindestens etwa 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 fg/mm2 adsorbieren. In einigen Fällen können Biomoleküle oder Proteine bei einer Dichte von mindestens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 pg/mm2 adsorbieren. In einigen Fällen können Biomoleküle oder Proteine bei einer Dichte von mindestens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 ng/mm2 adsorbieren. In einigen Fällen können Biomoleküle oder Proteine bei einer Dichte von mindestens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 µg/mm2 adsorbieren. In einigen Fällen können Biomoleküle oder Proteine bei einer Dichte von mindestens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 mg/mm2 adsorbieren. In einigen Fällen können Biomoleküle oder Proteine bei einer Dichte von höchstens etwa 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 fg/mm2 adsorbieren. In einigen Fällen können Biomoleküle oder Proteine bei einer Dichte von höchstens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 µg/mm2 adsorbieren. In einigen Fällen können Biomoleküle oder Proteine bei einer Dichte von höchstens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 ng/mm2 adsorbieren. In einigen Fällen können Biomoleküle oder Proteine bei einer Dichte von höchstens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 µg/mm2 adsorbieren. In einigen Fällen können Biomoleküle oder Proteine bei einer Dichte von höchstens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 mg/mm2 adsorbieren.
  • Adsorbierte Biomoleküle können verschiedene Proteinarten umfassen. In einigen Fällen können adsorbierte Proteine mindestens 5 Proteinarten umfassen. In einigen Fällen können adsorbierte Proteine mindestens 200 Proteinarten umfassen. In einigen Fällen können adsorbierte Proteine mindestens 500 Proteinarten umfassen. In einigen Fällen können adsorbierte Proteine 5 bis 1000 Proteinarten umfassen. In einigen Fällen können adsorbierte Proteine 20 bis 200 Proteinarten umfassen. In einigen Fällen können adsorbierte Proteine mindestens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000 oder 10000 Proteinarten umfassen. In einigen Fällen können adsorbierte Proteine höchstens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000 oder 10000 Proteinarten umfassen.
  • In einigen Fällen können die Proteine in einer biologischen Probe mindestens 1 Größenordnung in Konzentration umfassen. In einigen Fällen können die Proteine in einer biologischen Probe mindestens 2 Größenordnung in Konzentration umfassen. In einigen Fällen können die Proteine in einer biologischen Probe mindestens 3 Größenordnung in Konzentration umfassen. In einigen Fällen können die Proteine in einer biologischen Probe mindestens 4 Größenordnung in Konzentration umfassen. In einigen Fällen können die Proteine in einer biologischen Probe mindestens 5 Größenordnung in Konzentration umfassen. In einigen Fällen können die Proteine in einer biologischen Probe mindestens 6 Größenordnung in Konzentration umfassen.
  • Partikeltypen
  • Ein Sensorelement kann ein Partikel sein oder ein solches umfassen. Die verschiedenen hierin offenbarten Partikeltypen können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. Zum Beispiel können Partikelmaterialien aus Materialien hergestellt werden, die Metalle, Polymere, magnetische Materialien, Oxide und/oder Lipide umfassen. Magnetische Partikel können Eisenoxidpartikel sein. Beispiele für Metallmaterialien beinhalten eines oder eine beliebige Kombination von Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Kobalt, Palladium, Platin, Iridium, Osmium, Rhodium, Ruthenium, Rhenium, Vanadium, Chrom, Mangan, Niob, Molybdän, Wolfram, Tantal, Eisen und Cadmium oder ein beliebiges anderes in US7749299 beschriebene Material. Beispiele für Oxidmaterialien beinhalten ein beliebiges oder eine Kombination von Magnesiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Vanadiumoxid oder Nickeloxid. In einigen Fällen kann ein Partikelmaterial aus Silicium hergestellt sein. Ein Partikel kann ein magnetisches Partikel sein, wie z. B. ein superparamagnetisches Eisenoxid-Nanopartikel (SPION).
  • Beispiele für Polymere beinhalten eines oder eine Kombination von Polyethylenen, Polycarbonaten, Polyanhydriden, Polyhydroxysäuren, Polypropylfumeraten, Polycaprolactonen, Polyamiden, Polyacetalen, Polyethern, Polyestern, Poly(orthoester), Polycyanoacrylaten, Polyvinylalkoholen, Polyurethanen, Polyphosphazenen, Polyacrylaten, Polymethacrylaten, Polycyanoacrylaten, Polyharnstoffen, Polystyrolen oder Polyaminen, ein Polyalkylenglycol (z. B. Polyethylenglycol (PEG)), einen Polyester (z. B. Poly(lactid-co-glycolid) (PLGA), Polymilchsäure oder Polycaprolacton) oder ein Copolymer aus zwei oder mehr Polymeren, wie ein Copolymer aus einem Polyalkylenglycol (z. B. PEG) und einem Polyester (z. B. PLGA). Bei dem Polymer kann es sich um ein Lipid-terminiertes Polyalkylenglycol und einen Polyester oder ein anderes in US9549901 offenbartes Material handeln.
  • In einigen Fällen kann ein Polymer Polymere mit linearer Topologie, verzweigter Topologie, Sterntopologie, dendritischer Topologie, hyperverzweigter Topologie, Bottlebrush-Topologie, Ringtopologie, verketteter Topologie oder einer beliebigen Kombination davon umfassen. In einigen Fällen kann ein Polymer eine 3-armige Topologie, 4-armige Topologie, 5-armige Topologie, 6-armige Topologie, 7-armige Topologie, 8-armige Topologie, 9-armige Topologie oder 10-armige Topologie umfassen. In einigen Fällen kann ein Polymer einen Vernetzer umfassen.
  • In einigen Fällen kann ein Polymer mindestens etwa 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10000, 20000, 30000, 40000, 50000, 60000, 70000, 80000, 90000 oder 100000 Monomere umfassen. In einigen Fällen kann ein Polymer höchstens etwa 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10000, 20000, 30000, 40000, 50000, 60000, 70000, 80000, 90000 oder 100000 Monomere umfassen.
  • Beispiele für Lipide, die zur Bildung der Partikel der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können, beinhalten kationische, anionische und neutral geladene Lipide. Zum Beispiel können Partikel hergestellt werden aus einem von oder einer Kombination von Dioleoylphosphatidylglycerin (DOPG), Diacylphosphatidylcholin, Diacylphosphatidylethanolamin, Ceramid, Sphingomyelin, Cephalin, Cholesterin, Cerebrosiden und Diacylglycerinen, Dioleoylphosphatidylcholin (DOPC), Dimyristoylphosphatidylcholin (DMPC) und Dioleoylphosphatidylserin (DOPS), Phosphatidylglycerin, Cardiolipin, Diacylphosphatidylserin, Diacylphosphatidsäure, N-Dodecanoylphosphatidylethanolaminen, N-Succinylphosphatidylethanolaminen, N-Glutarylphosphatidylethanolaminen, Lysylphosphatidylglycerinen, Palmitoyloleyolphosphatidylglycerin (POPG), Lecithin, Lysolecithin, Phosphatidylethanolamin, Lysophosphatidylethanolamin, Dioleoylphosphatidylethanolamin (DOPE), Dipalmitoylphosphatidylethanolamin (DPPE), Dimyristoylphosphoethanolamin (DMPE), Distearoylphosphatidylethanolamin (DSPE), Palmitoyloleoylphosphatidylethanolamin (POPE), Palmitoyloleoylphosphatidylcholin (POPC), Eiphosphatidylcholin (EPC), Distearoylphosphatidylcholin (DSPC), Dioleoylphosphatidylcholin (DOPC), Dipalmitoylphosphatidylcholin (DPPC), Dioleoylphosphatidylglycerin (DOPG), Dipalmitoylphosphatidylglycerin (DPPG), Palmitoyloleyolphosphatidylglycerin (POPG), 16-O-Monomethyl-PE, 16-O-Dimethyl-PE, 18-1-trans-PE, Palmitoyloleoyl-Phosphatidylethanolamin (POPE), 1-Stearoyl-2-oleoylphosphatidyethanolamin (SOPE), Phosphatidylserin, Phosphatidylinosit, Sphingomyelin, Cephalin, Cardiolipin, Phosphatidsäure, Cerebrosiden, Dicetylphosphat und Cholesterin oder ein beliebiges anderes Material, das in US9445994 aufgelistet ist, die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
  • Beispiele für Partikel der vorliegenden Offenbarung sind in TABELLE 1bereitgestellt. TABELLE 1 - Beispielpartikel der vorliegenden Offenbarung
    Chargen-Nr. Typ Partikel-ID Beschreibung
    S-001-001 HX-13 SP-001 Carboxylat (Citrat) superparamagnetische Eisenoxid-NPs (SPION)
    S-002-001 HX-19 SP-002 Phenol-Formaldehyd-beschichtetes SPION
    S-003-001 HX-20 SP-003 Silica-beschichtete superparamagnetische Eisenoxid-NPs (SPION)
    S-004-001 HX-31 SP-004 Polystyrol-beschichtetes SPION
    S-005-001 HX-38 SP-005 Carboxyliertes Poly(styrol-co-methacrylsäure), P(St-co-MAA)-beschichtetes SPION
    S-006-001 HX-42 SP-006 N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-beschichtetes SPION
    S-007-001 HX-56 SP-007 Poly(N-(3-(dimethylamino)propyl)methacrylamid) (PDMAPMA)-beschichtetes SPION
    S-008-001 HX-57 SP-008 1,2,4,5-Benzetetracarbonsäure-beschichtetes SPION
    S-009-001 HX-58 SP-009 Poly(vinylbenzyltrimethylammoniumchlorid) (PVBTMAC)-beschichtetes SPION
    S-010-001 HX-59 SP-010 Carboxylat, PAA-beschichtetes SPION
    S-011-001 HX-86 SP-0 11 Poly(oligo(ethylenglycol)methylethermethacrylat) (POEGMA)-beschichtetes SPION
    P-033-001 P33 SP-333 Carboxylat-Mikropartikel, tensidfrei
    P-039-003 P39 SP-339 Polystyrol-Carboxyl-funktionalisiert
    P-041-001 P41 SP-341 Carbonsäure
    P-047-001 P47 SP-365 Silica
    P-048-001 P48 SP-348 Carbonsäure, 150 nm
    P-053-001 P53 SP-353 Amino-Oberflächenmikropartikel, 0,4-0,6 µm
    P-056-001 P56 SP-356 Silica-Amino-funktionalisierte Mikropartikel, 0,1-0,39 µm
    P-063-001 P63 SP-363 Jeffamin-Oberfläche, 0,1-0,39 µm
    P-064-001 P64 SP-364 Polystyrol-Mikropartikel, 2,0-2,9 µm
    P-065-001 P65 SP-365 Silica
    P-069-001 P69 SP-369 Carboxylierte Originalbeschichtung, 50 nm
    P-073-001 P73 SP-373 Beschichtung auf Dextranbasis, 0,13 µm
    P-074-001 P74 SP-374 Silica-Silanol beschichtet mit geringerem Säuregehalt
    - S-118 - Glucose-6-phosphat-funktionalisiertes SPION
    - S-128 - Gemischtes Amid, Carboxylat-funktionalisiertes, Silica-beschichtetes SPION
    - S-229 - N1-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)hexan-1,6-diamin-funktionalisiertes, Silica-beschichtetes SPION
  • Ein Partikel der vorliegenden Offenbarung kann ein synthetisiertes Partikel sein. Ein Partikel kann oberflächenfunktionalisiert sein. Ein Beispiel für einen Partikeltyp der vorliegenden Offenbarung kann ein Carboxylat (Citrat)-beschichtetes superparamagnetischer Eisenoxid-Nanopartikel (SPION), ein Phenol-Formaldehyd-beschichtetes SPION, ein Silica-beschichtetes SPION, ein Polystyrol-beschichtetes SPION sein, ein carboxyliertes Poly(styrol-co-methacrylsäure)-beschichtetes SPION, ein N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-beschichtetes SPION, ein Poly(N-(3-(dimethylamino)propyl)methacrylamid)-beschichtetes SPION (PDMAPMA), ein 1,2,4, 5-Benzenetetracarbonsäure-beschichtetes SPION, ein Poly(vinylbenzyltrimethylammoniumchlorid) (PVBTMAC) beschichtetes SPION, ein Carboxylat, PAA-beschichtetes SPION, ein Poly(oligo(ethylenglycol)methylether-methacrylat) (POEGMA)-beschichtetes SPION, ein Carboxylat-Mikropartikel, ein Polystyrol-Carboxyl-funktionalisiertes Partikel, ein Carbonsäure-beschichtetes Partikel, ein Silicapartikel, ein Carbonsäure-Partikel mit einem Durchmesser von etwa 150 nm, ein Amino-Oberflächen-Mikropartikel mit einem Durchmesser von etwa 0,4-0,6 µm im Durchmesser, ein Aminofunktionalisiertes Siliciumdioxid-Mikropartikel mit einem Durchmesser von etwa 0,1-0,39 µm, ein Jeffamin-Oberflächenpartikel mit einem Durchmesser von etwa 0,1-0,39 µm, ein Polystyrol-Mikropartikel mit einem Durchmesser von etwa 2,0-2,9 µm, ein Silicapartikel, ein carboxyliertes Partikel mit einer ursprünglichen Beschichtung von etwa 50 nm im Durchmesser, ein Partikel, das mit einer Beschichtung auf Dextranbasis mit einem Durchmesser von etwa 0,13 µm beschichtet ist, oder ein mit Silica-Silanolbeschichtetes Partikel mit geringem Säuregehalt sein. In einigen Fällen kann ein Partikel keine funktionalisierten Proteine zur spezifischen Bindung auf seiner Oberfläche aufweisen. In einigen Fällen umfasst ein oberflächenfunktionalisiertes Partikel keinen Antikörper oder T-Zell-Rezeptor, einen chimären Antigenrezeptor, ein Rezeptorprotein oder eine Variante oder ein Fragment davon.
  • Partikel der vorliegenden Offenbarung können in Verfahren zur Bildung von Protein-Coronas nach Inkubation in einer Biofluid in einem breiten Größenbereich hergestellt und verwendet werden. Ein Partikel der vorliegenden Offenbarung kann ein Nanopartikel sein. Ein Nanopartikel der vorliegenden Offenbarung kann einen Durchmesser von etwa 10 nm bis etwa 1000 nm aufweisen. Zum Beispiel können die hierin offenbarten Nanopartikel mindestens 10 nm, mindestens 100 nm, mindestens 200 nm, mindestens 300 nm, mindestens 400 nm, mindestens 500 nm, mindestens 600 nm, mindestens 700 nm, mindestens 800 nm, mindestens 900 nm, von 10 nm bis 50 nm sein, von 50 nm bis 100 nm, von 100 nm bis 150 nm, von 150 nm bis 200 nm, von 200 nm bis 250 nm, von 250 nm bis 300 nm, von 300 nm bis 350 nm, von 350 nm bis 400 nm, von 400 nm bis 450 nm, von 450 nm bis 500 nm, von 500 nm bis 550 nm, von 550 nm bis 600 nm, von 600 nm bis 650 nm, von 650 nm bis 700 nm, von 700 nm bis 750 nm, von 750 nm bis 800 nm, von 800 nm bis 850 nm, von 850 nm bis 900 nm, von 100 nm bis 300 nm, von 150 nm bis 350 nm, von 200 nm bis 400 nm, von 250 nm bis 450 nm, von 300 nm bis 500 nm, von 350 nm bis 550 nm, von 400 nm bis 600 nm, von 450 nm bis 650 nm, von 500 nm bis 700 nm, von 550 nm bis 750 nm, von 600 nm bis 800 nm, von 650 nm bis 850 nm, von 700 nm bis 900 nm oder von 10 nm bis 900 nm im Durchmesser betragen. Ein Nanopartikel kann einen Durchmesser von unter 1000 nm aufweisen.
  • Ein Partikel der vorliegenden Offenbarung kann ein Mikropartikel sein. Ein Mikropartikel kann ein Partikel mit einem Durchmesser von etwa 1 µm bis etwa 1000 µm sein. Zum Beispiel können die hier offenbarten Mikropartikel mindestens 1 µm, mindestens 10 µm, mindestens 100 µm, mindestens 200 µm, mindestens 300 µm, mindestens 400 µm, mindestens 500 µm, mindestens 600 µm, mindestens 700 µm, mindestens 800 µm, mindestens 900 µm, von 10 µm bis 50 µm, von 50 µm bis 100 µm, von 100 µm bis 150 µm, von 150 µm bis 200 µm, von 200 µm bis 250 µm, von 250 µm bis 300 µm, von 300 µm bis 350 µm, von 350 µm bis 400 µm, von 400 µm bis 450 µm, von 450 µm bis 500 µm, von 500 µm bis 550 µm, von 550 µm bis 600 µm, von 600 µm bis 650 µm, von 650 µm bis 700 µm, von 700 µm bis 750 µm, von 750 µm bis 800 µm, von 800 µm bis 850 µm, von 850 µm bis 900 µm, von 100 µm bis 300 µm, von 150 µm bis 350 µm, von 200 µm bis 400 µm, von 250 µm bis 450 µm, von 300 µm bis 500 µm, von 350 µm bis 550 µm, von 400 µm bis 600 µm, von 450 µm bis 650 µm, von 500 µm bis 700 µm, von 550 µm bis 750 µm, von 600 µm bis 800 µm, von 650 µm bis 850 µm, von 700 µm bis 900 µm, oder von 10 µm bis 900 µm im Durchmesser betragen. Ein Mikropartikel kann einen Durchmesser von unter 1000 µm aufweisen.
  • Das Verhältnis zwischen Oberfläche und Masse kann die Eigenschaften eines Partikels bestimmen. Zum Beispiel können die Anzahl und die Art der Biomoleküle, die ein Partikel aus einer Lösung adsorbiert, mit dem Verhältnis von Oberfläche zu Masse des Partikels variieren. Die hierin offenbarten Partikel können Oberflächen-zu-Masse-Verhältnisse von 3 bis 30 cm2/mg, 5 bis 50 cm2/mg, 10 bis 60 cm2/mg, 15 bis 70 cm2/mg, 20 bis 80 cm2/mg, 30 bis 100 cm2/mg, 35 bis 120 cm2/mg, 40 bis 130 cm2/mg, 45 bis 150 cm2/mg, 50 bis 160 cm2/mg, 60 bis 180 cm2/mg, 70 bis 200 cm2/mg, 80 bis 220 cm2/mg, 90 bis 240 cm2/mg, 100 bis 270 cm2/mg, 120 bis 300 cm2/mg, 200 bis 500 cm2/mg, 10 bis 300 cm2/mg, 1 bis 3000 cm2/mg, 20 bis 150 cm2/mg, 25 bis 120 cm2/mg oder 40 bis 85 cm2/mg aufweisen. Kleine Partikel (z. B. mit Durchmessern von 50 nm oder weniger) können ein deutlich höheres Oberflächen-zu-Masse-Verhältnis aufweisen, was zum Teil darauf zurückzuführen ist, dass der Durchmesser in höherer Ordnung von der Masse abhängt als von der Oberfläche. In einigen Fällen (z. B. bei kleinen Partikeln) können die Partikel Oberflächen-zu-Masse-Verhältnisse von 200 bis 1000 cm2/mg, 500 bis 2000 cm2/mg, 1000 bis 4000 cm2/mg, 2000 bis 8000 cm2/mg oder 4000 bis 10000 cm2/mg aufweisen. In einigen Fällen (z. B. bei großen Partikeln) können die Partikel Oberflächen-zu-Masse-Verhältnisse von 1 bis 3 cm2/mg, 0,5 bis 2 cm2/mg, 0,25 bis 1,5 cm2/mg oder 0,1 bis 1 cm2/mg aufweisen.
  • In einigen Fällen kann eine Vielzahl von Partikeln (z. B. eines Partikel-Panels), die mit den hierin beschriebenen Verfahren verwendet werden, einen Bereich von Oberflächen-zu-Masse-Verhältnissen aufweisen. In einigen Fällen beträgt der Bereich der Oberflächen-zu-Masse-Verhältnisse für eine Vielzahl von Partikeln weniger als 100 cm2/mg, 80 cm2/mg, 60 cm2/mg, 40 cm2/mg, 20 cm 2/mg, 10 cm 2/mg, 5 cm2/mg oder 2 cm2/mg. In einigen Fällen variiert das Verhältnis von Oberfläche zu Masse für eine Vielzahl von Partikeln um nicht mehr als 40 %, 30 %, 20 %, 10 %, 5 %, 3 %, 2 % oder 1 % zwischen den Partikeln in der Vielzahl. In einigen Fällen kann die Vielzahl der Partikel mindestens 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20 oder mehr verschiedene Arten von Partikeln umfassen.
  • In einigen Fällen kann eine Vielzahl von Partikeln (z. B. in einem Panel) einen größeren Bereich von Oberflächen-zu-Masse-Verhältnissen aufweisen. In einigen Fällen ist der Bereich des Oberflächen-zu-Masse-Verhältnisses für eine Vielzahl von Partikeln größer als 100 cm2/mg, 150 cm2/mg, 200 cm 2/mg, 250 cm2/mg, 300 cm2/mg, 400 cm2/mg, 500 cm2/mg, 800 cm2/mg, 1000 cm2/mg, 1200 cm2/mg, 1500 cm2/mg, 2000 cm2/mg, 3000 cm2/mg, 5000 cm2/mg, 7500 cm2/mg, 10000 cm2/mg oder mehr. In einigen Fällen können die Oberflächen-zu Masse-Verhältnisse für eine Vielzahl von Partikeln (z. B. innerhalb eines Panels) um mehr als 100 %, 200 %, 300 %, 400 %, 500 %, 1000 %, 10000 % oder mehr variieren. In einigen Fällen umfasst die Vielzahl von Partikeln mit einem weiten Bereich von Oberflächen-zu-Masse-Verhältnissen mindestens 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20 oder mehr verschiedene Arten von Partikel.
  • Ein Partikel kann ein breites Spektrum an physikalischen Eigenschaften umfassen. Eine physikalische Eigenschaft eines Partikels kann die Zusammensetzung, Größe, Oberflächenladung, Hydrophobie, Hydrophilie, Amphipathie, Oberflächenfunktionalität, Oberflächentopografie, Oberflächenkrümmung, Porosität, Kernmaterial, Schalenmaterial, Form, Zetapotential und eine beliebige Kombination davon beinhalten. Ein Partikel kann eine Kern-Hülle-Struktur aufweisen. In einigen Fällen kann ein Kernmaterial Metalle, Polymere, magnetische Materialien, Oxide und/oder Lipide umfassen. In einigen Fällen kann ein Hüllenmaterial Metalle, Polymere, magnetische Materialien, Oxide und/oder Lipide umfassen.
  • In einigen Fällen kann die Oberflächentopografie Rauheit in verschiedenen Ausmaßen umfassen, z. B. kann eine Rauheit eine Abmessung seitlich der Oberfläche von mindestens etwa 0,1 nm, 0,2 nm, 0,3 nm, 0,4 nm, 0,5 nm, 0,6 nm, 0,7 nm, 0,8 nm, 0,9 nm, 1 nm, 2 nm, 3 nm, 4 nm, 5 nm, 6 nm, 7 nm, 8 nm, 9 nm, 10 nm, 20 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 200 nm, 300 nm, 400 nm, 500 nm, 600 nm, 700 nm, 800 nm, 900 nm, 1 µm, 2 µm, 3 µm, 4 µm, 5 µm, 6 µm, 7 µm, 8 µm, 9 µm, 10 µm, 20 µm, 30 µm, 40 µm, 50 µm, 60 µm, 70 µm, 80 µm, 90 µm, 100 µm, 200 µm, 300 µm, 400 µm, 500 µm, 600 µm, 700 µm, 800 µm, 900 µm oder 1000 µm aufweisen. In einigen Fällen kann eine Rauheit eine Abmessung seitlich der Oberfläche von höchstens etwa 0,1 nm, 0,2 nm, 0,3 nm, 0,4 nm, 0,5 nm, 0,6 nm, 0,7 nm, 0,8 nm, 0,9 nm, 1 nm, 2 nm, 3 nm, 4 nm, 5 nm, 6 nm, 7 nm, 8 nm, 9 nm, 10 nm, 20 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 200 nm, 300 nm, 400 nm, 500 nm, 600 nm, 700 nm, 800 nm, 900 nm, 1 µm, 2 µm, 3 µm, 4 µm, 5 µm, 6 µm, 7 µm, 8 µm, 9 µm, 10 µm, 20 µm, 30 µm, 40 µm, 50 µm, 60 µm, 70 µm, 80 µm, 90 µm, 100 µm, 200 µm, 300 µm, 400 µm, 500 µm, 600 µm, 700 µm, 800 µm, 900 µm oder 1000 µm aufweisen.
  • In einigen Fällen kann eine Rauheit eine Tiefe von mindestens etwa 0,1 nm, 0,2 nm, 0,3 nm, 0,4 nm, 0,5 nm, 0,6 nm, 0,7 nm, 0,8 nm, 0,9 nm, 1 nm, 2 nm, 3 nm, 4 nm, 5 nm, 6 nm, 7 nm, 8 nm, 9 nm, 10 nm, 20 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 200 nm, 300 nm, 400 nm, 500 nm, 600 nm, 700 nm, 800 nm, 900 nm, 1 µm, 2 µm, 3 µm, 4 µm, 5 µm, 6 µm, 7 µm, 8 µm, 9 µm, 10 µm, 20 µm, 30 µm, 40 µm, 50 µm, 60 µm, 70 µm, 80 µm, 90 µm, 100 µm, 200 µm, 300 µm, 400 µm, 500 µm, 600 µm, 700 µm, 800 µm, 900 µm oder 1000 µm aufweisen. In einigen Fällen kann eine Rauheit eine Tiefe von höchstens etwa 0,1 nm, 0,2 nm, 0,3 nm, 0,4 nm, 0,5 nm, 0,6 nm, 0,7 nm, 0,8 nm, 0,9 nm, 1 nm, 2 nm, 3 nm, 4 nm, 5 nm, 6 nm, 7 nm, 8 nm, 9 nm, 10 nm, 20 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 200 nm, 300 nm, 400 nm, 500 nm, 600 nm, 700 nm, 800 nm, 900 nm, 1 µm, 2 µm, 3 µm, 4 µm, 5 µm, 6 µm, 7 µm, 8 µm, 9 µm, 10 µm, 20 µm, 30 µm, 40 µm, 50 µm, 60 µm, 70 µm, 80 µm, 90 µm, 100 µm, 200 µm, 300 µm, 400 µm, 500 µm, 600 µm, 700 µm, 800 µm, 900 µm oder 1000 µm aufweisen.
  • Eine Oberflächenfunktionalität kann eine polymerisierbare funktionelle Gruppe, eine positiv oder negativ geladene funktionelle Gruppe, eine zwitterionische funktionelle Gruppe, eine saure oder basische funktionelle Gruppe, eine polare funktionelle Gruppe, eine unpolare funktionelle Gruppe oder eine beliebige Kombination davon umfassen. Eine Oberflächenfunktionalität kann Carboxylgruppen, Hydroxylgruppen, Thiolgruppen, Cyanogruppen, Nitrogruppen, Ammoniumgruppen, Alkylgruppen, Imidazoliumgruppen, Sulfoniumgruppen, Pyridiniumgruppen, Pyrrolidiniumgruppen, Phosphoniumgruppen, Aminopropylgruppen, Amingruppen, Boronsäuregruppen, N-Succinimidylestergruppen, PEG-Gruppen, Streptavidin, Methylethergruppen, Triethoxylpropylaminosilangruppen, PCP-Gruppen, Citratgruppen, Liponsäuregruppen, BPEI-Gruppen oder eine beliebige Kombination davon umfassen. Ein Partikel aus der Vielzahl von Partikeln kann ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus: Mizellen, Liposomen, Eisenoxidpartikeln, Silberpartikeln, Goldpartikeln, Palladiumpartikeln, Quantenpunkten, Platinpartikeln, Titanpartikeln, Siliciumdioxidpartikeln, Metall- oder anorganischen Oxidpartikeln, synthetischen Polymerpartikeln, Copolymerpartikeln, Terpolymerpartikeln, Polymerpartikeln mit Metallkernen, Polymerpartikeln mit Metalloxidkernen, Polystyrolsulfonatpartikeln, Polyethylenoxidpartikeln, Polyoxyethylenglycolpartikeln, Polyethyleniminpartikeln, Polymilchsäurepartikeln, Polycaprolactonpartikeln, Polyglycolsäurepartikeln, Poly(lactid-co-glycolid)-Polymerpartikeln, Celluloseetherpolymerpartikeln, Polyvinylpyrrolidonpartikeln, Polyvinylacetatpartikeln, Polyvinylpyrrolidon-Vinylacetat-Copolymerpartikeln, Polyvinylalkoholpartikeln, Acrylatpartikeln, Polyacrylsäurepartikeln, Crotonsäure-Copolymerpartikeln, Polyethlenphosphonatpartikeln, Polyalkylenpartikeln, Carboxyvinylpolymerpartikeln, Natriumalginatpartikeln, Carrageenpartikeln, Xanthanpartikeln, Gummi-Akazienpartikeln, Gummi Arabicum-Partikeln, Guar-Gummipartikeln, Pullulanpartikeln, Agarpartikeln, Chitinpartikeln, Chitosanpartikeln, Pektinpartikeln, Karaya-Tumpartikeln, Johannisbrotkernmehlpartikeln, Maltodextrinpartikeln, Amylosepartikeln, Maisstärkepartikeln, Kartoffelstärkepartikeln, Reisstärkepartikeln, Tapiokastärkepartikeln, Erbsenstärkepartikeln, Süßkartoffelstärkepartikeln, Gerstenstärkepartikeln, Weizenstärkepartikeln, hydroxypropylierten High-Amylose-Stärkepartikeln, Dextrinpartikeln, Levanpartikeln, Elsinanpartikeln, Glutenpartikeln, Kollagenpartikeln, Molkenprotein-Isolatpartikeln, Kaseinpartikeln, Milchproteinpartikeln, Sojaproteinpartikeln, Keratinpartikeln, Polyethylenpartikeln, Polycarbonatpartikeln, Polyanhydridpartikeln, Polyhydroxysäurepartikeln, Polypropylfumeratpartikeln, Polycaprolactonpartikeln, Polyaminpartikeln, Polyacetalpartikeln, Polyetherpartikeln, Polyesterpartikeln, Poly(orthoester)partikeln, Polycyanoacrylatpartikeln, Polyurethanpartikeln, Polyphosphazenpartikeln, Polyacrylatpartikeln, Polymethacrylatpartikeln, Polycyanoacrylatpartikeln, Polyharnstoffpartikeln, Polyaminpartikeln, Polystyrolpartikeln, Poly(lysin)partikeln, Chitosanpartikeln, Dextranpartikeln, Poly(acrylamid)partikeln, derivatisierten Poly(acrylamid)partikeln, Gelatinepartikeln, Stärkepartikeln, Chitosanpartikeln, Dextranpartikeln, Gelatinepartikeln, Stärkepartikeln, Poly-(3-Aminoesterpartikeln, Poly(amidoamin)partikeln, Polymilch-Co-glycolsäurepartikeln, Polyanhydridpartikeln, bioreduzierbaren Polymerpartikeln und 2-(3-Aminopropylamino)ethanolpartikeln sowie einer beliebigen Kombination davon.
  • In einigen Fällen kann eine Oberflächenfunktionalität ein primäres Amin, ein sekundäres Amin, ein tertiäres Amin, ein Amid, einen Alkohol, eine Essigsäure, eine Carbonsäure, ein Pyridin, ein Pyrimidin, ein Pyrrolidin oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
  • 18 zeigt einige Oberflächenfunktionalitäten für Partikel. In einigen Fällen kann eine Oberflächenfunktionalität Butan-1-amin, Propan-2-amin, Ethan-1,2-diamin, 1,3-Phenylendimethanamin, 2-Aminoethan-1-ol, 2-Phenylpyrrolidin, Hexan-1-amin, Diethylamin, (3s,5s, 7s)-Adamantan-1-amin, Pyridin-2-ylmethanamin, (S)-1,2,3,4-Tetrahydronaphthalin-1-amin, Phenylmethanamin, tert-Butyl-(2-aminoethyl)carbamat, 3-Aminophenol, Benzol-1,4-diamin, 1-(2-Aminoethyl)-1H-pyrrol-2, 5-dion, 2,2'-Azandiyldiessigsäure, (S)-2,3-Dihydro-1H-inden-1-amin, 6-Aminohexan-1-ol, 4,4'-Methylenbis(cyclohexan-1-amin), N1,N1-Dimethylethan-1,2-diamin, Hexan-1,6-diamin, O-(2-Aminoethyl)polyethylenglycol, Siliciumdioxid, Poly(N-(3-(dimethylamino)propyl)methacrylamid) (PDMAPMA), Glucose-6-phosphat, N1-(2-Aminoethyl)-N2-butylethan-1,2-diamin, ein Stereoisomer davon, ein Salz davon oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
  • Oberflächenfunktionalitäten können die Zusammensetzung der Biomolekül-Corona eines Partikels beeinflussen. In einigen Fällen können ein Partikel mit einer ersten Oberflächenfunktionalität und ein Partikel mit einer zweiten Oberflächenfunktionalität eine Biomolekül-Corona bilden, die höchstens 80 % der Proteinarten umfasst, die beiden Biomolekül-Coronas gemeinsam sind. In einigen Fällen können zwei Partikel mit verschiedenen Oberflächenfunktionalitäten höchstens etwa 0,1 %, 0,2 %, 0,3 %, 0,4 %, 0,5 %, 0,6 %, 0,7 %, 0,8 %, 0,9%, 1 %, 2 %, 3 %, 4 %, 5 %, 6 %, 7 %, 8 %, 9 %, 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 91 %, 92 %, 93 %, 94 %, 95 %, 96 %, 97 %, 98 %, 99 %, 99,1 %, 99,2 %, 99,3 %, 99,4 %, 99,5 %, 99,6 %, 99,7 %, 99,8 % oder 99,9 % der Proteinarten in einer biologischen Probe umfassen.
  • Die vorliegende Offenbarung beinhaltet Zusammensetzungen und Verfahren, die zwei oder mehr Partikel umfassen, die sich in mindestens einer physikalisch-chemischen Eigenschaft unterscheiden. Solche Zusammensetzungen und Verfahren können mindestens 2 bis mindestens 20 Partikel aus der Vielzahl von Partikeln umfassen, die sich in mindestens einer physikalisch-chemischen Eigenschaft unterscheiden. Solche Zusammensetzungen und Verfahren können mindestens 3 bis mindestens 6 Partikel aus der Vielzahl von Partikeln umfassen, die sich in mindestens einer physikalisch-chemischen Eigenschaft unterscheiden. Solche Zusammensetzungen und Verfahren können mindestens 4 bis mindestens 8 Partikel aus der Vielzahl von Partikeln umfassen, die sich in mindestens einer physikalisch-chemischen Eigenschaft unterscheiden. Solche Zusammensetzungen und Verfahren können mindestens 4 bis mindestens 10 Partikel aus der Vielzahl von Partikeln umfassen, die sich in mindestens einer physikalisch-chemischen Eigenschaft unterscheiden. Solche Zusammensetzungen und Verfahren können mindestens 5 bis mindestens 12 Partikel aus der Vielzahl von Partikeln umfassen, die sich in mindestens einer physikalisch-chemischen Eigenschaft unterscheiden. Solche Zusammensetzungen und Verfahren können mindestens 6 bis mindestens 14 Partikel aus der Vielzahl von Partikeln umfassen, die sich in mindestens einer physikalisch-chemischen Eigenschaft unterscheiden. Solche Zusammensetzungen und Verfahren können mindestens 8 bis mindestens 15 Partikel aus der Vielzahl von Partikeln umfassen, die sich in mindestens einer physikalisch-chemischen Eigenschaft unterscheiden. Solche Zusammensetzungen und Verfahren können mindestens 10 bis mindestens 20 Partikel aus der Vielzahl von Partikeln umfassen, die sich in mindestens einer physikalisch-chemischen Eigenschaft unterscheiden. Solche Zusammensetzungen und Verfahren können mindestens 2 verschiedene Partikeltypen, mindestens 3 verschiedene Partikeltypen, mindestens 4 verschiedene Partikeltypen, mindestens 5 verschiedene Partikeltypen, mindestens 6 verschiedene Partikeltypen, mindestens 7 verschiedene Partikeltypen, mindestens 8 verschiedene Partikeltypen, mindestens 9 verschiedene Partikeltypen, mindestens 10 verschiedene Partikeltypen, mindestens 11 verschiedene Partikeltypen, mindestens 12 verschiedene Partikeltypen, mindestens 13 verschiedene Partikeltypen, mindestens 14 verschiedene Partikeltypen, mindestens 15 verschiedene Partikeltypen, mindestens 20 verschiedene Partikeltypen, mindestens 25 Partikeltypen oder mindestens 30 verschiedene Partikeltypen umfassen.
  • Die hierin beschriebenen Zusammensetzungen beinhalten Partikel-Panels, die einen oder mehr als einen unterschiedlichen Partikeltyp beinhalten. Die hierin beschriebenen Partikel-Panels können in der Anzahl der Partikeltypen und der Vielfalt der Partikeltypen in einem einzigen Panel variieren. Zum Beispiel können Partikel in einem Panel basierend auf Größe, Polydispersität, Form und Morphologie, Oberflächenladung, Oberflächenchemie und -funktionalisierung sowie Basismaterial variieren. Die Panels können mit einer Probe inkubiert werden, die auf Proteine und Proteinkonzentrationen analysiert werden soll. Die Proteine in der Probe adsorbieren an der Oberfläche der verschiedenen Partikeltypen im Partikel-Panel und bilden eine Protein-Corona. Das genaue Protein und die Proteinkonzentration, die an einen bestimmten Partikeltyp im Partikel-Panel adsorbiert werden, können von der Zusammensetzung, Größe und Oberflächenladung des Partikeltyps abhängen. Somit kann jeder Partikeltyp in einem Panel verschiedene Protein-Coronas aufweisen, weil er einen anderen Satz von Proteinen, verschiedene Konzentrationen eines bestimmten Proteins oder eine Kombination davon adsorbiert. Jeder Partikeltyp in einem Panel kann sich gegenseitig ausschließende Protein-Coronas aufweisen oder sich überlappende Protein-Coronas aufweisen. Überlappende Protein-Coronas können sich in der Proteinidentität, in der Proteinkonzentration oder in beidem überlappen.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt auch Verfahren zur Auswahl eines Partikeltyps für die Aufnahme in ein Panel in Abhängigkeit von der Art der Probe bereit. Die in einem Panel enthaltenen Partikeltypen können eine Kombination von Partikeln sein, die für die Entfernung von Proteinen mit hoher Häufigkeit optimiert sind. Die in einem Panel enthaltenen Partikeltypen können eine Kombination von Partikeln sein, die für die Adsorption von Proteinen mit geringer Häufigkeit optimiert sind. Partikeltypen, die ebenfalls in ein Panel aufgenommen werden können, sind solche, die für die Adsorption bestimmter Proteine von Interesse ausgewählt wurden. Die Partikel können Nanopartikel umfassen. Die Partikel können Mikropartikel umfassen. Die Partikel können eine Kombination aus Nanopartikeln und Mikropartikeln umfassen.
  • Die hierin offenbarten Partikel-Panels können verwendet werden, um die Anzahl der hierin offenbarten unterschiedlichen Proteine und/oder eines der hierin offenbarten spezifischen Proteine über einen breiten dynamischen Bereich zu identifizieren. Zum Beispiel können die hierin offenbarten Partikel-Panels, die verschiedene Partikeltypen umfassen, über den gesamten dynamischen Bereich, in dem Proteine in einer Probe (z. B. in einer Plasmaprobe) vorhanden sind, Proteine in einer Probe anreichern, die mit Hilfe des Arbeitsablaufs des Biomolekültests identifiziert werden können. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener hierin offenbarter Partikeltypen enthält, Proteine über einen dynamischen Bereich von mindestens 2 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener hierin offenbarter Partikeltypen enthält, Proteine über einen dynamischen Bereich von mindestens 3 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener hierin offenbarter Partikeltypen enthält, Proteine über einen dynamischen Bereich von mindestens 4 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, Proteine über einen Dynamikbereich von mindestens 5 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, Proteine über einen Dynamikbereich von mindestens 6 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, Proteine über einen Dynamikbereich von mindestens 7 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener, hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, Proteine in einem Dynamikbereich von mindestens 8 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener, hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, Proteine in einem Dynamikbereich von mindestens 9 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, Proteine in einem Dynamikbereich von mindestens 10 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener, hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, Proteine in einem dynamischen Bereich von mindestens 11 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener, hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, Proteine in einem dynamischen Bereich von mindestens 12 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener, hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, Proteine in einem dynamischen Bereich von mindestens 13 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener, hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, Proteine in einem dynamischen Bereich von mindestens 14 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener, hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, Proteine in einem dynamischen Bereich von mindestens 15 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener, hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, Proteine in einem dynamischen Bereich von mindestens 20 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener, hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, Proteine in einem dynamischen Bereich von 2 bis 100 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener, hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, Proteine in einem dynamischen Bereich von 2 bis 20 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener, hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, Proteine in einem dynamischen Bereich von 2 bis 10 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, Proteine in einem dynamischen Bereich von 2 bis 5 an und identifiziert sie. In einigen Fällen reichert ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, Proteine in einem dynamischen Bereich von 5 bis 10 an und identifiziert sie.
  • Ein Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener, hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, kann ein einzelnes Protein oder eine Proteingruppe anreichern und identifizieren. In einigen Fällen kann das einzelne Protein oder die einzelne Proteingruppe Proteine umfassen, die verschiedene posttranslationale Modifikationen aufweisen. Zum Beispiel kann ein erster Partikeltyp im Partikel-Panel ein Protein oder eine Proteingruppe anreichern, die eine erste posttranslationale Modifikation aufweist, ein zweiter Partikeltyp im Partikel-Panel kann dasselbe Protein oder dieselbe Proteingruppe anreichern, die eine zweite posttranslationale Modifikation aufweist, und ein dritter Partikeltyp im Partikel-Panel kann dasselbe Protein oder dieselbe Proteingruppe anreichern, der eine posttranslationale Modifikation fehlt. In einigen Fällen reichert das Partikel-Panel, das eine beliebige Anzahl verschiedener, hierin offenbarter Partikeltypen beinhaltet, ein einzelnes Protein oder eine einzelne Proteingruppe an und identifiziert es/sie, indem es verschiedene Domänen, Sequenzen oder Epitope des einzelnen Proteins oder der einzelnen Proteingruppe bindet. Zum Beispiel kann ein erster Partikeltyp im Partikel-Panel ein Protein oder eine Proteingruppe durch Bindung an eine erste Domäne des Proteins oder der Proteingruppe anreichern, und ein zweiter Partikeltyp im Partikel-Panel kann das gleiche Protein oder die gleiche Proteingruppe durch Bindung an eine zweite Domäne des Proteins oder der Proteingruppe anreichern.
  • Ein Partikel-Panel kann eine Kombination von Partikeln mit Silica- und Polymeroberflächen umfassen. Zum Beispiel kann ein Partikel-Panel ein mit einer dünnen Schicht aus Silica beschichtetes SPION, ein mit Poly(dimethylaminopropylmethacrylamid) (PDMAPMA) beschichtetes SPION und ein mit Poly(ethylenglycol) (PEG) beschichtetes SPION umfassen. Ein Partikel-Panel im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung könnte auch zwei oder mehr Partikel umfassen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem Silica-beschichteten SPION, einem N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-beschichteten SPION, einem PDMAPMA-beschichteten SPION, einem Carboxyl-funktionalisierten Polyacrylsäure-beschichteten SPION, einem Amino-Oberflächen-funktionalisierten SPION, einem Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten SPION, einem Silica-Partikel und einem Dextran-beschichteten SPION besteht. Ein Partikel-Panel, das mit der vorliegenden Offenbarung übereinstimmt, kann auch zwei oder mehr Partikel umfassen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem tensidfreien Carboxylat-Mikropartikel, einem Carboxyl-funktionalisierten Polystyrolpartikel, einem Silica-beschichteten Partikel, einem Silicapartikel und einem Dextran-beschichteten Partikel, ein Ölsäure-beschichteten Partikel, einem boriertem Nanopulver-beschichteten Partikel, einem PDMAPMA-beschichteten Partikel, einem Poly(glycidylmethacrylatbenzylamin)-beschichteten Partikel und einem Poly(N-[3-(Dimethylamino)propyl]methacrylamid-co-[2-(methacryloyloxy)ethyl]dimethyl-(3-sulfopropyl)ammoniumhydroxid, P(DMAPMA-co-SBMA)-beschichteten Partikel besteht. Ein Partikel-Panel, das der vorliegenden Offenbarung entspricht, kann Silica-beschichtete Partikel, N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-beschichtete Partikel, Poly(N-(3-(dimethylamino)propyl)methacrylamid) (PDMAPMA)-beschichtete Partikel, Phosphatzuckerfunktionalisierte Polystyrolpartikel, Amin-funktionalisierte Polystyrolpartikel, Polystyrolcarboxylfunktionalisierte Partikel, Ubiquitin-funktionalisierte Polystyrolpartikel, Dextran-funktionalisierte Polystyrolpartikel oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
  • Ein Partikel der vorliegenden Offenbarung kann mit einer biologischen Probe (z. B. einem Biofluid) in Kontakt gebracht werden, um eine Biomolekül-Corona zu bilden. Beim Inkontaktbringen der komplexen biologischen Probe können ein oder mehrere Partikeltypen einer Vielzahl von Partikeln 100 oder mehr Proteinarten adsorbieren (z. B. können in einem 100 µl-Aliquot einer biologischen Probe, das 100 pM eines Partikeltyps umfasst, die etwa 1010 Partikel des gegebenen Typs zusammen 100 oder mehr Proteinarten adsorbieren). Das Partikel und die Biomolekül-Corona können von der biologischen Probe getrennt werden, zum Beispiel durch Zentrifugation, magnetische Trennung, Filtration oder Schwerkrafttrennung. Die Partikeltypen und die Biomolekül-Corona können mit einer Reihe von Trennverfahren von der biologischen Probe getrennt werden. Nicht beschränkende Beispiele für Trennverfahren beinhalten magnetische Trennung, säulenbasierte Trennung, Filtration, Spin-Säulenbasierte Trennung, Zentrifugation, Ultrazentrifugation, dichte- oder gradientenbasierte Zentrifugation, Gravitationstrennung oder eine beliebige Kombination davon. Eine Protein-Corona-Analyse kann an den getrennten Partikeln und der Biomolekül-Corona ausgeführt werden. Eine Protein-Corona-Analyse kann die Identifizierung eines oder mehrerer Proteine in der Biomolekül-Corona umfassen, zum Beispiel durch Massenspektrometrie. Ein Verfahren kann das Inkontaktbringen eines einzelnen Partikeltyps (z. B. eines Partikels eines in TABELLE 1 aufgelisteten Typs) mit einer biologischen Probe umfassen. Ein Verfahren kann auch das Inkontaktbringen einer Vielzahl von Partikeltypen (z. B. einer Vielzahl der in TABELLE 1 bereitgestellten Partikeltypen) mit einer biologischen Probe umfassen. Die Vielzahl von Partikeltypen kann kombiniert und mit der biologischen Probe in einem einzigen Probenvolumen in Kontakt gebracht werden. Die Vielzahl der Partikeltypen kann nacheinander mit einer biologischen Probe in Kontakt gebracht und von der biologischen Probe getrennt werden, bevor ein weiterer Partikeltyp mit der biologischen Probe in Kontakt gebracht wird. Die Protein-Corona-Analyse der Biomolekül-Corona kann den dynamischen Bereich der Analyse im Vergleich zu einem Gesamtprotein-Analyseverfahren komprimieren.
  • Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe einer definierten Konzentration von Partikeln zu der biologischen Probe umfassen. Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe von 1 pM bis 100 nM an Partikeln zu der biologischen Probe umfassen. Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe von 1 pM bis 500 pM an Partikeln zu der biologischen Probe umfassen. Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe von 10 pM bis 1 nM an Partikeln zu der biologischen Probe umfassen. Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe von 100 pM bis 10 nM an Partikeln zu der biologischen Probe umfassen. Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe von 500 pM bis 100 nM an Partikeln zu der biologischen Probe umfassen. Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe von 50 µg/ml bis 300 µg/ml (Partikelmasse zu biologischem Probenvolumen) von Partikeln zu der biologischen Probe umfassen. Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe von 100 µg/ml bis 500 µg/ml an Partikeln zu der biologischen Probe umfassen. Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe von 250 µg/ml bis 750 µg/ml an Partikeln zu der biologischen Probe umfassen. Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe von 400 µg/ml bis 1 mg/ml an Partikeln zu der biologischen Probe umfassen. Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe von 600 µg/ml bis 1,5 mg/ml an Partikeln zu der biologischen Probe umfassen. Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe von 800 µg/ml bis 2 mg/ml an Partikeln zu der biologischen Probe umfassen. Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe von 1 mg/ml bis 3 mg/ml an Partikeln zu der biologischen Probe umfassen. Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe von 2 mg/ml bis 5 mg/ml an Partikeln zu der biologischen Probe umfassen. Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe von weniger als 5 mg/ml an Partikeln zu der biologischen Probe umfassen. Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe von mehr als 5 mg/ml an Partikeln zu der biologischen Probe umfassen. Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe von mehr als 10 mg/ml an Partikeln zu der biologischen Probe umfassen. Das Inkontaktbringen einer biologischen Probe mit einem Partikel oder einer Vielzahl von Partikeln kann eine Zugabe von mehr als 15 mg/ml an Partikeln zu der biologischen Probe umfassen.
  • In einigen Fällen kann eine biologische Probe mehr als etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10000, 20000, 30000, 40000, 50000, 60000, 70000, 80000, 90000, 100000, 200000, 300000, 400000 oder 500000 Proteinarten umfassen. In einigen Fällen kann eine biologische Probe weniger als etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10000, 20000, 30000, 40000, 50000, 60000, 70000, 80000, 90000, 100000, 200000, 300000, 400000 oder 500000 Proteinarten umfassen.
  • Partikel in einer Vielzahl von Partikeln können unterschiedliche Grade der Einheitlichkeit von Größe und Form aufweisen. Die Standardabweichung des Durchmessers für eine Sammlung von Partikeln eines bestimmten Typs kann weniger als 20 %, 10 %, 5 % oder 2 % des durchschnittlichen Durchmessers für den Partikeltyp betragen (z. B. weniger als 2 nm für ein Partikel mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 100 nm). Dies kann einem niedrigen Polydispersitätsindex für eine Probe entsprechen, die eine Vielzahl von Partikeln umfasst, weniger als 2, weniger als 1, weniger als 0,8, weniger als 0,6, weniger als 0,5, weniger als 0,4, weniger als 0,3, weniger als 0,2, weniger als 0,1 oder weniger als 0,05. Umgekehrt kann eine Vielzahl von Partikeln ein hohes Maß an Varianz in der durchschnittlichen Größe und Form aufweisen. Der Polydispersitätsindex für eine Probe, die eine Vielzahl von Partikeln umfasst, kann größer als 3, größer als 4, größer als 5, größer als 8, größer als 10, größer als 12, größer als 15 oder größer als 20 sein. Einheitliche Größe und Form einer Vielzahl von Partikeln können sich auf die Anzahl und die Arten von Biomolekülen auswirken, die an den Partikeln adsorbiert werden. Bei einigen Verfahren kann eine einheitliche Größe (z. B. ein niedriger Polydispersitätsindex) der Partikel eine größere Anreicherung bestimmter Biomoleküle und eine stärkere Übereinstimmung zwischen der Häufigkeit der angereicherten Biomoleküle und dem Partikeltyp ermöglichen. Bei einigen Verfahren kann eine geringe Größeneinheitlichkeit die Sammlung einer größeren Anzahl von Biomolekülarten ermöglichen.
  • Partikel können verschiedene Durchmesser aufweisen. In einigen Fällen kann ein Durchmesser durch dynamische Lichtstreuung gemessen werden. In einigen Fällen kann ein Partikel einen Durchmesser von mindestens etwa 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 nm umfassen. In einigen Fällen kann ein Partikel einen Durchmesser von höchstens etwa 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 nm umfassen.
  • Partikel können in einem Lösungsmittel verschiedene Zetapotentiale aufweisen. In einigen Fällen kann ein Partikel ein Zetapotential zwischen mindestens etwa -100 mV und höchstens etwa 100 mV umfassen. In einigen Fällen kann ein Partikel ein Zetapotential zwischen mindestens etwa -50 mV und höchstens etwa 50 mV umfassen. In einigen Fällen kann ein Partikel ein Zetapotential zwischen mindestens etwa -40 mV und höchstens etwa -20 mV umfassen. In einigen Fällen kann ein Partikel ein Zetapotential zwischen mindestens etwa -20 mV und höchstens etwa 0 mV umfassen. In einigen Fällen kann ein Partikel ein Zetapotential zwischen mindestens etwa 0 mV und höchstens etwa 20 mV umfassen. In einigen Fällen kann ein Partikel ein Zetapotential zwischen mindestens etwa 20 mV und höchstens etwa 40 mV umfassen. In einigen Fällen kann ein Partikel ein Zetapotential, das höher als etwa -1000, -900, -800, -700, -600, - 500, -400, -300, -200, -100, -90, -80, -70, -60, -50, -40, -30, -20, -10, 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000 oder 10000 mV ist, umfassen. In einigen Fällen kann ein Partikel ein Zetapotential, das niedriger als etwa -1000, -900, -800, -700, -600, -500, -400, -300, -200, -100, -90, -80, -70, -60, -50, -40, -30, -20, -10, 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000 oder 10000 mV ist, umfassen.
  • In einigen Fällen kann ein Lösungsmittel Wasser, Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol, Aceton oder eine Kombination davon umfassen. In einigen Fällen kann ein Lösungsmittel eine Pufferlösung sein. In einigen Fällen kann ein Lösungsmittel ein Crowding Agent umfassen. In einigen Fällen kann ein Lösungsmittel ein Tensid umfassen.
  • In einigen Fällen kann ein Lösungsmittel ein Salz umfassen. In einigen Fällen kann ein Salz LiF, LiCl, LiBr, Lil, Li2SO4, BeF2, BeCl2, BeBr2, BeI2, BeSO4, NaF, NaCl, NaBr, NaI, Na2SO4, MgF2, MgCl2, MgBr2, MgI2, MgSO4, KF, KCl, KBr, KI, K2SO4, CaF2, CaCl2, CaBr2, CaI2, KSO4, NH4F, NH4Cl, NH4Br, NH4I, (NH4)2SO4 oder jede Kombination davon umfassen.
  • In einigen Fällen kann ein Lösungsmittel verschiedene Säuren oder Basen umfassen. In einigen Fällen kann eine Säure Salzsäure, Essigsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Zitronensäure oder eine beliebige Kombination davon umfassen. In einigen Fällen kann eine Base NaOH, KOH, Ca(OH)2, NH4OH oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
  • In einigen Fällen kann ein Lösungsmittel verschiedene pH-Werte umfassen. In einigen Fällen kann ein Lösungsmittel einen pH-Wert von etwa physiologischem pH umfassen. In einigen Fällen kann ein Lösungsmittel einen pH-Wert von mindestens etwa 6,9 bis höchstens etwa 7,0, mindestens etwa 7,0 bis höchstens etwa 7,1, mindestens etwa 7,1 bis höchstens etwa 7,2, mindestens etwa 7,2 bis höchstens etwa 7,3, mindestens etwa 7,3 bis höchstens etwa 7,4, mindestens etwa 7,4 bis höchstens etwa 7,5, mindestens etwa 7,5 bis höchstens etwa 7,6, mindestens etwa 7,6 bis höchstens etwa 7,7, mindestens etwa 7,7 bis höchstens etwa 7,8 oder mindestens etwa 7,9 bis höchstens etwa 8,0 umfassen. In einigen Fällen kann ein Lösungsmittel einen pH-Wert von mindestens etwa 1 bis höchstens etwa 2, mindestens etwa 2 bis höchstens etwa 3, mindestens etwa 3 bis höchstens etwa 4, mindestens etwa 4 bis höchstens etwa 5, mindestens etwa 5 bis höchstens etwa 6, mindestens etwa 6 bis höchstens etwa 7, mindestens etwa 7 bis höchstens etwa 8, mindestens etwa 8 bis höchstens etwa 9, mindestens etwa 9 bis höchstens etwa 10, mindestens etwa 10 bis höchstens etwa 11, mindestens etwa 11 bis höchstens etwa 12, mindestens etwa 12 bis höchstens etwa 13, oder mindestens etwa 13 bis höchstens etwa 14 umfassen.
  • In einigen Fällen kann ein Lösungsmittel ein steriles Lösungsmittel umfassen. In einigen Fällen kann sich steril oder steril sein auf eine Substanz beziehen, die biologische Substanzen in einer geringeren Menge umfasst, als für ein bestimmtes Experiment, eine bestimmte Zusammensetzung, ein bestimmtes Verfahren und dergleichen akzeptabel ist. Die akzeptable, als steril zu betrachtende Menge kann von Experiment zu Experiment, von Zusammensetzung zu Zusammensetzung und von Verfahren zu Verfahren variieren. In einigen Fällen kann ein für die Massenspektroskopie verwendetes steriles Lösungsmittel weniger als etwa 100 µg/ml, 10 µg/ml, 1 µg/ml, 100 ng/ml, 10 ng/ml, 1 ng/ml, 100 pg/ml, 10 pg/ml, 1 pg/ml, 100 fg/ml, 10 fg/ml oder 1 fg/ml an zugegebenen biologischen Substanzen umfassen. In einigen Fällen kann ein steriles Lösungsmittel zugegebene biologische Substanzen in einer Menge umfassen, die unter dem Nachweisgrenzwert liegt.
  • In einigen Fällen kann ein Partikel ein bindendes Köderpartikel sein. In einigen Fällen kann ein Partikel ein mechanistisches Köderpartikel sein. In einigen Fällen kann ein Partikel zu einer intrinsischen Signalisierung fähig sein.
  • In einigen Fällen kann ein Partikel so gestaltet sein, dass es die Selektivität erweitert. In einigen Fällen kann ein Partikel so entworfen werden, dass es die Selektivität eingrenzt. In einigen Fällen kann die Selektivität durch Veränderung der Oberflächenchemie eines Partikels erweitert oder eingegrenzt werden. In einigen Fällen kann die Veränderung der Oberflächenchemie eines Partikels das Anbringen neuer oder anderer funktioneller Gruppen, die Oxidation einer Oberfläche, die Hydrierung einer Oberfläche oder die Bestrahlung einer Oberfläche umfassen. In einigen Fällen kann die Selektivität durch Platzieren eines spezifischen Moleküls auf der Oberfläche des Partikels erweitert oder eingegrenzt werden. In einigen Fällen kann die Selektivität durch Platzieren eines Proteins auf der Oberfläche der Partikel erweitert oder eingegrenzt werden. In einigen Fällen kann die Selektivität durch Platzieren eines Antikörpers oder eines Antigens zum Einfangen eines sehr spezifischen Proteins erweitert oder eingegrenzt werden.
  • Verfahren zur Probenahme und Extraktion
  • Eine Vielfalt von Proben kann gemäß den Verfahren und Zusammensetzungen dieser Offenbarung getestet werden. Die hierin offenbarten Proben können durch Biomolekül-Corona-Analyse analysiert werden, nachdem die Probe seriell mit verschiedenen Arten von Sensorelementen abgefragt wurde. Eine Probe kann vor der Protein-Corona-Analyse fraktioniert oder abgereichert werden. Ein Verfahren dieser Offenbarung kann das Inkontaktbringen einer Probe mit einem oder mehreren Partikeltypen und das Ausführen einer Biomolekül-Corona-Analyse an der Probe umfassen.
  • Eine Probe kann eine biologische Probe sein. Zum Beispiel kann eine biologische Probe eine Biofluid-Probe wie Cerebrospinalflüssigkeit (CSF), Synovialflüssigkeit (SF), Urin, Plasma, Serum, Tränen, Crevikularflüssigkeit, Sperma, Vollblut, Milch, Brustwarzenaspirat, Nadelaspirat, Gangspülung, Vaginalflüssigkeit, Nasenflüssigkeit, Ohrenflüssigkeit, Magenflüssigkeit, Bauchspeicheldrüsenflüssigkeit, Trabekelflüssigkeit, Lungenspülung, Prostataflüssigkeit, Sputum, Fäkalien, Bronchialspülung, Flüssigkeit aus Abstrichen, Bronchialaspiranten, Schweiß oder Speichel sein. Bei einem Biofluid kann es sich um einen fluidisierter Feststoff, zum Beispiel ein Gewebehomogenat, oder um ein Fluid handeln, das aus einer biologischen Probe extrahiert wird. Eine biologische Probe kann beispielsweise eine Gewebeprobe oder eine Feinnadelaspirationsprobe (FNA) sein. Eine biologische Probe kann eine Zellkulturprobe sein. Zum Beispiel kann eine Probe, die in den hier offenbarten Verfahren verwendet werden kann, entweder Zellen beinhalten, die in Zellkultur gewachsen sind, oder azelluläres Material, das aus Zellkulturen entnommen wurde. Ein Biofluid kann eine fluidisierte biologische Probe sein. Beispielsweise kann ein Biofluid ein fluidisierter Zellkulturextrakt sein. Eine Probe kann aus einer Fluid-Probe oder aus einer festen Probe extrahiert werden. Zum Beispiel kann eine Probe gasförmige Moleküle umfassen, die aus einem fluidisierten Feststoff extrahiert wurden (z. B. eine flüchtige organische Verbindung).
  • Die hierin beschriebenen Verfahren zur Biomolekül-Corona-Analyse können das Testen von Proteinen in einer Probe im Sinne der vorliegenden Offenbarung über einen breiten dynamischen Bereich umfassen. Der dynamische Bereich der in einer Probe getesteten Biomoleküle kann ein Bereich von gemessenen Signalen von Biomolekül-Häufigkeiten sein, wie sie durch ein Test-Verfahren (z. B. Massenspektrometrie, Peptid-Sequenzierung, Peptid-Affinitätseinfang, Chromatografie, Gelelektrophorese, Spektroskopie oder Immunassays) für die in einer Probe enthaltenen Biomoleküle gemessen werden. Zum Beispiel kann ein Test, der Proteine über einen breiten dynamischen Bereich hinweg nachweisen kann, in der Lage sein, Proteine mit sehr geringer Häufigkeit bis hin zu Proteinen mit sehr hoher Häufigkeit nachzuweisen. Der dynamische Bereich eines Tests kann direkt mit der Steigung der Signalintensität des Tests als Funktion der Häufigkeit der Biomoleküle zusammenhängen. Zum Beispiel kann ein Test mit einem niedrigen dynamischen Bereich eine niedrige (aber positive) Steigung der Test-Signalintensität als Funktion der Biomolekül-Häufigkeit aufweisen, z. B. kann das Verhältnis des für ein Biomolekül mit hoher Häufigkeit detektierten Signals zum Verhältnis des für ein Biomolekül mit niedriger Häufigkeit detektierten Signals bei einem Test mit einem niedrigen dynamischen Bereich niedriger sein als bei einem Test mit einem hohen dynamischen Bereich. Die hierin beschriebenen Verfahren der Biomolekül-Corona-Analyse können den dynamischen Bereich eines Tests komprimieren. Der dynamische Bereich eines Tests kann im Vergleich zu einem anderen Test komprimiert sein, wenn die Steigung der Signalintensität des Tests in Abhängigkeit von der Häufigkeit der Biomoleküle geringer ist als bei dem anderen Test. Zum Beispiel kann eine Plasmaprobe, die unter Verwendung der Biomolekül-Corona-Analyse mit Massenspektrometrie getestet wird, einen komprimierten dynamischen Bereich aufweisen, verglichen mit einer Plasmaprobe, die nur mit Massenspektrometrie direkt an der Probe getestet wird, oder verglichen mit den in Datenbanken bereitgestellten Häufigkeitswerten für Plasmabiomoleküle (z. B. die in Keshishian et al., Mol. Cell Proteomics 14, 2375-2393 (2015), hierin auch als „Carr-Datenbank“ bezeichnet). Der komprimierte dynamische Bereich kann den Nachweis von mehr Biomolekülen mit geringer Häufigkeit in der Plasmaprobe unter Verwendung der Biomolekül-Corona-Analyse mit Massenspektrometrie als mit Massenspektrometrie allein ermöglichen.
  • Die Komprimierung des dynamischen Bereichs eines Tests kann den Nachweis von Biomolekülen mit geringer Häufigkeit unter Verwendung der hierin offenbarten Verfahren ermöglichen (z. B. serielle Abfrage mit einem Partikel, gefolgt von einem Test zur Quantifizierung der Proteinhäufigkeit wie der Massenspektrometrie). Zum Beispiel kann ein Test (z. B. die Massenspektrometrie) in der Lage sein, einen dynamischen Bereich von 3 Größenordnungen nachzuweisen. In einer Probe, die fünf Proteine, A, B, C, D und E, in Häufigkeiten von 1 ng/ml, 10 ng/ml, 100 ng/ml, 1.000 ng/ml bzw. 10.000 ng/ml umfasst, kann der Test (z. B. Massenspektrometrie) die Proteine B, C, D und E nachweisen. Bei Anwendung der hierin offenbarten Verfahren zur Inkubation der Probe mit einem Partikel können die Proteine A, B, C, D und E jedoch verschiedene Affinitäten für die Partikeloberfläche aufweisen und an der Oberfläche des Partikels adsorbieren, um die Biomolekül-Corona in verschiedenen Häufigkeiten zu bilden, als sie in der Probe vorhanden sind. Zum Beispiel können die Proteine A, B, C, D und E in der Biomolekül-Corona in Häufigkeiten von 1 ng/ml, 231 ng/ml, 463 ng/ml, 694 ng/ml bzw. 926 ng/ml vorhanden sein. Somit kann die Verwendung der hierin offenbarten Partikel in Verfahren zum Abfragen einer Probe zu einer Komprimierung des dynamischen Bereichs auf 2 Größenordnungen führen, und der resultierende Test (z. B. Massenspektrometrie) kann alle fünf Proteine nachweisen.
  • In einigen Aspekten ist der dynamische Bereich der Vielzahl von Biomolekülen in der ersten Biomolekül-Corona ein erstes Verhältnis von: a) einem Signal, das von einem Biomolekül mit höherer Häufigkeit der Vielzahl von Biomolekülen in der ersten Biomolekül-Corona erzeugt wird; und b) einem Signal, das von einem Biomolekül mit niedrigerer Häufigkeit der Vielzahl von Biomolekülen in der ersten Biomolekül-Corona erzeugt wird. In einigen Aspekten ist der dynamische Bereich der Vielzahl von Biomolekülen in der ersten Biomolekül-Corona ein erstes Verhältnis einer Konzentration des Biomoleküls mit der höchsten Häufigkeit zu einer Konzentration des Biomoleküls mit der niedrigsten Häufigkeit in der Vielzahl von Proteinen in der ersten Biomolekül-Corona. In einigen Aspekten ist der dynamische Bereich der Vielzahl von Biomolekülen in der ersten Biomolekül-Corona ein erstes Verhältnis eines oberen Dezils von Biomolekülen zu einem unteren Dezil von Biomolekülen in der Vielzahl von Proteinen in der ersten Biomolekül-Corona. In einigen Aspekten ist der dynamische Bereich der Vielzahl von Biomolekülen in der ersten Biomolekül-Corona ein erstes Verhältnis, das eine Spanne des Interquartilsbereichs von Biomolekülen in der Vielzahl von Biomolekülen in der ersten Biomolekül-Corona umfasst. In einigen Fällen ist der dynamische Bereich der Vielzahl von Biomolekülen in der ersten Biomolekül-Corona ein erstes Verhältnis, das eine Steigung der angepassten Daten in einem Plot aller Konzentrationen von Biomolekülen in der Vielzahl von Biomolekülen in der ersten Biomolekül-Corona gegenüber bekannten Konzentrationen derselben Biomoleküle in der Probe umfasst.
  • In einigen Aspekten ist der dynamische Bereich der Vielzahl von Biomolekülen in der Probe, wie durch ein Verfahren zur Analyse der gesamten Biomoleküle (z. B. ein Verfahren zur Analyse der gesamten Proteine) gemessen, ein zweites Verhältnis, das eine Spanne des Interquartilsbereichs der Biomoleküle in der Vielzahl von Biomolekülen in der Probe umfasst. In einigen Aspekten ist der dynamische Bereich der Vielzahl von Biomolekülen in der Probe, wie er durch ein Verfahren zur Analyse der gesamten Biomoleküle gemessen wird, ein zweites Verhältnis, das eine Steigung der angepassten Daten in einem Plot aller Konzentrationen von Biomolekülen in der Vielzahl von Biomolekülen in der Probe gegenüber bekannten Konzentrationen derselben Biomoleküle in der Probe umfasst. In einigen Aspekten werden die bekannten Konzentrationen derselben Biomoleküle in der Probe aus einer Datenbank gewonnen. In einigen Aspekten umfasst die Komprimierung des dynamischen Bereichs ein verringertes erstes Verhältnis relativ zu dem zweiten Verhältnis. In weiteren Aspekten ist das verringerte erste Verhältnis mindestens 1,1-fach, mindestens 1,2-fach, mindestens 1,3-fach, mindestens 1,4-fach, mindestens 1,5-fach, mindestens 2-fach, mindestens 2,5-fach, mindestens 3-fach, mindestens 3,5-fach, mindestens 4-fach, mindestens 5-fach, mindestens 10-fach, mindestens 100-fach, mindestens 1000-fach oder mindestens 10.000-fach niedriger als das zweite Verhältnis.
  • Ein Biomolekül von Interesse (z. B. ein Protein mit geringer Häufigkeit) kann in einer Biomolekül-Corona im Vergleich zu einer unbehandelten Probe (z. B. einer Probe, die nicht mit Partikeln getestet wird) angereichert werden. Der Grad der Anreicherung kann die prozentuale Zunahme oder der Anstieg der relativen Häufigkeit des Biomoleküls von Interesse im Verhältnis zur Gesamtmenge der Biomoleküle in der Biomolekül-Corona im Vergleich zur unbehandelten Probe sein. Ein Biomolekül von Interesse kann in einer Biomolekül-Corona angereichert werden, indem die relative Häufigkeit des Biomoleküls von Interesse in der Biomolekül-Corona im Vergleich zu einer Probe, die nicht mit einem Partikel in Kontakt gebracht wurde, erhöht wird. Ein Biomolekül von Interesse kann angereichert werden, indem die relative Häufigkeit eines Biomoleküls mit hoher Häufigkeit in der Biomolekül-Corona im Vergleich zu der Probe, die nicht mit einem Partikel in Kontakt gebracht wurde, verringert wird. Ein Test zur Biomolekül-Corona-Analyse kann zur schnellen Identifizierung von Biomolekülen mit geringer Häufigkeit in einer biologischen Probe (z. B. einem Biofluid) verwendet werden. Ein Test zur Biomolekül-Corona-Analyse kann mindestens etwa 500 Biomoleküle mit geringer Häufigkeit in einer biologischen Probe in nicht mehr als etwa 8 Stunden nach dem ersten Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einem Partikel identifizieren. Ein Test zur Biomolekül-Corona-Analyse kann mindestens etwa 1000 Biomoleküle mit geringer Häufigkeit in einer biologischen Probe in nicht mehr als etwa 8 Stunden nach dem ersten Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einem Partikel identifizieren. Ein Test zur Biomolekül-Corona-Analyse kann mindestens etwa 500 Biomoleküle mit geringer Häufigkeit in einer biologischen Probe in nicht mehr als etwa 4 Stunden nach dem ersten Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einem Partikel identifizieren. Ein Test zur Biomolekül-Corona-Analyse kann mindestens etwa 1000 Biomoleküle mit geringer Häufigkeit in einer biologischen Probe in nicht mehr als etwa 4 Stunden nach dem ersten Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einem Partikel identifizieren.
  • Multi-Proben-Analyse
  • Ein Verfahren kann die Analyse mehrerer Proben von einem Subjekt (z. B. einem Krebspatienten) umfassen. Beispielsweise können mehrere Proben eine Nukleinsäureprobe und eine Proteinprobe beinhalten. Die Nukleinsäureprobe und die Proteinprobe können aus einer oder mehreren biologischen Proben, wie einer Blutprobe, stammen.
  • Die Verteilung der Biomoleküle kann zwischen den verschiedenen Probetypen und/oder Gewebetypen (z. B. Histologie) ungleichmäßig sein. Bei vielen biologischen Zuständen können verschiedene Proben von einem Subjekt unterschiedliche und in einigen Fällen sogar abweichende Sätze von Biomarkern (z. B. Proteine oder Gene) umfassen. Zum Beispiel kann menschliches Plasma einen relativ geringen Nukleinsäuregehalt und eine Teilmenge des menschlichen Proteoms umfassen, die je nach biologischem Zustand stark variiert, während ein Gewebehomogenat einen vom biologischen Zustand abhängigen genomischen Inhalt, aber eine Proteinverteilung umfassen kann, die über einen weiten Bereich biologischer Zustände stabil ist. Eine nützliche Probe für die Nukleinsäureanalyse kann eine schlechte Probe für die Proteinanalyse sein, während eine nützliche Probe für die Proteinanalyse einen geringen Nukleinsäuregehalt enthalten kann. In einigen Fällen (z. B. bei vielen Krebsarten) können Zellhomogenate umfangreiche genomische und transkriptomische Informationen bereitstellen, die einen biologischen Zustand reflektieren, während sie gleichzeitig geringfügige Schwankungen in der Proteinexpression aufweisen, die für die Analyse des biologischen Zustands unzureichend sind. Plasmaproteinhäufigkeiten können empfindlich auf den biologischen Zustand eines Subjekts reagieren, während Plasmanukleinsäurekonzentrationen für die Analyse unerschwinglich niedrig sein können.
  • Ein Verfahren kann diese Einschränkungen überwinden, indem verschiedene Arten von Proben für Proteom- und Nukleinsäuretests verwendet werden. Zum Beispiel kann bei einem Subjekt, bei dem der Verdacht besteht, dass es Krebs hat, eine Biopsie von potenziell kanzerösem Gewebe für die Nukleinsäureanalyse verwendet werden, während Plasma für die Proteomanalyse verwendet werden kann. Ein Verfahren kann auch verschiedene Teile einer Probe für die Protein- und Nukleinsäureanalyse verwenden. Zum Beispiel kann ein Test den Leukozytenfilm einer Blutprobe für die Nukleinsäureanalyse und den Plasma-Teil einer Probe für die Proteomanalyse verwenden.
  • Ein Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann die Ausführung der Nukleinsäureanalyse an einer ersten Probe von einem Subjekt und die Ausführung der Proteinanalyse an einer zweiten Probe von einem Subjekt umfassen. Das Subjekt kann eine Krankheit oder Krebs haben oder im Verdacht stehen, eine solche zu haben. Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Ausführung einer Nukleinsäure- oder Proteinanalyse an mehreren Probentypen von einem Subjekt (z. B. einem Wangenabstrich und Urin) umfassen. Ein Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann das Ausführen einer Nukleinsäure- und einer Proteinanalyse an derselben Probe umfassen. Ein Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann umfassen, dass zunächst Proteine aus einer Probe entnommen werden und dann Nukleinsäuren aus der Probe entnommen werden. Ein Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann umfassen, dass zunächst Nukleinsäuren aus einer Probe entnommen und dann Proteine aus der Probe entnommen werden. Ein Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann das gleichzeitige Reinigen von Nukleinsäuren und Proteinen aus einer Probe umfassen (z. B. eine Phenol:Chloroform:Isoamylalkohol-Extraktion, um Nukleinsäuren und Proteine in getrennte Phasen zu trennen). Ein Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann das Trennen der DNA von der RNA in der Probe und optional das Umwandeln der RNA in cDNA durch Reverse Transkription für die Sequenzierungsanalyse umfassen. Ein Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann das Trennen von Spezies basierend auf der Größe, der Ladung, dem isoelektrischen Punkt oder einer beliebigen Kombination davon umfassen. Ein Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann das Ausführen der Lyse an einer Probe umfassen. Ein Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann das Ausführen einer chromatografischen Trennung an einer Probe umfassen.
  • Testen von Biomolekül-Coronas
  • Ein Verfahren zum Testen einer biologischen Probe kann die Vorbereitung von Analyten aus einer Biomolekül-Corona für eine weitere Analyse (z. B. eine Massenspektrometrieanalyse) umfassen. Die Biomolekül-Corona kann vom Überstand (dem Teil der biologischen Probe, der nicht an ein Sensorelement gebunden ist) getrennt werden, indem der Überstand entfernt und dann eine Vielzahl von Biomolekülen aus der Biomolekül-Corona in eine separate Lösung desorbiert wird. Bei einigen Verfahren wird ein erster Teil der Biomoleküle aus einer Biomolekül-Corona von der Biomolekül-Corona desorbiert und verworfen, und ein zweiter Teil der Biomoleküle aus einer Biomolekül-Corona wird von der Biomolekül-Corona desorbiert und gesammelt (z. B. zur Analyse). Mehrere Teile von Biomolekülen aus einer Biomolekül-Corona können getrennt desorbiert, gesammelt und analysiert werden. Die getrennten Teile können verschiedene Zusammensetzungen von Biomolekülen umfassen, und die Unterschiede zwischen den Teilen können für den Fingerabdruck einer Probe verwendet werden.
  • In einigen Fällen kann ein Verfahren zum Testen einer biologischen Probe ein Signal erzeugen. In einigen Fällen kann ein Signal Proteominformationen, genomische Informationen oder beides umfassen oder dazu verwendet werden, diese zu bestimmen. In einigen Fällen kann sich ein Signal auf die Proteom- oder Genotypinformationen beziehen, die von einer Quelle emittiert wird, die Proteom- oder Genotypinformationen in Form von chemischen Signalen, Ionensignalen, Fluoreszenzsignalen, einer anderen Form von Signal oder einer beliebigen Kombination davon umfasst. In einigen Fällen kann ein Signal einem Protein zuordenbar sein. In einigen Fällen kann ein Signal einer Nukleinsäure zuordenbar sein. In einigen Fällen kann ein Verfahren zum Testen einer biologischen Probe eine Vielzahl von Signalen erzeugen, die Biomolekülen wie Proteinen, Nukleinsäuremolekülen oder einer Kombination davon zuordenbar sind. In einigen Fällen kann die Vielzahl von Signalen mindestens 20000, 50000, 100.000, 1.000.000 unterscheidbare Signale oder mehr umfassen.
  • Biomoleküle aus einer Biomolekül-Corona können denaturiert, fragmentiert, chemisch modifiziert oder eine Kombination davon sein. Diese Behandlungen können an desorbierten Biomolekülen oder an Biomolekülen innerhalb von Biomolekül-Coronas ausgeführt werden. Die Vielzahl der aus einer Biomolekül-Corona desorbierten Biomoleküle kann 1 %, 2 %, 3 %, 4 %, 5 %, 6 %, 8 %, 10 %, 12 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 %, 98 %, 99 % oder mehr als 99 % der Biomoleküle der Biomolekül-Corona umfassen. Die Desorption kann über verschiedene Zeitspannen ausgeführt werden, die 5 Sekunden, 15 Sekunden, 30 Sekunden, 1 Minute, 2 Minuten, 3 Minuten, 4 Minuten, 5 Minuten, 6 Minuten, 8 Minuten, 10 Minuten, 12 Minuten, 15 Minuten, 20 Minuten, 30 Minuten, 40 Minuten, 50 Minuten, 1 Stunde, 1,5 Stunden, 2 Stunden, 3 Stunden, 4 Stunden, 5 Stunden, 6 Stunden, 8 Stunden, 12 Stunden oder länger beinhalten. In einigen Fällen umfasst die Desorption physikalische Bewegung, wie Schütteln oder Beschallung. Der prozentuale Anteil der von einer Biomolekül-Corona desorbierten Biomoleküle kann von der Desorptionszeit, der chemischen Zusammensetzung der Lösung, in die die Biomoleküle desorbiert werden (z. B. pH-Wert oder Puffertyp), der Desorptionstemperatur, der Form und Intensität der physikalischen Bewegung oder einer Kombination davon abhängen. Die Arten von Biomolekülen, die von einer Biomolekül-Corona desorbiert werden, können sich durch zwei Desorptionsbedingungen oder -verfahren um 1 %, 2 %, 3 %, 4 %, 5 %, 6 %, 8 %, 10 %, 12 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 % oder mehr unterscheiden.
  • Die aus einer Biomolekül-Corona gesammelten Biomoleküle können vor der Analyse einer weiteren chemischen Behandlung unterzogen werden. Dies kann das Aufschließen der Biomolekül-Corona, einer Teilmenge von Biomolekülen innerhalb der Biomolekül-Corona oder von Biomolekülen, die aus der Biomolekül-Corona desorbiert wurden, beinhalten, um eine aufgeschlossene Probe in der automatisierten Apparatur zu bilden. Die Biomolekül-Behandlung kann auch das chemische Modifizieren eines Biomoleküls aus der Biomolekül-Corona umfassen, wie etwa das Methylieren oder Reduzieren des Biomoleküls. In einigen Fällen umfasst die Trennung der Biomoleküle von einem Biomolekül die Trennung von intakten Biomolekülen. Die Trennung intakter Biomoleküle kann intakte Biomoleküle (z. B. Proteine) hervorbringen, die einer anschließenden Verarbeitung und Analyse (z. B. einer Massenspektrometrieanalyse) unterzogen werden können.
  • Ein Verfahren kann mehrere Runden der Vorbereitung von Biomolekülen aus einer Biomolekül-Corona für die Analyse umfassen. Ein Verfahren kann 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder mehr Präparationsrunden umfassen, wobei eine Vielzahl der Runden getrennte Proben zur Analyse ergeben (z. B. können desorbierte Biomoleküle nach jeder Runde gesammelt und einer Massenspektrometrieanalyse unterzogen werden). Zwei Runden können auch verschiedene Desorptionsverfahren oder -bedingungen umfassen, wie verschiedene Desorbatlösungsvolumina, verschiedene Desorbatlösungstypen (z. B. Desorbatlösungen mit verschiedenen Puffern oder Osmolaritäten), verschiedene Temperaturen oder verschiedene Arten und Grade der physikalischen Bewegung. Zwei oder mehr aufeinanderfolgende Präparationsrunden aus einer einzigen Biomolekül-Corona (z. B. Desorption und Sammlung einer ersten Teilmenge von Biomolekülen aus einer Biomolekül-Corona, gefolgt von Desorption und Sammlung einer zweiten Teilmenge von Biomolekülen aus einer Biomolekül-Corona) können zwei Sätze von Biomolekülen erzeugen, selbst in Fällen, in denen die Desorptionsverfahren zwischen den Runden identisch sind. Dies kann dem Nachweis oder der Analyse von Biomolekül-Wechselwirkungen innerhalb einer Protein-Corona dienen.
  • Ein Verfahren kann die Immobilisierung eines Sensorelements (z. B. eines Partikels) innerhalb einer Partition umfassen. Die Immobilisierung kann verhindern, dass das Sensorelement aus einem Probenvolumen (z. B. einem Well in einer Well-Platte) entfernt wird, wenn ein Teil des Probenvolumens entnommen wird. Die Immobilisierung kann chemisch ausgeführt werden und die direkte oder indirekte Befestigung eines Sensorelements (z. B. über einen Linker) an einer Oberfläche, wie z. B. einer Wand in einem Behälter, umfassen. Die Immobilisierung kann durch Anlegen eines Magnetfeldes erreicht werden, um ein magnetisches Sensorelement (z. B. ein magnetisches Partikel) in einem Probenbehälter zu halten. Die Immobilisierung kann durch Bilden oder Einbetten eines Sensorelements auf einer Oberfläche, wie auf der Innenfläche eines Wells einer Mikroplatte, erreicht werden.
  • Die Immobilisierung eines Sensorelements kann es ermöglichen, eine Biomolekül-Corona von einem Sensorelement zu trennen. Dies kann das Desorbieren einer Vielzahl von Biomolekülen aus einer mit einem Sensorelement verbundenen Biomolekül-Corona, das Immobilisieren des Sensorelements und das anschließende Sammeln der Lösung mit der Vielzahl von Biomolekülen aus der Biomolekül-Corona umfassen, wodurch zumindest ein Teil der Biomolekül-Corona vom Sensorelement getrennt wird. Alternativ dazu kann ein Sensorelement immobilisiert werden, bevor ein Teil seiner Biomolekül-Corona desorbiert wird.
  • Die hierin offenbarten Verfahren können einen Filterschritt umfassen. Das Filtern kann ein Sensorelement oder eine Art von Biomolekül (z. B. eine Protease) von einer Probe trennen. Zum Beispiel kann das Verfahren das Desorbieren einer Vielzahl von Biomolekülen aus einer Biomolekül-Corona, die mit einem Sensorelement verbunden ist, und das Filtern der Lösung umfassen, so dass das Sensorelement auf dem Filter gesammelt wird und die Vielzahl von Biomolekülen in Lösung bleibt. Das Filtern kann nach der Denaturierung (z. B. dem Aufschließen) ausgeführt werden. Durch das Filtern kann auch eine Vielzahl von Biomolekülen oder biologischen Spezies wie intakte Proteine entfernt werden (z. B. unaufgeschlossene Proteine aus der biologischen Probe oder Proteasen, die der Probe zur Fragmentierung von Proteinen zugegeben wurden).
  • Ein Verfahren kann einen Reinigungsschritt umfassen. Ein Reinigungsschritt kann das Übertragen einer biologischen Probe (z. B. von Biomolekül-Corona eluierte und gesammelte Biomoleküle) auf eine Reinigungseinheit (z. B. eine Chromatografiesäule) oder die Partition innerhalb einer Reinigungseinheit umfassen. Die Reinigungseinheit kann eine Festphasenextraktion oder eine Chromatografiesäule umfassen. Durch den Reinigungsschritt können Reagenzien (z. B. Chemikalien und Enzyme) aus der Probe entfernt werden, die nach den Vorbereitungsschritten nach der Sammlung vorhanden sind. Nach der Reinigung kann die biologische Probe zur weiteren Anreicherung oder chemischen Behandlung wiedergewonnen oder einer Analyseform (z. B. einer Massenspektrometrieanalyse) unterzogen werden.
  • Insgesamt können die Verfahren der vorliegenden Offenbarung ein hohes Maß an Profiltiefe für biologische Proben ermöglichen. Eine Vielzahl von Biomolekülen, die in den Verfahren der vorliegenden Offenbarung gesammelt werden, kann ohne weitere Manipulation oder Modifikation der Vielzahl von Biomolekülen einen massenspektrometrischen Nachweis von mindestens 2 %, mindestens 3 %, mindestens 4 %, mindestens 5 %, mindestens 6 %, mindestens 7 %, mindestens 8 %, mindestens 9 %, mindestens 10 %, mindestens 12 %, mindestens 15 %, mindestens 20 %, mindestens 25 %, mindestens 30 %, mindestens 40 %, mindestens 50 %, mindestens 60 % oder mehr als 60 % der Biomolekülarten in der biologischen Probe, aus der die Teilmenge der Biomoleküle gesammelt wurde, ermöglichen. Die Vielzahl der Biomoleküle kann ohne weitere Manipulation oder Modifikation der Vielzahl der Biomoleküle einen massenspektrometrischen Nachweis von mindestens 2 %, mindestens 3 %, mindestens 4 %, mindestens 5 %, mindestens 6 %, mindestens 7 %, mindestens 8 %, mindestens 9 %, mindestens 10 %, mindestens 12 %, mindestens 15 %, mindestens 20 %, mindestens 25 %, mindestens 30 %, mindestens 40 %, mindestens 50 % oder mehr als 50 % der Proteinarten in einer Probe ermöglichen. Die Vielzahl der auf einem Sensorelement gesammelten oder für die Analyse vorbereiteten Biomoleküle kann ohne weitere Manipulation oder Modifikation der Vielzahl von Biomolekülen den gleichzeitigen massenspektrometrische Nachweis von zwei Biomolekülen (z. B. Proteinen) ermöglichen, die sich in einer Probe über 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 oder mehr Größenordnungen erstrecken. Zum Beispiel können die beiden Biomoleküle desorbiert und in Konzentrationen innerhalb von 6 Größenordnungen gesammelt, fragmentiert und dann der Massenspektrometrieanalyse zugeführt werden.
  • Protein-Corona-Analyse in biologischen Proben
  • Die hierin offenbarten Partikel und Verfahren zu ihrer Verwendung können eine große Anzahl verschiedener Proteine oder Proteingruppen in einer biologischen Probe (z. B. einem Biofluid) binden. Nicht beschränkende Beispiele für biologische Proben, die mit den hierin beschriebenen Verfahren zur Protein-Corona-Analyse analysiert werden können, beinhalten Biofluid-Proben (z. B. Cerebrospinalflüssigkeit (CSF), Synovialflüssigkeit (SF), Urin, Plasma, Serum, Tränen, Sperma, Vollblut, Milch, Brustwarzenaspirat, Nadelaspirat, Gangspülung, Vaginalflüssigkeit, Nasenflüssigkeit, Ohrenflüssigkeit, Magenflüssigkeit, Bauchspeicheldrüsenflüssigkeit, Trabekelflüssigkeit, Lungenspülung, Prostataflüssigkeit, Sputum, Fäkalien, Bronchialspülung, Flüssigkeit aus Abstrichen, Bronchialaspiranten, Schweiß oder Speichel), fluidisierte Feststoffe (z. B. Gewebehomogenat) oder Proben aus Zellkulturen. Zum Beispiel kann ein hierin offenbartes Partikel mit einer beliebigen, hierin offenbarten biologischen Probe inkubiert werden, um eine Protein-Corona zu bilden, die mindestens 40 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 60 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 80 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 100 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 120 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 140 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 160 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 180 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 200 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 220 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 240 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 260 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 280 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 300 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 320 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 340 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 360 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 380 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 400 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 420 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 440 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 460 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 480 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 500 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 520 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 540 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 560 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 580 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 600 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 620 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 640 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 660 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 680 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 700 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 720 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 740 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 760 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 780 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 800 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 820 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 840 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 860 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 880 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 900 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 920 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 940 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 960 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 980 Proteine oder Proteingruppen, mindestens 1000 Proteine oder Proteingruppen, 100 bis 1000 Proteine oder Proteingruppen, 150 bis 950 Proteine oder Proteingruppen, 200 bis 900 Proteine oder Proteingruppen, 250 bis 850 Proteine oder Proteingruppen, 300 bis 800 Proteine oder Proteingruppen, 350 bis 750 Proteine oder Proteingruppen, 400 bis 700 Proteine oder Proteingruppen, 450 bis 650 Proteine oder Proteingruppen, 500 bis 600 Proteine oder Proteingruppen, 200 bis 250 Proteine oder Proteingruppen, 250 bis 300 Proteine oder Proteingruppen, 300 bis 350 Proteine oder Proteingruppen, 350 bis 400 Proteine oder Proteingruppen, 400 bis 450 Proteine oder Proteingruppen, 450 bis 500 Proteine oder Proteingruppen, 500 bis 550 Proteine oder Proteingruppen, 550 bis 600 Proteine oder Proteingruppen, 600 bis 650 Proteine oder Proteingruppen, 650 bis 700 Proteine oder Proteingruppen, 700 bis 750 Proteine oder Proteingruppen, 750 bis 800 Proteine oder Proteingruppen, 800 bis 850 Proteine oder Proteingruppen, 850 bis 900 Proteine oder Proteingruppen, 900 bis 950 Proteine oder Proteingruppen, 950 bis 1000 Proteine oder Proteingruppen umfassen. In einigen Fällen kann ein hierin offenbartes Partikel mit einer beliebigen hierin offenbarten biologischen Probe inkubiert werden, um eine Protein-Corona zu bilden, die mindestens etwa 50 bis 500 Proteine oder Proteingruppen umfasst.
  • In einigen Fällen kann ein hierin offenbartes Partikel mit einer biologischen Probe inkubiert werden, um eine Protein-Corona zu bilden, die mindestens etwa 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10.000, 20.000, 30.000, 40.000, 50.000, 60.000, 70.000, 80.000, 90.000, 100.000, 200.000, 300.000, 400.000 oder 500.000 Proteine oder Proteingruppen umfasst. In einigen Fällen kann ein hierin offenbartes Partikel mit einer biologischen Probe inkubiert werden, um eine Protein-Corona zu bilden, die höchstens etwa 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10.000, 20.000, 30.000, 40.000, 50.000, 60.000, 70.000, 80.000, 90.000, 100.000, 200.000, 300.000, 400.000 oder 500.000 Proteine oder Proteingruppen umfasst.
  • In einigen Fällen kann ein hierin offenbartes Partikel innerhalb einer Protein-Corona mindestens etwa 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10.000, 20.000, 30.000, 40.000, 50.000, 60.000, 70.000, 80.000, 90.000, 100.000, 200.000, 300.000, 400.000 oder 500.000 Proteine oder Proteingruppen identifizieren. In einigen Fällen kann ein hierin offenbartes Partikel innerhalb einer Protein-Corona höchstens etwa 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10.000, 20.000, 30.000, 40.000, 50.000, 60.000, 70.000, 80.000, 90.000, 100.000, 200.000, 300.000, 400.000 oder 500.000 Proteine oder Proteingruppen identifizieren.
  • In einigen Fällen kann ein Test mehrere verschiedene Partikelarten umfassen, separat oder in Kombination, um eine große Anzahl von Proteinen oder Proteingruppen in einer bestimmten biologischen Probe zu identifizieren. In einigen Fällen können die Partikel multiplexiert werden, um eine große Anzahl von Proteinen oder Proteingruppen in einer biologischen Probe zu binden und zu identifizieren. In einigen Fällen können mindestens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 oder 100 Partikel in Kombination verwendet werden. In einigen Fällen können die in Kombination verwendeten Partikel mindestens etwa 250 bis etwa 25.000 Proteine oder Proteingruppen binden und identifizieren. In einigen Fällen können die in Kombination verwendeten Partikel mindestens etwa 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10000, 15000, 20000, 25000, 30000, 35000, 40000, 45000 oder 50000 Proteine oder Proteingruppen binden und identifizieren. In einigen Fällen können Partikel, die in Kombination verwendet werden, höchstens etwa 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10000, 15000, 20000, 25000, 30000, 35000, 40000, 45000 oder 50000 Proteine oder Proteingruppen binden und identifizieren.
  • In einigen Fällen kann ein hierin offenbartes Partikel mit einer biologischen Probe von einem einzelnen Subjekt oder einer Vielzahl von Subjekten inkubiert werden. In einigen Fällen kann eine biologische Probe von mindestens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 Subjekten stammen. In einigen Fällen kann eine biologische Probe von höchstens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 Subjekten stammen.
  • In einigen Fällen kann ein hierin offenbartes Partikel etwa 50 bis 500 Proteinarten oder Proteingruppen identifizieren oder quantifizieren. In einigen Fällen kann ein hierin offenbartes Partikel etwa 5 bis 5000 Proteinarten oder Proteingruppen identifizieren oder quantifizieren. In einigen Fällen kann ein hierin offenbartes Partikel mindestens etwa 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000 oder 5000 Proteinarten oder Proteingruppen identifizieren oder quantifizieren. In einigen Fällen kann ein hierin offenbartes Partikel höchstens etwa 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000 oder 5000 Proteinarten oder Proteingruppen identifizieren oder quantifizieren.
  • In einigen Fällen kann eine Vielzahl der hierin offenbarten Partikel etwa 250 bis 25000 Proteinarten oder Proteingruppen identifizieren oder quantifizieren. In einigen Fällen kann eine Vielzahl der hierin offenbarten Partikel mindestens etwa 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10000, 15000, 20000, 25000, 30000, 40000, 50000, 60000, 70000, 80000, 90000 oder 10000 Proteinarten oder Proteingruppen identifizieren oder quantifizieren. In einigen Fällen kann ein hierin offenbartes Partikel höchstens etwa 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10000, 15000, 20000, 25000, 30000, 40000, 50000, 60000, 70000, 80000, 90000 oder 10000 Proteinarten oder Proteingruppen identifizieren oder quantifizieren.
  • Darüber hinaus können die Verfahren der vorliegenden Offenbarung die gleichzeitige Quantifizierung von Proteinen oder Proteingruppen ermöglichen, die aus einer Probe angereichert wurden. Ein Manko einiger diagnostischer Verfahren ist, dass die Konzentration oder die relative Zustandsverteilung (z. B. phosphoryliertes vs. unphosphoryliertes TrkA) eines einzelnen Biomarkers (z. B. die Konzentration von IL-10 im Blut) eine größere Varianz zwischen Subjekten oder eine größere Abhängigkeit von äußeren Faktoren (z. B. wie lange vor der Abgabe einer biologischen Probe ein Subjekt gegessen hat) aufweisen kann als bei biologischen Zuständen. Wie hierin ferner dargelegt wird, können die Häufigkeitsverhältnisse einer großen Anzahl von Proteinen jedoch eine starke diagnostische Aussagekraft für bestimmte biologische Zustände haben und sogar ähnliche biologische Zustände unterscheiden (z. B. gesund vs. Prädiabetes oder Stadium 1 vs. Stadium 2 der chronischen lymphatischen Leukämie). Die in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Verfahren können die Fähigkeit bereitstellen, relative oder absolute Proteinhäufigkeiten von einzelnen Partikeln oder Partikeltypen zu unterscheiden. Zwei Partikeltypen können getrennt analysiert oder getestet werden, so dass die relativen Häufigkeiten einer großen Anzahl von Proteinen (z. B. 70 Proteinarten) über eine Vielzahl von Partikeltypen hinweg verglichen werden können.
  • Die Protein-Corona-Analyse der Biomolekül-Corona kann den dynamischen Bereich der Analyse im Vergleich zu einem Gesamtprotein-Analyseverfahren komprimieren. Viele Analyseverfahren (z. B. die Massenspektrometrie) weisen Konzentrationsbereichsgrenzen für Einzelmessungen auf. Zum Beispiel sind manche massenspektrometrischen Nachweisverfahren nicht in der Lage, zwei Peptide, die in Konzentrationen vorliegen, die sich um mehr als 6 Größenordnungen unterscheiden, gleichzeitig nachzuweisen. Daher kann eine grobe Analyse von Massenproben die Signale von Analyten mit großer Häufigkeit (z. B. Albumin im Plasma) verstärken, während Signale von Zielen mit geringer Häufigkeit (z. B. Interleukine im Plasma) nicht aufgelöst werden. Die Verfahren der vorliegenden Offenbarung können die Anzahl der Proteinarten, die innerhalb von 2, 3, 4, 5 oder 6 Größenordnungen der Konzentration vorhanden sind, erhöhen, was den parallelen Nachweis einer größeren Anzahl von Proteinen aus der Probe ermöglichen kann.
  • Zum Beispiel kann ein Verfahren, das die Biomolekül-Corona-Bildung umfasst, die Anzahl der Arten von Biomolekülen, deren Konzentrationen innerhalb von 6 Größenordnungen des am stärksten konzentrierten Biomoleküls in der Probe liegen, um mindestens 25 %, 50 %, 100 %, 200 %, 300 %, 500 % oder 1000 % erhöhen. Analog dazu kann der komprimierte dynamische Bereich eine Erhöhung der Anzahl der Proteinarten umfassen, deren Konzentrationen innerhalb von 6 Größenordnungen des Biomoleküls mit der höchsten Häufigkeit in der Probe liegen. Das Verfahren kann die Anzahl der Proteinarten, deren Konzentrationen innerhalb von 6 Größenordnungen des am stärksten konzentrierten Proteins in der Probe liegen, um mindestens 25 %, 50 %, 100 %, 200 %, 300 %, 500 % oder 1000 % erhöhen. Das Verfahren kann eine Teilmenge von Biomolekülen aus einer biologischen Probe anreichern, und die Teilmenge von Biomolekülen kann mindestens 10 % der Biomolekülarten aus der biologischen Probe innerhalb eines Konzentrationsbereichs von 6 Größenordnungen umfassen. Das Verfahren kann eine Teilmenge von Biomolekülen aus einer biologischen Probe anreichern, und die Teilmenge von Biomolekülen kann mindestens 20 % der Biomolekülarten aus der biologischen Probe innerhalb eines Konzentrationsbereichs von 6 Größenordnungen umfassen. Das Verfahren kann eine Teilmenge von Biomolekülen aus einer biologischen Probe anreichern, und die Teilmenge von Biomolekülen kann mindestens 30 % der Biomolekülarten aus der biologischen Probe innerhalb eines Konzentrationsbereichs von 6 Größenordnungen umfassen. Das Verfahren kann eine Teilmenge von Biomolekülen aus einer biologischen Probe anreichern, und die Teilmenge von Biomolekülen kann mindestens 40 % der Biomolekülarten aus der biologischen Probe innerhalb eines Konzentrationsbereichs von 6 Größenordnungen umfassen. Das Verfahren kann eine Teilmenge von Biomolekülen aus einer biologischen Probe anreichern, und die Teilmenge von Biomolekülen kann mindestens 50 % der Biomolekülarten aus der biologischen Probe innerhalb eines Konzentrationsbereichs von 6 Größenordnungen umfassen. Das Verfahren kann eine Teilmenge von Biomolekülen aus einer biologischen Probe anreichern, und die Teilmenge von Biomolekülen kann mindestens 60 % der Biomolekülarten aus der biologischen Probe innerhalb eines Konzentrationsbereichs von 6 Größenordnungen umfassen. Das Verfahren kann eine Teilmenge von Biomolekülen aus einer biologischen Probe anreichern, und die Teilmenge von Biomolekülen kann mindestens 70 % der Biomolekülarten aus der biologischen Probe innerhalb eines Konzentrationsbereichs von 6 Größenordnungen umfassen. Das Verfahren kann eine Teilmenge von Biomolekülen aus einer biologischen Probe anreichern, und die Teilmenge von Biomolekülen kann mindestens 10 % der Proteinarten aus der biologischen Probe innerhalb eines Konzentrationsbereichs von 6 Größenordnungen umfassen. Das Verfahren kann eine Teilmenge von Biomolekülen aus einer biologischen Probe anreichern, und die Teilmenge von Biomolekülen kann mindestens 20 % der Proteinarten aus der biologischen Probe innerhalb eines Konzentrationsbereichs von 6 Größenordnungen umfassen. Das Verfahren kann eine Teilmenge von Biomolekülen aus einer biologischen Probe anreichern, und die Teilmenge von Biomolekülen kann mindestens 30 % der Proteinarten aus der biologischen Probe innerhalb eines Konzentrationsbereichs von 6 Größenordnungen umfassen. Das Verfahren kann eine Teilmenge von Biomolekülen aus einer biologischen Probe anreichern, und die Teilmenge von Biomolekülen kann mindestens 40 % der Proteinarten aus der biologischen Probe innerhalb eines Konzentrationsbereichs von 6 Größenordnungen umfassen. Das Verfahren kann eine Teilmenge von Biomolekülen aus einer biologischen Probe anreichern, und die Teilmenge von Biomolekülen kann mindestens 50 % der Proteinarten aus der biologischen Probe innerhalb eines Konzentrationsbereichs von 6 Größenordnungen umfassen. Das Verfahren kann eine Teilmenge von Biomolekülen aus einer biologischen Probe anreichern, und die Teilmenge von Biomolekülen kann mindestens 60 % der Proteinarten aus der biologischen Probe innerhalb eines Konzentrationsbereichs von 6 Größenordnungen umfassen. Das Verfahren kann eine Teilmenge von Biomolekülen aus einer biologischen Probe anreichern, und die Teilmenge von Biomolekülen kann mindestens 70 % der Proteinarten aus der biologischen Probe innerhalb eines Konzentrationsbereichs von 6 Größenordnungen umfassen.
  • Die Verfahren und Sensorelemente der vorliegenden Offenbarung können so zugeschnitten werden, dass die Zusammensetzung der Biomolekül-Corona in Bezug auf die Lipidkonzentration der Probe unveränderlich ist. Veränderungen von höchstens 10 % der Lipidkonzentration in einer biologischen Probe können zu Änderungen der Zusammensetzung der Proteine in einer Biomolekül-Corona von weniger als 5 %, 2 %, 1 % oder 0,1 % führen. Veränderungen von höchstens 10 % der Lipidkonzentration in einer biologischen Probe können zu Änderungen von weniger als 5 %, 2 %, 1 % oder 0,1 % bei der Anzahl der Proteinarten in einer Biomolekül-Corona führen. Veränderungen von höchstens 10 % der Lipidkonzentration in einer biologischen Probe können zu Änderungen von weniger als 5 %, 2 %, 1 % oder 0,1 % der Gesamtzahl der Proteine in einer Biomolekül-Corona führen.
  • In einigen Fällen kann die biologische Probe Blut, Plasma oder Serum umfassen, und eine Biomolekül-Corona kann ein geringeres Verhältnis von Albumin- zu Nicht-Albumin-Proteinen umfassen als die biologische Probe. Das Verhältnis von Albumin zu Nicht-Albumin-Proteinen kann in einer Biomolekül-Corona um 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 % oder 70 % niedriger sein als in der Probe, aus der die Proteine adsorbiert wurden.
  • In einigen Fällen können sich Proteominformationen oder Daten auf Informationen über Substanzen beziehen, die ein Peptid und/oder eine Proteinkomponente umfassen. In einigen Fällen können Proteominformationen Informationen über die Primärstruktur, die Sekundärstruktur, die Tertiärstruktur oder die Quartärstruktur des Peptids oder eines Proteins umfassen. In einigen Fällen können Proteominformationen Informationen über Protein-Ligand-Wechselwirkungen umfassen, wobei ein Ligand verschiedene biologische Moleküle und Substanzen umfassen kann, die in lebenden Organismen vorkommen, wie Nukleotide, Nukleinsäuren, Aminosäuren, Peptide, Proteine, Monosaccharide, Polysaccharide, Lipide, Phospholipide, Hormone oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Fällen können Proteominformationen Informationen über eine einzelne Zelle, ein Gewebe, ein Organ, ein System von Geweben und/oder Organen (wie Herz-Kreislauf-, Atmungs-, Verdauungs- oder Nervensystem) oder einen gesamten mehrzelligen Organismus umfassen. In einigen Fällen können Proteominformationen Informationen über ein Individuum (z. B. einen einzelnen Menschen oder ein einzelnes Bakterium) oder eine Population von Individuen (z. B. Menschen mit einer Krebsdiagnose oder eine Kolonie von Bakterien) umfassen. Proteominformationen können Informationen aus verschiedenen Lebensformen beinhalten, einschließlich Lebensformen aus den Archaea, den Bacteria, den Eukarya, den Protozoa, den Chromista, den Plantae, den Fungi oder aus den Animalia. In einigen Fällen können Proteominformationen auch Informationen über Viren umfassen.
  • In einigen Fällen können Proteominformationen Informationen über Exons und Introns im Lebenscode umfassen. In einigen Fällen können Proteominformationen Informationen über Variationen in der Primärstruktur, Variationen in der Sekundärstruktur, Variationen in der Tertiärstruktur oder Variationen in der Quartärstruktur von Peptiden und/oder Proteinen umfassen. In einigen Fällen können Proteominformationen Informationen über Variationen in der Expression von Exons umfassen, die alternative Spleißvariationen, strukturelle Variationen oder beides umfassen. In einigen Fällen können Proteominformationen Konformationsinformationen, Informationen über posttranslationale Modifikationen, Informationen über chemische Modifikationen (z. B. Phosphorylierung), Informationen über die Assoziation von Cofaktoren (z. B. Salze oder andere regulatorische Chemikalien) oder Informationen über die Substratassoziation von Peptiden und/oder Proteinen umfassen. In einigen Fällen kann eine posttranslationale Modifikation Acylierung, Alkylierung, Prenylierung, Flavinierung, Amidierung, Aminierung, Desaminierung, Carboxylierung, Decarboxylierung, Nitrosylierung, Formylierung, Citrullinierung, Glycosylierung, Glykierung, Halogenierung, Hydroxylierung, Phosphorylierung, Sulfurylierung, Glutathionylierung, Succinylierung, Carbonylierung, Carbamylierung, Oxidation, Oxygenierung, Reduktion, Ubiquitinierung, SUMOylierung, Neddylierung oder eine beliebige Kombination davon umfassen. In einigen Fällen können Proteominformationen eine Rate oder Prävalenz der Apoptose einer gesunden Zelle oder einer kranken Zelle umfassen. In einigen Fällen können Proteominformationen einen Zustand einer Zelle umfassen, wie einen gesunden Zustand oder einen kranken Zustand.
  • Die Verfahren und Zusammensetzungen der vorliegenden Offenbarung können die Identifizierung und Messung von bestimmten Proteinen in den biologischen Proben bereitstellen. Dies kann das Verarbeiten der Proteomdaten durch Aufschließen der auf der Oberfläche der Partikel gebildeten Coronas umfassen. Beispiele für Proteine, die identifiziert und gemessen werden können, beinhalten Proteine mit hoher Häufigkeit, Proteine mit mittlerer Häufigkeit und Proteine mit geringer Häufigkeit, n einigen Fällen kann ein Protein mit geringer Häufigkeit in einer Probe in Konzentrationen von etwa 10 ng/ml oder darunter vorhanden sein. In einigen Fällen kann ein Protein mit hoher Häufigkeit in einer Probe in Konzentrationen von etwa 10 µg/ml oder darüber vorhanden sein. Ein Protein mit mäßiger Häufigkeit kann in einer Probe in Konzentrationen zwischen etwa 10 ng/ml und etwa 10 µg/ml vorhanden sein. Beispiele für Proteine, die in einigen biologischen Proben sehr häufig vorkommen können, beinhalten Albumin, IgG und die 14 Proteine mit der größten Häufigkeit, die etwa 95 % der Proteinmasse im Plasma ausmachen. In einigen Fällen können Proteine, die mit einer herkömmlichen Abreicherungssäule gereinigt wurden, direkt in einer Probe mit Hilfe eines hierin offenbarten Partikels, eines Partikel-Panels oder einer Partikel-Zusammensetzung nachgewiesen werden. Beispiele für Proteine können alle Proteine sein, die in veröffentlichten Datenbanken wie Keshishian et al. (Mol Cell Proteomics. 2015 Sep;14(9):2375-93. doi: 10.1074/mcp.M1 14.046813. Epub 27. Feb. 2015), Farr et al. (J Proteome Res. 3. Jan. 2014;13(1):60-75. doi: 10.1021/pr4010037. Epub 6. Dez. 2013), oder Pernemalm et al. (Expert Rev Proteomics. Aug. 2014;11(4):431-48. doi: 10.1586/14789450.2014.901157. Epub 24. Jan. 2014).
  • Beispiele für Proteine, die mit den hierin offenbarten Verfahren und Zusammensetzungen gemessen und identifiziert werden können, beinhalten Albumin, IgG, Lysozym, CEA, HER-2/neu, Blasentumorantigen, Thyreoglobulin, Alpha-Fetoprotein, PSA, CA125, CA19.9, CA 15.3, Leptin, Prolaktin, Osteopontin, IGF-II, CD98, Fascin, sPigR, 14-3-3 eta, Troponin I, natriuretisches Peptid vom B-Typ, BRCA1, c-Myc, IL-6, Fibrinogen. EGFR, Gastrin, PH, G-CSF, Desmin. NSE, FSH, VEGF, P21, PCNA, Calcitonin, PR, CA125, LH, Somatostatin. S100, Insulin. Alpha-Prolaktin, ACTH, Bcl-2, ER-Alpha, Ki-67, p53, Cathepsin D, Beta-Catenin. VWF, CD15, k-ras, Caspase 3, EPN, CD10, FAS, BRCA2. CD30L, CD30, CGA, CRP, Prothrombin, CD44, APEX, Transferrin, GM-CSF, E-Cadherin, IL-2, Bax, IFN-gamma, beta-2-MG, TNF alpha, c-erbB-2, Trypsin, Cyclin D1, MG B, XBP-1, HG-1, YKL-40, S-Gamma, NESP-55, Netrin-1, Geminin, GADD45A, CDK-6, CCL21, BrMS1, 17betaHDI, PDGFRA, Pcaf, CCL5, MMP3, Claudin-4 und Claudin-3. Andere Beispiele für Proteine, die mit den hierin offenbarten Partikel-Panels gemessen und identifiziert werden können, sind alle Proteine oder Proteingruppen, die in der Open-Targets-Datenbank für eine bestimmte Krankheit von Interesse aufgeführt sind (z. B. Prostatakrebs, Lungenkrebs oder die Alzheimer-Krankheit).
  • Die Proteomdaten der biologischen Probe können mit einer Reihe verschiedener Analysetechniken identifiziert, gemessen und quantifiziert werden. Zum Beispiel können Proteomdaten mit SDS-PAGE oder einer anderen gel-basierten Trenntechnik analysiert werden. Peptide und Proteine können auch mit einem Immunassay, wie ELISA, identifiziert, gemessen und quantifiziert werden. Alternativ können Proteomdaten mit Hilfe von Massenspektrometrie, Hochleistungsflüssigkeitschromatografie, LC-MS/MS, Edman-Abbau, Immunaffinitätstechniken, den in EP3548652 , WO2019083856 , WO2019133892 offenbarten Verfahren, die hierin jeweils durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind, und anderen Proteintrennverfahren identifiziert, gemessen und quantifiziert werden.
  • In einigen Fällen identifiziert eine Messtechnik Proteingruppen. Ein Messverfahren, das für das Nachweisen von Proteinen entworfen wurde, kann auch Proteingruppen nachweisen. In einigen Fällen können sich Proteingruppen auf zwei oder mehr Proteine beziehen, die durch eine gemeinsame Peptidsequenz identifiziert sind. In einigen Fällen können sich Proteingruppen auf zwei oder mehr Proteine beziehen, die durch eine gemeinsame Funktion identifiziert werden. In einigen Fällen umfassen Proteingruppen Proteoformen eines gegebenen Proteins. In einigen Fällen können sich Proteingruppen auf zwei oder mehr Proteine beziehen, die durch ihre Beteiligung an demselben biochemischen Stoffwechselweg identifiziert werden. In einigen Fällen können sich Proteingruppen auf zwei oder mehr Proteine beziehen, die durch ihre gemeinsame Lokalisierung in einer Zelle, einem Gewebe oder einem Organ identifiziert werden. In einigen Fällen können sich Proteingruppen auf zwei oder mehr Proteine beziehen, die durch eine gemeinsame Affinität für ein hierin offenbartes Partikel identifiziert werden. Alternativ oder zusätzlich kann sich eine Proteingruppe auf ein Protein beziehen, das mittels einer identifizierenden Sequenz identifiziert wird. Wenn zum Beispiel in einer Probe eine Peptidsequenz getestet wird, die zwei Proteine gemeinsam haben (Protein 1: XYZZX und Protein 2: XYZYZ), könnte eine Proteingruppe die „XYZ-Proteingruppe“ sein, die zwei Mitglieder aufweist (Protein 1 und Protein 2). Handelt es sich bei der Peptidsequenz um ein einziges Protein (Protein 1), könnte eine Proteingruppe auch die „ZZX“-Proteingruppe sein, die ein Mitglied aufweist (Protein 1). Jede Proteingruppe kann durch mehr als eine Peptidsequenz unterstützt werden. Ein gemäß der vorliegenden Offenbarung nachgewiesenes oder identifiziertes Protein kann sich auf ein bestimmtes, in der Probe nachgewiesenes Protein beziehen (z. B. ein Protein, das sich von anderen, mittels Massenspektrometrie nachgewiesenen Proteinen unterscheidet). Somit ergibt die Analyse von Proteinen, die in unterschiedlichen Coronas vorhanden sind, die den unterschiedlichen Partikeltypen in einem Partikel-Panel entsprechen, eine hohe Anzahl von Merkmalsintensitäten.
  • Eine Proteingruppe kann eine Gruppe von Proteinen mit ähnlichen oder ununterscheidbaren massenspektrometrischen Fingerabdrücken sein. Die Anzahl der in einem Test identifizierten Proteingruppen kann mit der Anzahl der nachgewiesenen Proteine korrelieren. In einigen Fällen kann eine Proteingruppe einen Satz von Proteinisoformen umfassen. In einigen Fällen kann eine Proteingruppe Proteine aus mehreren Proteinfamilien umfassen. In einigen Fällen kann eine Proteingruppe aus Proteinen aus einer einzigen Proteinfamilie bestehen. In einigen Fällen kann eine Proteingruppe eine einzige Proteinart umfassen.
  • 15 veranschaulicht grafisch die Vorteile einiger der hierin offenbarten Verfahren. Einige Verfahren der vorliegenden Offenbarung können zur Untersuchung von Polymorphismen, Post-Translationsmodifikationen, Peptiden, Proteinen, Proteininteraktionen und/oder Signalwegen verwendet werden. Einige Verfahren der vorliegenden Offenbarung können zur Untersuchung von Proteomik mit tiefer Auflösung (z. B. Polymorphismen) und mit hohem Kontext (z. B. Pfade) verwendet werden. Einige Verfahren der vorliegenden Offenbarung können skalierbar sein. Einige Verfahren der vorliegenden Offenbarung dürfen keinen Bias aufweisen.
  • 16 veranschaulicht schematisch einen parallelen und konfigurierbaren Arbeitsablauf für einige der hierin offenbarten Verfahren. Im Gegensatz zu hochkomplexen und herkömmlichen Laboreinstellungen können einige der Verfahren der vorliegenden Offenbarung in einem einfacheren und effizienteren Format implementiert werden. Einige der Verfahren der vorliegenden Offenbarung können mit parallelen und konfigurierbaren Arbeitsabläufen implementiert werden.
  • 17 veranschaulicht schematisch eine Pipeline, die einige Verfahren der vorliegenden Offenbarung implementiert. Einige Verfahren der vorliegenden Offenbarung können eine vereinfachte und automatisierte Handhabung ermöglichen, können eine Fluidhandhabung und einen Magneteinfang umfassen und/oder eine Implementierung eines Tests mit einem Flüssigkeits-Handhabungsinstrument umfassen.
  • Peptidvarianten
  • In einigen Fällen kann eine Peptidvariante mit Hilfe eines Tests nachgewiesen werden. In einigen Fällen kann sich der Begriff Peptidvariante auf ein Peptid beziehen, das von einem Satz codierender Regionen in der DNA exprimiert wird, wobei derselbe Satz oder eine Teilmenge der codierenden Regionen in der DNA eine Vielzahl von Peptiden exprimieren kann, die jeweils eine Primärstruktur umfassen. In einigen Fällen kann ein gegebener Satz codierender Regionen in der DNA eine Vielzahl von Peptiden exprimieren, beispielsweise durch konstitutives Spleißen, Exon-Skipping, Intron-Retention, sich gegenseitig ausschließende Exons, alternatives Spleißen, alternatives 5'-Spleißen, alternatives 3'-Spleißen, variable Promotornutzung, posttranskriptionale Modifikationen oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Fällen kann eine Peptidvariante mit Hilfe eines Proteomtests nachgewiesen werden, wobei der Proteomtest eine Peptidsequenz nachweist, die als eine variante Sequenz identifiziert werden kann.
  • In einigen Fällen kann eine Peptidvariante unter Verwendung eines genotypischen Tests nachgewiesen werden, wobei der genotypische Test eine mRNA nachweist, die eine Sequenz umfasst, die als eine eine Peptidvariante codierende Sequenz identifiziert werden kann.
  • Dynamischer Bereich
  • Die hierin beschriebenen Verfahren zur Biomolekül-Corona-Analyse können das Testen von Biomolekülen in einer Probe im Sinne der vorliegenden Offenbarung über einen breiten dynamischen Bereich umfassen. Der dynamische Bereich der in einer Probe getesteten Biomoleküle kann ein Konzentrationsbereich von Biomolekülen sein, die in einem Test (z. B. Massenspektrometrie, Chromatografie, Gelelektrophorese, Spektroskopie oder Immunassays) aufgelöst (z. B. mit Signalen oberhalb einer definierten Signal-Rausch-Schwelle) oder identifiziert werden. Zum Beispiel kann ein Test, der Proteine über einen breiten dynamischen Bereich hinweg nachweisen kann, in der Lage sein, Proteine mit sehr geringer Häufigkeit bis hin zu Proteinen mit sehr hoher Häufigkeit nachzuweisen. Der dynamische Bereich eines Tests kann direkt mit der Steigung der Signalintensität des Tests als Funktion der Häufigkeit der Biomoleküle zusammenhängen. Zum Beispiel kann ein Test mit einem niedrigen dynamischen Bereich eine niedrige (aber positive) Steigung der Test-Signalintensität als Funktion der Biomolekül-Häufigkeit aufweisen, z. B. kann das Verhältnis des für ein Biomolekül mit hoher Häufigkeit detektierten Signals zum Verhältnis des für ein Biomolekül mit niedriger Häufigkeit detektierten Signals bei einem Test mit einem niedrigen dynamischen Bereich niedriger sein als bei einem Test mit einem hohen dynamischen Bereich. In bestimmten Fällen kann sich der dynamische Bereich auf den dynamischen Bereich von Proteinen innerhalb einer Probe oder eines Testverfahrens beziehen.
  • Die hierin beschriebenen Verfahren der Biomolekül-Corona-Analyse können den dynamischen Bereich eines Tests komprimieren. Der dynamische Bereich eines Tests kann im Vergleich zu einem anderen Test komprimiert sein, wenn die Steigung der Signalintensität des Tests in Abhängigkeit von der Häufigkeit der Biomoleküle geringer ist als bei dem anderen Test. Zum Beispiel kann eine Plasmaprobe, die unter Verwendung einer Protein-Corona-Analyse mit Massenspektrometrie getestet wird, verglichen mit einer Plasmaprobe, die nur mit Massenspektrometrie getestet wird, einen komprimierten dynamischen Bereich aufweisen, direkt an der Probe oder im Vergleich zu bereitgestellten Häufigkeitswerten für Plasmaproteine in Datenbanken (z. B. die Datenbank, die in Keshishian et al., Mol. Cell Proteomics 14, 2375-2393 (2015), hierin auch als „Carr-Datenbank“ bezeichnet, bereitgestellt wird). Der komprimierte dynamische Bereich kann den Nachweis von mehr Biomolekülen mit geringer Häufigkeit in einer biologischen Probe unter Verwendung der Biomolekül-Corona-Analyse mit Massenspektrometrie als mit Massenspektrometrie allein ermöglichen.
  • Der dynamische Bereich eines Tests zur Proteomanalyse kann das Verhältnis zwischen dem Signal, das von den Proteinen mit der höchsten Häufigkeit (z. B. den höchsten 10 % der Proteine nach Häufigkeit) erzeugt wird, und dem Signal, das von den Proteinen mit der niedrigsten Häufigkeit (z. B. den niedrigsten 10 % der Proteine nach Häufigkeit) erzeugt wird, darstellen. Das Komprimieren des dynamischen Bereichs einer Proteomanalyse kann die Verringerung des Verhältnisses des von den Proteinen mit der höchsten Häufigkeit erzeugten Signals zu dem von den Proteinen mit der niedrigsten Häufigkeit erzeugten Signal für einen ersten Test der Proteomanalyse im Vergleich zu dem eines zweiten Tests der Proteomanalyse umfassen. Die hierin offenbarten Protein-Corona-Analysetests können den dynamischen Bereich im Vergleich zum dynamischen Bereich eines Verfahrens zur Gesamtproteinanalyse (z. B. Massenspektrometrie, Gelelektrophorese oder Flüssigkeitschromatografie) komprimieren.
  • Hierin werden mehrere Verfahren zum Komprimieren des dynamischen Bereichs eines Tests zur biomolekularen Analyse bereitgestellt, um den Nachweis von Biomolekülen mit geringer Häufigkeit im Vergleich zu Biomolekülen mit hoher Häufigkeit zu erleichtern. Zum Beispiel kann ein Partikeltyp der vorliegenden Offenbarung zur seriellen Abfrage einer Probe verwendet werden. Nach Inkubation des Partikeltyps in der Probe bildet sich eine Biomolekül-Corona, die die Oberfläche des Partikeltyps umfasst. Werden Biomoleküle in der Probe ohne die Verwendung der Partikeltypen direkt nachgewiesen, zum Beispiel durch direkte Massenspektrometrieanalyse der Probe, kann der dynamische Bereich einen größeren Konzentrationsbereich oder mehr Größenordnungen umfassen, als wenn die Biomoleküle auf die Oberfläche des Partikeltyps gerichtet werden. Somit kann die Verwendung der hierin offenbarten Partikeltypen zur Komprimierung des dynamischen Bereichs von Biomolekülen in einer Probe genutzt werden. Ohne durch eine Theorie eingeschränkt zu sein, kann dieser Effekt aufgrund eines stärkeren Einfangs von Biomolekülen mit höherer Affinität und geringerer Häufigkeit in der Biomolekül-Corona des Partikeltyps und eines geringeren Einfangs von Biomolekülen mit geringerer Affinität und höherer Häufigkeit in der Biomolekül-Corona des Partikeltyps beobachtet werden.
  • Ein dynamischer Bereich eines Tests zur Proteomanalyse kann die Steigung eines Plots eines mit dem Test zur Proteomanalyse gemessenen Proteinsignals in Abhängigkeit von der Gesamthäufigkeit des Proteins in der Probe sein. Das Komprimieren des dynamischen Bereichs kann das Verringern der Steigung des Plots eines Proteinsignals, das von einem Proteomanalyse-Test als Funktion der Gesamthäufigkeit des Proteins in der Probe gemessen wird, im Verhältnis zur Steigung des Plots eines Proteinsignals, das von einem zweiten Proteomanalyse-Test als Funktion der Gesamthäufigkeit des Proteins in der Probe gemessen wird, umfassen. Die hierin offenbarten Protein-Corona-Analysetests können den dynamischen Bereich im Vergleich zum dynamischen Bereich eines Verfahrens zur Gesamtproteinanalyse (z. B. Massenspektrometrie, Gelelektrophorese oder Flüssigkeitschromatografie) komprimieren.
  • Die Proteomanalyse kann durch Koppeln der Proteomanalyse mit der Nukleinsäureanalyse verbessert werden. Dies kann die genaue Identifizierung von Proteinen und Peptiden erleichtern, die ohne einen solchen gekoppelten Ansatz nicht oder nur ungenau identifizierbar wären. Die Nukleinsäureanalyse kann die Anzahl der identifizierbaren Peptide aus Proteomdaten (z. B. Massenspektrometriedaten von Peptidfragmenten) erhöhen. Zum Beispiel können genomische oder transkriptomische Daten die Identifizierung eines ansonsten nicht zuordenbaren massenspektrometrischen Merkmals ermöglichen. Das Profilerstellen von Nukleinsäuren von einem Subjekt kann auch Subpopulationen oder einzelne Proteine aus einer Proteingruppe identifizieren und darüber hinaus die Häufigkeit oder die relativen Häufigkeiten von Proteinen aus der Proteingruppe bestimmen (z. B. durch die Feststellung, dass eine Proteingruppe aus zwei Isoformen besteht, die in einem Häufigkeitsverhältnis von 99:1 vorliegen). In einigen Fällen kann die Bestimmung der relativen Häufigkeit eines Proteins aus einer Proteingruppe ein Protein mit einer Häufigkeit oder Konzentration unterhalb der Nachweisgrenze eines Verfahrens zur Proteinanalyse bestimmen. Somit kann das Koppeln der Protein- und Nukleinsäureanalyse mit der Proteinanalyse die Empfindlichkeit der Proteinanalyse um 1 Größenordnung, 2 Größenordnungen, 3 Größenordnungen, 4 Größenordnungen oder mehr erhöhen. Zum Beispiel kann ein Verfahren, das eine Nukleinsäure- und eine Proteinanalyse umfasst, Proteine oder Proteingruppen über einen breiteren Konzentrationsbereich identifizieren als ein Verfahren, das nur die Proteinanalyse umfasst.
  • Ein Beispiel für eine solche Bestimmung wird in 2B bereitgestellt, in der die Identifizierung eines Nebenallels von Präkallikrein mit einer Häufigkeit von 0,01 % im Vergleich zur Hauptform von Präkallikrein zusammengefasst ist. Eine solche Identifizierung von Variantenhäufigkeiten (z. B. Allel- oder Spleißhäufigkeiten) kann zur Verfeinerung von Proteinhäufigkeitsdaten (z. B. erhalten durch ein Proteinanalyseverfahren der vorliegenden Offenbarung) und zum Splitting einer einzelnen Proteingruppe-Häufigkeit in mehrere Protein- oder Proteinuntergruppen-Häufigkeiten verwendet werden. Im Fall von 2B könnte die massenspektrometrisch bestimmte Häufigkeit von Präkallikrein in eine Hauptform mit 99,99 % der gesamten Häufigkeit und eine Nebenform mit 0,01 % der gesamten Häufigkeit unterteilt werden.
  • Nukleinsäureanalyse
  • Die vorliegende Offenbarung stellt verschiedene Zusammensetzungen und Verfahren zur Analyse (z. B. Nachweisen oder Sequenzieren) von Nukleinsäuren bereit. In einigen Fällen können mit einigen der Zusammensetzungen und Verfahren der vorliegenden Offenbarung Genotyp- (oder Genom-) Informationen gewonnen werden. In einigen Fällen können sich Genotypinformationen auf Informationen über Substanzen beziehen, die ein Nukleotid und/oder eine Nukleinsäure-Komponente umfassen. In einigen Fällen können Genotypinformationen Epigenetikinformationen umfassen. In einigen Fällen können die Epigenetikinformationen die Modifikation von Histonen, die DNA-Methylierung, die Zugänglichkeit verschiedener Regionen in einem Genom, deren dynamische Veränderungen oder eine beliebige Kombination davon umfassen. In einigen Fällen können Genotypinformationen Primärstrukturinformationen, Sekundärstrukturinformationen, Tertiärstrukturinformationen oder Quartärinformationen über eine Nukleinsäure umfassen. In einigen Fällen können Genotypinformationen Informationen über Nukleinsäure-Ligand-Wechselwirkungen umfassen, wobei ein Ligand verschiedene biologische Moleküle und Substanzen umfassen kann, die in lebenden Organismen vorkommen, wie Nukleotide, Nukleinsäuren, Aminosäuren, Peptide, Proteine, Monosaccharide, Polysaccharide, Lipide, Phospholipide, Hormone oder eine beliebige Kombination davon. In einigen Fällen können Genotypinformationen eine Rate oder Prävalenz der Apoptose einer gesunden Zelle oder einer kranken Zelle umfassen. In einigen Fällen können Genotypinformationen einen Zustand einer Zelle umfassen, wie einen gesunden Zustand oder einen kranken Zustand. In einigen Fällen können Genotypinformationen Informationen über chemische Modifikationen eines Nukleinsäuremoleküls umfassen. In einigen Fällen kann eine chemische Modifikation Methylierung, Demethylierung, Aminierung, Desaminierung, Acetylierung, Oxidation, Oxygenierung, Reduktion oder eine beliebige Kombination davon umfassen. In einigen Fällen können Genotypinformationen Informationen darüber umfassen, von welcher Art von Zelle eine biologische Probe stammt. In einigen Fällen können Genotypinformationen Informationen über eine nicht-translatierte Region von Nukleinsäuren umfassen.
  • In einigen Fällen können Genotypinformationen Informationen über eine einzelne Zelle, ein Gewebe, ein Organ, ein System von Geweben und/oder Organen (wie Herz-Kreislauf-, Atmungs-, Verdauungs- oder Nervensystem) oder einen gesamten mehrzelligen Organismus umfassen. In einigen Fällen können Genotypinformationen Informationen über ein Individuum (z. B. einen einzelnen Menschen oder ein einzelnes Bakterium) oder eine Population von Individuen (z. B. Menschen mit einer Krebsdiagnose oder eine Kolonie von Bakterien) umfassen. Genotypinformationen können Informationen aus verschiedenen Lebensformen beinhalten, einschließlich Lebensformen aus den Archaea, den Bacteria, den Eukarya, den Protozoa, den Chromista, den Plantae, den Fungi oder aus den Animalia. In einigen Fällen können Genotypinformationen auch Informationen über Viren umfassen.
  • In einigen Fällen können Genotypinformationen Informationen über Exons und Introns im Lebenscode umfassen. In einigen Fällen können Genotypinformationen Informationen über Variationen oder Mutationen in der Primärstruktur von Nukleinsäuren umfassen, einschließlich Basensubstitutionen, Deletionen, Insertionen oder einer beliebigen Kombination davon. In einigen Fällen können Genotypinformationen Informationen über den Einbau von nicht-kanonischen Nukleobasen in Nukleinsäuren umfassen. In einigen Fällen können die Genotypinformationen Informationen über Variationen oder Mutationen in der Epigenetik umfassen.
  • In einigen Fällen können Genotypinformationen Informationen über Variationen in der Primärstruktur, Variationen in der Sekundärstruktur, Variationen in der Tertiärstruktur oder Variationen in der Quartärstruktur von Peptiden und/oder Proteinen umfassen, die eine oder mehrere Nukleinsäuren codieren.
  • Solche Zusammensetzungen und Verfahren können in Tests eingesetzt werden, die auf mehrere Arten von Biomolekülen abzielen. Zum Beispiel kann ein Test Proteine und Nukleinsäuren aus einer einzigen Probe analysieren.
  • Ein breites Spektrum von Krankheiten und Vorstufen von Krankheiten wird durch nachweisbare Veränderungen in nukleären, zytoplasmatischen und zellfreien Nukleinsäuren nachgewiesen. Viele Nukleinsäure-Krankheitsmarker sind jedoch möglicherweise unzureichende Indikatoren für bestimmte biologische Zustände und können daher für sich genommen nicht für eine genaue Diagnose verwendet werden. Dies kann zum Teil darauf zurückzuführen sein, dass viele genetische Marker mit mehreren Krankheiten korrelieren, wie etwa hohe Werte von Insulin codierender zellfreier DNA (cfDNA), die eine Reihe von Krankheiten beinhalten können, darunter Diabetes und das polyzystische Ovarsyndrom (PCOS). Darüber hinaus korreliert das Vorhandensein eines genetischen Markers, der mit einem Krankheitszustand in Verbindung gebracht wird, nicht immer mit der Krankheit selbst. Beispielsweise kann bei dem Nachweis von Krebs festgestellt werden, dass nicht-tumorigene Zellen mehr Onkogene tragen als eine entsprechende Krebszelle desselben Subjekts. Somit können Nukleinsäure-Biomarker zwar eine Vielzahl von Informationen über ein Subjekt bereitstellen, diese Informationen lassen sich jedoch nur schwer für eine genaue Diagnose nutzen.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt Verfahren bereit, die genaue Analysetechniken und Diagnosen auf der Grundlage von Nukleinsäuredaten und mit anderen Arten von Biomoleküldaten, wie Proteomdaten, ermöglichen. Durch Kombinieren mehrerer Formen der biomolekularen Analyse mit der Nukleinsäureanalyse können einzelne Biomarker (z. B. genetische Marker), die nur schwach mit einem bestimmten Krankheitszustand korrelieren oder von denen nicht bekannt ist, dass sie mit diesem korrelieren, für eine hochpräzise Diagnose verwendet werden. Darüber hinaus kann durch Messen und Analysieren einer großen Anzahl von Biomarkern das Rauschen, das von Variationen zwischen den Subjekten und externen Faktoren herrührt (z. B. kurzfristige Veränderungen der Genexpression aufgrund von Stress), von wirklich positiven Ergebnissen für eine Krankheit oder einen Zustand unterschieden werden.
  • In einigen Tests können verschiedene Arten von Biomolekülen in getrennten Partitionen von Proben angereichert oder analysiert werden. Zum Beispiel kann ein Test das Analysieren von Nukleinsäuren in einer ersten Partition der Probe, das Analysieren von Proteinen in einer zweiten Partition der Probe und optional das Analysieren von Lipiden und Metaboliten in einer dritten Partition der Probe umfassen. In einigen Tests können mehrere Arten von Biomolekülen in einer einzigen Probenpartition angereichert oder analysiert werden (z. B. können Nukleinsäuren und Peptide aus einem einzigen Probenvolumen angereichert werden).
  • Verschiedene Reagenzien für die Sequenzierung und Verfahren zur Sequenzierung von Nukleinsäuren stehen im Einklang mit den hierin offenbarten Zusammensetzungen und Verfahren zum parallelen Testen von Proteinen (z. B. unter Verwendung der Corona-Analyse) und Nukleinsäuren (z. B. unter Verwendung eines Sequenzierungsverfahrens). Die hierin offenbarten Verfahren können die Anreicherung eines oder mehrerer Nukleinsäuremoleküle aus einer Probe umfassen. Dies kann die Anreicherung in Lösung, die Anreicherung auf einem Sensorelement (z. B. einem Partikel), die Anreicherung auf einem Substrat (z. B. einer Oberfläche eines Eppendorf-Röhrchens) oder die selektive Entfernung einer Nukleinsäure (z. B. durch sequenzspezifische Affinitätsausfällung) umfassen. Die Anreicherung kann eine Amplifikation umfassen, die eine differentielle Amplifikation von zwei oder mehr verschiedenen Zielnukleinsäuren beinhaltet. Die differentielle Amplifikation kann basierend auf Sequenz, CG-Content oder posttranskriptionalen Modifikationen wie dem Methylierungsstatus erfolgen. Die Anreicherung kann auch Hybridisierungsverfahren umfassen, wie etwa Pull-down-Verfahren. Zum Beispiel kann eine Substratpartition immobilisierte Nukleinsäuren umfassen, die in der Lage sind, an Nukleinsäuren einer bestimmten Sequenz zu hybridisieren, und dadurch bestimmte Nukleinsäuren aus einer komplexen biologischen Lösung zu isolieren. Die Hybridisierung kann auf Gene, Exons, Introns, regulatorische Regionen, Spleißstellen, Reassemblierungsgene und andere Nukleinsäureziele abzielen. Bei der Hybridisierung kann ein Pool von Nukleinsäuresonden verwendet werden, die so entworfen sind, dass sie auf mehrere verschiedene Sequenzen abzielen oder eine einzige Sequenz abdecken.
  • Die Anreicherung kann eine Hybridisierungsreaktion umfassen und kann eine Teilmenge von Nukleinsäuremolekülen aus einer biologischen Probe erzeugen. Die Hybridisierung kann in Lösung, auf einer Substratoberfläche (z. B. auf der Wand eines Wells in einer Mikrotiterplatte), auf einem Sensorelement oder einer beliebigen Kombination davon ausgeführt werden. Ein Hybridisierungsverfahren kann für Einzelnukleotid-Polymorphismen empfindlich sein. Beispielsweise kann ein Hybridisierungsverfahren molekulare Inversionssonden umfassen.
  • Die Anreicherung kann auch eine Amplifikation umfassen. Geeignete Amplifikationsverfahren beinhalten Polymerase-Kettenreaktion (PCR), Festphasen-PCR, RT-PCR, qPCR, Multiplex-PCR, Touchdown-PCR, nanoPCR, verschachtelte PCR, Hot-Start-PCR, Helicase-abhängige Amplifikation, schleifenvermittelte isotherme Amplifikation (LAMP), selbsterhaltende Sequenzreplikation, Nukleinsäuresequenz-basierte Amplifikation, Strangverdrängungsamplifikation, Rolling-Circle-Amplifikation, Ligase-Kettenreaktion und eine beliebige andere geeignete Amplifikationstechnik.
  • Die Sequenzierung kann auf eine bestimmte Sequenz oder Region eines Genoms abzielen. Die Sequenzierung kann auf eine bestimmte Art von Sequenz, wie z. B. Exons, abzielen. In einigen Fällen umfasst die Sequenzierung eine Exom-Sequenzierung. In einigen Fällen umfasst die Sequenzierung die Sequenzierung des gesamten Exoms. Die Sequenzierung kann auf chromatinierte oder nicht-chromatinierte Nukleinsäuren abzielen. Die Sequenzierung kann sequenzunspezifisch sein (z. B. eine Ablesung unabhängig von der Zielsequenz bereitstellen). Die Sequenzierung kann auf eine für eine Polymerase zugängliche Region des Genoms abzielen. Die Sequenzierung kann auf Nukleinsäuren, die in einem Teil einer Zelle lokalisiert sind, wie in den Mitochondrien oder im Zytoplasma, abzielen. Die Sequenzierung kann auf Nukleinsäuren, die in einer Zelle, einem Gewebe oder einem Organ lokalisiert sind, abzielen. Die Sequenzierung kann auf RNA, DNA, eine andere Nukleinsäure oder eine Kombination davon abzielen.
  • „Nukleinsäure“ kann sich auf eine polymere Form von Nukleotiden beliebiger Länge in ein-, zwei- oder mehrsträngiger Form beziehen. Eine Nukleinsäure kann eine beliebige Kombination von Ribonukleotiden, Desoxyribonukleotiden und deren natürlichen und nicht natürlichen Analoga beinhalten, einschließlich 5-Bromuracil, Peptidnukleinsäuren, verriegelte Nukleotide, Glycolnukleotide, Threosenukleotide, Dideoxynukleotide, 3'-Desoxyribonukleotide, Dideoxyribonukleotide, 7-Desaza-GTP, fluorophorgebundene Nukleotide, thiolhaltige Nukleotide, Biotin-verknüpfte Nukleotide, Methyl-7-guanosin, methylierte Nukleotide, Inosin, Thiouridin, Pseudourdin, Dihydrouridin, Queuosin und Wyosin. Eine Nukleinsäure kann ein Gen, einen Teil eines Gens, ein Exon, ein Intron, Boten-RNA (mRNA), Transfer-RNA (tRNA), ribosomale RNA (rRNA), Short Interfering RNA (siRNA), Short Hairpin RNA (shRNA), micro-RNA (miRNA), ein Ribozym, cDNA, eine rekombinante Nukleinsäure, eine verzweigte Nukleinsäure, ein Plasmid, zellfreie DNA (cfDNA), zellfreie RNA (cfRNA), genomische DNA, mitochondriale DNA (mtDNA), zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA), lange nicht codierende RNA, Telomerase-RNA, Piwi-interagierende RNA, kleine nukleäre RNA (snRNA), Small Interfering RNA, YRNA, zirkuläre RNA, kleine nukleoläre RNA oder pseudogene RNA umfassen. Eine Nukleinsäure kann ein DNA- oder RNA-Molekül umfassen. Eine Nukleinsäure kann auch eine definierte 3-dimensionale Struktur aufweisen. In einigen Fällen kann eine Nukleinsäure eine nicht-kanonische Nukleobase oder ein Nukleotid umfassen, wie etwa Hypoxantin, Xantin, 7-Methylguanin, 5,6-Dihydrouracil, 5-Methylcytosin oder eine beliebige Kombination davon. Nukleinsäuren können auch Nicht-Nukleinsäuremoleküle umfassen.
  • Eine Nukleinsäure kann aus verschiedenen Quellen stammen. In einigen Fällen können eine Nukleinsäuremoleküle von einem Exosom, einem apoptotischen Körper, einer Tumorzelle, einer gesunden Zelle, einem Virtosom, einem extrazellulären Membranvesikel, einer neutrophilen extrazellulären Falle (NET) oder einer beliebigen Kombination davon stammen.
  • Eine Nukleinsäure kann verschiedene Längen umfassen. In einigen Fällen kann eine Nukleinsäure mindestens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000 oder 10000 Nukleotide umfassen. In einigen Fällen kann eine Nukleinsäure höchstens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000 oder 10000 Nukleotide umfassen.
  • Für die Sequenzierung können verschiedene Reagenzien verwendet werden. In einigen Fällen kann ein Reagenz Primer, Oligonukleotide, Switch-Oligonukleotide, Adapter, Amplifikationsadapter, Polymerasen, dNTPs, Cofaktoren, Puffer, Enzyme, ionische Cofaktoren, Ligase, reverse Transkriptase, Restriktionsenzyme, Endonukleasen, Transposase, Protease, Proteinase K, DNase, RNase, Lysemittel, Lysozyme, Achromopeptidase, Lysostaphin, Labiase, Kitalase, Lytikase, Inhibitoren, Inaktivierungsmittel, Chelatbildner, EDTA, Verdrängungsmittel, Reduktionsmittel, DTT, Tenside, TritonX-IOO, Tween 20, Natriumdodecylsulfat, Sarkosyl oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
  • Es können verschiedene Verfahren zum Sequenzieren von Nukleinsäuren verwendet werden. In einigen Fällen kann ein Verfahren zur Nukleinsäuresequenzierung Hochdurchsatzsequenzierung, Next-Generation-Sequenzierung, Flusssequenzierung, massiv-parallele Sequenzierung, Shotgun-Sequenzierung, Einzelmolekül-Echtzeitsequenzierung, Ionen-Halbleiter-Sequenzierung, Elektrophorese-Sequenzierung, Pyrosequenzierung, Sequenzierung durch Synthese, kombinatorische Sondenanker-Synthese-Sequenzierung, Sequenzierung durch Ligation, Nanopore-Sequenzierung, GenapSys-Sequenzierung, Sequenzierung mit Kettenterminierung, Polony-Sequenzierung, 454-Pyrosequenzierung, Sequenzierung mit reversibler Terminierungschemie, Heliskop-Einzelmolekülsequenzierung, DNA-Sequenzierung mit Tunnelströmen, Sequenzierung durch Hybridisierung, klonale Einzelmolekül-Array-Sequenzierung, Sequenzierung mit MS, DNA-seq, RNA-seq, ATAC-seq, Methyl-seq, ChIP-seq oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
  • Reagenzien für die Sequenzierung und Verfahren zur Sequenzierung von Nukleinsäuren beinhalten diejenigen, die in WO2012050920 , WO2020023744 , WO2019108851 , WO2019084158 , WO2020023744 , US20190177803 und US20190316185 beschrieben sind, die hierin jeweils durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind.
  • Wie hierin offenbart, können Nukleinsäuren durch molekularbiologische Standardverfahren für nachgeschaltete Anwendungen verarbeitet werden. Nukleinsäuren können aus Nukleinsäuren hergestellt werden, die aus einer Probe der vorliegenden Offenbarung isoliert wurden. Die Nukleinsäuren können anschließend an eine Adaptor-Polynukleotidsequenz gebunden werden, die eine doppelsträngige Nukleinsäure umfassen kann. Die Nukleinsäuren können vor dem Binden an die Adaptor-Polynukleotidsequenzen endrepariert werden. Die Adaptor-Polynukleotide können an ein oder beide Enden der Nukleotidsequenzen gebunden werden. Derselbe oder ein anderer Adaptor kann an jedes Ende des Fragments gebunden werden, wodurch ein „Adaptor-Nukleinsäure-Adaptor“-Konstrukt entsteht. An jedes Ende des Fragments kann eine Vielzahl des gleichen oder eines anderen Adaptors gebunden sein. In einigen Fällen können verschiedene Adaptoren an jedes Ende der Nukleinsäure gebunden werden, wenn Adaptoren an beide Enden der Nukleinsäure gebunden sind. Verschiedene Verfahren zum Binden von Nukleinsäureadaptoren an eine Nukleinsäure von Interesse stehen im Einklang mit den hierin offenbarten Zusammensetzungen und Verfahren, einschließlich derjenigen, die standardmäßige molekulare Klonierungstechniken beinhalten (Sambrook und Russell, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 3. Auflage Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001), hierin durch Bezugnahme aufgenommen).
  • Ein zu einem Sequenzierungs-Primer komplementäres Oligonukleotid-Tag kann mit an eine Zielnukleinsäure gebundenen Adaptoren eingebaut werden. Für die Analyse mehrerer Proben können verschiedene Oligonukleotid-Tags, die zu getrennten Sequenzierungs-Primern komplementär sind, mit an eine Zielnukleinsäure gebundenen Adaptoren eingebaut werden.
  • Ein Oligonukleotid-Index-Tag kann auch in Adaptoren eingebaut werden, die an eine Zielnukleinsäure gebunden sind. In Fällen, in denen Deletionsprodukte aus einer Vielzahl von Polynukleotiden erzeugt werden, bevor die Deletionsprodukte an eine auf einer Struktur (z. B. einem Sensorelement wie einem Partikel) immobilisierte Nukleinsäure hybridisiert werden, können Polynukleotide, die verschiedenen Nukleinsäuren von Interesse entsprechen, zunächst an verschiedene Oligonukleotid-Tags gebunden werden, so dass anschließend erzeugte Deletionsprodukte, die verschiedenen Nukleinsäuren von Interesse entsprechen, gruppiert oder unterschieden werden können. Folglich können Deletionsprodukte, die von derselben Nukleinsäure von Interesse stammen, dasselbe Oligonukleotid-Index-Tag aufweisen, so dass das Index-Tag Sequenzierungs-Reads identifiziert, die von derselben Nukleinsäure von Interesse stammen. Ebenso werden Deletionsprodukte, die von verschiedenen Nukleinsäuren stammen, verschiedene Oligonukleotid-Index-Tags aufweisen, damit sie gruppiert oder unterschieden werden können, wie etwa auf einem Sensorelement. Oligonukleotid-Index-Tags können eine Länge von etwa 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 75 bis 100 Nukleotiden oder Basenpaaren oder eine beliebige Länge dazwischen aufweisen.
  • Die Oligonukleotid-Index-Tags können getrennt oder in Verbindung mit einem Primer, einer Primer-Bindungsstelle oder einer anderen Komponente hinzugefügt werden. Umgekehrt kann ein Pair-End-Read ausgeführt werden, wobei der Read vom ersten Ende einen Teil der Sequenz von Interesse umfassen kann und der Read vom anderen (zweiten) Ende als Markierung verwendet werden kann, um das Fragment zu identifizieren, von dem der erste Read stammt.
  • Ein Sequenzierungs-Read kann von dem Punkt an eingeleitet werden, an dem das modifizierte Nukleotid in die verlängerte Einfangsonde eingebaut wird. Ein Sequenzierungs-Primer kann an verlängerte Einfangsonden oder deren Komplemente hybridisiert werden, die vor der Initiierung eines Sequenz-Reads optional amplifiziert und in Gegenwart natürlicher Nukleotide verlängert werden können. Die Verlängerung des Sequenzierungs-Primers kann an der Stelle, an der das erste modifizierte Nukleotid in das Template eingebaut wird, zum Stillstand kommen, und ein komplementäres modifiziertes Nukleotid kann an der Stelle des Stillstands mit Hilfe einer Polymerase eingebaut werden, die in der Lage ist, ein modifiziertes Nukleotid einzubauen (z. B. die TiTaq-Polymerase). Ein Sequenzierungs-Read kann an der ersten Base nach dem Stillstand oder dem Punkt des modifizierten Nukleotideinbaus eingeleitet werden. In einem Sequenzierung-durch-Synthese-Verfahren kann ein Sequenzierungs-Read an der ersten Base nach dem Strömungsabriss oder dem Punkt des modifizierten Nukleotideinbaus eingeleitet werden.
  • Aspekte der vorliegenden Offenbarung umfassen Verfahren und Zusammensetzungen im Zusammenhang mit der Sequenzierung von Nukleinsäuren (Polynukleotiden). Die Verfahren der vorliegenden Offenbarung stellen die Identifizierung und Quantifizierung von Nukleinsäuren in einem Subjekt oder einer Probe bereit. In einigen hierin beschriebenen Verfahren und Zusammensetzungen kann die Nukleotidsequenz eines Teils einer Zielnukleinsäure oder eines Fragments davon mit einer Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen bestimmt werden. Beispiele für Sequenzierungsverfahren beinhalten Elektrophoreseverfahren, Sequenzierung durch Synthese, Sequenzierung durch Ligation, Sequenzierung durch Hybridisierung, Einzelmolekül-Sequenzierung und Echtzeit-Sequenzierungsverfahren. Der Prozess zur Bestimmung der Nukleotidsequenz einer Zielnukleinsäure oder eines Fragments davon kann ein automatisierter Prozess sein. Bei bestimmten Amplifikationsreaktionen können die Einfangsonden als Primer fungieren, die das Priming einer Nukleotidsynthesereaktion unter Verwendung eines Polynukleotids aus der Nukleinsäureprobe als Template ermöglichen. Auf diese Weise lassen sich Informationen über die Sequenz der dem Array zugeführten Polynukleotide gewinnen. Polynukleotide, die mit den Einfangsonden auf dem Array hybridisiert sind, können als Sequenzierungs-Templates dienen, wenn dem Array ferner Primer zugeführt werden, die mit den an die Einfangsonden gebundenen Polynukleotiden und Sequenzierungsreagenzien hybridisieren. Verfahren zur Sequenzierung unter Verwendung von Arrays sind in der Fachliteratur bereits beschrieben worden.
  • Nukleinsäureanalyseverfahren können Paired-End-Reads auf Nukleinsäureclustern erzeugen. Verfahren zur Gewinnung von Paired-End-Reads sind in WO/07010252 und WO/07091077 beschrieben, die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind. Bei solchen Verfahren kann ein Nukleinsäurecluster auf einem Sensorelement, wie einer Oberfläche, immobilisiert werden. Die Paired-End-Sequenzierung erleichtert das Lesen sowohl des Vorwärts- als auch des Rückwärts-Template-Strangs jedes Clusters während eines Paired-End-Reads. Im Allgemeinen können Template-Cluster auf der Oberfläche eines Substrats (z. B. einer Durchflusszelle) durch Brückenamplifikation amplifiziert und durch gepaarte Primer sequentiell sequenziert werden. Nach der Amplifikation der Template-Stränge kann eine überbrückte Doppelstrangstruktur entstehen. Diese kann behandelt werden, um einen Teil eines der Stränge jedes Doppelstrangs von der Oberfläche zu lösen. Die einzelsträngige Nukleinsäure kann für die Sequenzierung, Primer-Hybridisierung und Primer-Verlängerungszyklen zur Verfügung stehen. Nach dem ersten Sequenzierungslauf können die Enden des ersten einzelsträngigen Templates mit den immobilisierten Primern hybridisiert werden, die aus dem anfänglichen Cluster-Amplifikationsverfahren übrig geblieben sind. Die immobilisierten Primer können unter Verwendung des hybridisierten ersten Einzelstrangs als Template verlängert werden, um die ursprüngliche doppelsträngige Struktur zu resynthetisieren. Die doppelsträngige Struktur kann so behandelt werden, dass zumindest ein Teil des ersten Template-Strangs entfernt wird, so dass der resynthetisierte Strang in einzelsträngiger Form immobilisiert bleibt. Der resynthetisierte Strang kann sequenziert werden, um eine zweite Sequenz zu bestimmen, deren Position vom entgegengesetzten Ende des ursprünglichen Template-Fragments stammt, das durch den Fragmentierungsprozess erhalten wurde.
  • Die Nukleinsäuresequenzierung kann als Einzelmolekülsequenzierung oder als Sequenzierung durch Synthese erfolgen. Die Sequenzierung kann eine massiv-parallele Array-Sequenzierung sein (z. B. Illumina™-Sequenzierung), die unter Verwendung von Template-Nukleinsäuremolekülen ausgeführt werden kann, die auf einem Träger, wie einer Durchflusszelle, immobilisiert sind. Ein Verfahren zur Hochdurchsatz-Sequenzierung kann mindestens etwa 10.000, 100.000, 1 Million, 10 Millionen, 100 Millionen, 1 Milliarde oder mehr Polynukleotidmoleküle gleichzeitig (oder im Wesentlichen gleichzeitig) sequenzieren. Die Sequenzierungsverfahren können Folgendes beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt: Pyrosequenzierung, Sequenzierung durch Synthese, Einzelmolekülsequenzierung, Nanoporen-Sequenzierung, Halbleitersequenzierung, Sequenzierung durch Ligation, Sequenzierung durch Hybridisierung, digitale Genexpression (Helicos), massiv parallele Sequenzierung, z. B. Helicos, Clonal Single Molecule Array (SolexalIllumina), Sequenzierung mit PacBio, SOLiD, Ion Torrent oder Nanopore-Plattformen. Die Sequenzierung kann ein Sequenzierungsverfahren der ersten Generation umfassen, wie Maxam-Gilbert- oder Sanger-Sequenzierung, oder ein Hochdurchsatz-Sequenzierungsverfahren (z. B. Next-Generation-Sequenzierung oder NGS).
  • Die hierin offenbarten Verfahren können die Sequenzierung eines ganzen Genoms oder von Teilen davon umfassen. Die Sequenzierung kann die Sequenzierung eines ganzen Genoms, eines ganzen Exoms oder von Teilen davon umfassen (z. B. eines Panels von Genen, das potenziell codierende und nicht codierende Regionen davon beinhaltet). Die Sequenzierung kann die Sequenzierung eines Transkriptoms oder eines Teils davon umfassen. Die Sequenzierung kann die Sequenzierung eines Exoms oder eines Teils davon umfassen. Die Sequenzierungsabdeckung kann basierend auf dem analytischen oder experimentellen Aufbau oder dem gewünschten Sequenzierungs-Footprint optimiert werden.
  • Die Sequenzierungsverfahren der vorliegenden Offenbarung können zum Nachweis von Keimbahn-Suszeptibilitäts-Loci, somatischen Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNPs), kleinen Insertions- und Deletionsmutationen (Indel), Kopienzahlvariationen (CNVs) und Strukturvarianten (SVs) eingesetzt werden.
  • Die Sequenzierungsverfahren der vorliegenden Offenbarung können eine Sequenzanalyse von RNA beinhalten. RNA-Sequenzen oder Expressionsniveaus können unter Verwendung einer Reverse Transkription analysiert werden, um komplementäre DNA-Moleküle (cDNA) aus RNA für die Sequenzierung zu erzeugen, oder unter Verwendung der Polymerase-Kettenreaktion der Reversen Transkription zur Quantifizierung der Expressionsniveaus. Die Sequenzierungsverfahren der vorliegenden Offenbarung können RNA-Strukturvarianten und Isoformen, wie Spleißvarianten und Strukturvarianten, nachweisen. Die Sequenzierungsverfahren der vorliegenden Offenbarung können RNA-Sequenzen oder Strukturvarianten quantifizieren.
  • Darüber hinaus können die Sequenzierungsverfahren der vorliegenden Offenbarung eine Nukleinsäure quantifizieren, so dass Sequenzvariationen innerhalb einer einzelnen Probe identifiziert und quantifiziert werden können (z. B. ist ein erster Prozentsatz eines Gens nicht mutiert und ein zweiter Prozentsatz eines Gens in einer Probe enthält ein Indel).
  • Nukleinsäure-Analyseverfahren können die physikalische Analyse von Nukleinsäuren umfassen, die aus einer biologischen Probe entnommen wurden. Ein Verfahren kann Nukleinsäuren basierend auf ihrer Masse, ihrem posttranskriptionalen Modifikationszustand (z. B. Capping), ihrer Histonylierung, ihrer Zirkularisierung (z. B. zum Nachweis extrachromosomaler zirkulärer DNA-Elemente) oder ihrer Schmelztemperatur unterscheiden. Zum Beispiel kann ein Test die Restriktionsfragmentlängenpolymorphie (RFLP) oder die elektrophoretische Analyse von DNA aus einer biologischen Probe umfassen. In einigen Fällen kann die posttranskriptionale Modifikation die 5'-Capping, die 3'-Spaltung, die 3'-Polyadenylierung, das Spleißen oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
  • Die Nukleinsäureanalyse kann auch eine sequenzspezifische Abfrage beinhalten. Ein Test zur sequenzspezifischen Abfrage kann auf eine bestimmte Sequenz abzielen, um deren Vorhandensein, Abwesenheit oder relative Häufigkeit in einer biologischen Probe zu bestimmen. Zum Beispiel kann ein Test einen Southern Blot, qPCR, Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH), Array-Comparative Genomic Hybridization (Array-CGH), quantitative Fluoreszenz-PCR (QF-PCR), Nanopore-Sequenzierung, Sequenzierung durch Hybridisierung, Sequenzierung durch Synthese, Sequenzierung durch Ligation oder Einfangen durch nukleinsäurebindende Einheiten (z. B. z. B. einzelsträngige Nukleotide oder nukleinsäurebindende Proteine) umfassen, um das Vorhandensein eines Gens von Interesse (z. B. eines Onkogens) in einer von einem Subjekt entnommenen Probe zu bestimmen. Ein Test kann auch die sequenzspezifische Sammlung mit der Sequenzierungsanalyse koppeln. Zum Beispiel kann ein Test das Erzeugen eines bestimmten Sticky-End-Motivs in Nukleinsäuren mit einer bestimmten Zielsequenz, das Ligieren eines Adaptors an Nukleinsäuren mit dem bestimmten Sticky-End-Motiv und das Sequenzieren der mit dem Adaptor ligierten Nukleinsäuren umfassen, um das Vorhandensein oder die Prävalenz von Mutationen in einem Gen von Interesse zu bestimmen.
  • Genomvariante
  • In einigen Fällen kann eine Genomvariante mit Hilfe eines Tests nachgewiesen werden. In einigen Fällen kann sich eine Genomvariante auf eine Nukleinsäuresequenz beziehen, die von einer oder mehreren DNA-Adressen in einer Probe stammt und eine Sequenz umfasst, die sich von einer Nukleinsäuresequenz unterscheidet, die von derselben oder denselben DNA-Adressen in einer Referenzprobe stammt. In einigen Fällen kann eine Genomvariante eine Mutation umfassen, wie eine Insertionsmutation, Deletionsmutationen, Substitutionsmutationen, Kopienzahlvariationen, Transversionen, Translokationen, Inversionen, Aneuploidie, partielle Aneuploidie, Polyploidie, chromosomale Instabilität, Chromosomenstrukturveränderungen, Genfusionen, Chromosomenfusionen, Gentrunkierungen, Genamplifikationen, Genduplikationen, Chromosomenläsionen, DNA-Läsionen, anormale Veränderungen der chemischen Modifikationen von Nukleinsäuren, anormale Veränderungen der epigenetischen Muster, anormale Veränderungen der Nukleinsäure-Methylierungsinfektion, Chromosomenläsionen, DNA-Läsionen oder eine beliebige Kombination davon. In einigen Fällen kann ein Satz genomischer Varianten einen einzelnen Nukleotid-Polymorphismus (SNP) umfassen.
  • In einigen Fällen kann eine Genomvariante anhand von DNA oder Kopien davon, wie RNA, oder anhand von Nukleinsäurebibliotheken, die aus DNA oder RNA amplifiziert wurden, nachgewiesen werden.
  • In einigen Fällen kann eine Genomvariante mit Hilfe eines Proteomtests nachgewiesen werden, wobei der Proteomtest eine Peptidsequenz nachweist, die eine Mutation in ihrer primären Sequenz aufweist und identifiziert werden kann.
  • Duale Protein-Nukleinsäure-Tests
  • Die vorliegende Offenbarung stellt Verfahren zur parallelen Identifizierung von Proteinen und Nukleinsäuren aus einer Probe bereit. Die Kopplung dieser beiden Analyseformen kann die Einschränkungen überwinden, die jeder Art innewohnen. Insbesondere das Ausführen einzelner Protein- oder Nukleinsäureanalysen kann unbestimmte Identifizierungen erzeugen, wie etwa unsichere genomische Kopienzahlen oder nicht eindeutige Zuordnungen von Proteinisoformen. In vielen Fällen kann die richtige Kopplung von Nukleinsäure- und Proteinanalyse diese Unbestimmtheiten überwinden und den diagnostischen Erkenntnisgewinn über die Summe aller Protein- und Nukleinsäureanalysen, die einzeln bereitgestellt werden, hinaus erhöhen.
  • Einige Verfahren können die parallele Sammlung von Proteinen und Nukleinsäuren auf einem Sensorelement (z. B. einem Partikel) umfassen. Zum Beispiel kann ein Verfahren die gleichzeitige Adsorption von Proteinen und Nukleinsäuren auf einem Sensorelement umfassen, gefolgt von der Sequenzierung von Nukleinsäuren und der Proteinanalyse durch Massenspektrometrie. Ein Verfahren kann auch die gleichzeitige Adsorption von Proteinen und Nukleinsäuren auf einem Sensorelement und das Sammeln der Proteine und Nukleinsäuren von dem Sensorelement zur parallelen Proteinanalyse (z. B. Massenspektrometrie) und Nukleinsäure-Sequenzierung umfassen. Ein solches Verfahren kann die Trennung der Proteine von den Nukleinsäuren umfassen, wie etwa durch Chromatografie, getrennte Elution der Proteine und Nukleinsäuren von einem Sensorelement, differentielle Ausfällung, Phasentrennung oder Affinitätseinfang. Alternativ kann ein Verfahren die Adsorption von Proteinen an ein Sensorelement umfassen, gefolgt von der Sammlung von Nukleinsäuren aus der Probe. Ferner kann ein Verfahren die Aufteilung einer Probe in getrennte Teile für die Protein- (z. B. Biomolekül-Corona) und Nukleinsäureanalyse umfassen.
  • Die Nukleinsäureanalyse kann die Proteinanalyse (z. B. Biomolekül-Corona) leiten oder informieren. Die Ergebnisse der Nukleinsäureanalyse können zu einer Proteinidentifizierung beitragen. In einigen Fällen kann die Proteinanalyse bestimmen, ob ein Protein vorhanden ist, und die Nukleinsäureanalyse kann die genaue Sequenz des Proteins bestimmen. Dies kann auftreten, wenn Massenspektrometriedaten nur einen Teil einer Protein- oder Peptidsequenz identifizieren. In solchen Fällen können Nukleinsäuredaten, wie die Identifizierung einer bestimmten RNA-Isoform in einer Probe, verwendet werden, um die Identität oder die vollständige Sequenz des Proteins oder Peptids nachzuweisen. In einem Beispiel können Fälle, in denen Protein-Domänen-Transpositionen (z. B. eine HRAS-Proteinkinase-Domänen-Transposition, die zu konstitutiver Aktivität und möglicherweise erhöhtem Krebsrisiko führt) die Aufschlussmuster von Peptidfragmenten nicht verändern, durch Protein-Analyse allein schwer festzustellen sein, können aber durch eine Kombination von Biomolekül-Corona-Analyse und Genomanalyse aufgeklärt werden, wobei die Biomolekül-Corona-Analyse das Vorhandensein des Proteins identifizieren kann und die Genomanalyse seinen Transpositionsstatus bestimmen kann.
  • Eine Nukleinsäureanalyse (z. B. eine Transkriptomanalyse) kann verwendet werden, um zu bestimmen, welche Proteinspleißvarianten in einer Probe vorhanden sind. RNA-Analyse kann ferner dazu verwendet werden, die relativen Häufigkeiten der Proteinspleißvarianten zu bestimmen. Die Proteinanalyse kann verwendet werden, um die in einer Probe vorhandenen RNA-Varianten (z. B. mRNA-Spleißvarianten) zu bestimmen.
  • Die Nukleinsäureanalyse kann auch ein einzelnes Protein aus einer experimentell identifizierten Proteingruppe unterscheiden. Die Biomolekül-Corona-Analyse kann Proteingruppen identifizieren, die Vielzahlen von Proteinen umfassen. In solchen Fällen können Nukleinsäureinformationen wie eine genomische Sequenz, eine RNA-Sequenz (z. B. eine bestimmte RNA-Isoform oder Spleißvariante) oder eine die Expression modulierende Nukleinsäuremodifikation (z. B. Methylierung) verwendet werden, um das Protein oder den Satz von Proteinen, die in der Proteingruppe vorhanden sind, nachzuweisen. Zum Beispiel kann eine Biomolekül-Corona-Analyse eine Proteingruppe identifizieren, die aus sieben verwandten Proteinen besteht (z. B. die sieben bestätigten 14-3-3-Proteinisoformen, die in Säugetierzellen vorkommen), während eine anschließende Nukleinsäureanalyse bestimmen kann, dass RNA, die zwei der sieben verwandten Proteine codiert, in der Probe vorhanden ist, wodurch die Proteine aus der in der Probe vorhandenen Proteingruppe bestimmt werden.
  • Auf diese Weise kann die Nukleinsäureanalyse die Anzahl der Proteine oder Proteingruppen, die durch einen Test identifiziert werden, erhöhen. Die Nukleinsäureanalyse kann die einzelnen Proteine innerhalb einer identifizierten Proteingruppe bestimmen oder Proteinuntergruppen innerhalb einer Proteingruppe identifizieren. Das Koppeln der Nukleinsäureanalyse mit der Proteinanalyse kann somit die Anzahl der identifizierten Proteine oder Proteingruppen um mindestens 5 %, mindestens 10 %, mindestens 15 %, mindestens 20 %, mindestens 25 %, mindestens 30 %, mindestens 40 %, mindestens 50 %, mindestens 60 %, mindestens 80 % oder mindestens 100 % im Vergleich zu einem Test erhöhen, der nur eine Proteinanalyse umfasst.
  • Die Nukleinsäureanalyse kann auch die Protein- (z. B. Protein-Corona) und Biomolekül-Corona-Analyse leiten. In einigen Fällen umfasst die Massenspektrometrieanalyse (und damit ein Biomolekül-Corona-Verfahren) eine datenabhängige Erfassung, bei der eine Anzahl von Ionen (z. B. bestimmte m/z-Verhältnisse) für die tandem-Massenspektrometrieanalyse vorausgewählt wird. Ein Ion oder eine Vielzahl von Ionen der datenabhängigen Erfassung kann basierend auf den Ergebnissen der Nukleinsäureanalyse ausgewählt werden. Zum Beispiel kann die Nukleinsäureanalyse zwei Proteinvarianten mit vorhergesagten Peptidfragmenten identifizieren, die eine gemeinsame Masse haben, sich aber in der Sequenz unterscheiden, und einem massenspektrometrischen Gerät Anweisungen bereitstellen, die Masse des Peptidfragments in eine datenabhängige Erfassung einzubeziehen. Die Massenspektrometrieanalyse kann auch eine datenunabhängige Erfassung umfassen, bei der ein Masse/Ladung-Bereich für die tandem-Massenspektrometrieanalyse vorausgewählt wird. In solchen Fällen kann die Nukleinsäureanalyse die analysierten Masse/Ladung-Bereiche vorgeben oder teilweise vorgeben. Die Nukleinsäureanalyse kann auch die Ionisierungsmethodik bestimmen. Zum Beispiel können die Ergebnisse der Nukleinsäureanalyse die Laserleistung für ein massenspektrometrisches Experiment mit matrixunterstützter Laserdesorption/Ionisation (MALDI) bestimmen und dadurch die für die Analyse erzeugten Biomolekülfragmente beeinflussen.
  • Subjektspezifische Bibliotheken
  • Nukleinsäure- und Proteinanalysen können einzeln oder in Kombination verwendet werden, um subjektspezifische (z. B. patientenspezifische) Bibliotheken zu entwickeln, die die Tiefe und Genauigkeit von Massenspektrometrieanalysen beschleunigen und erweitern können. Einige Massenspektrometrieanalysen sind durch den Grad der Mehrdeutigkeit bei der Zuordnung von Proteinen begrenzt. In einigen Fällen kann nur ein Teil der Sequenz eines Proteins durch Massenspektrometriesignale abgedeckt werden, wodurch der Test blind für Variationen im verbleibenden, nicht sequenzierten Teil wird. Darüber hinaus kann die Massenspektrometrieanalyse nicht in der Lage sein, bestimmte Transpositionen (z. B. Domänentranspositionen) und Spleißvarianten zu identifizieren. Die Behebung solcher Unzulänglichkeiten kann teuer und zeitaufwändig sein. Zum Beispiel kann die Ausweitung massenspektrometrischer Tests, die mehrere Formen von Aufschlüssen beinhalten, die Abdeckung der Sequenzen auf Kosten einer erhöhten Benutzereingabe erhöhen.
  • Das Erzeugen einer themenspezifischen Bibliothek kann eine schnellere und tiefere Analyse der Massenspektrometriedaten des Subjekts ermöglichen. Eine subjektspezifische Bibliothek kann Proteine umfassen, die in einem Subjekt vorhanden sind. Eine subjektspezifische Bibliothek kann Nukleinsäuren (z. B. Gene) umfassen, die in einem Subjekt vorhanden sind. Eine subjektspezifische Bibliothek kann verwendet werden, um eine spezifische Spektrenbibliothek zu erzeugen, die vorhergesagte experimentelle Signale (z. B. Massenspektrometriesignale, die Peptidfragmenten oder DNA-Elektrophoresebanden entsprechen) von dem Subjekt umfasst. Eine subjektspezifische Bibliothek kann mit Proteomdaten, Nukleinsäuredaten, metabolomischen Daten (z. B. Messung der Lactosehydrolyse, um das Vorhandensein von Laktase zu bestimmen), lipidomischen Daten oder einer beliebigen Kombination davon erzeugt werden.
  • Eine subjektspezifische Bibliothek kann die Präzision der Identifizierung von Proteinen oder Nukleinsäuren erhöhen. In einigen Fällen können mögliche Proteinidentifizierungen auf potenzielle Proteinsequenzen beschränkt sein, die im Genom eines Subjekts identifiziert wurden. Zum Beispiel kann eine Proteingruppe, die 8 Allelvarianten umfasst, basierend auf den Nukleinsäuredaten von einem Subjekt auf eine bestimmte Form eingegrenzt werden.
  • 5 veranschaulicht ein Verfahren zum Erzeugen und Verwenden einer subjektspezifischen Bibliothek. Dieses Verfahren zeigt, wie eine gekoppelte Nukleinsäure- und Proteinanalyse die diagnostische Tiefe und Präzision erhöhen kann. Eine subjektspezifische Bibliothek kann aus Nukleinsäuredaten 501 erstellt werden. Die Daten können verarbeitet werden, um Sequenzvarianten 502 zu identifizieren (z. B. zumindest basierend auf einem Alignment mit einer Referenzsequenz), was zu einer Bibliothek von subjektspezifischen Nukleinsäurevarianten 503 führt. Die Nukleinsäuredaten können aus einer Gesamtgenomsequenzierung oder einer gezielten Sequenzierung unter Verwendung eines spezifischen oder angereicherten Teils eines Genoms oder Transkriptoms stammen. Darüber hinaus kann das Screening die Exom-Sequenzierung umfassen, um dadurch Spleißvarianten aus einer Probe zu identifizieren.
  • Nukleinsäuresequenzen (z. B. Genvarianten) können in-silico 504 translatiert werden, um eine subjektspezifische Proteinsequenz-Datenbank 505 zu erzeugen. Eine Datenbank kann Proteinsequenzen umfassen, die bei der Identifizierung von Proteinen oder Proteingruppen aus Massenspektrometriedaten einer Probe hilfreich sein können. In vielen Fällen kann die Datenbank verwendet werden, um zu bestimmen, welche Proteine aus einer Proteingruppe in einer Probe vorhanden sind. Die Datenbank kann auch Häufigkeiten oder relative Häufigkeiten von Proteinsequenzen umfassen. Zum Beispiel kann die Datenbank die relativen Häufigkeiten verschiedener Isoformen eines Proteins in einer Probe oder die Mutationsrate für ein Gen oder unter mehreren Genen umfassen.
  • Die subjektspezifische Proteinsequenz-Datenbank 505 kann verwendet werden, um rechnerisch 506 subjektspezifische Spektrumsbibliotheken 507 zu erzeugen, die erwartete oder mutmaßliche Massenspektrometriesignale von Proben des Subjekts umfassen können, teilweise basierend auf den in 504 erzeugten Daten. Die rechnerische Vorhersage massenspektrometrischer Merkmale kann experimentelle Variablen berücksichtigen, wie Probenreinigungs- und Aufschlussverfahren. Die subjektspezifische Spektrumsbibliothek kann erwartete tandem-massenspektrometrische Merkmale sowie die vorhergesagten relativen Intensitäten der massenspektrometrischen Merkmale umfassen. Die subjektspezifische Spektrumsbibliothek kann auch empirisch abgeleitete massenspektrometrische Merkmale umfassen. Beispielsweise können Peptidvarianten aus datenabhängigen massenspektrometrischen Erfassungsexperimenten 509 identifiziert werden 508.
  • Die subjektspezifische Spektrumsbibliothek 507 kann verwendet werden, um Massenspektrometriedaten (z. B. datenunabhängige massenspektrometrische Erfassungsdaten 510), die von Proben des Subjekts gesammelt wurden, zu dekonvolutieren und so bestimmte Genomvarianten in einer Probe 512 zu identifizieren. Ein Manko einiger massenspektrometrischer Experimente besteht darin, dass Signale nur für Teile eines Zielproteins erhalten werden können, so dass die Massenspektrometrieanalyse blind für Sequenzvariationen in dem nicht aufgelösten Teil der Proteinsequenz ist. Die subjektspezifische Spektrumsbibliothek 507, wie hierin beschrieben, kann diese Einschränkung (sofern vorhanden) überwinden, indem sie massenspektrometrische Merkmale mit bekannten Proteinen oder Proteinvarianten korreliert, was in einigen Fällen die Verwendung der Massenspektrometriedaten ermöglicht, um partielle oder vollständige Proteinsequenzen zu identifizieren 511. Darüber hinaus kann die subjektspezifische Spektrumsbibliothek 507 bei der Quantifizierung (z. B. Bestimmung der Häufigkeit in der Subjektprobe) von Proteinen aus Massenspektrometriedaten helfen. Dies kann zum Teil die Aufteilung eines gemeinsamen massenspektrometrischen Signals (z. B. ein m/z, das mehreren Proteinen gemeinsam ist) auf mehrere in einer Probe identifizierte Proteine umfassen.
  • Ein Nutzen subjektspezifischer Bibliotheken besteht darin, dass sie Proteine aus Gruppen (z. B. Proteingruppen), die allein durch die Proteinanalyse schwer zu unterscheiden sind, differenzieren und identifizieren können. In einigen Fällen kann die subjektspezifische Bibliothek auch die relative oder absolute Quantifizierung (z. B. die Konzentration in einer biologischen Probe) eines Proteins oder eines Satzes von Proteinen ermöglichen. Eine subjektspezifische Bibliothek kann auch das Vorhandensein von Mutationen bestimmen, wie Punktmutationen oder Transpositionen, die durch Proteinanalyse (z. B. Massenspektrometrie) allein nicht nachgewiesen werden können.
  • Heterozygote Paare können durch Massenspektrometrieanalyse allein besonders schwer nachzuweisen sein. In einigen Fällen können die unterschiedlichen Punkte oder Regionen eines heterozygoten Paares während der Proteinanalyse nicht nachgewiesen werden. Zum Beispiel kann es sein, dass die Massenspektrometrieanalyse keine Signale erzeugt, die die Region oder die Regionen abdecken, die sich zwischen Proteinen aus mehreren Allelen unterscheiden. Die Nukleinsäure-Paarungsanalyse kann bestimmen, ob ein Subjekt homozygot oder heterozygot für ein bestimmtes Gen ist, und kann ferner das vorhandene Allel oder die vorhandenen Allele bestimmen.
  • Ein Beispiel für ein solches Verfahren ist in 6 bereitgestellt. Sequenzieren des Genoms 601 des Subjekts kann Homozygotie oder Heterozygotie 602 für ein bestimmtes Gen aufzeigen. Die Sequenzierung kann auf ein bestimmtes Gen abzielen, einen Teil oder mehrere Teile des Genoms des Subjekts oder das gesamte Genom des Subjekts abdecken. Für das Subjekt erhaltene Nukleinsäuresequenzen können in silico translatiert werden, um eine subjektspezifische Proteinsequenz-Datenbank 603 zu erstellen, die vorhergesagte, im Subjekt vorhandene Proteinsequenzen enthält. Für ein einzelnes Gen können mehrere Proteinsequenzen vorhergesagt werden, wie im Falle von Heterozygotie oder alternativem Spleißen. Die Proteinsequenzen können zur Erzeugung von vorhergesagten Massenspektrometriesignalen aus einer Probe des Subjekts 604 verwendet werden. Dies kann die Analyse von Protein-Massenspektrometriedaten von einem Subjekt vereinfachen und auch ihre Spezifität und Genauigkeit verbessern. Zum Beispiel können, wenn ein Satz Massenspektrometriesignale eine Proteingruppe aus einer Probe identifiziert, Tandem-Nukleinsäuresequenzen und Massenspektrometriesignale ein bestimmtes Protein oder einen Satz von Proteinen in der Probe identifizieren, wie ein Paar von Proteinen, die aus zwei Allelen für ein Gen hervorgehen.
  • Darüber hinaus können Proteindaten verwendet werden, um die Expressionsniveaus in einem Subjekt zu bestimmen. Während die Nukleinsäureanalyse eine Anzahl von Genen in einem Subjekt identifizieren kann, kann die Proteinanalyse an Proben des Subjekts bestimmen, welche Gene exprimiert und translatiert werden. Dieses Konzept ist in 7 veranschaulicht, die Massenspektrometriedaten 701 zeigt, die bestimmen, dass ein Allel von einem heterozygoten Genpaar in einem bestimmten Subjekt exprimiert wird.
  • Krankheitsnachweis
  • Die hierin offenbarten Zusammensetzungen und Verfahren können zur Identifizierung verschiedener biologischer Zustände in einer bestimmten biologischen Probe verwendet werden. Zum Beispiel kann sich ein biologischer Zustand auf ein erhöhtes oder niedriges Niveau eines bestimmten Proteins oder eines Satzes von Proteinen beziehen. Zum Beispiel kann sich ein biologischer Zustand auf eine Krankheit wie Krebs beziehen. In einigen Fällen kann ein biologischer Zustand auch ein gesunder Zustand sein. In einigen Fällen kann die Identifizierung eines biologischen Zustands das Bestimmen einer Wahrscheinlichkeit für einen bestimmten Zustand für die biologische Probe umfassen. Ein oder mehrere Partikeltypen können mit einer Probe (z. B. CSF) inkubiert werden, was die Bildung einer Protein-Corona ermöglicht. Die Protein-Corona kann dann durch Gelelektrophorese oder Massenspektrometrie analysiert werden, um ein Muster von Proteinen oder Proteingruppen zu identifizieren. Die Analyse der Protein-Corona (z. B. durch Massenspektrometrie oder Gelelektrophorese) kann als Corona-Analyse bezeichnet werden. Das Muster der Proteine oder Proteingruppen kann mit denselben Verfahren verglichen werden, die an einer Kontrollprobe durchgeführt wurden. Beim Vergleich der Muster von Proteinen oder Proteingruppen kann identifiziert werden, dass die erste Probe ein erhöhtes Niveau an Markern umfasst, die bestimmten biologischen Zuständen (z. B. Hirnkrebs) entsprechen. Die Partikel und die Verfahren zu ihrer Verwendung können somit zur Diagnose eines bestimmten Krankheitszustands verwendet werden.
  • Die hierin beschriebenen Verfahren können verwendet werden, um Biomolekül-Fingerabdrücke zu erzeugen (z. B. die relativen Häufigkeiten von 50 Proteinen und 10 Nukleinsäuresequenzen in einer Probe), die mit einem bestimmten biologischen Zustand (z. B. einer Krankheit) übereinstimmen. Der biologische Zustand kann eine Krankheit, Störung oder Gewebeanomalie sein. Der Krankheitszustand kann ein Krankheitszustand in der frühen, mittleren oder späten Phase sein.
  • In einigen Fällen kann ein Biomolekül-Fingerabdruck dazu verwendet werden, den Krankheitszustand eines Subjekts zu bestimmen, eine Krankheit bei einem Subjekt zu diagnostizieren oder zu prognostizieren oder Muster von Biomarkern zu identifizieren, die mit einem Krankheitszustand oder einer Krankheit oder Störung verbunden sind. Zum Beispiel ermöglichen die Veränderungen des Biomolekül-Fingerabdrucks in einem Subjekt im Laufe der Zeit (Tage, Monate, Jahre) die Verfolgung einer Krankheit oder Störung bei einem Subjekt (z. B. Krankheitszustand), was allgemein auf die Bestimmung eines Biomolekül-Fingerabdrucks anwendbar ist, der mit dem frühen Stadium einer Krankheit oder einem beliebigen anderen Krankheitszustand in Verbindung gebracht werden kann. Wie hierin offenbart, ermöglicht die Fähigkeit, eine Krankheit, zum Beispiel Krebs, frühzeitig nachzuweisen, noch bevor sie sich vollständig entwickelt oder Metastasen gebildet hat, eine erhebliche Steigerung der positiven Ergebnisse für diese Patienten und die Möglichkeit, die Lebenserwartung zu erhöhen und die mit dieser Krankheit verbundene Sterblichkeit zu senken.
  • Die hierin offenbarten Verfahren können Biomolekül-Fingerabdrücke, die mit den Vorstadien oder Vorläuferzuständen der Krankheit in Verbindung stehen, im Hochdurchsatz bereitstellen. Die Verfahren der vorliegenden Offenbarung ermöglichen eine schnelle Verarbeitung von Proben in großem Maßstab, um Biomolekül-Fingerabdrücke in einer hochgradig parallelisierten Weise zu erzeugen, wodurch eine schnelle und groß angelegte Bestimmung des Krankheitszustands eines Subjekts, die Diagnose oder Prognose einer Krankheit bei einem Subjekt oder die Identifizierung von Mustern von Biomarkern, die mit einem Krankheitszustand oder einer Krankheit oder Störung verbunden sind, über viele Subjekte hinweg ermöglicht wird.
  • Die Krankheit oder Störung kann Krebs sein. „Krebs“ umfasst eine beliebige Krebserkrankung, neoplastische und präneoplastische Krankheit, die durch anomales Zellwachstum gekennzeichnet ist, einschließlich Tumoren und gutartigen Wucherungen. Krebs kann zum Beispiel Lungenkrebs, Bauchspeicheldrüsenkrebs oder Hautkrebs sein. Die vorliegende Offenbarung stellt Zusammensetzungen und Verfahren bereit, die Krebs diagnostizieren und auch den jeweiligen Krebstyp und das Krebsstadium anhand einer Probe bestimmen können (z. B. bestimmen, ob ein Subjekt (a) keinen Krebs hat, (b) sich in einem Vorkrebsstadium befindet, (c) sich in einem frühen Krebsstadium befindet oder (d) sich in einem späten Krebsstadium befindet).
  • Die Verfahren der vorliegenden Offenbarung können zusätzlich zum Nachweis anderer Krebsarten verwendet werden, wie akuter lymphatischer Leukämie (ALL), akuter myeloischer Leukämie (AML), Krebs bei Jugendlichen, Nebennierenrindenkarzinom, Nebennierenrindenkarzinom im Kindesalter, ungewöhnlichen Krebsarten im Kindesalter, AIDS-bedingten Krebsarten, Kaposi-Sarkom (Weichteilsarkom), AIDS-bedingtem Lymphom (Lymphom), primärem Lymphom des Zentralnervensystems (ZNS), Analkrebs, Blinddarmkrebs, gastrointestinalen Karzinoidtumoren, Astrozytomen, Hirnkrebs im Kindesalter, atypischem teratoidem/rhabdoidem Tumor, Hirnkrebs des Zentralnervensystems, Hirnkrebs des Zentralnervensystems, Basalzellkarzinom der Haut, Hautkrebs, Gallengangskrebs, Blasenkrebs, Blasenkrebs im Kindesalter, Knochenkrebs, Ewing-Sarkom, Osteosarkom, malignem fibrösem Histiozytom, Hirntumoren, Brustkrebs, Brustkrebs im Kindesalter, Bronchialtumoren, Burkitt-Lymphom im Kindesalter, Burkitt-Lymphom, Non-Hodgkin-Lymphom, gastrointestinalem karzinoidem Tumor, karzinoidem Tumor, karzinoiden Tumoren im Kindesalter, unbekanntem primärem Karzinom, unbekanntem primärem Karzinom im Kindesalter, Herztumoren im Kindesalter, Herztumoren, Tumoren des Zentralnervensystems, atypischem teratoidem/rhabdoidem Tumor, Hirntumor im Kindesalter, embryonalen Tumoren, Keimzelltumor, Gebärmutterhalskrebs, Gebärmutterhalskrebs im Kindesalter, Krebserkrankungen im Kindesalter, ungewöhnlichen Krebserkrankungen im Kindesalter, Cholangiokarzinom, Gallengangskrebs, Chordom im Kindesalter, chronischer lymphatischer Leukämie (CLL), chronischer myeloischer Leukämie (CML), chronischen myeloproliferativen Neoplasmen, kolorektalem Karzinom, kolorektalem Karzinom im Kindesalter, Kraniopharyngiom, kutanem T-Zell-Lymphom, Mycosis fungoides, Sezary-Syndrom, duktalem Karzinom in situ (DCIS), embryonalen Tumoren, Endometriumkarzinom, Uteruskarzinom, Ependymom, Ösophaguskarzinom, Ösophaguskarzinom im Kindesalter, Östhesioneuroblastom, Kopf- und Halskrebs, Ewing-Sarkom, Knochenkrebs, extrakraniellem Keimzelltumor im Kindesalter, extrakraniellem Keimzelltumor, extragonadalem Keimzelltumor, Augenkrebs, intraokularem Melanom im Kindesalter, intraokularem Melanom, Retinoblastom, Eileiterkrebs, fibrösem Histiozytom des Knochens, malignen, und Osteosarkom, Gallenblasenkrebs, Magenkrebs, Magenkrebs im Kindesalter, gastrointestinalem Karzinoidtumor, gastrointestinalen Stromatumoren (GIST), Weichteilsarkomen, gastrointestinalen Stromatumoren im Kindesalter, Keimzelltumoren, Keimzelltumoren des Zentralnervensystems im Kindesalter, extrakraniellen Keimzelltumoren im Kindesalter, extragonadalen Keimzelltumoren, ovariellen Keimzelltumoren, Hodenkrebs, trophoblastischre Gestationskrankheit, Haarzellenleukämie, Herztumoren im Kindesalter, Herztumoren, hepatozellulärem Krebs (Leberkrebs), Histiozytose, Langerhans-Zell-Histiozytose, Hodgkin-Lymphom, Hypopharynxkrebs, intraokularem Melanom, intraokularem Melanom im Kindesalter, Inselzelltumoren, neuroendokrinen Tumoren der Bauchspeicheldrüse, Kaposi-Sarkom, Weichteilsarkom, Nierenkrebs (Nierenzellen), Langerhans-Zell-Histiozytose, Kehlkopfkrebs, Leukämie, Lippen- und Mundhöhlenkrebs, Leberkrebs, Lungenkrebs (nicht kleinzellig und kleinzellig), Lungenkrebs im Kindesalter, Lymphom, Brustkrebs bei Männern, malignem fibrösem Histiozytom des Knochens, Osteosarkom, Melanom, Melanom im Kindesalter, intraokularem Melanom, intraokularem Melanom im Kindesalter, Merkelzellkarzinom, Hautkrebs, malignem Mesotheliom, Mesotheliom im Kindesalter, metastasierendem Krebs, metastasierendem Plattenepithelkarzinom des Halses mit okkultem Primärtumor, Karzinom des Mittellinientrakts mit Nussgenveränderungen, Mundkrebs, Syndromen der multiplen endokrinen Neoplasien, multiplem Myelom/Plasmazellneoplasmen, Mycosis fungoides, myelodysplastischen Syndromen, myelodysplastischen/myeloproliferativen Neoplasmen, chronischer myeloischer Leukämie, akuter myeloischer Leukämie, chronischer myeloproliferativen Neoplasmen, Nasenhöhlen- und Nasennebenhöhlenkrebs, Nasopharynxkrebs, Neuroblastom, Non-Hodgkin-Lymphom, nicht-kleinzelligemLungenkrebs, Mundhöhlenkrebs, Lippen- und Mundhöhlenkrebs, Oropharynxkrebs, Osteosarkom, malignem fibrösem Histiozytom der Knochen, Eierstockkrebs, Eierstockkrebs im Kindesalter, Bauchspeicheldrüsenkrebs, Bauchspeicheldrüsenkrebs im Kindesalter, neuroendokrinen Tumoren der Bauchspeicheldrüse (Inselzelltumore), Kehlkopfpapillomatose im Kindesalter, Papillomatose, Paragangliom, Paragangliom im Kindesalter, Krebs der Nasennebenhöhlen und der Nasenhöhle, Nebenschilddrüsenkrebs, Peniskrebs, Rachenkrebs, Phäochromozytom, Phäochromozytom im Kindesalter, Hypophysentumor, PlasmazellneoplasmalMultiples Myelom, Pleuropulmonales Blastom, Schwangerschaft und Brustkrebs, primärem Lymphom des Zentralnervensystems (ZNS), primärem Peritonealkrebs, Prostatakrebs, Rektumkarzinom, rezidivierendem Krebs, Nierenzellkrebs, Retinoblastom, Rhabdomyosarkom, Weichteilsarkom im Kindesalter, Speicheldrüsenkrebs, Sarkom, Rhabdomyosarkom im Kindesalter, Weichteilsarkom, Gefäßtumoren im Kindesalter, Ewing-Sarkom, Kaposi-Sarkom, Osteosarkom, Weichteilsarkom, Gebärmutterkrebs, Sezary-Syndrom (Lymphom), Hautkrebs, Hautkrebs im Kindesalter, kleinzelligem Lungenkrebs, Dünndarmkrebs, Weichteilsarkom, Plattenepithelkarzinom der Haut, Plattenepithelkarzinom des Halses mit verborgenem Primärtumor, metastasierendem Kopf- und Halskrebs, Magenkrebs, Magenkrebs im Kindesalter, kutanem T-Zell-Lymphom, T-Zell-Lymphom, Mycosis fungoides und Sezary-Syndrom, Hodenkrebs, Hodenkrebs im Kindesalter, Kehlkopfkrebs, Nasopharynxkarzinom, Oropharynxkarzinom, Hypopharynxkarzinom, Thymom und Thymuskarzinom, Schilddrüsenkrebs, Übergangszellkrebs des Nierenbeckens und des Harnleiters, unbekanntem primärem Karzinom, unbekanntem primärem Krebs im Kindesalter, ungewöhnlichen Krebsarten im Kindesalter, Übergangszellkarzinom des Harnleiters und des Nierenbeckens, Harnröhrenkrebs, Gebärmutterkrebs, Endometriumkarzinom, Gebärmutter-Sarkom, Vaginalkrebs, Vaginalkrebs im Kindesalter, vaskulären Tumoren, Vulvakrebs, Wilms-Tumor und anderen Nierentumoren im Kindesalter oder Krebs bei jungen Erwachsenen.
  • In einigen Fällen kann die Erkrankung oder Störung eine kardiovaskuläre Krankheit umfassen. Wie hierin verwendet, können sich die Begriffe „Herz-Kreislauf-Erkrankung“ (CVD) oder „Herz-Kreislauf-Störung“ auf eine Klassifizierung zahlreicher Zustände beziehen, die das Herz, die Herzklappen und das Gefäßsystem (z. B. Venen und Arterien) des Körpers betreffen, und schließt Krankheiten und Zustände ein, die Arteriosklerose, Herzinfarkt, akutes Koronarsyndrom, Angina pectoris, Herzinsuffizienz, Aortenaneurysma, Aortendissektion, Iliakal- oder Oberschenkelaneurysma, Lungenembolie, Vorhofflimmern, Schlaganfall, transitorische ischämische Attacke, systolische Dysfunktion, diastolische Dysfunktion, Myokarditis, Vorhoftachykardie, Kammerflimmern, Endokarditis, periphere Gefäßerkrankungen und koronare Herzkrankheit (KHK) beinhalten, jedoch nicht darauf beschränkt sind. Ferner kann sich der Begriff Herz-Kreislauf-Erkrankung auf Subjekte beziehen, die letztlich ein kardiovaskuläres Ereignis oder eine kardiovaskuläre Komplikation aufweisen, bezogen auf die Manifestation eines unerwünschten Zustands bei einem Subjekt, der durch eine Herz-Kreislauf-Erkrankung hervorgerufen wird, wie etwa plötzlicher Herztod oder akutes Koronarsyndrom, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Myokardinfarkt, instabile Angina, Aneurysma, Schlaganfall, Herzinsuffizienz, nicht tödlicher Myokardinfarkt, Schlaganfall, Angina pectoris, transitorische ischämische Attacken, Aortenaneurysma, Aortendissektion, Kardiomyopathie, anormale Herzkatheteruntersuchung, anormale Herzbildgebung, Stent- oder Pfropfen-Revaskularisierung, Risiko eines anomalen Stresstests, Risiko einer anomalen Myokardperfusion und Tod.
  • Wie hierin verwendet, kann die Fähigkeit zum Nachweis, zur Diagnose oder Prognose von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, zum Beispiel Atherosklerose, das Bestimmen beinhalten, ob sich das Subjekt in einem Vorstadium einer Herz-Kreislauf-Erkrankung befindet, frühe, mittelschwere oder schwere Formen einer Herz-Kreislauf-Erkrankung entwickelt hat oder ein oder mehrere kardiovaskuläre Ereignisse oder Komplikationen im Zusammenhang mit einer Herz-Kreislauf-Erkrankung erlitten hat.
  • Atherosklerose (auch bekannt als arteriosklerotische Gefäßerkrankung oder ASVD) kann sich auf die Herz-Kreislauf-Erkrankung beziehen, bei der sich die Arterienwände infolge des Eindringens und der Ansammlung und Ablagerung von arteriellen Plaques, die weiße Blutkörperchen enthalten, an der innersten Schicht der Arterienwände verdicken, was zu einer Verengung und Verhärtung der Arterien führt. Die arterielle Plaque kann sich auf eine Ansammlung von Makrophagenzellen oder Trümmern beziehen und kann Lipide (Cholesterin und Fettsäuren), Kalzium und eine variable Menge an faserigem Bindegewebe enthalten. Krankheiten, die mit Atherosklerose in Verbindung gebracht werden, beinhalten Atherothrombose, koronare Herzkrankheit, tiefe Venenthrombose, Erkrankungen der Halsschlagader, Angina pectoris, periphere arterielle Verschlusskrankheit, chronische Nierenerkrankung, akutes Koronarsyndrom, Gefäßverengung, Myokardinfarkt, Aneurysma oder Schlaganfall, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die Verfahren der vorliegenden Offenbarung können die verschiedenen Stadien der Atherosklerose unterscheiden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, die verschiedenen Grade der Stenose bei einem Subjekt.
  • In einigen Fällen ist die Krankheit oder Störung eine endokrine Krankheit. Der Begriff „endokrine Krankheit“ kann sich auf eine Störung beziehen, die mit einer Dysregulation des endokrinen Systems eines Subjekts einhergeht. Endokrine Krankheiten können darauf zurückzuführen sein, dass eine Drüse zu viel oder zu wenig eines endokrinen Hormons produziert, was zu einem hormonellen Ungleichgewicht führt, oder auf die Entwicklung von Läsionen (wie Knötchen oder Tumoren) im endokrinen System, die den Hormonspiegel beeinflussen können oder auch nicht. Geeignete endokrine Krankheiten, die behandelt werden können, beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf z. B. Akromegalie, Morbus Addison, Nebennierenkrebs, Nebennierenstörungen, Anaplastischer Schilddrüsenkrebs, Cushing-Syndrom, De-Quervain-Thyreoiditis, Diabetes, Follikulärer Schilddrüsenkrebs, Gestationsdiabetes, Kropf, Basedow-Krankheit, Wachstumsstörungen, Wachstumshormonmangel, Hashimoto-Thyreoiditis, Hurthle-Zell-Schilddrüsenkrebs, Hyperglykämie, Hyperparathyreoidismus, Hyperthyreose, Hypoglykämie, Hypoparathyreoidismus, Hypothyreose, Niedriger Testosteronspiegel, medullären Schilddrüsenkrebs, MEN 1, MEN 2A, MEN 2B, Menopause, metabolisches Syndrom, Fettleibigkeit, Osteoporose, papillären Schilddrüsenkrebs, Nebenschilddrüsenerkrankungen, Phäochromozytom, Hypophysenerkrankungen, Hypophysentumore, polyzystisches Ovarialsyndrom, Prädiabetes, Silent, Schilddrüsenentzündung, Schilddrüsenkrebs, Schilddrüsenknoten, Schilddrüsenentzündung, Turner-Syndrom, Diabetes Typ 1, Diabetes Typ 2 und dergleichen.
  • In einigen Fällen ist die Krankheit oder Störung eine Entzündungskrankheit. Wie hierin erwähnt, kann sich eine entzündliche Erkrankung auf eine Krankheit beziehen, die durch eine unkontrollierte Entzündung im Körper eines Subjekts verursacht wird. Eine Entzündung kann eine biologische Reaktion des Subjekts auf einen schädlichen Reiz sein, der von außen oder von innen kommen kann, wie Krankheitserreger, abgestorbene Zellen und Gewebe, Reizstoffe usw. Wenn die Entzündungsreaktion jedoch anomal wird, kann sie zu einer Selbstverletzung des Gewebes und zu verschiedenen Krankheiten und Störungen führen. Entzündungskrankheiten können beinhalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt auf Asthma, Glomerulonephritis, entzündliche Darmerkrankungen, rheumatoide Arthritis, Überempfindlichkeiten, entzündliche Beckenerkrankungen, Autoimmunerkrankungen und Arthritis ; nekrotisierende Enterokolitis (NEC), Gastroenteritis, entzündliche Beckenerkrankung (PID), Emphysem, Rippenfellentzündung, Nierenbeckenentzündung, Rachenentzündung, Angina, Akne vulgaris, Harnwegsinfektion, Blinddarmentzündung, Schleimbeutelentzündung, Dickdarmentzündung, Blasenentzündung, Hautentzündung, Venenentzündung, Schnupfen, Sehnenentzündung, Mandelentzündung, Gefäßentzündung, Autoimmunerkrankungen; Zöliakie, chronische Prostatitis, Überempfindlichkeiten, Reperfusionsschäden, Sarkoidose, Transplantatabstoßung, Vaskulitis, interstitielle Zystitis, Heuschnupfen, Parodontitis, Atherosklerose, Psoriasis, Spondylitis ankylosans, juvenile idiopathische Arthritis, Morbus Behcet, Spondyloarthritis, Uveitis, systemischer Lupus erythematodes und Krebs. Zum Beispiel kann Arthritis rheumatoide Arthritis, psoriatische Arthritis, Osteoarthritis oder juvenile idiopathische Arthritis und dergleichen beinhalten.
  • Die Krankheit oder Störung kann eine neurologische Krankheit sein. Neurologische Störungen oder neurologische Krankheiten können synonym verwendet werden und können sich auf Krankheiten des Gehirns, der Wirbelsäule und der sie verbindenden Nerven beziehen. Neurologische Erkrankungen beinhalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Hirntumore, Epilepsie, Parkinson-Krankheit, Alzheimer-Krankheit, ALS, arteriovenöse Malformation, zerebrovaskuläre Erkrankungen, Hirnaneurysmen, Epilepsie, Multiple Sklerose, periphere Neuropathie, postherpetische Neuralgie, Schlaganfall, frontotemporale Demenz, demyelinisierende Erkrankungen (einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Multiple Sklerose, Devic-Krankheit (d. h. Neuromyelitis optica), zentrale pontine Myelinolyse, progressive multifokale Leukoenzephalopathie, Leukodystrophien, Guillain-Barre-Syndrom, fortschreitende entzündliche Neuropathie, Charcot-Marie-Tooth-Krankheit, chronisch entzündliche demyelinisierende Polyneuropathie und periphere Anti-MAG-Neuropathie) und dergleichen. Neurologische Störungen beinhalten auch immunvermittelte neurologische Störungen (IMNDs), die Krankheiten beinhalten, bei denen zumindest eine Komponente des Immunsystems gegen im zentralen oder peripheren Nervensystem vorhandene Hostproteine reagiert und zur Krankheitspathologie beiträgt. IMNDs können demyelinisierende Krankheiten, paraneoplastische neurologische Syndrome, immunvermittelte Enzephalomyelitis, immunvermittelte autonome Neuropathie, Myasthenia gravis, Autoantikörper-assoziierte Enzephalopathie und akute disseminierte Enzephalomyelitis beinhalten.
  • Verfahren der vorliegenden Offenbarung können in der Lage sein, genau zwischen Subjekten mit oder ohne Alzheimer-Krankheit zu unterscheiden. Diese können auch in der Lage sein, Subjekte nachzuweisen, die präsymptomatisch sind und mehrere Jahre nach dem Screening eine Alzheimer-Krankheit entwickeln können. Dies kann Vorteil dahingehend bereitstellen, dass eine Krankheit in einem sehr frühen Stadium behandelt werden kann, noch bevor sie sich entwickelt.
  • Die Verfahren der vorliegenden Offenbarung können ein Vorstadium einer Krankheit oder Störung nachweisen. Ein Vorstadium der Krankheit ist ein Stadium, in dem das Subjekt keine Anzeichen oder Symptome der Krankheit entwickelt hat. Ein präkanzeröses Stadium wäre ein Stadium, in dem Krebs oder Tumor oder krebsartige Zellen iin dem Subjekt nicht identifiziert worden sind. Ein präneurologisches Krankheitsstadium kann sich auf ein Stadium beziehen, in dem eine Person ein oder mehrere Symptome der neurologischen Krankheit nicht entwickelt hat. Die Fähigkeit, eine Krankheit zu diagnostizieren, bevor ein oder mehrere Anzeichen oder Symptome der Krankheit auftreten, kann eine engmaschige Überwachung des Patienten und die Fähigkeit ermöglichen, die Krankheit in einem sehr frühen Stadium zu behandeln, was die Aussicht erhöht, das Fortschreiten der Krankheit aufzuhalten, sie zu heilen oder ihren Schweregrad zu reduzieren.
  • Verfahren der vorliegenden Offenbarung können in der Lage sein, die frühen Stadien einer Krankheit oder Störung nachzuweisen. Frühe Stadien der Krankheit können sich darauf beziehen, wann sich die ersten Anzeichen oder Symptome einer Krankheit bei einem Subjekt manifestieren können. Das frühe Stadium einer Krankheit kann ein Stadium sein, in dem es keine äußeren Anzeichen oder Symptome gibt. Beispielsweise kann bei der Alzheimer-Krankheit ein frühes Stadium ein Prä-Alzheimer-Stadium sein, in dem keine Symptome festgestellt werden, das Subjekt jedoch Monate oder Jahre später Alzheimer entwickelt.
  • Das Identifizieren einer Krankheit entweder in der Entwicklung vor der Krankheit oder in den frühen Stadien kann häufig zu einer höheren Wahrscheinlichkeit für ein positives Ergebnis für das Subjekt führen. Beispielsweise kann die Diagnose von Krebs in einem frühen Stadium (Stadium 0 oder Stadium 1) die Überlebenswahrscheinlichkeit um über 80 % erhöhen. Krebs im Stadium 0 kann einen Krebs beschreiben, bevor er begonnen hat, sich auf benachbarte Gewebe auszubreiten. Dieses Krebsstadium ist häufig gut heilbar, normalerweise durch Entfernen des gesamten Tumors mittels einer Operation. Krebs im Stadium 1 kann normalerweise ein kleiner Krebs oder Tumor sein, der nicht tief in benachbartes Gewebe eingewachsen ist und sich nicht auf Lymphknoten oder andere Teile des Körpers ausgebreitet hat.
  • Die Verfahren der vorliegenden Offenbarung können in der Lage sein, Zwischenstadien einer Krankheit nachzuweisen. Zwischenstadien der Krankheit können Stadien der Krankheit beschreiben, die die ersten Anzeichen und Symptome überwunden haben, und das Subjekt kann ein oder mehrere Symptome der Krankheit erfahren. Zum Beispiel werden bei Krebs Krebserkrankungen im Stadium II oder III als Zwischenstadien betrachtet, was auf größere Krebsarten oder Tumore hinweist, die tiefer in benachbartes Gewebe eingewachsen sind. In einigen Fällen können sich Krebserkrankungen im Stadium II oder III auch auf Lymphknoten ausgebreitet haben, jedoch nicht auf andere Teile des Körpers.
  • Darüber hinaus können die Verfahren in der Lage sein, späte oder fortgeschrittene Stadien der Krankheit nachzuweisen. Späte oder fortgeschrittene Stadien der Krankheit können auch als „schwer“ oder „fortgeschritten“ bezeichnet werden und weisen normalerweise darauf hin, dass das Subjekt an mehreren Symptomen und Auswirkungen der Krankheit leidet. Krebs im schweren Stadium umfasst beispielsweise das Stadium IV, in dem sich der Krebs auf andere Organe oder Teile des Körpers ausgebreitet hat und manchmal als fortgeschrittener oder metastasierter Krebs bezeichnet wird.
  • In einigen Fällen können die Verfahren der vorliegenden Offenbarung in der Lage sein, nicht nur zwischen verschiedenen Arten von Krankheiten, sondern auch zwischen den verschiedenen Stadien der Krankheit (z. B. frühen Stadien eines Krebses) zu unterscheiden. Dies kann das Unterscheiden zwischen gesunden Subjekten und solchen, die sich in einem Vorkrankheitszustand befinden, umfassen. Der Vorkrankheitszustand kann Krebs im Stadium 0 oder Stadium 1 oder eine frühe Phase einer neurodegenerativen Krankheit, Demenz, einer Koronarerkrankung, einer Nierenerkrankung, einer kardiovaskulären Krankheit (z. B. Koronararterienerkrankung), Diabetes oder einer Lebererkrankung sein. Das Unterscheiden zwischen verschiedenen Stadien der Krankheit kann das Unterscheiden zwischen zwei Stadien eines Krebses umfassen (z. B. Stadium 0 vs. Stadium 1 oder Stadium 1 vs. Stadium 3).
  • Der Krankheitsnachweis kann das Analysieren oder Verarbeiten von Nukleinsäure- und Proteindaten von einem Subjekt umfassen. In einigen Fällen können Nukleinsäuredaten die Proteinanalyse leiten. Ein allgemeiner Mangel der Nukleinsäureanalyse besteht darin, dass das Vorhandensein eines Gens oder Transkripts nicht notwendigerweise eine Expression bzw. Translation impliziert. Beispielsweise kann in einigen Fällen eine onkogene Mutation zu einer Krankheit oder sogar zu einer veränderten Expression führen oder auch nicht. Eine Reihe von Verfahren der vorliegenden Offenbarung können dies angehen, indem sie genetisch relevante Proteine und/oder Transkriptomdaten, die von einem Subjekt erhalten wurden, zumindest direkt identifizieren.
  • In einigen Fällen kann die Proteinanalyse die Nukleinsäureanalyse leiten. Während die Sequenzierung eines gesamten Genoms, Transkriptoms oder Exoms zeitaufwändig und teuer sein kann, ist die Sequenzierung oder Abfrage einer einzelnen Nukleinsäure häufig billig, schnell und genau. Daher umfassen einige Verfahren der vorliegenden Offenbarung eine Proteinanalyse, gefolgt von einer gezielten Nukleinsäureanalyse. Einige Verfahren der vorliegenden Offenbarung umfassen eine gezielte Nukleinsäureanalyse, gefolgt von einer Proteinanalyse. Einige Verfahren der vorliegenden Offenbarung umfassen das parallele Durchführen einer gezielten Nukleinsäureanalyse und einer Proteinanalyse. Zum Beispiel kann einer Plasmaproteomanalyse, die darauf hinweist, dass ein Subjekt nicht-kleinzelligen Lungenkrebs (NSCLC) im Frühstadium hat, eine Nukleinsäureanalyse folgen, die auf potenzielle NSCLC-Onkogene abzielt.
  • Trockenzusammensetzungen und Kits
  • Hier offenbarte Zusammensetzungen können lyophilisiert werden. Lyophilisierung kann sich auf das Verfahren des Einfrierens einer Substanz, die ein Lösungsmittel umfasst, und der anschließenden Sublimation des Lösungsmittels durch Reduzieren des Drucks, Erhöhen der Temperatur oder beides beziehen, um den Übergang des Lösungsmittels von der festen Phase in die Gasphase zu bewirken. Das Einfrieren kann das Inkontaktbringen der Substanz (z. B. das Eintauchen der Substanz darin) mit einem Kryogen, wie etwa flüssigem Stickstoff, umfassen. Das Einfrieren kann das Inkontaktbringen der Substanz mit einer kalten Oberfläche, wie beispielsweise einer kryogengekühlten Platte, umfassen. In bestimmten hierin offenbarten Fällen umfasst das Gefrieren das Eintropfen eines definierten Volumens der Substanz in ein Kryogen, wodurch ein gefrorenes Kügelchen mit dem definierten Volumen gebildet wird. Eine lyophilisierte Zusammensetzung oder eine Trockenzusammensetzung kann sich auf eine Substanz beziehen, die lyophilisiert wurde.
  • Verschiedene Partikel oder verschiedene Zusammensetzungen davon können, wie hierin offenbart, lyophilisiert werden. Als Lösungsmittel für die Lyophilisierung können verschiedene hier offenbarte Lösungsmittel verwendet werden. In einigen Fällen werden die hier offenbarten Partikelzusammensetzungen unter Verwendung von Wasser als Lösungsmittel lyophilisiert. In einigen Fällen umfasst die Flüssigkeit ein organisches Lösungsmittel. Die Flüssigkeit kann auch ein organisches, wässriges Gemisch sein, wie ein Wasser-Methanol-Gemisch, ein organisches Lösungsmittel, wie Chloroform, oder ein organisches Lösungsmittelgemisch, wie ein Dimethylsulfoxid-Acetonitril-Gemisch. In einigen Fällen umfasst das organische Lösungsmittel Aceton, Acetonitril, Benzol, Butanol, Butanon, tert-Butylalkohol, Tetrachlorkohlenstoff, Chlorbenzol, Chloroform, Cyclohexan, 1,2-Dichlorethan, Diethylenglycol, Diethylether, 1,2-Dimethoxyethan (Glyme, DME), Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO), 1,4-Dioxan, Ethanol, Ethylacetat, Ethylenglycol, Glycerin, Heptan, Hexamethylphosphoramid (HMPA), Hexamethylphosphortriamid (HMPT), Hexan, Methanol, Methylbutylether (MTBE), Methylenchlorid, N-Methyl-2-pyrrolidinon (NMP), Nitromethan, Pentan, Propanol, Propanol, Pyridin, Tetrahydrofuran (THF), Toluol, Triethylamin, o-Xylol, m-Xylol, p-Xylol oder eine beliebige Kombination davon.
  • In einigen Fällen wird die Substanz innerhalb eines Trägers lyophilisiert. Beispielsweise kann die Substanz schockgefroren und Lösungsmittelsublimationsbedingungen innerhalb einer Vielzahl von Wells (z. B. Wells einer Well-Platte) oder Röhrchen ausgesetzt werden. Der die lyophilisierte Substanz enthaltende Träger kann später für eine biologische Probenanalyse verwendet werden, wie hierin weiter offenbart.
  • Zum Lyophilisieren einer Zusammensetzung können verschiedene Trägermittel verwendet werden. In einigen Fällen kann ein Trägermittel einen Hilfsstoff umfassen. In einigen Fällen kann ein Hilfsstoff Dextran, PEG, Saccharose, Glucose, Trehalose, Lactose, Polysorbate, Aminosäuren, Mannitol, Glycin, Glycerin oder eine beliebige Kombination oder Variation davon umfassen. In einigen Fällen kann ein Trägermittel ein Salz umfassen.
  • Trägermittel können in verschiedenen Mengen für die Lyophilisierung vorhanden sein. In einigen Fällen können Trägermittel eine Konzentration aufweisen, die niedriger als etwa 5 mg/ml ist. In einigen Fällen können Trägermittel eine Konzentration aufweisen, die niedriger als etwa 50 mg/ml ist. In einigen Fällen können Trägermittel eine Konzentration aufweisen, die niedriger als etwa 250 mg/ml ist. In einigen Fällen können Trägermittel eine Konzentration aufweisen, die höher als etwa 250 mg/ml ist. In einigen Fällen können Trägermittel eine Konzentration aufweisen, die zwischen etwa 100 mg/ml und 200 mg/ml liegt. In einigen Fällen können Trägermittel eine Konzentration aufweisen, die höher als etwa 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 mg/ml ist. In einigen Fällen können Trägermittel eine Konzentration aufweisen, die niedriger als etwa 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 mg/ml ist. In einigen Fällen können Trägermittel in einer Menge von mindestens etwa 60 Gew.-% bis 70 Gew.-% vorhanden sein. In einigen Fällen können Trägermittel in einer Menge von mindestens etwa 75 Gew.-% bis 85 Gew.-% vorhanden sein. In einigen Fällen können Trägermittel in einer Menge von mindestens etwa 97,5 Gew.-% vorhanden sein. In einigen Fällen können Trägermittel in einer Menge von mindestens etwa 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 oder 99 Gew.-% vorhanden sein. In einigen Fällen können Trägermittel in einer Menge von höchstens etwa 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 oder 99 Gew.- % vorhanden sein.
  • Partikel können für die Lyophilisierung in verschiedenen Mengen vorhanden sein. In einigen Fällen kann eine Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration von höher als etwa 5 mg/ml aufweisen. In einigen Fällen kann eine Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration von niedriger als etwa 100 mg/ml aufweisen. In einigen Fällen kann eine Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration zwischen etwa 10 mg/ml und etwa 100 mg/ml aufweisen. In einigen Fällen kann eine Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration zwischen etwa 15 mg/ml und etwa 80 mg/ml aufweisen. In einigen Fällen kann eine Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration von höher als etwa 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 mg/ml aufweisen. In einigen Fällen kann eine Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration von niedriger als etwa 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 mg/ml aufweisen.
  • Partikel können verschiedene Oberflächenmodifikationen umfassen, einschließlich derjenigen, die durch die vorliegende Offenbarung bereitgestellt werden. In einigen Fällen kann eine Modifikation der Oberfläche eine Silica-Beschichtung, eine Triamin-Funktionalisierung, eine PDMAPMA-Polymer-Funktionalisierung, eine Glucose-6-phosphat-Funktionalisierung oder eine Monoamin-Oberflächenfunktionalisierung umfassen. In einigen Fällen kann eine Modifikation der Oberfläche eine Metalloxidbeschichtung umfassen. In einigen Fällen kann eine Modifikation der Oberfläche mindestens eine freiliegende primäre Amingruppe, sekundäre Amingruppe oder tertiäre Amingruppe umfassen. In einigen Fällen kann eine Modifikation der Oberfläche mindestens ein Monosaccharid umfassen. In einigen Fallen kann die Oberflächenmodifikation eine Silica-Beschichtung, eine PDMAPMA-Polymer-Funktionalisierung, eine Glucose-6-phosphat-Funktionalisierung, eine Polystyrol-Carboxyl-Funktionalisierung, eine Dextran-Funktionalisierung, eine Amid-Funktionalisierung, eine Carboxyl-Funktionalisierung, eine Triamin-Funktionalisierung, eine Diamin-Funktionalisierung, eine Monoamin-Oberflächenfunktionalisierung oder eine beliebige Kombination davon umfassen. In einigen Fällen kann die Oberflächenmodifikation eine N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-Funktionalisierung, 1,6-Hexandiamin-Funktionalisierung, N1-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)hexan-1,6-diamin oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
  • Es können verschiedene Volumina einer Lösung oder einer Suspension lyophilisiert werden. Beispielsweise kann ein Volumen einer Lösung oder einer Suspension in ein Kryolösungsmittel getropft werden, um ein gefrorenes Kügelchen der Lösung oder Suspension zu bilden, wobei das Kügelchen dann gefriergetrocknet werden kann, um ein lyophilisiertes Kügelchen zu bilden, das zumindest einen Teil des ursprünglichen Volumens der Lösung umfasst. In einigen Fällen kann eine Lösung oder eine Suspension ein Volumen von größer als etwa 1 µl aufweisen. In einigen Fällen kann eine Lösung oder eine Suspension ein Volumen von kleiner als etwa 100 µl aufweisen. In einigen Fällen kann eine Lösung oder Suspension ein Volumen zwischen 2 µl und 60 µl aufweisen. In einigen Fällen kann eine Lösung oder Suspension ein Volumen zwischen 25 µl und 45 µl aufweisen. In einigen Fällen kann eine Lösung oder Suspension ein Volumen von mindestens etwa 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0. 9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000 oder 10000 µl aufweisen. In einigen Fällen kann eine Lösung oder Suspension ein Volumen von höchstens etwa 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0. 9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000 oder 10000 µl aufweisen.
  • Lyophilisierte Zusammensetzungen können Trockenzusammensetzungen umfassen. In einigen Fällen kann sich trocken oder trocken sein auf einen Zustand einer Zusammensetzung beziehen, die weniger als eine bestimmte Menge an flüssiger Phase wie Wasser oder einem anderen Lösungsmittel umfasst. In einigen Fällen kann eine Trockenzusammensetzung eine Zusammensetzung umfassen, die weniger als etwa 10, 1, 0,1, 0,01, 0,001, 0,0001 oder 0,00001 Gew.-% Lösungsmittel umfasst. In einigen Fällen kann eine Trockenzusammensetzung eine Zusammensetzung umfassen, die weniger als etwa 10, 1, 0,1, 0,01, 0,001, 0,0001 oder 0,00001 Vol.-% Lösungsmittel umfasst. In einigen Fällen kann die Trockenzusammensetzung ein Kügelchen umfassen, das eine Kugelform, eine zylindrische Form, eine rechteckige Form oder eine andere Form aufweist.
  • In einigen Fällen kann eine Trockenzusammensetzung mindestens etwa 0,5 mg oberflächenmodifizierte Partikel pro Kügelchen umfassen. In einigen Fällen kann eine Trockenzusammensetzung zwischen etwa 0,5 mg und etwa 5 mg oberflächenmodifizierter Partikel pro Kügelchen umfassen. In einigen Fällen kann eine Trockenzusammensetzung mindestens etwa 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 oder 100 mg Partikel pro Kügelchen umfassen. In einigen Fällen kann eine Trockenzusammensetzung höchstens etwa 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 oder 100 mg Partikel pro Kügelchen umfassen.
  • Lyophilisierung kann Substanzen Stabilität verleihen. In einigen Fällen kann die Formulierung von Nanopartikeln in lyophilisierter Form stabile physikalisch-chemische Eigenschaften über einen längeren Zeitraum ermöglichen. In einigen Fällen können die lyophilisierten Partikel bei Kühlschranktemperaturen oder Raumtemperatur inert oder stabil sein.
  • Ein Partikel kann in einigen der hierin beschriebenen Zusammensetzungen Stabilität aufweisen. In einigen Fällen kann Stabilität oder Beständigkeit einer Eigenschaft eines Stoffes zugeschrieben werden, die sich weniger als ein Schwellenwert ändert, während die Nützlichkeit oder die Wirksamkeit des Stoffes über einen bestimmten Zeitraum erhalten bleibt. Verschiedenen Eigenschaften verschiedener Substanzen kann Stabilität für verschiedene Zeiträume auf der Grundlage verschiedener Nützlichkeits- oder Wirksamkeitsmaße zugeschrieben werden.
  • Lyophilisierte Zusammensetzungen können verschiedene physikalisch-chemische Eigenschaften als stabil umfassen. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften können ein Zetapotential umfassen. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften können eine Verteilung von Zetapotentialen in einer Nanopartikelzusammensetzung umfassen. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften können ein mittleres Zetapotential in einer Nanopartikelzusammensetzung umfassen. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften können eine Standardabweichung von Zetapotentialen in einer Nanopartikelzusammensetzung umfassen. In einigen Fällen wird das Zetapotential durch Elektrophorese, Elektroosmose, Strömungspotentialmessungen oder Sedimentationspotentialmessungen gemessen. In einigen Fällen können die physikalisch-chemischen Eigenschaften die Partikelgröße umfassen. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften können eine Verteilung von Partikelgrößen in einer Nanopartikelzusammensetzung umfassen. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften können eine mittleres Partikelgröße in einer Nanopartikelzusammensetzung umfassen. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften können eine Standardabweichung von Partikelgröße in einer Nanopartikelzusammensetzung umfassen.
  • In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel einen Durchmesser aufweisen, der zwischen 90 % und 110 % des Durchmessers in der Lösung oder Suspension beträgt. In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel einen Durchmesser aufweisen, der zwischen 80 % und 120 % des Durchmessers in der Lösung oder Suspension beträgt. In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel einen Durchmesser aufweisen, der zwischen 95 % und 105 % des Durchmessers in der Lösung oder Suspension beträgt. In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel einen Durchmesser aufweisen, der zwischen 98 % und 102 % des Durchmessers in der Lösung oder Suspension beträgt. In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel einen Durchmesser aufweisen, der zwischen 99 % und 101 % des Durchmessers in der Lösung oder Suspension beträgt.
  • In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel einen mittleren Durchmesser aufweisen, der zwischen 90 % und 110 % des mittleren Durchmessers in der Lösung oder Suspension beträgt. In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel einen mittleren Durchmesser aufweisen, der zwischen 80 % und 120 % des mittleren Durchmessers in der Lösung oder Suspension beträgt. In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel einen mittleren Durchmesser aufweisen, der zwischen 95 % und 105 % des mittleren Durchmessers in der Lösung oder Suspension beträgt. In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel einen mittleren Durchmesser aufweisen, der zwischen 98 % und 102 % des mittleren Durchmessers in der Lösung oder Suspension beträgt. In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel einen mittleren Durchmesser aufweisen, der zwischen 99 % und 101 % des mittleren Durchmessers in der Lösung oder Suspension beträgt.
  • In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel ein Zetapotential aufweisen, das zwischen 90 % und 110 % des Zetapotentials in der Lösung oder Suspension beträgt. In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel ein Zetapotential aufweisen, das zwischen 80 % und 120 % des Zetapotentials in der Lösung oder Suspension beträgt. In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel ein Zetapotential aufweisen, das zwischen 95 % und 105 % des Zetapotentials in der Lösung oder Suspension beträgt. In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel ein Zetapotential aufweisen, das zwischen 98 % und 102 % des Zetapotentials in der Lösung oder Suspension beträgt. In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel ein Zetapotential aufweisen, das zwischen 99 % und 101 % des Zetapotentials in der Lösung oder Suspension beträgt.
  • In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel ein mittleres Zetapotential aufweisen, das zwischen 90 % und 110 % des mittleren Zetapotentials in der Lösung oder Suspension beträgt. In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel ein mittleres Zetapotential aufweisen, das zwischen 80 % und 120 % des mittleren Zetapotentials in der Lösung oder Suspension beträgt. In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel ein mittleres Zetapotential aufweisen, das zwischen 95 % und 105 % des mittleren Zetapotentials in der Lösung oder Suspension beträgt. In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel ein mittleres Zetapotential aufweisen, das zwischen 98 % und 102 % des mittleren Zetapotentials in der Lösung oder Suspension beträgt. In einigen Fällen können lyophilisierte Partikel ein mittleres Zetapotential aufweisen, das zwischen 99 % und 101 % des mittleren Zetapotentials in der Lösung oder Suspension beträgt.
  • In einigen Fällen kann ein Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung ein mittleres Zetapotential aufweisen, das zwischen 85 % und 115 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, das in derselben Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen (z. B. Elektrophorese, Elektroosmose, Strömungspotentialmessungen oder Sedimentationspotentialmessungen) bestimmt. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung ein mittleres Zetapotential aufweisen, das zwischen 90 % und 110 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung ein mittleres Zetapotential aufweisen, das zwischen 95 % und 105 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung ein mittleres Zetapotential aufweisen, das zwischen 98 % und 102 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt. In einigen Fällen kann ein Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung eine mittlere Zetapotential-Standardabweichung aufweisen, die zwischen 85 % und 115 % der Zetapotential-Standardabweichung eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt. In einigen Fällen kann ein Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung eine mittlere Zetapotential-Standardabweichung aufweisen, die zwischen 90 % und 110 % der Zetapotential-Standardabweichung eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung eine Zetapotential-Standardabweichung aufweisen, die zwischen 95 % und 105 % der Zetapotential-Standardabweichung eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotential-Messungen bestimmt. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung eine Zetapotential-Standardabweichung aufweisen, die zwischen 98 % und 102 % der Zetapotential-Standardabweichung eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotential-Messungen bestimmt.
  • In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung einen mittleren Durchmesser aufweisen, der zwischen 85 % und 115 % des mittleren Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische DLS bestimmt. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung einen mittleren Durchmesser aufweisen, der zwischen 90% und 110% des mittleren Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische DLS bestimmt. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung einen mittleren Durchmesser aufweisen, der zwischen 95 % und 105 % des mittleren Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische DLS bestimmt. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung einen mittleren Durchmesser aufweisen, der zwischen 98 % und 102 % des mittleren Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische DLS bestimmt. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung eine Standardabweichung des Durchmessers aufweisen, die zwischen 85 % und 115 % der Standardabweichung des Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch DLS bestimmt. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung eine Standardabweichung des Durchmessers aufweisen, die zwischen 90 % und 110 % der Standardabweichung des Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch DLS bestimmt. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung eine Standardabweichung des Durchmessers aufweisen, die zwischen 95 % und 105 % der Standardabweichung des Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch DLS bestimmt. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung eine Standardabweichung des Durchmessers aufweisen, die zwischen 98 % und 102 % der Standardabweichung des Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch DLS bestimmt.
  • In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution einer Trockenzusammensetzung in einer Lösung mindestens 85 % der Biomoleküle in einer biologischen Probe adsorbieren, die das in einer gleichen Lösung gelöste Partikel ohne Lyophilisierung aus derselben biologischen Probe adsorbieren würde. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution einer Trockenzusammensetzung in einer Lösung mindestens 90 % der Biomoleküle in einer biologischen Probe adsorbieren, die das in einer gleichen Lösung gelöste Partikel ohne Lyophilisierung aus derselben biologischen Probe adsorbieren würde. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution einer Trockenzusammensetzung in einer Lösung mindestens 95 % der Biomoleküle in einer biologischen Probe adsorbieren, die das in einer gleichen Lösung gelöste Partikel ohne Lyophilisierung aus derselben biologischen Probe adsorbieren würde. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution einer Trockenzusammensetzung in einer Lösung mindestens 96 % der Biomoleküle in einer biologischen Probe adsorbieren, die das in einer gleichen Lösung gelöste Partikel ohne Lyophilisierung aus derselben biologischen Probe adsorbieren würde. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution einer Trockenzusammensetzung in einer Lösung mindestens 97 % der Biomoleküle in einer biologischen Probe adsorbieren, die das in einer gleichen Lösung gelöste Partikel ohne Lyophilisierung aus derselben biologischen Probe adsorbieren würde. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution einer Trockenzusammensetzung in einer Lösung mindestens 98 % der Biomoleküle in einer biologischen Probe adsorbieren, die das in einer gleichen Lösung gelöste Partikel ohne Lyophilisierung aus derselben biologischen Probe adsorbieren würde. In einigen Fällen kann ein Partikel bei der Rekonstitution einer Trockenzusammensetzung in einer Lösung mindestens 99 % der Biomoleküle in einer biologischen Probe adsorbieren, die das in einer gleichen Lösung gelöste Partikel ohne Lyophilisierung aus derselben biologischen Probe adsorbieren würde.
  • Lyophilisierte Zusammensetzungen können über verschiedene Zeiträume stabile physikalisch-chemische Eigenschaften aufweisen. In einigen Fällen kann der Zeitraum einen Zeitraum von mindestens etwa 12 Tagen, mindestens etwa 14 Tagen, mindestens etwa 30 Tagen, mindestens 40 Tagen, mindestens etwa 2 Monaten, mindestens etwa 3 Monaten, mindestens etwa 4 Monate, mindestens etwa 5 Monate, mindestens etwa 6 Monate, mindestens etwa 7 Monate, mindestens etwa 8 Monate, mindestens etwa 9 Monate, mindestens etwa 10 Monate, mindestens etwa 11 Monate oder mindestens etwa 1 Jahr umfassen.
  • Lyophilisierte Zusammensetzungen können bei verschiedenen Temperaturen stabile physikalisch-chemische Eigenschaften aufweisen. In einigen Fällen kann die Temperatur etwa Raumtemperatur betragen. In einigen Fällen kann die Temperatur etwa 37 °C betragen. In einigen Fällen kann die Temperatur etwa 60 °C betragen. In einigen Fällen kann die Temperatur etwa -26 °C bis etwa 0 °C betragen. In einigen Fällen kann die Temperatur etwa -10 °C bis etwa -5 °C betragen. In einigen Fällen kann die Temperatur etwa 0 °C bis 20 °C betragen. In einigen Fällen kann die Temperatur etwa 0 °C bis etwa 10 °C betragen. In einigen Fällen kann die Temperatur etwa 25 °C bis etwa 60 °C betragen. In einigen Fällen kann die Temperatur etwa 35 °C bis etwa 40 °C betragen. In einigen Fällen ist die Trockenzusammensetzung oder die lyophilisierte Zusammensetzung bei etwa 37 °C mindestens 40 Tage lang stabil. In einigen Fällen ist die Trockenzusammensetzung oder lyophilisierte Zusammensetzung bei Umgebungstemperatur mindestens 11 Monate lang stabil.
  • Trockenzusammensetzungen können in einem Kit mit verschiedenen anderen Inhalten verpackt sein. In einigen Fällen kann ein Kit eine Trockenzusammensetzung umfassen, die ein Partikel (z. B. ein oberflächenmodifiziertes Partikel) und ein lyophilisiertes Trägermittel umfasst, und ein Substrat, das dazu konfiguriert ist, die Trockenzusammensetzung aufzunehmen und aufzubewahren. In einigen Fällen kann das Substrat ein Röhrchen, ein Well, ein Multi-Well oder ein Mikrofluidikkanal oder eine Kammer in einer Mikrofluidikvorrichtung sein. In einigen Fällen kann eine Multi-Well-Platte eine 12 Well-Platte, eine 24 Well-Platte, eine 48 Well-Platte, eine 72 Well-Platte, eine 96 Well-Platte, eine 192 Well-Platte oder eine 384 Well-Platte sein. In einigen Fällen kann ein Substrat eine Vielzahl von räumlich isolierten Stellen umfassen (z. B. einzelne Wells einer Multi-Well-Platte oder einzelne Mikrofluidikkanäle einer Mikrofluidikvorrichtung), von denen jede eine Trockenzusammensetzung umfassen kann. In einigen Fällen können sich die Trockenzusammensetzungen, die an den einzelnen Stellen enthalten sind, in mindestens einer physikalisch-chemischen Eigenschaft der Partikel in den Zusammensetzungen unterscheiden. Die Partikel können dazu konfiguriert sein, verschiedene Biomoleküle oder Biomolekülgruppen aus einer Probe zu adsorbieren. In einigen Fällen können einzelne Stellen einer Vielzahl von räumlich isolierten Stellen individuell und/oder unabhängig adressierbar sein.
  • 19A veranschaulicht die Charakterisierung von drei superparamagnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln (SPION), die in der ersten Spalte ganz links gezeigt sind, die von oben nach unten sind: Silica-beschichtetes SPION, Poly(N-(3-(dimethylamino)propyl)methacrylamid) (PDMAPMA)-beschichtetes SPION und Poly(oligo(ethylenglycol)methylethermethacrylat) (POEGMA)-beschichtetes SPION, durch die folgenden Verfahren: Rasterelektronenmikroskopie (SEM, zweite Spalte der Bilder), dynamische Lichtstreuung (DLS, dritte Spalte der Graphen), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM, vierte Spalte der Bilder), hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM, fünfte Spalte) und Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS, sechste Spalte). DLS zeigt drei Wiederholungen jedes Partikeltyps. Die HRTEM-Bilder wurden an der Oberfläche einzelner Partikel aufgenommen. Ein Partikel kann, wenn es synthetisiert ist, eine Verteilung von Größen oder Zusammensetzungen umfassen. In einigen Fällen können Partikel eines Typs reproduzierbar in einer bestimmten Größe, Form, Zusammensetzung oder einem bestimmten Zusammensetzungsprofil hergestellt werden. In einigen Fällen können hergestellte Partikel zur Qualitätskontrolle charakterisiert werden.
  • Verfahren zur Verwendung Trockenzusammensetzungen und Kits
  • Trockenzusammensetzungen, wie hierin beschrieben, können mit einer biologischen Probe in Kontakt gebracht werden, um eine Biomolekül-Corona auf den Oberflächen von oberflächenmodifizierten Partikel zu erzeugen. In einigen Fällen kann die Trockenzusammensetzung zunächst rekonstituiert werden, bevor die Zusammensetzung mit einer biologischen Probe in Kontakt gebracht wird.
  • Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung stellen ein Verfahren zum Testen einer biologischen Probe bereit, umfassend: Bereitstellen einer Trockenzusammensetzung, die ein Partikel und ein Trägermittel umfasst; Rekonstituieren der Trockenzusammensetzung in einer Flüssigkeit, um eine rekonstituierte Zusammensetzung zu bilden; und Inkontaktbringen der biologischen Probe mit der rekonstituierten Zusammensetzung, um mindestens einen Teil der Biomoleküle oder Biomolekülgruppen aus der Probe an das Partikel zu binden. In einigen Fällen umfasst die Trockenzusammensetzung ein lyophilisiertes Kügelchen im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung. In einigen Fällen ist die Trockenzusammensetzung ein lyophilisiertes Kügelchen oder eine Vielzahl lyophilisierter Kügelchen.
  • In einigen Fällen kann sich Rekonstitution auf das Auflösen oder Suspendieren eines Feststoffs in einem sterilen Lösungsmittel beziehen, um eine flüssige Mischung zu bilden. In einigen Fällen kann eine Trockenzusammensetzung rekonstituiert werden, bevor die Mischung mit einer biologischen Probe in Kontakt gebracht wird.
  • In einigen Fällen wird die Trockenzusammensetzung in einem Volumen einer Multi-Well-Platte, einem Fluidkanal, einer Fluidkammer, einer Mikrofluidikvorrichtung oder einem Röhrchen bereitgestellt. In solchen Fällen kann die Trockenzusammensetzung innerhalb des Volumens der Multi-Well-Platte, des Fluidikkanals, der Fluidikkammer, der Mikkrofluidikvorrichtung oder des Röhrchens rekonstituiert werden. Die rekonstituierte Zusammensetzung kann auch mit der biologischen Probe innerhalb des Volumens der Multi-Well-Platte, des Fluidikkanals, der Fluidikkammer, der Mikrofluidikvorrichtung oder des Röhrchens in Kontakt gebracht werden. Zum Beispiel kann das Verfahren die Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einem Well einer Multi-Well-Platte und die anschließende Zugabe eines Volumens der biologischen Probe in das Well umfassen.
  • In einigen Fällen ist das Partikel ein oberflächenmodifiziertes Partikel, wie ein oberflächenmodifiziertes Partikel aus TABELLE 1. Das Partikel kann eine physikalisch-chemische Eigenschaft zur variabel selektiven Bindung von Biomolekülen aus der biologischen Probe umfassen. Zum Beispiel kann das Partikel eine aliphatische, unpolare Oberflächenfunktionalisierung umfassen, die die Adsorption von geladenen Analyten im Vergleich zur Adsorption von neutralen, unpolaren Analyten benachteiligt. Das Partikel kann eine Vielzahl von Partikeln umfassen. In einigen Fällen umfassen einzelne Partikel der Vielzahl von Partikeln verschiedene Oberflächen. In einigen Fällen umfassen einzelne Partikel der Vielzahl von Partikeln verschiedene physikalisch-chemische Eigenschaften. Zum Beispiel kann das Partikel ein Amin-funktionalisiertes Partikel, ein Carboxylat-funktionalisiertes Partikel und ein Styrolfunktionalisiertes Partikel umfassen. Die verschiedenen physikalisch-chemischen Eigenschaften der Partikel können ihre variabel selektive Adsorption von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen aus der biologischen Probe beeinflussen.
  • Ein Verfahren zur Verwendung einer Trockenzusammensetzung kann verschiedene Raten für die Rekonstitution umfassen. In einigen Fällen kann die Rekonstitution eine Rate von mindestens 0,1 min-1 bei 25 °C umfassen. In einigen Fällen kann die Rekonstitution eine Rate von mindestens 0,5 min-1 bei 25 °C umfassen. In einigen Fällen kann die Rekonstitution eine Rate von mindestens etwa 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 min-1 bei etwa 25 °C umfassen. In einigen Fällen kann die Rekonstitution eine Rate von mindestens etwa 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 min-1 bei etwa 37 °C umfassen. In einigen Fällen kann die Rekonstitution eine Rate von höchstens etwa 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 min-1 bei etwa 25 °C umfassen. In einigen Fällen kann die Rekonstitution eine Rate von höchstens etwa 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 min-1 bei etwa 37 °C umfassen.
  • In einigen Fällen kann die Rekonstitution eine Rate von mindestens 0,2 mg Partikel pro Minute bei etwa 25 °C umfassen. In einigen Fällen kann die Rekonstitution eine Rate von mindestens etwa 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 mg Partikel pro Minute bei etwa 25 °C umfassen. In einigen Fällen kann die Rekonstitution eine Rate von höchstens etwa 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 mg Partikel pro Minute bei etwa 25 °C umfassen. In einigen Fällen kann die Rekonstitution eine Rate von mindestens etwa 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 mg Partikel pro Minute bei etwa 37 °C umfassen. In einigen Fällen kann die Rekonstitution eine Rate von höchstens etwa 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 mg Partikel pro Minute bei etwa 37 °C umfassen.
  • In einigen Fällen kann die Rekonstitution höchstens 20 Minuten lang durchgeführt werden. In einigen Fällen kann die Rekonstitution höchstens 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60 Minuten lang durchgeführt werden. Nach solchen Zeiten kann die Rekonstitution zu mindestens 85 % vollständig, mindestens 90 % vollständig, mindestens 95 % vollständig, mindestens 98 % vollständig, mindestens 99 % vollständig oder mindestens 99,5 % vollständig sein.
  • In einigen Fällen kann die Rekonstitution eine physikalische Einwirkung umfassen, um die Rekonstitution zu beschleunigen. In einigen Fällen kann die Rekonstitution Beschallung, Mischen oder Schütteln umfassen. In einigen Fällen kann die Rekonstitution keine physikalische Einwirkung umfassen.
  • Die Rekonstitution einer Trockenzusammensetzung kann zu den ursprünglichen Eigenschaften der Partikelzusammensetzung vor der Lyophilisierung zurückführen. In einigen Fällen sind die oberflächenmodifizierten Partikel nach der Rekonstitution im Wesentlichen frei von Partikelaggregaten. In einigen Fällen können nach der Rekonstitution weniger als etwa 10 % der oberflächenmodifizierten Partikel als Partikelaggregate vorhanden sein. In einigen Fällen können nach der Rekonstitution weniger als etwa 10 %, 9 %, 8 %, 7 %, 6 %, 5 %, 4 %, 3 %, 2 %, 1 %, 0,9 %, 0,8 %, 0,7 %, 0,6 %, 0,5 %, 0,4 %, 0,3 %, 0,2 %, 0,1 %, 0,09 %, 0,08 %, 0,07 %, 0,06 %, 0,05 %, 0,04 %, 0,03 %, 0,02 %, 0,01 %, 0,009 %, 0,008 %, 0,007 %, 0,006 %, 0,005 %, 0,004 %, 0,003 %, 0,002 %, 00,01 %, 0,0009 %, 0,0008 %, 0,0007 %, 0,0006 %, 0,0005 %, 0,0004 %, 0,0003 %, 0,0002 % oder 0,0001 % der oberflächenmodifizierten Partikel als Partikelaggregate vorhanden sein.
  • In einigen Fällen umfasst die Flüssigkeit nach der Rekonstitution einen pH-Wert zwischen etwa 5 und etwa 9. In einigen Fällen umfasst die Flüssigkeit nach der Rekonstitution einen pH-Wert zwischen etwa 6 und etwa 8. In einigen Fällen umfasst die Flüssigkeit nach der Rekonstitution einen pH-Wert zwischen etwa 7 und etwa 8. In einigen Fällen umfasst die Flüssigkeit nach der Rekonstitution einen pH-Wert zwischen etwa 7,2 und etwa 7,7. In einigen Fällen umfasst die Flüssigkeit nach der Rekonstitution einen pH-Wert von etwa 7,5. In einigen Fällen umfasst die Flüssigkeit nach der Rekonstitution einen pH-Wert von mindestens 5. In einigen Fällen umfasst die Flüssigkeit nach der Rekonstitution einen pH-Wert von mindestens 6. In einigen Fällen umfasst die Flüssigkeit nach der Rekonstitution einen pH-Wert von höchstens 9. In einigen Fällen umfasst die Flüssigkeit nach der Rekonstitution einen pH-Wert von höchstens 8.
  • In einigen Fällen weist die Flüssigkeit vor der Rekonstitution eine Ionenkonzentration von höchstens etwa 500 mM, höchstens etwa 350 mM, höchstens etwa 250 mM, höchstens etwa 200 mM, höchstens etwa 150 mM, höchstens etwa 100 mM, höchstens etwa 50 mM, höchstens etwa 30 mM, höchstens etwa 10 mM, höchstens etwa 5 mM, höchstens etwa 1 mM, höchstens etwa 0,5 mM, höchstens etwa 0,1 mM oder höchstens etwa 0,05 mM auf. In einigen Fällen weist die Flüssigkeit vor der Rekonstitution eine Ionenkonzentration von mindestens etwa 500 mM, mindestens etwa 350 mM, mindestens etwa 250 mM, mindestens etwa 200 mM, mindestens etwa 150 mM, mindestens etwa 100 mM, mindestens etwa 50 mM, mindestens etwa 30 mM, mindestens etwa 10 mM, mindestens etwa 5 mM, mindestens etwa 1 mM, mindestens etwa 0,5 mM, mindestens etwa 0,1 mM oder mindestens etwa 0,05 mM auf. In einigen Fällen weist die Flüssigkeit nach der Rekonstitution eine Ionenkonzentration von höchstens etwa 500 mM, höchstens etwa 350 mM, höchstens etwa 250 mM, höchstens etwa 200 mM, höchstens etwa 150 mM, höchstens etwa 100 mM, höchstens etwa 50 mM, höchstens etwa 30 mM, höchstens etwa 10 mM, höchstens etwa 5 mM, höchstens etwa 1 mM, höchstens etwa 0,5 mM, höchstens etwa 0,1 mM oder höchstens etwa 0,05 mM auf. In einigen Fällen weist die Flüssigkeit nach der Rekonstitution eine Ionenkonzentration von mindestens etwa 500 mM, mindestens etwa 350 mM, mindestens etwa 250 mM, mindestens etwa 200 mM, mindestens etwa 150 mM, mindestens etwa 100 mM, mindestens etwa 50 mM, mindestens etwa 30 mM, mindestens etwa 10 mM, mindestens etwa 5 mM, mindestens etwa 1 mM, mindestens etwa 0,5 mM, mindestens etwa 0,1 mM oder mindestens etwa 0,05 mM auf.
  • In einigen Fällen können die Trockenzusammensetzungen mit einer biologischen Probe in Kontakt gebracht werden, ohne dass sie zuvor in einem Lösungsmittel rekonstituiert werden. Die Trockenzusammensetzung kann sich in der Biofluid-Probe auflösen oder suspendieren. Zum Beispiel kann ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung das Bereitstellen einer Trockenzusammensetzung umfassen, die ein Partikel und ein lyophilisiertes Trägermittel umfasst, und das Inkontaktbringen einer Biofluid-Probe (z. B. Plasma) mit der Trockenzusammensetzung ohne Rekonstitution der Trockenzusammensetzung, um Biomoleküle oder Biomolekülgruppen aus der Biofluid-Probe an das Partikel zu adsorbieren. Zum Beispiel kann die Trockenzusammensetzung mit Blut, Plasma, Serum, CSF, Urin, Tränenflüssigkeit, Zelllysaten, Gewebelysaten, Zellhomogenaten, Gewebehomogenaten, Brustwarzenaspiraten, Nadelaspiraten, Stuhlproben, Synovialflüssigkeit, Vollblut, Speichel oder einer Kombination davon in Kontakt gebracht werden.
  • Die biologische Probe kann mit verschiedenen Mengen eines Lösungsmittels verdünnt werden. In einigen Fällen kann die biologische Probe in einer Pufferlösung verdünnt werden. In einigen Fällen kann die biologische Probe in einem Volumenverhältnis von etwa 1 Teil biologische Probe zu mindestens etwa 1 Teil Pufferlösung verdünnt werden. In einigen Fällen kann die biologische Probe in einem Volumenverhältnis von etwa 1 Teil biologischer Probe zu mindestens etwa 2 Teilen Pufferlösung verdünnt werden. In einigen Fällen kann die biologische Probe in einem Volumenverhältnis von etwa 1 Teil biologischer Probe zu mindestens etwa 5 Teilen Pufferlösung verdünnt werden. In einigen Fällen kann die biologische Probe in einem Volumenverhältnis von etwa 1 Teil biologischer Probe zu mindestens etwa 10 Teilen Pufferlösung verdünnt werden. In einigen Fällen kann die biologische Probe in einem Volumenverhältnis von etwa 1 Teil biologischer Probe zu mindestens etwa 20 Teilen Pufferlösung verdünnt werden.
  • In einigen Fällen können die Partikel in der Trockenzusammensetzung nach dem Inkontaktbringen mit einer biologischen Probe einzeln in der biologischen Probe solvatisiert werden. In einigen Fällen können mindestens etwa 90 %, 91 %, 92 %, 93 %, 94 %, 95 %, 96 %, 97 %, 98 %, 99 %, 99,1 %, 99,2 %, 99,3 %, 99,4 %, 99,5 %, 99,6 %, 99,7 %, 99,8 %, 99,9 %, 99,91 %, 99,92 %, 99,93 %, 99,94 %, 99,95 %, 99,96 %, 99,97 %, 99,98 % oder 99,99 % der Partikel individuell in der biologischen Probe solvatisiert werden.
  • Klassifizierung durch Machine Learning
  • Das Verfahren zur Bestimmung eines Satzes von Biomolekülen, die mit der Krankheit oder Störung und/oder dem Krankheitszustand in Verbindung stehen, kann die Analyse der Biomolekül-Corona von mindestens zwei Proben beinhalten. Diese Bestimmung, Analyse oder statistische Klassifizierung kann durch Verfahren ausgeführt werden, die zum Beispiel eine Vielzahl von überwachten und nicht überwachten Datenanalysen, Machine Learning, Deep Learning und Clustering-Ansätze beinhalten, einschließlich hierarchischer Clusteranalyse (HCA), Hauptkomponentenanalyse (PCA), Partial Least Squares Discriminant Analysis (PLS-DA), Random Forest, logistische Regression, Entscheidungsbäume, Support Vector Machine (SVM), k-nearest neighbors, Naive Bayes, lineare Regression, polynomiale Regression, SVM for regression, K-means clustering und Hidden-Markov-Modelle, unter anderen. Mit anderen Worten, die Biomoleküle in der Corona jeder Probe werden miteinander verglichen/analysiert, um mit statistischer Signifikanz zu bestimmen, welche Muster zwischen den einzelnen Coronas gemeinsam sind, um einen Satz von Biomolekülen zu bestimmen, der mit der Krankheit oder Störung oder dem Krankheitszustand in Zusammenhang steht.
  • In einigen Fällen können Machine-Learning-Algorithmen verwendet werden, um Modelle zu konstruieren, die basierend auf den Eingabemerkmalen, die das Beispiel beschreiben, den Beispielen genaue Klassenbezeichnungen zuweisen. In einigen Fällen kann es von Vorteil sein, Machine Learning- und/oder Deep Learning-Ansätze für die hierin beschriebenen Verfahren zu verwenden. Zum Beispiel kann Machine Learning verwendet werden, um die Biomolekül-Corona mit verschiedenen Krankheitszuständen in Verbindung zu bringen (z. B. keine Krankheit, Vorstufe einer Krankheit, frühes oder spätes Stadium der Krankheit usw.). Zum Beispiel können in einigen Fällen ein oder mehrere Algorithmen des Machine Learning in Verbindung mit den hier offenbarten Verfahren eingesetzt werden, um die von der Biomolekül-Corona erfassten und erhaltenen Daten und die daraus abgeleiteten Sätze von Biomolekülen zu analysieren. Zum Beispiel kann Machine Learning mit Genom- und Proteominformationen gekoppelt werden, die mit den hierin beschriebenen Verfahren gewonnen wurden, um nicht nur zu bestimmen, ob ein Subjekt ein Krebsvorstadium aufweist, Krebs hat oder keinen Krebs hat oder entwickelt, sondern auch um die Art des Krebses zu unterscheiden.
  • Machine Learning-Algorithmen können auch verwendet werden, um die Ergebnisse der Protein-Corona-Analyse und die Ergebnisse der Sequenzierungsanalyse von Nukleinsäuren miteinander zu verknüpfen und ferner alle Trends oder Korrelationen zwischen Proteinen und Nukleinsäuren mit einem biologischen Zustand (z. B. Krankheitszustand, Gesundheitszustand, Subtypen von Krankheiten wie Krankheitsstadien sind Krebs-Subtypen) in Verbindung zu bringen.
  • Machine Learning kann verwendet werden, um Proteine zu clustern, die mit einer Vielzahl von Partikeln nachgewiesen wurden. 20 veranschaulicht ein Verfahren zum Verwenden einer Vielzahl von Partikeln für die Analyse der Häufigkeit von Proteinen und strukturellen und funktionellen Proteingruppen. In einigen Fällen kann eine Partikelbibliothek verwendet werden, um Proteine aus einer oder mehreren biologischen Proben zu testen. In einigen Fällen können Partikel in der Partikelbibliothek verschiedene physikalisch-chemische Eigenschaften umfassen. In einigen Fällen können Proteine, die von der Partikelbibliothek nachgewiesen werden, unter Verwendung eines Clustering-Algorithmus geclustert werden. In einigen Fällen können die von der Partikelbibliothek nachgewiesenen Proteine zumindest teilweise basierend auf den Intensitäten der nachgewiesenen Proteinsignale, den chemischen Eigenschaften der Partikel, den strukturellen und/oder funktionellen Proteingruppen oder einer beliebigen Kombination davon geclustert werden.
  • Eine Partikelbibliothek kann eine beliebige Anzahl von Partikeln umfassen. In einigen Fällen kann eine Partikelbibliothek mindestens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 Partikel umfassen. In einigen Fällen kann eine Partikelbibliothek höchstens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 oder 1000 Partikel umfassen.
  • Eine physikalisch-chemische Eigenschaft eines Partikels kann verschiedene hierin offenbarte Eigenschaften umfassen. In einigen Fällen kann eine physikalisch-chemische Eigenschaft Ladung, Hydrophobie, Hydrophilie, Amphipathie, Koordinierung, Reaktionsklasse, freie Oberflächenenergie, verschiedene funktionelle Gruppen/Modifikationen (z. B. Zucker-, Polymer-, Amin-, Amid-, Epoxid-, Vernetzer-, Hydroxyl-, Aromaten- oder Phosphatgruppen) umfassen. In einigen Fällen kann sich die Reaktionsklasse auf die Art der Reaktion beziehen, die die Funktionalisierung auf einem Partikel bereitstellt (z. B. Stober-Prozess). In einigen Fällen können bestimmte Reaktionsklassen einen klassenspezifischen Wirkungsgrad aufweisen und ein oder mehrere Nebenprodukte ergeben, die die Eigenschaften der Partikel beeinflussen.
  • In einigen Fällen kann sich ein Clustering-Algorithmus auf ein Verfahren zum Gruppieren von Proben in einem Datensatz nach einem bestimmten Ähnlichkeitsmaß beziehen. In einigen Fällen können Proben in einem Satzraum gruppiert werden, zum Beispiel ist Element ‚a‘ in Satz ‚A‘. In einigen Fällen können Proben in einem kontinuierlichen Raum gruppiert werden, beispielsweise ist das Element „a“ ein Punkt im euklidischen Raum mit dem Abstand „1“ vom Schwerpunkt der Elemente, die den Cluster „A“ umfassen. In einigen Fällen können Proben in einem Graphenraum gruppiert werden, zum Beispiel ist Element ‚a‘ stark mit Elementen verbunden, die Cluster ‚A‘ umfassen. In einigen Fällen kann sich Clustering auf das Prinzip beziehen, eine Vielzahl von Elementen in Gruppen in einem mathematischen Raum auf der Grundlage eines Ähnlichkeitsmaßes zu organisieren.
  • In einigen Fällen kann das Clustern das Gruppieren einer beliebigen Anzahl von Proteinen in einem Datensatz durch ein beliebiges quantitatives Ähnlichkeitsmaß umfassen. In einigen Fällen kann das Clustering ein K-Means-Clustering umfassen. In einigen Fällen kann das Clustering ein hierarchisches Clustering umfassen. In einigen Fällen kann das Clustering das Verwenden von Random-Forest-Modellen umfassen. In einigen Fällen kann das Clustering Boosted-Tree-Modelle umfassen. In einigen Fällen kann das Clustering das Verwenden von Support-Vektor-Maschinen umfassen. In einigen Fällen kann das Clustering das Berechnen einer oder mehrerer N-1-dimensionaler Flächen im N-dimensionalen Raum umfassen, die einen Datensatz in Cluster partitionieren. In einigen Fällen kann das Clustering verteilungsbasiertes Clustering umfassen. In einigen Fällen kann das Clustering das Anpassen einer Vielzahl von früheren Verteilungen über die im N-dimensionalen Raum verteilten Daten umfassen. In einigen Fällen kann das Clustering das Verwenden von dichtebasiertem Clustering umfassen. In einigen Fällen kann das Clustering das Verwenden von Fuzzy-Clustering umfassen. In einigen Fällen kann das Clustering das Berechnen von Wahrscheinlichkeitswerten eines Datenpunkts umfassen, der zu einem Cluster gehört. In einigen Fällen kann das Clustering das Verwenden von Beschränkungen umfassen. In einigen Fällen kann das Clustering das Verwenden von überwachtem Lernen umfassen. In einigen Fällen kann das Clustering das Verwenden von unüberwachtem Lernen umfassen.
  • In einigen Fällen kann das Clustering das Gruppieren von Proteinen basierend auf Ähnlichkeit umfassen. In einigen Fällen kann das Clustering das Gruppieren von Proteinen basierend auf quantitativer Ähnlichkeit umfassen. In einigen Fällen kann das Clustering das Gruppieren von Proteinen basierend auf einem oder mehreren Merkmalen jedes Proteins umfassen. In einigen Fällen kann das Clustering das Gruppieren von Proteinen basierend auf einer oder mehreren Markierungen für jedes Protein umfassen. In einigen Fällen kann das Clustering das Gruppieren von Proteinen basierend auf euklidischen Koordinaten in einer numerischen Darstellung von Proteinen umfassen. In einigen Fällen kann das Clustering die Gruppierung von Proteinen basierend auf Proteinstrukturgruppen oder funktionellen Gruppen umfassen (z. B. Proteinstrukturen, Substrukturen oder funktionelle Gruppen aus Proteindatenbanken wie der Protein Data Bank oder der CATH Protein Structure Classification Database). In einigen Fällen kann eine Proteinstrukturgruppe oder funktionelle Gruppe eine Proteinprimärstruktur, -sekundärstruktur, - tertiärstruktur oder -quartärstruktur umfassen. In einigen Fällen kann eine Proteingruppe oder funktionelle Gruppe zumindest teilweise auf Alpha-Helices, Beta-Sheets, der relativen Verteilung von Aminosäuren mit verschiedenen Eigenschaften (z. B. aliphatisch, aromatisch, hydrophil, sauer, basisch usw.), Strukturfamilien (z. B. TIM-Barrel- und Beta-Barrel-Faltung) und Proteindomänen (z. B. Todeseffektordomäne) basieren. In einigen Fällen kann eine strukturelle oder funktionelle Proteingruppe zumindest teilweise auf funktionellen oder räumlichen Eigenschaften basieren (z. B. funktionelle Gruppen - Gruppe der Immunglobuline, Zytokine, Zytoskelettproteine usw.).
  • Automatisierte Systeme
  • Einige der Verfahren und Zusammensetzungen in der vorliegenden Offenbarung können in ein automatisiertes System integriert werden. Ein Vorteil des Integrierens von Zusammensetzungen und Verfahren in ein automatisiertes System besteht darin, dass Experimente gestrafft werden können, was den Benutzern Zeit spart und die Effizienz in einer wissenschaftlichen, klinischen oder angewandten Einstellung verbessert. Ein automatisiertes System kann die Wiederholbarkeit von Experimenten, eine schnellere Durchlaufzeit und eine bessere Kommunikation zwischen Forschern und Klinikern bieten, die nützliche Protokolle austauschen, die mit dem automatisierten System ausgeführt werden können. Ein automatisiertes System kann so konstruiert werden, dass es zahlreiche Experimente parallel durchführt, Ansätze mit hohem Durchsatz ermöglicht und zur Erzeugung von Daten für einige der hierin beschriebenen Machine-Learning Verfahren verwendet werden kann.
  • Ein automatisiertes System zum Testen einer biologischen Probe kann Folgendes umfassen: ein Substrat, das eine Trockenzusammensetzung umfasst, die ein Partikel und ein Trägermittel umfasst; eine Probenspeichereinheit, die eine biologische Probe umfasst; eine Ladeeinheit, die operativ mit dem Substrat und der Probenspeichereinheit gekoppelt ist; und ein computerlesbares Medium, das einen maschinenausführbaren Code umfasst, der bei Ausführung durch einen Prozessor ein Verfahren implementiert, das Folgendes umfasst: (a) Übertragen der biologischen Probe oder eines Teils davon von der Probenspeichereinheit auf das Substrat unter Verwendung der Ladeeinheit; (b) Inkontaktbringen der biologischen Probe mit der Trockenzusammensetzung, um eine Biomolekül-Corona zu erzeugen, die eine Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen umfasst.
  • Das Substrat kann eines der verschiedenen in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Substrate umfassen. In einigen Fällen ist das Substrat ein einzelnes Well, eine Multi-Well-Platte, ein Röhrchen, eine Multi-Röhrchen-Vorrichtung oder eine Mikrofluidikvorrichtung. In einigen Fällen kann das automatisierte System eine Vielzahl von Multi-Well-Platten umfassen.
  • Das Substrat kann eine oder mehrere der verschiedenen Zusammensetzungen umfassen, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind. In einigen Fällen umfasst das Substrat eine Vielzahl von Trockenzusammensetzungen, wobei sich zumindest eine Teilmenge der Partikel, die in einzelnen Trockenzusammensetzungen der Vielzahl von Trockenzusammensetzungen enthalten sind, von einer anderen Teilmenge unterscheiden kann. In einigen Fällen kann sich mindestens eine Teilmenge von Partikeln von einer anderen Teilmenge in mindestens einer physikalisch-chemischen Eigenschaft unterscheiden. In einigen Fällen umfasst die Vielzahl von Trockenzusammensetzungen mindestens zwei Trockenzusammensetzungen, jeweils umfassend: Silica-beschichtetes SPION, Triamin-funktionalisierte Nanopartikel, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierte Nanopartikel, Glucose-6-phosphat-funktionalisierte Nanopartikel, Monoamin-funktionalisierte Nanopartikel oder eine Kombination davon. In einigen Fällen umfasst jedes Well in einer Multi-Well-Platte eine individuelle Trockenzusammensetzung.
  • Ein automatisiertes System kann Experimente mit verschiedenen biologischen Proben gleichzeitig durchführen. In einigen Fällen kann die Probenspeichereinheit eine Vielzahl verschiedener biologischer Proben umfassen. In einigen Fällen kann das Übertragen einer biologischen Probe das Übertragen jeder der Vielzahl verschiedener biologischer Proben in ein anderes Well einer Multi-Well-Platte umfassen.
  • Ein automatisiertes System kann Experimente mit verschiedenen Teilen von biologischen Proben durchführen. In einigen Fällen umfasst eine biologische Probe eine Vielzahl von Teilen. Ein Teil kann zum Beispiel ein Anteil einer fraktionierten biologischen Probe sein. In einigen Fällen kann ein Teil ein Unterabschnitt einer Gewebeprobe oder ein Teil einer Vollblutprobe sein (z. B. ein Teil eines Leukozytenfilms). In einigen Fällen kann ein Teil ein Überstand eines Lysats einer biologischen Probe sein. Ein Teil einer biologischen Probe kann in ein Well überführt werden. Ein Teil einer biologischen Probe kann verdünnt werden (z. B. mit einem wässrigen Puffer wie einem pH-6-Phosphatpuffer). Die biologische Probe kann mindestens 2-fach, mindestens 3-fach, mindestens 4-fach, mindestens 5-fach, mindestens 6-fach, mindestens 8-fach, mindestens 10-fach, mindestens 15-fach oder mindestens 20-fach verdünnt werden. In einigen Fällen kann die Übertragung gleichzeitig von dem automatisierten System ausgeführt werden.
  • Ein automatisiertes System kann dazu konfiguriert sein, eine biologische Probe mit einer PartikelZusammensetzung für verschiedene Zeitspannen in Kontakt zu bringen. In einigen Fällen kann eine biologische Probe für einen Zeitraum von mindestens etwa 10 Sekunden mit einer PartikelZusammensetzung in Kontakt bleiben. In einigen Fällen kann eine biologische Probe für einen Zeitraum von mindestens etwa 10 Sekunden mit einer Trockenzusammensetzung in Kontakt bleiben. In einigen Fällen beträgt die Zeitspanne mindestens etwa 1 Minute. In einigen Fällen beträgt die Zeitspanne mindestens etwa 5 Minuten.
  • Ein automatisiertes System kann dazu konfiguriert sein, verschiedene Versuchsschritte hinzuzufügen oder zu entfernen. Ein automatisiertes System kann dazu konfiguriert sein, verschiedene Versuchsschritte neu anzuordnen. In einigen Fällen kann das automatisierte System so konfiguriert sein, dass es einen Waschschritt ausführt. Zum Beispiel kann das automatisierte System so konfiguriert sein, dass es eine Biomolekül-Corona mit Resuspension wäscht. In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, einen Schritt zum Waschen von Biomolekül-Corona ohne Resuspension auszuführen. In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, einen Schritt zur Herstellung eines Lysats auszuführen. Zum Beispiel kann das automatisierte System eine Beschallung durchführen oder ein elektrisches Feld anlegen, um in einer biologischen Probe vorhandene Exosomen zu lysieren. In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, einen Schritt zum Reduzieren eines Lysats auszuführen. In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, einen Schritt zum Filtern eines Lysats auszuführen. In einigen Fällen kann das automatisierte System so konfiguriert sein, einen Schritt zum Alkylieren eines Lysats auszuführen. In einigen Fällen kann das automatisierte System so konfiguriert sein, es einen Schritt zum Denaturieren einer Biomolekül-Corona auszuführen. In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, einen Schritt zum Denaturieren einer Biomolekül-Corona mit einem schrittweisen Denaturierungsprozess auszuführen. In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, einen Schritt zum Aufschließen einer Biomolekül-Corona auszuführen. Der Aufschlusssschritt kann eine Protease wie Trypsin, Chymotrypsin, Endoproteinase Asp-N, Endoproteinase Arg-C, Endoproteinase Lys-C, Pepsin, Thermolysin, Elastase, Papain, Proteinase K, Subtilisin, Clostripain, Carboxypeptidase, Cathepsin C oder eine beliebige Kombination davon umfassen. Der Aufschlussschritt kann ein chemisches Peptidspaltungsmittel, wie Bromcyan, umfassen. Das automatisierte System kann dazu konfiguriert sein, eine Reihe von Aufschlussschritten auszuführen, die verschiedene Bedingungen, Proteasen oder chemische Spaltmittel umfassen können. In einem Aufschlussschritt können höchstens 50 ng/ml, höchstens 100 ng/ml, höchstens 200 ng/ml, höchstens 500 ng/ml, höchstens 1 µg/ml, höchstens 2 µg/ml, höchstens 5 µg/ml, höchstens 10 µg/ml, höchstens 25 µg/ml, höchstens 50 µg/ml, höchstens 100 µg/ml, höchstens 200 µg/ml oder höchstens 500 µg/ml einer Protease verwendet werden. In einem Aufschlussschritt können mindestens 500 µg/ml, mindestens 200 µg/ml, 100 µg/ml, mindestens 50 µg/ml, mindestens 25 µg/ml, mindestens 10 µg/ml, mindestens 5 µg/ml, mindestens 2 µg/ml, mindestens 1 µg/ml, mindestens 500 ng/ml, mindestens 200 ng/ml, mindestens 100 ng/ml oder mindestens 50 ng/ml einer Protease verwendet werden. In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, einen Schritt zum Aufschließen einer Biomolekül-Corona mit Trypsin in einer Konzentration von mindestens etwa 200 Nanogramm pro Milliliter (ng/ml) bis etwa 200 Mikrogramm pro Milliliter (µg/ml) durchzuführen. In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, einen Schritt zum Aufschließen einer Biomolekül-Corona mit Trypsin in einer Konzentration von mindestens etwa 100 Mikrogramm pro Milliliter (µg/ml) bis etwa 0,1 g/l durchzuführen. In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, einen Schritt zum Aufschließen einer Biomolekül-Corona mit LysC in einer Konzentration von mindestens etwa 200 Nanogramm pro Milliliter (ng/ml) bis etwa 200 Mikrogramm pro Milliliter (µg/ml) durchzuführen. In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, einen Schritt zum Aufschließen einer Biomolekül-Corona mit LysC in einer Konzentration von mindestens etwa 20 Mikrogramm pro Milliliter (µg/ml) bis etwa 0,02 g/l durchzuführen. In einigen Fällen wird der Aufschlussschritt höchstens 3 Stunden lang ausgeführt. In einigen Fällen wird der Aufschlussschritt für höchstens 1 Stunde ausgeführt. In einigen Fällen wird der Aufschlussschritt für höchstens 30 Minuten ausgeführt. In einigen Fällen erzeugt der Aufschlussschritt Peptide mit einer durchschnittlichen Masse von mindestens 1000 Da, mindestens 2000 Da, mindestens 3000 Da, mindestens 4000 Da, mindestens 5000 Da, mindestens 6000 Da, mindestens 8000 Da oder mindestens 10000 Da. In einigen Fällen erzeugt der Aufschlussschritt Peptide mit einer durchschnittlichen Masse von höchstens 10000 Da, höchstens 8000 Da, höchstens 6000 Da, höchstens 5000 Da, höchstens 4000 Da, höchstens 3000 Da, höchstens 2000 Da oder höchstens 1000 Da. In einigen Fällen erzeugt der Aufschlussschritt Peptide mit einer durchschnittlichen Masse von etwa 1000 Da bis etwa 4000 Da. In einigen Fällen geht dem Aufschlussschritt eine Elution zumindest einer Teilmenge von Biomolekülen oder Biomolekül-Gruppen aus einer Biomolekül-Corona voraus, zum Beispiel so, dass die Biomoleküle oder Biomolekül-Gruppen in Lösung aufgeschlossen werden. Die Elution kann Verdünnung, Erhitzung, physikalische Einwirkung, Zugabe eines chemischen Mittels (z. B. eines milden chaotropen Mittels) oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
  • In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, eine Biomolekül-Corona oder einen Teil einer Biomolekül-Corona zu eluieren (z. B. selektiv den weichen Teil einer Biomolekül-Corona von einem Partikel zu eluieren, während der harte Teil der Biomolekül-Corona an dem Partikel adsorbiert bleibt). In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, Flüssigchromatografie an einer Biomolekül-Corona auszuführen. In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, einen Teil einer Trockenzusammensetzung von einem Teil der biologischen Probe zu trennen. In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, einen Teil einer Trockenzusammensetzung von einem Teil der biologischen Probe unter Verwendung eines Magnetfeldes zu trennen. In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, ein Proteomexperiment durchzuführen. In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, ein Genom-Experiment durchzuführen. In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, ein Proteogenom- Experiment durchzuführen. In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, ein Massenspektroskopie-Experiment durchzuführen. In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, ein Sequenzierungsexperiment durchzuführen.
  • Ein automatisiertes System kann dazu konfiguriert sein, verschiedene experimentelle Schritte bei unterschiedlichen Temperaturen durchzuführen. In einigen Fällen kann ein automatisiertes System dazu konfiguriert sein, einen experimentellen Schritt bei etwa -20, -19, -18, -17, -16, -15, -14, -13, -12, -11, -10, -9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99 oder 100 °C durchzuführen.
  • Ein automatisiertes System kann dazu konfiguriert sein, verschiedene Versuchsschritte für verschiedene Zeitspannen durchzuführen. In einigen Fällen kann ein automatisiertes System dazu konfiguriert sein, einen Versuchsschritt mindestens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40, 50 oder 60 Minuten lang durchzuführen. In einigen Fällen kann ein automatisiertes System dazu konfiguriert sein, einen experimentellen Schritt mindestens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Stunden lang durchzuführen. In einigen Fällen kann ein automatisiertes System dazu konfiguriert sein, einen experimentellen Schritt höchstens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40, 50 oder 60 Minuten lang durchzuführen. In einigen Fällen kann ein automatisiertes System dazu konfiguriert sein, einen experimentellen Schritt höchstens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Stunden lang durchzuführen.
  • In einigen Fällen kann der Elutionsschritt das Eluieren mit höchstens etwa dem 2-fachen Volumen der Lösung umfassen. In einigen Fällen kann der Elutionsschritt das Eluieren mit höchstens etwa dem 4-fachem Volumen der Lösung umfassen. In einigen Fällen kann der Elutionsschritt das Eluieren mit höchstens etwa dem 8-fachem Volumen der Lösung umfassen. In einigen Fällen kann der Elutionsschritt das Eluieren mit höchstens etwa dem 16-fachen Volumen der Lösung umfassen. In einigen Fällen umfasst das Eluieren eine Verdünnung. Die Verdünnung kann nicht mehr als das 20-fache, nicht mehr als das 10-fache, nicht mehr als das 8-fache, nicht mehr als das 5-fache, nicht mehr als das 2-fache oder nicht mehr als das 1,5-fache der Verdünnung betragen. Die Elution kann eine physikalische Einwirkung wie Erhitzen, Beschallung, Schütteln oder Rühren umfassen. In einigen Fällen umfasst die Elution die Freisetzung eines intakten Biomoleküls (z. B. eines intakten Proteins) aus dem Partikel.
  • In einigen Fällen kann die automatisierte Vorrichtung eine Festphasenextraktion ausführen. Die Festphasenextraktion kann Analyten (z. B. Peptide, die aus Biomolekül-Corona-Proteinen aufgeschlossen wurden) von Reagenzien (z. B. Proteasen), Biomakromolekülen und supramolekularen biologischen Strukturen (z. B. Ribosomen und Teilen von Zellwänden) sowie von Spezies trennen, die für eine nachgeschaltete Analyse nicht geeignet sind (z. B. Analyten, die mit einer Flüssigchromatografiesäule nicht kompatibel sind). In einigen Fällen wird für die Festphasenextraktion eine Festphasenextraktionsplatte verwendet, die TF, iST oder C 18 umfasst. Die Festphasenextraktion kann oberhalb des Atmosphärendrucks ausgeführt werden. Der Druck kann mindestens 25 Pfund pro Quadratzoll (psi), mindestens etwa 50 psi, mindestens etwa 100 psi, mindestens etwa 200 psi, mindestens etwa 300 psi, mindestens etwa 400 psi oder mindestens etwa 500 psi betragen. In einigen Fällen kann der Festphasenextraktionsschritt das Eluieren von einer Festphasenextraktionsplatte mit höchstens etwa 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 oder 100 psi umfassen. In einigen Fällen kann der Festphasenextraktionsschritt das Eluieren von einer Festphasenextraktionsplatte mit mindestens etwa 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 oder 100 psi umfassen.
  • Ein automatisiertes System kann die Verwendung eines Satzes von Strichcodes umfassen, um biologische Proben, Trockenzusammensetzungen, Versuchsschritte, ein Substrat, eine Partition oder ein Volumen innerhalb eines Substrats (z. B. ein Kunststoffartikelsubstrat) oder Reagenzien zu identifizieren. Ein automatisiertes System kann dazu konfiguriert sein, ein Substrat zumindest teilweise basierend auf einem Strichcode des Substrats (z. B. Plattenware) zu übertragen. Zum Beispiel kann das automatisierte System eine Multi-Well-Platte von einem Heizer zu einem Magnet-Array transferieren, um magnetische Partikel, die in den Volumina der Multi-Well-Platte enthalten sind, zu immobilisieren. Ein automatisiertes System kann dazu konfiguriert sein, Trockenzusammensetzungen zumindest teilweise basierend auf einem Strichcode für Trockenzusammensetzungen zu übertragen. Ein automatisiertes System kann dazu konfiguriert sein, biologische Proben basierend zumindest teilweise auf einem Strichcode für biologische Proben zu übertragen. Ein automatisiertes System kann dazu konfiguriert sein, Proben und/oder Reagenzien zwischen Partitionen oder Volumina eines Substrats zu übertragen. Ein automatisiertes System kann dazu konfiguriert sein, Reagenzien zumindest teilweise basierend auf einem Reagenzien-Strichcode zu übertragen. Ein automatisiertes System kann dazu konfiguriert sein, experimentelle Schritte zumindest teilweise basierend auf einem Strichcode für experimentelle Schritte einzurichten.
  • In einigen Fällen kann ein Strichcode Informationen über Kunststoffartikel, Partikel, Reagenzien, Kits, Bestandsverwaltungssysteme, automatisierte Systeme, Plattenlayouts oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
  • In einigen Fällen kann ein automatisiertes System mit einem Kunden-Laborinformationsmanagementsystem (LIMS), einem Bestandsverwaltungssystem, einer MS-Maschine, einem Personal Computer, der Cloud, dem Internet oder einer beliebigen Kombination davon kommunizieren.
  • In einigen Fällen kann ein automatisiertes System Strichcodes, Strichcodeinformationen, Plattenlayouts, Experimentprotokolle, MS-Dateien, Informationen über biologische Proben, Analyseergebnisse von Proteom- oder Genomtests oder eine beliebige Kombination davon kommunizieren.
  • Computersysteme
  • Die vorliegende Offenbarung stellt Computersysteme bereit, die programmiert sind, um Verfahren der Offenbarung zu implementieren. 60 zeigt ein Computersystem 6001, das programmiert oder anderweitig dazu konfiguriert ist, beispielsweise eine oder mehrere biologische Proben mit einem oder mehreren Partikeln in Kontakt zu bringen, um eine oder mehrere Biomolekül-Coronas zu bilden und die eine oder mehreren Biomolekül-Coronas mit einem Proteomikverfahren, einem Genomikverfahren oder beidem zu analysieren.
  • Das Computersystem 6001 kann verschiedene Aspekte der Analyse, Berechnung und Erzeugung der vorliegenden Offenbarung regeln, wie zum Beispiel das Inkontaktbringen einer oder mehrerer biologischer Proben mit einem oder mehreren Partikeln, um eine oder mehrere Biomolekül-Corona zu bilden, und das Analysieren der einen oder mehreren Biomolekül-Coronas mit einem Proteomikverfahren, Genomikverfahren oder beidem. Das Computersystem 6001 kann eine elektronische Vorrichtung eines Benutzers oder ein Computersystem sein, das in Bezug auf die elektronische Vorrichtung entfernt angeordnet ist. Die elektronische Vorrichtung kann eine mobile elektronische Vorrichtung sein. Die elektronische Vorrichtung kann eine drahtlose Tastatur und eine Maus umfassen. Die elektronische Vorrichtung kann eine Anzeigevorrichtung (z. B. einen Hamilton-Arm) umfassen.
  • Das Computersystem 6001 beinhaltet eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU, hierin auch „Prozessor“ und „Computerprozessor“) 6005, bei der es sich um einen Einzelkern- oder Mehrkernprozessor oder um eine Vielzahl von Prozessoren für die Parallelverarbeitung handeln kann. Das Computersystem 6001 beinhaltet auch einen Speicher oder Speicherplatz 6010 (z. B. Direktzugriffsspeicher, Festwertspeicher, Flash-Speicher), eine elektronische Speichereinheit 6015 (z. B. Festplatte), eine Kommunikationsschnittstelle 6020 (z. B. Netzwerkadapter) zur Kommunikation mit einem oder mehreren anderen Systemen und periphere Vorrichtungen 6025, wie z. B. einen Cache, andere Speicher, Datenspeicher und/oder elektronische Anzeigevorrichtungen. Der Speicher 6010, die Speichereinheit 6015, die Schnittstelle 6020 und die peripheren Vorrichtungen 6025 kommunizieren mit der CPU 6005 über einen Kommunikationsbus (durchgezogene Linien), wie z. B. eine Hauptplatine. Die Speichereinheit 6015 kann eine Datenspeichereinheit (oder ein Datendepot) zum Speichern von Daten sein. Das Computersystem 6001 kann mit Hilfe der Kommunikationsschnittstelle 6020 operativ mit einem Computernetzwerk („Netzwerk“) 6030 gekoppelt sein. Das Netzwerk 6030 kann das Internet, ein Internet und/oder Extranet oder ein Intranet und/oder Extranet sein, das mit dem Internet kommuniziert.
  • Das Netzwerk 6030 ist in einigen Fällen ein Telekommunikations- und/oder Datennetzwerk. Das Netzwerk 6030 kann einen oder mehrere Computerserver beinhalten, die verteiltes Rechnen, wie z. B. Cloud Computing, ermöglichen können. Zum Beispiel können ein oder mehrere Computerserver Cloud Computing über das Netzwerk 6030 („die Cloud“) ermöglichen, um verschiedene Aspekte der Analyse, Berechnung und Erzeugung der vorliegenden Offenbarung auszuführen, wie zum Beispiel das Inkontaktbringen einer oder mehrerer biologischer Proben mit einem oder mehreren Partikeln, um eine oder mehrere Biomolekül-Coronas zu bilden, und das Analysieren der einen oder mehreren Biomolekül-Coronas mit einem Proteomikverfahren, einem Genomikverfahren oder beidem. Solches Cloud-Computing kann von Cloud-Computing-Plattformen wie z. B. Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure, Google Cloud Platform und IBM Cloud bereitgestellt werden. Das Netzwerk 6030 kann in einigen Fällen mit Hilfe des Computersystems 6001 ein Peer-to-Peer-Netzwerk implementieren, das es an das Computersystem 6001 gekoppelten Vorrichtungen ermöglichen kann, sich als Client oder Server zu verhalten.
  • Die CPU 6005 kann einen oder mehrere Computerprozessoren und/oder eine oder mehrere Grafikverarbeitungseinheiten (GPUs) umfassen. Die CPU 6005 kann eine Sequenz von maschinenlesbaren Anweisungen ausführen, die in einem Programm oder einer Software verkörpert sein können. Die Anweisungen können in einem Speicherplatz, wie dem Speicher 6010, gespeichert sein. Die Anweisungen können an die CPU 6005 gerichtet werden, die anschließend die CPU 6005 programmieren oder anderweitig dazu konfigurieren können, Verfahren der vorliegenden Offenbarung zu implementieren. Beispiele für Operationen, die von der CPU 6005 ausgeführt werden, können das Abrufen, Decodieren, Ausführen und Zurückschreiben beinhalten.
  • Die CPU 6005 kann Teil einer Schaltung sein, wie etwa einer integrierten Schaltung. Eine oder mehrere andere Komponenten des Systems 6001 können in der Schaltung enthalten sein. In einigen Fällen ist die Schaltung eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC).
  • Die Speichereinheit 6015 kann Dateien wie Treiber, Bibliotheken und gespeicherte Programme speichern. Die Speichereinheit 6015 kann Benutzerdaten speichern, z. B. Benutzerpräferenzen und Benutzerprogramme. Das Computersystem 6001 kann in einigen Fällen eine oder mehrere zusätzliche Datenspeichereinheiten enthalten, die außerhalb des Computersystems 6001 liegen, wie etwa auf einem entfernten Server, der mit dem Computersystem 6001 über ein Intranet oder das Internet kommuniziert.
  • Das Computersystem 6001 kann mit einem oder mehreren entfernten Computersystemen über das Netzwerk 6030 kommunizieren. Beispielsweise kann das Computersystem 6001 mit einem entfernten Computersystem eines Benutzers kommunizieren. Beispiele für entfernte Computersysteme umfassen Personalcomputer (z. B. tragbare PCs), Slate- oder Tablet-PCs (z. B. AppleO iPad, Samsung® Galaxy Tab), Telefone, Smartphones (z. B. Apple® iPhone, Android-fähiges Gerät, Blackberry®) oder persönliche digitale Assistenten. Der Benutzer kann über das Netzwerk 6030 auf das Computersystem 6001 zugreifen.
  • Verfahren, wie sie hierin beschrieben sind, können mittels eines von einer Maschine (z. B. eines Computerprozessors) ausführbaren Codes implementiert werden, der an einem elektronischen Speicherort des Computersystems 6001 gespeichert ist, wie beispielsweise auf dem Speicher 6010 oder der elektronischen Speichereinheit 6015. Der maschinenausführbare oder maschinenlesbare Code kann in Form von Software bereitgestellt werden. Während der Verwendung kann der Code vom Prozessor 6005 ausgeführt werden. In einigen Fällen kann der Code aus der Speichereinheit 6015 abgerufen und im Speicher 6010 für einen schnellen Zugriff durch den Prozessor 6005 gespeichert werden. In einigen Situationen kann die elektronische Speichereinheit 6015 ausgeschlossen sein und maschinenausführbare Anweisungen werden im Speicher 6010 gespeichert.
  • Der Code kann vorkompiliert und zur Verwendung mit einer Maschine konfiguriert werden, die einen Prozessor aufweist, der angepasst ist, um den Code auszuführen, oder kann während der Laufzeit kompiliert werden. Der Code kann in einer Programmiersprache bereitgestellt werden, die ausgewählt werden kann, um zu ermöglichen, dass der Code auf vorkompilierte oder wie-kompilierte Weise ausgeführt wird.
  • Aspekte der hier bereitgestellten Systeme und Verfahren, wie das Computersystem 6001, können in der Programmierung verkörpert sein. Verschiedene Aspekte der Technologie können als „Produkte“ oder „Herstellungsartikel“ typischerweise in Form von maschinen- (oder prozessor-) ausführbarem Code und/oder zugehörigen Daten betrachtet werden, die auf einer Art maschinenlesbares Medium gespeichert oder in einem solchen verkörpert sind. Maschinenausführbarer Code kann auf einer elektronischen Speichereinheit, wie einem Speicher (z. B. Festwertspeicher, Direktzugriffsspeicher, Flash-Speicher) oder einer Festplatte, gespeichert sein. „Speichermedien“ können einen beliebigen oder alle greifbaren Speicher der Computer, Prozessoren oder dergleichen oder zugehörige Module davon beinhalten, wie verschiedene Halbleiterspeicher, Bandlaufwerke, Plattenlaufwerke und dergleichen, die jederzeit eine nichttransitorische Speicherung für die Softwareprogrammierung bereitstellen können. Die gesamte oder Teile der Software können zeitweise über das Internet oder verschiedene andere Telekommunikationsnetze kommuniziert werden. Zum Beispiel kann eine solche Kommunikation das Laden der Software von einem Computer oder Prozessor in einen anderen ermöglichen, zum Beispiel von einem Verwaltungsserver oder Host-Computer in die Computerplattform eines Anwendungsservers. Somit beinhaltet ein weiterer Medientyp, der die Softwareelemente tragen kann, optische, elektrische und elektromagnetische Wellen, wie sie über physikalische Schnittstellen zwischen lokalen Vorrichtungen, über verdrahtete und optische Festnetze und über verschiedene Verknüpfungen verwendet werden. Die physikalischen Elemente, die solche Wellen übertragen, wie verdrahtete oder drahtlose Verknüpfungen, optische Verbindungen und dergleichen, können ebenfalls als Medien betrachtet werden, die die Software tragen. Wie hierin verwendet, beziehen sich Begriffe wie „Computer“ oder „maschinenlesbares Medium“ auf ein beliebiges Medium, das einem Prozessor Anweisungen zur Ausführung bereitstellt, es sei denn, sie beschränken sich auf nichtübertragbare, greifbare „Speichermedien“.
  • Daher kann ein maschinenlesbares Medium, wie ein computerausführbarer Code, viele Formen annehmen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf ein greifbares Speichermedium, ein Trägerwellenmedium oder ein physikalisches Übermittlungsmedium. Nichtflüchtige Speichermedien beinhalten zum Beispiel optische oder Magnetplatten, wie beliebige der Speichervorrichtungen in einem oder mehreren beliebigen Computern und dergleichen, wie sie zur Implementierung der in den Zeichnungen gezeigten Datenbanken usw. verwendet werden können. Flüchtige Speichermedien beinhalten dynamische Speicher, wie den Hauptspeicher einer solchen Computerplattform. Greifbare Übermittlungsmedien beinhalten Koaxialkabel, Kupferdraht und Glasfaserkabel, einschließlich der Drähte, die einen Bus innerhalb eines Computersystems umfassen. Medien zur Übermittlung von Trägerwellen können die Form von elektrischen oder elektromagnetischen Signalen oder von akustischen oder Lichtwellen haben, wie sie bei der Datenkommunikation im Hochfrequenzbereich (RF) und im Infrarotbereich (IR) erzeugt werden. Gängige Formen von computerlesbaren Medien beinhalten daher zum Beispiel: eine Diskette, eine flexible Platte, eine Festplatte, ein Magnetband, ein anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD oder DVD-ROM, ein anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, ein anderes physikalisches Speichermedium mit Lochmustern, ein RAM, ein ROM, ein PROM und EPROM, ein FLASH-EPROM, einen anderen Speicherchip oder eine Kassette, eine Trägerwelle, die Daten oder Anweisungen transportiert, Kabel oder Verknüpfungen, die eine solche Trägerwelle transportieren, oder ein beliebiges anderes Medium, von dem ein Computer Programmiercode und/oder Daten lesen kann. Viele dieser Formen von computerlesbaren Medien können an der Übertragung einer oder mehrerer Sequenzen von einer oder mehreren Anweisungen an einen Prozessor zur Ausführung beteiligt sein.
  • Das Computersystem 6001 kann eine elektronische Anzeige 6035 beinhalten oder mit ihr kommunizieren, die eine Benutzerschnittstelle (UI) 6040 umfasst, um beispielsweise das Inkontaktbringen einer oder mehrerer biologischer Proben mit einem oder mehreren Partikeln zur Bildung einer oder mehrerer Biomolekül-Coronas und das Analysieren der einen oder mehreren Biomolekül-Coronas mit einem Proteomikverfahren, Genomikverfahren oder beidem bereitzustellen. Beispiele für UIs beinhalten, ohne Beschränkung, eine grafische Benutzerschnittstelle (GUI) und eine webbasierte Benutzerschnittstelle.
  • Verfahren und Systeme der vorliegenden Offenbarung können mittels eines oder mehrerer Algorithmen implementiert werden. Ein Algorithmus kann bei der Ausführung durch die zentrale Verarbeitungseinheit 6005 mittels Software implementiert werden. Der Algorithmus kann zum Beispiel eine oder mehrere biologische Proben mit einem oder mehreren Partikeln in Kontakt bringen, um eine oder mehrere Biomolekül-Coronas zu bilden, und die eine oder mehreren Biomolekül-Coronas mit einem Proteomikverfahren, einem Genomikverfahren oder beidem analysieren.
  • Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten technischen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie von einem Fachmann auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung allgemein verstanden wird. Wie hierin verwendet, beinhalten die Singularformen „ein“ und „der/die/das“ Pluralreferenzen, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt. Jede Bezugnahme auf „oder“ hierin soll, sofern nicht anders angegeben, „und/oder“ einschließen.
  • Immer wenn der Begriff „mindestens“, „größer als“ oder „größer als oder gleich“ dem ersten Zahlenwert in einer Reihe von zwei oder mehr Zahlenwerten vorangestellt ist, gilt der Begriff „mindestens“, „größer als“ oder „größer als oder gleich“ für jeden der Zahlenwerte in dieser Reihe von Zahlenwerten. Zum Beispiel ist „größer als oder gleich 1, 2 oder 3“ gleichbedeutend mit „größer als oder gleich 1", „größer als oder gleich 2“ oder „größer als oder gleich 3“.
  • Immer wenn der Begriff „nicht mehr als“, „kleiner als“, „kleiner als oder gleich“ oder „höchstens“ dem ersten Zahlenwert in einer Reihe von zwei oder mehr Zahlenwerten vorangestellt ist, gilt der Begriff „nicht mehr als“, „kleiner als“ oder „kleiner als oder gleich“ oder „höchstens“ für jeden der Zahlenwerte in dieser Reihe von Zahlenwerten. Zum Beispiel ist kleiner als oder gleich 3, 2 oder 1 gleichbedeutend mit kleiner als oder gleich 3, kleiner als oder gleich 2 oder kleiner als oder gleich 1.
  • Werden Werte als Bereiche beschrieben, versteht es sich, dass eine solche Offenbarung alle möglichen Unterbereiche innerhalb dieser Bereiche sowie spezifische numerische Werte, die in diese Bereiche fallen, unabhängig davon, ob ein spezifischer numerischer Wert oder ein spezifischer Unterbereich ausdrücklich angegeben wird, beinhaltet.
  • BEISPIELE
  • Die folgenden Beispiele veranschaulichen und beschränken nicht den Umfang der hierin beschriebenen Vorrichtungen, Verfahren, Systeme und Kits.
  • BEISPIEL 1
  • Parallele Analyse von Proteinen und Nukleinsäuren
  • Dieses Beispiel beschreibt die parallele Analyse von Proteinen und Nukleinsäuren. Es wird eine biologische Probe entnommen. Optional wird die biologische Probe in zwei Teile geteilt. Ein Teil der Probe wird mit einem Partikel in Kontakt gebracht. Das Partikel adsorbiert Proteine (und andere Biomoleküle) aus der Probe auf seiner Oberfläche und bildet eine Biomolekül-Corona. Das Partikel wird von der Probe getrennt. Das Biomolekül wird trypsiniert. Die trypsinisierten Peptide werden durch Massenspektrometrie analysiert und Peptididentitäten und -konzentrationen werden identifiziert.
  • Parallel dazu wird ein anderer Teil der Probe mit Reagenzien zur Sequenzierung in Kontakt gebracht, einschließlich Adaptoren, markierter Nukleotide (markiert mit optisch nachweisbaren Markierungen), Primer, Polymerasen. Das Inkontaktbringen kann auf einem Substrat zur Sequenzierung erfolgen. Nukleinsäuren in der Probe werden amplifiziert, beispielsweise durch PCR-Amplifikation. Proben oder Substrate für die Sequenzierung werden abgebildet, und die Sequenz von Nukleinsäuren in der Probe wird bestimmt.
  • Die Zusammensetzung und die Konzentrationen der Proteine in der Probe, die durch die Protein-Corona-Analyse bestimmt wurden, werden mit der Zusammensetzung und der Konzentration der Nukleinsäuren in der Probe verglichen, wie durch Sequenzierung bestimmt. Diese Vergleiche werden mit Proben aus einer Kontrollquelle (z. B. einem gesunden biologischen Zustand) und Proben aus einer bekannten experimentellen Quelle (z. B. einem kranken biologischen Zustand) korreliert. Trainierte Klassifikatoren und Machine Learning-Algorithmen werden verwendet, um den biologischen Zustand der Proben basierend auf den in der Probe vorhandenen Proteinen und Nukleinsäuren zu klassifizieren. Der biologische Zustand der getesteten Probe wird basierend auf den in der Probe vorhandenen Proteinen (wie durch Corona-Analyse bestimmt) und den in der Probe vorhandenen Nukleinsäuren (wie durch Sequenzierung bestimmt) bestimmt.
  • BEISPIEL 2
  • Parallele Analyse von Proteinen und Nukleinsäuren
  • Dieses Beispiel beschreibt die Proteogenomanalyse von Proben von Subjekten mit nicht-kleinzelligem Lungenkarzinom (NSCLC) im Früh- und Spätstadium. Die Identifizierung von Proteinvarianten (wie z. B. Isoformen) kann eine große Herausforderung bei der Proteomanalyse darstellen. Häufig sind Verfahren, die Proteine identifizieren können, blind für geringfügige Sequenzvariationen, wie etwa einzelne Aminosäuresubstitutionen.
  • Im vorliegenden Beispiel wurden die exonbasierte Sequenzierung und die Proteomanalyse parallel an 29 Plasmaproben von Subjekten mit NSCLC im Früh- und Spätstadium ausgeführt. Für die Proteomanalyse wurden die Plasmaproben aufgeteilt und getrennt mit zehn verschiedenen SPION-Typen, gezeigt in TABELLE 2, in Kontakt gebracht, die sich in Größe (bestimmt durch dynamische Lichtstreuung, „DLS“), Polydispersitätsindex („PDI“, bestimmt durch DLS) und mittlerem Zetapotential unterscheiden. Die partikelhaltigen Proben wurden mehreren Waschzyklen unterzogen und anschließend Bedingungen ausgesetzt, die geeignet waren, die an die Partikel gebundenen Proteine zu eluieren. Die eluierten Proteine wurden aufgeschlossen und der Massenspektrometrieanalyse unterzogen, wodurch Proteomdaten erzeugt wurden. TABELLE 2 - Für die NSCLC-Probenanalyse verwendete Partikel
    Chargen-Nr. Beschreibung DLS-Größe (nm) DLS-PDI Mittleres Zetapotential (mV)
    SP-007 Poly(dimethylaminopropylmethacrylamid) (Dimethylamin)-beschichtet 283 0,09 25,8
    SP-047 Gemischte Chemie basierend auf der Amin-Epoxid-Chemie 1255 0,54 18,1
    SP-064 Polyzwitterion-beschichtetes (Poly(N-[3-(dimethylamino)propyl]methacrylamid-co-[2-(methacryloyloxy)ethyl] dimethyl-(3-sulfopropyl)ammoniumhydroxid, P(DMAPMA-co-SBMA)) 302 0,25 27,7
    SP-333 Carboxylat-Mikropartikel 1348 0,66 -28,5
    SP-339 Carboxyliertes Polystyrol 410 0,03 -31,4
    SP-347 Silica-beschichtet 281 0,18 -21,8
    SP-365 Stark saure Silica-Oberfläche 231 0,02 -39
    SP-373 Dextran-basierte Beschichtung 169 0,07 -0,6
    SP-390 Ölsäure - Hydrophile / hydrophobe Oberfläche 98 0,1 -38
    SP-406 Borierte Oberfläche 491 0,45 -40,7
  • Insgesamt wurden in den 10 Proben 1189 Proteine identifiziert. Darüber hinaus wurden in jeder Probe Peptidvariationen (einschließlich einzelner Aminosäuresubstitutionen) identifiziert. 2A fasst Anzahl der identifizierten Proteinvariationen in jeder Probe zusammen. In den 29 Plasmaproben wurden durchschnittlich etwa 70 Peptidvariationen identifiziert, wobei die Anzahl der einzelnen Proben zwischen knapp über 50 und knapp unter 125 lag.
  • 2 Panel B stellt ein Beispiel für die Identifizierung von Proteinvarianten basierend auf den Genom- und Proteomdaten bereit. In einer Probe identifizierte die Genomanalyse Heterozygotie für das KLKB1-Gen, das für das Protein Präkallikrein codiert. Die Probe enthielt das Referenzallel für KLKB1 und ein Minorallel, das eine Substitution von Glycin zu Arginin codiert, angezeigt durch die in 2 Panel B rot eingekreisten Aminosäuren. Obwohl die Exon-Sequenzierung eine Minorallel-Häufigkeit von 0,01 % identifizierte, identifizierte die Proteomanalyse Formen von Präkallikrein, die dem Referenz- und Minorallel entsprechen, was zeigt, dass die genomische Profilerstellung die Unterscheidung von Proteinvarianten in einer komplexen Probe ermöglicht.
  • BEISPIEL 3
  • Parallele Analyse von Proteinen und Nukleinsäuren
  • In diesem Beispiel wurden Genom- und Proteomanalysen verwendet, um das Vorhandensein von Varianten des knochenmorphogenen Proteins 1 (Bone Morphogenic Protein - BMP1) in Proben von gesunden Patienten und Krebspatienten zu bestimmen. Alternatives Spleißen ist für sieben BMP1-Varianten auf der RNA-Ebene und vier Varianten auf der Proteinebene verantwortlich. Von diesen Proteinvarianten sind zwei die Langform und zwei die Kurzform des BMP1-Proteins. Die gleichzeitige Genom- und Proteomanalyse ermöglichte die Quantifizierung der vier BMP1-Proteinvarianten bei 80 gesunden und 61 Patienten mit nicht-kleinzelligem Lungenkrebs im Frühstadium.
  • Die Proteomanalyse wurde ausgeführt, indem jede Probe mit einem Partikel-Panel in Kontakt gebracht, die auf den Partikeln gesammelten Proteine aufgeschlossen und die resultierenden Peptidfragmente mittels Massenspektrometrie analysiert wurden. Plasmaproben von den 141 Subjekten wurden mit einem Panel von 5 SPIONS mit verschiedenen physikalisch-chemischen Eigenschaften untersucht (zusammengefasst in TABELLE 3). Die Plasmaproben jedes Subjekts wurden in TE-Puffer verdünnt, 1:1 mit 2,5-15 mg/mljedes Partikels aus dem 5-SPION-Panel gemischt und 1 Stunde lang bei 37 °C inkubiert, was zur Bildung von Protein-Coronas im Plasma führte. Nach der Partikelsammlung und den Waschschritten wurden die Protein-Coronas auf den Partikeln für die LC-MS/MS-Analyse aufgeschlossen. TABELLE 3 - Partikel für die Analyse von NSCLC im Frühstadium und gesunder Proben
    Chargen-Nr. Beschreibung
    SP-003 Silica-beschichtete superparamagnetische Eisenoxid-NPs (SPION)
    SP-006 N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-beschichtetes SPION
    SP-007 Poly(N-(3-(dimethylamino)propyl)methacrylamid) (PDMAPMA)-beschichtetes SPION
    SP-333 Carboxylat-Mikropartikel
    SP-339 Carboxyliertes Polystyrol
  • Insgesamt wurden 7 Peptidfragmente für BMP1 identifiziert. Die Peptide wurden 4 Isoformen zugeordnet, die als codierende Transkripte von den Subjekten identifiziert wurden, und stellten eine teilweise Abdeckung jeder der 4 Isoformen bereit. 3A stellt Exon-Intron-Strukturen für die 4 identifizierten BMP1-Isoformen bereit. Die längste der Isoformen, BMP-202 (3A, oben), enthielt alle 7 nachgewiesenen BMP1-Peptidfragmente. Die nächstlängste Isoform, BMP-201 (3A, 2.te von oben), enthielt 6 der 7 Fragmente. Die beiden kürzeren Isoformen BMP-204 und BMP-203 (3A, untere zwei Reihen) enthielten nur die Peptidfragmente 1 und 2. 3B stellt normalisierte Massenspektrometrieintensitäten für die sieben BMP1-Peptidfragmente in gesunden und NSCLC-Plasmaproben im Frühstadium bereit, von denen zwei bei NSCLC und fünf bei gesunden Kontrollen häufiger vorkommen.
  • Dieses Beispiel zeigt, dass eine kombinierte Nukleinsäure- (z. B. Transkriptidentifikation) und Proteinanalyse (z. B. Peptidhäufigkeit) kombiniert werden können, um in einer Probe vorhandene Peptidisoformen zu identifizieren und zu quantifizieren.
  • BEISPIEL 4
  • Parallele Analyse von Proteinen und Nukleinsäuren
  • Dieses Beispiel behandelt die Identifizierung posttranslationaler Modifikationen in Proben von gesunden Patienten und Krebspatienten. Posttranslationale Modifikationen können erhebliche Veränderungen in der Proteinaktivität, Signalisierung und Homöostase bewirken. Techniken, die Proteinsequenzen charakterisieren, ohne die posttranslationale Aktivität zu identifizieren, können daher wichtige Informationen übersehen, die zur Identifizierung biologischer Zustände erforderlich sind. Während beispielsweise die Überexpression von Heparin-Cofaktor 2 eine Rolle bei der Krebsentstehung spielen kann, kann sein Phosphorylierungszustand auch das Vorhandensein und das Stadium einer Reihe von Krankheiten anzeigen.
  • In diesem Beispiel wurde das Verhältnis von phosphoryliertem zu nicht phosphoryliertem Heparin-Cofaktor 2 in 14 Proben gemessen, die von Lungenkrebspatienten im Früh- und Spätstadium, gesunden Patienten und komorbiden Kontrollen entnommen wurden. 4 zeigt das Verhältnis von phosphoryliertem zu unphosphoryliertem Material („Modifikationsverhältnis“ in 4) in den vier Probentypen Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist die Phosphorylierung von Heparin-Cofaktor 2 bei gesunden Patienten höher als bei Lungenkrebspatienten. Der deutlichste Unterschied besteht jedoch zwischen Lungenkrebspatienten im Früh- und Spätstadium, wobei die Proben von Lungenkrebspatienten im Spätstadium eine um ein Vielfaches niedrigere Phosphorylierung von Heparin-Cofaktor 2 umfasst. Die Ergebnisse zeigen, dass eine kombinierte Analyse von Proteinen und posttranslationalen Modifikationen eine Diagnose des Krankheitszustands und des Krankheitsstadiums ermöglichen kann.
  • BEISPIEL 5
  • Peptid-Signalmultiplizität in der partikelbasierten Proteomanalyse
  • Dieses Beispiel behandelt Signalmultiplizität und Reproduzierbarkeit in der partikelbasierten Proteomanalyse. Die diagnostische Aussagekraft proteomischer Methoden korreliert häufig mit der Anzahl der pro Zielprotein erhaltenen Signale. Dies ist zum Teil auf konservierte Sequenzmotive in unterschiedlichen Proteinfamilien zurückzuführen, die dazu führen können, dass unähnliche Proteine bei der Analyse ähnliche Signale erzeugen. Somit kann nur ein Anteil der für ein bestimmtes Protein erhaltenen Signale zur Identifizierung des Proteins nützlich sein. Darüber hinaus kann eine Erhöhung der Anzahl der für ein einzelnes Protein erhaltenen Signale den Grad der Sequenzabdeckung für dieses Protein erhöhen. So kann ein Verfahren, das mehr Signale für ein Zielprotein erzeugt, mit größerer Wahrscheinlichkeit Sequenzvariationen innerhalb dieses Proteins identifizieren und ein höheres Maß an Wiederholbarkeit bei unterschiedlichen Patientenproben bereitstellen.
  • Das vorliegende Beispiel stellt einen Proteogenomtest bereit, der in der Lage ist, Tausende von Proteinen über eine vielfältige Gruppe von Patienten hinweg (z. B. eine Population von Patienten mit verschiedenen Gesundheitsprofilen) wiederholbar zu identifizieren, wodurch eine genaue Diagnose für eine breite Palette von Krankheiten und Zuständen ermöglicht wird. Der Proteingehalt von 141 Plasmaproben von gesunden Patienten und Patienten mit nicht-kleinzelligem Lungenkrebs (NSCLC) im Frühstadium wurde separat mit einem 5-Partikel-Panel und Massenspektrometrie analysiert. 8A fasst die Verteilung der Subjekte von 61 NSCLC-Patienten im Frühstadium und 80 gesunden Patienten zusammen. Die Plasmaprobe wurde zunächst 1:5 in einem Puffer verdünnt, der aus 10 mM Tris, 1 mM Dinatriumethylendiamintetraessigsäure (EDTA), 150 mM Kaliumchlorid und 0,05 % 3-((3-Cholamidopropyl)dimethylammonio)-1-propansulfonat (CHAPS) bestand. Eine Nanopartikelmischung, die 5 Partikel enthielt, die in getrockneter, pulverisierter Form bereitgestellt wurden, wurde durch Beschallung und Vortexen in entionisiertem Wasser rekonstituiert und 1:1 (Volumen zu Volumen) mit der verdünnten Plasmaprobe gemischt. Die Mischungen wurden dann verschlossen und eine Stunde lang bei 37 °C unter Schütteln mit 300 U/min inkubiert. Nach der Inkubation wurden die Partikel magnetisch vom Überstand getrennt. Die an die Nanopartikel gebundenen Proteine wurden einem Trypsin-Aufschluss unterzogen, und die resultierenden Peptidfragmente wurden mittels LC-MS/MS analysiert.
  • Insgesamt wurden in allen Subjekten 2499 Proteingruppen nachgewiesen, wobei 1992 der Proteingruppen bei mindestens 25 % der Subjekte nachgewiesen wurden. 8B fasst die Anzahl der Proteingruppen zusammen, die bei verschiedenen Prozentsätzen der untersuchten Subjekte nachgewiesen wurden. Etwa 50 % der nachgewiesenen Proteine konnten bei 70 % der Subjekte gemeinsam identifiziert werden, während etwa 80 % der nachgewiesenen Proteine bei etwa 25 % der Subjekte gemeinsam nachgewiesen wurden. Somit ist es wahrscheinlich, dass zwei NSCLC-Patienten aus der untersuchten Population mehr als 1000 identifizierte Proteingruppen gemeinsam haben. Etwa 500 Proteine (20 % der in der Studie identifizierten Proteingruppen) wurden bei allen Patienten gemeinsam identifiziert.
  • 9 zeigt die Anzahl der identifizierten Peptidfragmente, die mit jedem identifizierten Protein korreliert sind. Eine Gauß-ähnliche Verteilung im Bereich von 1 bis mehr als 30 Peptiden wurde für die im Test identifizierten Proteine identifiziert, wobei ein Mittelwert von etwa 12 Peptidfragmenten für jedes aus der Probe identifizierte Protein identifiziert wurde. Die Mehrheit der Proteine wurde auf der Grundlage von 10 oder weniger Peptiden identifiziert, wobei viele der Proteine 5 oder weniger identifizierten Peptiden entsprachen.
  • Diese Ergebnisse zeigen, dass die Anzahl von Peptiden, die für jedes Protein identifiziert wurden, das für Proteine aus einer Probe identifiziert wurde, häufig einer statistischen Verteilung folgt. Einige Proteine wurden durch den Test vollständig abgedeckt, während andere auf der Grundlage einer kleinen Anzahl (z. B. 3 oder weniger) von Peptiden identifiziert wurden. Die Anzahl der für ein bestimmtes Protein oder eine bestimmte Proteingruppe identifizierten Peptide kann von Testverfahren abhängen, wie der Protease, Proteasen oder chemischen Mitteln, die verwendet werden, um die Proteine zu fragmentieren. Somit kann ein Verfahren maßgeschneidert werden, um eine hohe Peptidzahl für bestimmte Proteine von Interesse zu erhalten.
  • BEISPIEL 6
  • Peptid-Signalmultiplizität in der partikelbasierten Proteomanalyse
  • Dieses Beispiel behandelt den Nachweis und die Häufigkeit von Allelen in Patientenpopulationen. Exon-Sequenzierung wurde verwendet, um personalisierte Massenspektrometrie-Suchbibliotheken für 29 Subjekte zu erzeugen. Insgesamt wurden 464 Aminosäurevarianten in der Subjektpopulation nachgewiesen. Die Analyse der Proteine, die diese Varianten enthielten, deutete auf eine mutmaßliche allelspezifische Anwesenheit in mindestens 178 separaten Genen hin.
  • 10 stellt die Anzahl alternativer Allelhäufigkeiten (y-Achse) über die 464 Proteinvarianten hinweg bereit, die in den 29 untersuchten Subjekten identifiziert wurden (dunkle Linien, 1010), und für Allelhäufigkeiten für über 108 Varianten, die durch Gesamtgenomsequenzierung von 2504 Individuen identifiziert wurden (helle Linien, 1020). Der Grad der Übereinstimmung zwischen den Häufigkeitsverteilungen der beiden Datensätze zeigt, dass die vorliegenden Verfahren keinen Bias aufweisen.
  • 11 stellt Dichteplots für die 464 in der Studie identifizierten Allele 1110 und für die Varianten bereit, die als allelspezifische Expression 1120 identifiziert wurden, was Fälle kennzeichnet, in denen ein oder mehrere Peptide nur dem Referenz- oder nur dem alternativen Allel zugeordnet sind, aber nicht beiden, und zwar bei allen Subjekten mit diesem Genotyp. Wie aus dem Plot ersichtlich ist, weist die allelspezifische Expression eine erhöhte Prävalenz für Allele mit niedriger Häufigkeit auf, was auf mögliche Funktionen dieser genotypspezifischen Allele hindeutet.
  • BEISPIEL 7
  • Peptid-Signalmultiplizität in der partikelbasierten Proteomanalyse
  • Dieses Beispiel behandelt die Identifizierung von Proteinisoformen. Plasmaproben von 80 gesunden und 61 Subjekten mit nicht-kleinzelligem Lungenkrebs im Frühstadium wurden mit einem 5-Partikel-Panel untersucht, das in TABELLE 3 zusammengefasst ist. Kurz gesagt, die Plasmaproben der Patienten wurden 1:5 in 10 mM Tris-Puffer verdünnt, der 1 mM Na2(EDTA), 150 mM KCl und 0,05% CHAPS enthält. 100 Nanopartikel (ca. 2,5-15 mg/ml pro Partikeltyp) wurden im Verhältnis 1:1 mit den verdünnten biologischen Proben gemischt, versiegelt und 1 Stunde lang bei 37 °C unter Schütteln mit 300 U/min inkubiert. Die Partikel wurden magnetisch vom Überstand getrennt, gereinigt und dann unter Trypsinisierungsbedingungen für den Aufschluss der Proteine auf den Partikeln unterzogen. Die eluierten Peptide wurden mittels LC-MS/MS mit einem 20-minütigen LC-Gradienten analysiert.
  • 1992 identifizierte Proteine, die in den 141 Proben identifiziert worden waren, wurden filtriert, um Proteine auszuwählen, die in mindestens 50 % der Subjekte entweder aus gesunden oder frühen Fällen vorhanden waren, und es wurde nach Peptiden gesucht, die eine unterschiedliche Häufigkeit zwischen Kontrollen und Krebs aufwiesen (p < 0,05; Benjamini-Hochberg korrigiert). Um NSCLC-relevante Proteinisoformen zu identifizieren, wurden die 1992 identifizierten Proteine gescreent, um Proteine mit mindestens einem Peptid mit signifikant niedrigerer Häufigkeit im gesunden Plasma und mindestens einem Peptid mit signifikant höherer Häufigkeit im gesunden Plasma (relativ zur Häufigkeit im frühen NSCLC-Stadium) zu unterscheiden. Dieses Verfahren ist in 12A dargestellt, die ein hypothetisches Protein mit 7 nachgewiesenen Peptidfragmenten aus der LC-MS/MS-Analyse abbildet. Während die Plasmahäufigkeiten von vier der Peptidfragmente über die Gruppen der Gesunden und der NSCLC im Frühstadium hinweg gleich sind, sind drei der Peptide (innerhalb der gestrichelten Kästchen und angezeigt mit ***) entweder in den gesunden oder in den NSCLC-Proben im Frühstadium stärker verbreitet, was darauf hindeutet, dass sie zu einer Isoform mit verstärkter oder unterdrückter Expression im NSCLC im Frühstadium gehören.
  • Insgesamt 16 Proteine (zusammengefasst in TABELLE 4) mit unterschiedlicher NSCLC-IsoformExpression im Frühstadium wurden identifiziert. 12B ordnet die Proteintreffer nach Open-Target-Lungenkarzinom-Assoziations-Score. Während sieben der Proteine (Tabelle 4 „Hoch“) Open-Target-Scores über 0,3 und somit bekannte Assoziationen mit Lungenkarzinom aufweisen, haben neun der Proteine niedrige Open-Target-Scores unter 0,1, was auf wenig bis keine bekannten Assoziationen mit Lungenkarzinomen hinweist. Diese neun Proteine (TABELLE 4 „Niedrig“) stellen neue Lungenkarzinom-Biomarker dar, die durch differenzielle Isoformanalyse entdeckt wurden. TABELLE 4 - Proteine mit Differentialhäufigkeiten der NSCLC-Isoform
    Protein Abkürzung Assoziierter Open-Targets-Lungenkarzinom-Score
    Apolipoprotein B APOB 0,80
    Ras-verwandtes Protein Rap-1b RAP1B 0,77
    Vinkulin VCL 0,76
    Talin-1 TLN1 0,76
    Filamin-A FLNA 0,75
    Knochenmorphogenetisches Protein 1 BMP1 0,36
    Kollagen-Alpha-3(VI)-Kette COL6A3 0,36
    Proteoglykan 4 PRG4 0,05
    Lactat-Dehydrogenase B LDHB 0,03
    Retikulon 4 RTN4 0,03
    Fermitin-Familienmitglied 3 FERMT3 0,02
    Hydroxyacyl-CoA-Dehydrogenase Trifunktioneller Multienzymkomplex Untereinheit Alpha HADHA 0,01
    Thrombospondin-3 THBS3 0,01
    Schwere Kette des Inter-Alpha-TrypsinInhibitors 1 ITIH 1 -
    Komplement C4-A C4A -
    Komplement C1r C1R -
  • 12C plottet die 16 identifizierten NSCLC-Proteine nach der bekannten Häufigkeit von Plasmaproteinen unter Verwendung von Konzentrationen aus dem Human Plasma Proteome Project. Fünfzehn der sechzehn identifizierten Proteine weisen bekannte Plasmahäufigkeiten über etwa 5 Größenordnungen in der humanen Plasmakonzentration auf, wobei Komplement C4-A (P0C0L4) und Apolipoprotein B (APOB) mit fast 100 µg/ml die höchsten Konzentrationen aufweisen und das knochenmorphogenetische Protein 1 die niedrigste Konzentration von etwa 1 ng/ml (mehr als 7 Größenordnungen niedriger in der Plasmakonzentration als Albumin). Die Verfahren der vorliegenden Offenbarung sind somit in der Lage, Proteinisoformen zu unterscheiden, sogar für seltene Proteine aus einer biologischen Probe. Das vorliegende Beispiel demonstriert auch, dass diese Verfahren verwendet werden können, um Biomarker basierend auf einer differentiellen Isoformexpression zu identifizieren, unabhängig von den Gesamtproteinexpressionsniveaus.
  • BEISPIEL 8
  • Peptid-Signalmultiplizität in der partikelbasierten Proteomanalyse
  • Dieses Beispiel veranschaulicht den Nachweis von Proteinvarianten auf Einzelprobenebene. Die Komplexität von Proteomdaten kann ihre Nützlichkeit für die Unterscheidung ähnlicher Spezies, wie variante Formen eines einzelnen Proteins, einschränken. Dementsprechend werden eine Reihe von Hochdurchsatztechniken, wie die datenabhängige Massenspektrometrie (DDA-MS), für komplexe Probenanalysen häufig als nicht praktikabel angesehen. Das Kombinieren von partikelbasierter Probenfraktionierung mit der Nukleinsäureanalyse geht dieses Problem aus mehreren Blickwinkeln an und vereinfacht sowohl die Daten als auch die Datenanalyse aus solchen Bestrebungen.
  • Die kombinierte Protein- und Nukleinsäureanalyse von Plasmaproben von gesunden Patienten, komorbiden Patienten, Patienten mit nicht-kleinzelligem Lungenkrebs (NSCLC) im Frühstadium und Patienten mit nicht-kleinzelligem Lungenkrebs im Spätstadium ergab 464 Peptidvarianten. Die Proben wurden von 4 gesunden Patienten, 11 komorbiden Patienten, 5 NSCLC-Patienten im Frühstadium und 9 NSCLC-Patienten im Spätstadium erhalten. Plasmaproben von jedem Subjekt wurden mit einem Partikel-Panel (z. B. dem 5-Partikel-Panel aus TABELLE 3, wie in BEISPIEL 7 dargelegt) fraktioniert und mit DDA-MS untersucht. Patientenspezifische Proteombibliotheken, die aus übersetzten Patientengenomen erzeugt wurden, dienten zur Identifizierung von Peptidvarianten aus den DDA-MS-Daten.
  • 13 legt die Gesamtzahl der in jedem der 29 Subjekte identifizierten Proteinvarianten dar. In dieser Figur zeigt jeder Balken die Anzahl der bei einem einzelnen Subjekt nachgewiesenen Proteinvarianten. Insgesamt wurden 464 Peptidvarianten in der gesamten Subjektpopulation identifiziert, wobei die Anzahl der Varianten von etwa 50 bis etwa 150 pro Subjekt reichte. Die 464 Varianten wurden 7 der 16 Lungenkrebs-assoziierten Kandidatenproteine zugeordnet, die in TABELLE 4 aufgeführt sind, nämlich APOB, COL6A3, FERMT3, FLNA, ITIH1, PRG4 und TLN1.
  • 14 stellt die Anzahl der Proteinvarianten bereit, die in jedem Subjekt für die 7 Lungenkrebs-assoziierten Kandidatenproteine identifiziert wurden. Jeder Balken stellt die Anzahl von Varianten dar, die in einem einzelnen Subjekt für ein gegebenes Lungenkrebs-assoziiertes Kandidatenprotein identifiziert wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass eine kombinierte Nukleinsäure- und Biomolekül-Corona-Analyse tiefgehende Plasmaproteom-Profile ohne Bias erzeugen kann, die die Identifizierung von Proteinvarianten und Peptiden im Plasma in einem Ausmaß ermöglichen, das für Proteomstudien im Populationsmaßstab ausreicht.
  • BEISPIEL 9
  • Bilden lyophilisierter Kügelchen
  • Dieses Beispiel veranschaulicht die Lyophilisierung von Formulierungen, die Partikel umfassen, zu lyophilisierten Kügelchen. Tröpfchen mit festem Volumen von Formulierungen, die Partikel und Hilfsstoffe umfassen, wurden in flüssigem Stickstoff schockgefroren und anschließend lyophilisiert. Die Partikelkonzentration in den Formulierungen reichte von 18,75 mg/ml bis 75 mg/ml. Das Volumen der Tröpfchen reichte von 30 µl bis 40 µl. Das Volumen der Tröpfchen kann ohne nachteilige Auswirkungen auf die Formulierung auf bis zu 2 µl reduziert oder auf bis zu 60 µl erhöht werden. Es wurden verschiedene Hilfsstoffe verwendet, die Saccharose, D-Mannitol, Trehalose und Kombinationen davon beinhalten. Die Konzentration der Hilfsstoffe reichte von etwa 100 mg/ml bis 160 mg/ml. Eine Partikelkonzentration von 75 mg/ml und ein Tröpfchenvolumen von 40 µl entsprachen etwa 3 mg Partikel pro Tröpfchen. Die Konzentration der Partikel kann ohne nachteilige Auswirkungen auf die Formulierung auf unter 18,75 mg/ml oder über 75 mg/ml reduziert werden. Die lyophilisierten Kügelchen wurden zur späteren Verwendung einzeln in PCR-Streifen mit Trockenmittel verpackt. Eine geeignete Anzahl von Kügelchen kann in Röhrchen vorgeladen werden.
  • Mit den lyophilisierten Kügelchen wurden Experimente durchgeführt, um ihre Stabilität zu bewerten. 54A - 54B zeigen experimentelle Messungen der Stabilität der Partikelgröße und des mittleren Zetapotentials der Partikel von Charge S-003-121. Eine Teilmenge der lyophilisierten Kügelchen wurde bis zu 12 Tage nach der Lyophilisierung bei 37 °C gehalten, und eine andere Teilmenge der lyophilisierten Kügelchen wurde bis zu 12 Tage nach der Lyophilisierung bei 60 °C gehalten. Nach 1 Tag, 2 Tagen, 5 Tagen, 6 Tagen und 12 Tagen wurden die Partikel in Wasser rekonstituiert und der Durchmesser mittels dynamischer Lichtstreuung (DLS) gemessen sowie das mittlere Zetapotential mit dem Malvern ZetaSizer NanoZS gemessen. 55 und 56 zeigen Größenmessungen bzw. Messungen des mittleren Zetapotentials für verschiedene Formulierungen: S-1 18-103, S-1 18-104, S-1 18-109, S-128-064, S-128-066, S-229-055, S-229-056 und S-229-057. Chargennummern und entsprechende Formulierungen sind in der nachstehenden Tabelle 5 aufgeführt. Tabelle 5. Lyophilisierte Formulierungen
    Charge Dotierter Zufuhrpuffer / Tensid Hilfsstoff NP-Konz. mg/ml NP mg/ml, formuliert ul pro Kügelc hen mg NP / Kügelche n
    S-003-111 Saccharose 40 30 30 0,900
    S-003-111 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-003-111 Trehalose 40 30 30 0,900
    S-007-020 Saccharose 33,8 25,35 30 0,761
    S-007-020 D-Mannitol 33,8 25,35 30 0,761
    S-007-020 Trehalose 33,8 25,35 30 0,761
    S-106-039 Saccharose 40 30 30 0,900
    S-106-039 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-106-039 Trehalose 40 30 30 0,900
    S-006-020 Saccharose 40 30 30 0,900
    S-006-020 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-006-020 Trehalose 40 30 30 0,900
    S-006-019 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-006-016 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    P-073-010 D-Mannitol 25 18,75 30 0,563
    S-118-023 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-118-024 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-145-018 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-145-019 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-106-092 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-106-102 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-010-022 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-010-023 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-006-028 Kontrolle (kein Acetat) D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-006-028 80 mM Acetat pH3,6 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-006-028 40 mM Acetat pH3,6 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-006-028 20 mM Acetat pH3,6 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-006-023 40 mM Acetat pH3,6 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-006-028 50 mM HCl pH NA D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-006-028 40 mM Acetat pH 3,6, dann 3x mi DI waschen D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-006-028 50 mM HCl, 3x mit DI waschen D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-006-024 40 mM Acetat pH 3,6 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-006-025 40 mM Acetat pH 3,6 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-006-028 0,01 % CTAB D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-006-025 20 mM Acetat pH 3,6 D-Mannitol 40 30 30 0,900
    S-128-008 D-Mannitol 42 31,5 30 0,945
    S-128-009 D-Mannitol 44 33 30 0,990
    S-240-001 D-Mannitol 42 31,5 30 0,945
    S-229-002 D-Mannitol 38 28,5 30 0,855
    S-118-061 D-Mannitol 32 24 30 0,720
    P-073-011 D-Mannitol 25 18,75 30 0,563
    P-039-010 D-Mannitol 25 18,75 30 0,563
    S-003-121 D-Mannitol 99 74,25 40 2,970
    S-006-032 40 mM Acetat pH 3,6 D-Mannitol 99 74,25 40 2,970
    S-007-032 D-Mannitol 104 78 40 3,120
    S-118-069 D-Mannitol 50 37,5 40 1,500
    S-118-069 Saccharose 50 37,5 40 1,500
    S-118-069 D-Mannitol 100 75 40 3,000
    S-118-069 Saccharose 100 75 40 3,000
    S-128-055 D-Mannitol 50 37,5 40 1,500
    S-128-055 Trehalose 50 37,5 40 1,500
    S-128-055 D-Mannitol 100 75 40 3,000
    S-128-055 Trehalose 100 75 40 3,000
    S-229-052 D-Mannitol 50 37,5 40 1,500
    S-229-052 Trehalose 50 37,5 40 1,500
    S-229-052 D-Mannitol 100 75 40 3,000
    S-229-052 Trehalose 100 75 40 3,000
    S-118-103 Saccharose 100 75 40 3,000
    S-118-104 Saccharose 100 75 40 3,000
    S-118-109 Saccharose 100 75 40 3,000
    S-128-064 Trehalose 100 75 40 3,000
    S-128-065 Trehalose 100 75 40 3,000
    S-128-066 Trehalose 100 75 40 3,000
    S-229-055 D-Mannitol 100 75 40 3,000
    S-229-056 D-Mannitol 100 75 40 3,000
    S-229-057 D-Mannitol 100 75 40 3,000
  • Eine Teilmenge der lyophilisierten Kügelchen wurde rekonstituiert und Tests mit ihnen durchgeführt, um die Anzahl der Proteingruppen und Peptide zu messen. 57 zeigt Ergebnisse für vier verschiedene Bedingungen. Für das Standard-Panel wurde ein flüssiges Panel von Partikeln in einer Standardkonzentration verwendet. Für die Bedingung 12 wurden lyophilisierte Kügelchen mit 40 µl Wasser vereinigt, um eine Nanopartikel-Konzentration für jeden Partikel herzustellen, und dann mit 40 µl Plasma in Kontakt gebracht. Für die Liquid-Lyo-Kontrolle wurde die gleiche Zusammensetzung des flüssigen Materials, das zur Herstellung der lyophilisierten Kügelchen verwendet wurde (d. h. ohne Lyophilisierung), mit 40 µl Plasma in Kontakt gebracht. Bei Bedingung 4 wurden 40 µl Plasma direkt zu den trockenen lyophilisierten Kügelchen ohne Wasserzusatz gegeben. Jede MS-Analyse wurde unter Einhaltung einer Standard-MS-Injektionskonzentration durchgeführt (etwa 500 ng Peptid in 4 µl Puffer). Die experimentellen Ergebnisse zeigen Konsistenz über verschiedene Bedingungen hinweg. Die Liquid-Lyo-Kontrolle und Bedingung 12 (lyophilisierte Kügelchen mit Rekonstitution) werden statistisch gleichwertig mit dem Standard-Panel ausgeführt. Bedingung 4 (lyophilisierte Kügelchen ohne Rekonstitution, direkter Kontakt mit Plasma) weist statistisch die gleiche Anzahl von Peptidgruppen wie das Standard-Panel nach, weist jedoch auch mehr Peptide (mit statistischer Signifikanz, n = 10) im Vergleich zum Standard-Panel nach.
  • BEISPIEL 10
  • Automatisiertes System
  • Dieses Beispiel veranschaulicht die Verwendung eines automatisierten Systems (eines Instruments) für ein Proteogenomikverfahren. 34 zeigt eine Pipeline, die das Bereitstellen verschiedener Verbrauchsmaterialien (z. B. Nanopartikelformulierungen, Lösungsmittel, Reagenzien usw.), das Verwenden eines automatisierten Systems zum Durchführen von Tests, das Verwenden eines Massenspektrometers zum Erzeugen von Testergebnissen und dann Datenanalysesoftware zum Analysieren der Ergebnisse und zum Anzeigen der Ergebnisse für einen Benutzer umfasst.
  • Im Folgenden wird ein Beispiel für ein Verfahren beschrieben, das in einem automatisierten System implementiert ist, das ein computerlesbares Medium umfasst, das einen maschinenausführbaren Code umfasst. (1) Ein Benutzer (d. h. ein Bediener) bereitet Proben (z. B. durch Auftauen gefrorener Proben), Reagenzien (z. B. Verdünnen von Reagenzien) und Partikel (z. B. Rekonstituieren lyophilisierter Kügelchen) vor. Die vorbereiteten Proben, Reagenzien und Partikel werden in das automatisierte System geladen. Das automatisierte System führt dann ab diesem Zeitpunkt automatisch die experimentellen Schritte durch, die Folgendes beinhalten: (2) Initialisierung der Vorrichtung (Chassis, MPE2, Hamilton Heater Shaker (HHS), Inheco CPAC), ausgeführt innerhalb von 5 Minuten, (3) Pipettieren der Proben auf die Testplatte, ausgeführt innerhalb von 5 Minuten, (4) Pipettieren der Partikel auf die Testplatte, ausgeführt innerhalb von 15 Minuten, (5) Inkubation bei 37 °C, ausgeführt innerhalb von 60 Minuten, (6) Reinigen der Testplatte, ausgeführt innerhalb von 30 Minuten, (7) Zugabe von Lyse-, Reduktions- und Alkylierungspuffer zur Testplatte, ausgeführt innerhalb von 10 Minuten, (8) Inkubation bei 95 °C, ausgeführt auf HHS innerhalb von 10 Minuten, (9) Abkühlung der Testplatte bei Raumtemperatur, ausgeführt innerhalb von 20 Minuten, (10) Zugabe von Trypsin/LysC-Enzym, ausgeführt innerhalb von 8 Minuten, (11) Inkubation bei 37 °C mit HHS, ausgeführt innerhalb von 180 Minuten, (12) Zugabe von Stopplösung, ausgeführt innerhalb von 3 Minuten, (13) Pull-down der Partikel, ausgeführt innerhalb von 5 Minuten, (14) Aufarbeitung der Proben mit SPE-Platte auf MPE2, ausgeführt innerhalb von 8 Minuten, (15) Aufarbeitung der Proben mit Wash A mit SPE-Platte auf MPE2, ausgeführt innerhalb von 8 Minuten, (16) Aufarbeitung der Proben mit Wash B-1 unter Verwendung einer SPE-Platte auf MPE2, ausgeführt innerhalb von 8 Minuten, (17) Aufarbeitung der Proben mit Wash B-2 unter Verwendung einer SPE-Platte auf MPE2, ausgeführt innerhalb von 8 Minuten, und (18) Elution der Proben unter Verwendung einer SPE-Platte auf MPE2, ausgeführt innerhalb von 5 Minuten. (19) Nach Beendigung des Experiments kann der Benutzer das automatische System reinigen. Die Gesamtdauer des Experiments beträgt etwa 7 Stunden.
  • Die zuvor beschriebene Reihe von experimentellen Schritten kann zusätzliche Schritte enthalten, kann einige Schritte ausschließen oder kann Variationen in jedem Schritt aufweisen. 40 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens, das auf dem automatisierten System mit Variationen implementiert werden kann. Diese Variationen können so implementiert werden, dass ein Benutzer auswählen kann, welche Variation verwendet werden soll. Zum Beispiel kann es Variationen in Schritt (1) geben, bei denen der Benutzer eine Probe verdünnen kann (z. B. eine Plasmaprobe bis zum 20-fachen ihres ursprünglichen Volumens), ein anderes Volumen für den Test wählen kann (z. B. irgendwo zwischen 40 µl und 100 µl), eine Probe auf eine bestimmte Temperatur auftauen kann (z. B, Raumtemperatur oder 4 °C), Single-Plex oder Multiplexing von Nanopartikeln (z. B. 2, 3, 4, 5 oder eine beliebige Anzahl von Nanopartikeln pro Partition) oder Durchführung von Interferenzschritten an der Probe (z. B. Hämolyse/Lipidkonzentration). In einigen Fällen kann ein Hintergrund aus anderen Biomolekülen als Proteinen die Protein-Corona in Abhängigkeit von den physikalisch-chemischen Eigenschaften eines Partikels verändern. In einigen Fällen kann der Hintergrund aus Biomolekülen auch einen Teil einer Biomolekül-Corona bilden. In einigen Fällen kann ein Interferenzschritt die Titration verschiedener Konzentrationen bestimmter Biomoleküle (z. B. von Lipiden) in verschiedenen Konzentrationen umfassen.
  • Es kann Variationen bei jedem der Inkubationsschritte geben, wobei die Zeitspanne für die Inkubation variiert werden kann (z. B. 5 min oder über Nacht), der pH-Wert der inkubierten Lösung kann variiert werden (z. B. pH von 3,8, 5,0 oder 7,4), die Ionenstärke der zu inkubierenden Lösung kann variiert werden (z. B. 0, 50 oder 150 mM), und die Rate, mit der die zu inkubierende Lösung geschüttelt wird, kann variiert werden (z. B. 0, 150 oder 300 U/min).
  • Es kann Variationen bei jedem der Reinigungsschritte geben, wobei einige oder alle Bestandteile in einer Lösung resuspendiert oder nicht resuspendiert werden können. Zum Beispiel können einige oder alle Bestandteile einer Lösung getrennt werden, indem ein Magnetfeld angelegt wird, um magnetische Partikel einzufangen.
  • Es kann Variationen der Lyse-, Reduktions- oder Alkylierungsschritte geben, wobei eine schrittweise Denaturierung stattfinden kann. Die Temperatur der Lösung kann variiert werden (z. B. 50 °C oder 95 °C). Es kann Schritte geben, in denen Proteine oder Peptide aufgeschlossen werden, beispielsweise durch Verwendung von Trypsin in verschiedenen Konzentrationen (1X, 2X Konzentration einer Standardmenge Trypsin) für verschiedene Zeitspannen (z. B. 3 Stunden oder über Nacht). In einigen Fällen kann die Standardmenge für Trypsin von etwa 1/10 bis etwa 1/100 der Masse von Trypsin im Vergleich zur Masse der Proteine reichen. Proteine oder Peptide können schrittweise aufgeschlossen werden, zum Beispiel durch Verwendung von Trypsin/LysC.
  • Es kann Variationen im Elutionsschritt geben. Das Elutionsvolumen kann variiert werden (z. B. 75, 150 oder 300 µl), saubere trockene Luft (CDA) oder Stickstoff kann bei verschiedenen Drücken (zwischen 0 und 50 psi) zugeführt werden, es können verschiedene Arten von Festphasenextraktionsplatten (SPE) verwendet werden (z. B. Thermal Fisher SPE-Platten, iST, C18 oder andere Substrate).
  • 38 zeigt ein Plattenlayout, das mit dem automatisierten System verwendet werden kann. Die Testplatte umfasst zwei Spalten, wobei jede Spalte 5 Nanopartikeln pro Probe entspricht, sowie eine zusätzliche Spalte für Kontrollen. Die Testplatte umfasst 8 Reihen, wobei jede Reihe mit Proben bestückt werden kann. 39 zeigt ein Decklayout für das automatisierte System. Das Deck umfasst zahlreiche Module, von denen jedes eine bestimmte Funktion hat oder ausführt. Die Liste der verschiedenen Module und ihre Beschreibungen sind unten in Tabelle 6 aufgelistet.
  • In einigen Fällen kann das automatisierte System so konfiguriert sein, dass es Kontrollexperimente durchführt. 41 zeigt das Layout einer Platte, wobei einige Partitionen dazu bestimmt sind, Kontrollexperimente durchzuführen. Da einige der hierin beschriebenen Verfahren mehrere unterschiedliche Schritte umfassen, können die Kontrollexperimente so entworfen werden, dass sie den Erfolg bzw. Misserfolg eines Schrittes oder einer Gruppe von Schritten anzeigen. Die Kontrollexperimente können Prozesskontrollexperimente (PC3 + S-003, bezeichnet als AC), Aufschlusskontrollexperimente (PC3 (1:5-Verdünnung), bezeichnet als DC), MPE2-Kontrollexperimente (Peptidmix, bezeichnet als CC) und Massenspektrometrie-Kontrollexperimente (Peptidmix, bezeichnet als MC) umfassen. Diese Kontrollexperimente können so konfiguriert sein, dass sie bei oder zwischen bestimmten Schritten eines Experiments durchgeführt werden, wie in 40 gezeigt. MPE2 kann eine Komponente eines automatisierten Systems sein, die verwendet werden kann, um einen Überdruck auf eine Filterplatte zu treiben. In einigen Fällen kann sich MPE2 auf ein überwachtes Multi-Flow-Überdruck-Verdunstungsextraktionsmodul (Hamilton) beziehen. Tabelle 6. Module für das automatisierte System
    Anzahl Beschreibung Anzahl Beschreibung
    1 CO-RE 96 Sondenkopf 15 Plattenträgerposition
    2 MPE2-Filter 16 Plattenträgerposition
    3 Magnetposition 17 Nested Tip Rack (NTR) Stack-Modul für Multi-Sondenkopf (MPH)
    4 HHS 18 NTR-Stack-Modul für MPH
    5 Magnetposition 19 NTR-Stack-Modul für MPH
    6 Nanopartikel & Plasmaprobenröhrchen 20 NTR-Stack-Modul für MPH
    7 Platten-Stack-Modul 21 NTR-Stack-Modul für MPH
    8 TE-Pufferbehälter 22 NTR-Stack-Modul für Kanäle
    9 Behälter für Benetzungsreagenz (100 % Methanol). 23 NTR-Stack-Modul für Kanäle
    10 Zustand Reagenz (H2O) 24 Inheco Kühlplatte luftgekühlt (CPAC)
    11 Platten-Stack-Modul 25 Spitzenabfall
    12 NTR-Modul 26 Komprimierte O-Ring-Expansion-(CO-RE-)-Paddel
    13 Parkposition des Deckels 27 Autoload
    14 Parkposition des Deckels 28 STARlet-Chassis
  • In einigen Fällen kann das automatisierte System dazu konfiguriert sein, 8 bis 16 Proben gleichzeitig laufen zu lassen. Biomoleküle in einer biologischen Probe (d. h. Biofluid) können mit 5 verschiedenen Ansätzen pro Probe gemessen werden. Die Messungen können an verschiedenen Biofluids durchgeführt werden, einschließlich Plasma, Zellextrakte und Lysate. Die Messungen können automatisch durchgeführt werden und sind nach 7-8 Stunden abgeschlossen, wobei die Peptide zur Injektion in die Flüssigchromatografie (LC) oder MS zum Nachweis bereitstehen. Messungen ohne Bias ermöglichen eine reduzierte LC/MS-Zeit, und diese Messungen können unabhängig vom LC/MS-Detektor oder -Ansatz durchgeführt werden, z. B.: nicht mehr als 30 Minuten Gradientenlänge (Probe zu Probe) pro Fraktion bei Verwendung des DIA SWATH-Ansatzes (datenunabhängige Erfassung) auf dem Sciex 6600+ und/oder nicht mehr als 1 Stunde Gradientenlänge DDA-Ansatz (datenabhängige Erfassung) auf dem Thermo Orbitrap Lumos. DIA SWATH (datenunabhängige Erfassung) und DDA (datenunabhängige Erfassung) sind Modi für MS und unterscheiden sich in der Art und Weise, wie Peptide analysiert und Proteine basierend auf den MS-Rohdaten rechnerisch rekonstruiert werden. Da die Messungen an intakten Proteinen durchgeführt werden können, können die Messungen Protein-Protein-Wechselwirkungen in den experimentellen Daten aufdecken.
  • In einigen Fällen kann das automatisierte System eine 96 Well-Platte umfassen, die bis zu 16 Proben mit 5 Nanopartikeln aufnehmen kann. In einigen Fällen kann das erforderliche Probenvolumen kleiner als oder gleich 240 µl oder 40 µl sein. In einigen Fällen können die Reagenzien unter Beibehaltung der Stabilität für länger als 9 Monate bei 4 °C oder mehr als 6 Monate bei Raumtemperatur gelagert werden. In einigen Fällen kann der Test innerhalb von 7 Stunden ablaufen. In einigen Fällen kann das MS-Experiment innerhalb von 120 Minuten ablaufen. In einigen Fällen kann das MS-Experiment mit ScanningSWATH ablaufen. In einigen Fällen kann sich ScanningSWATH auf einen schnellen MS-Erfassungsmodus für kurze Gradienten von bis zu einigen Minuten beziehen. In einigen Fällen kann sich ScanningSWATH auf einen schnellen MS-Erfassungsmodus unter Verwendung eines Scanning-Quadrupols beziehen. In einigen Fällen kann ScanningSWATH das Sciex timTOF rapid IMS-IMS verwenden, das eine Ionenmobilitätstrennung und eine Vorabtrennung von Ionen basierend auf ihren Ladungs-/Dipol- und Formeigenschaften beinhalten kann. In einigen Fällen kann das automatisierte System Analysewerkzeuge umfassen, die Visualisierungswerkzeuge (z. B. Gruppenanalyse, PCA) oder Qualitätskontrollwerkzeuge beinhalten, die in ein cloudbasiertes Rechensystem integriert werden können. In einigen Fällen kann das auf dem automatisierten System implementierte Verfahren zum Nachweis von Proteinen eine 5-fache Überlegenheit (d. h. eine Überlegenheit hinsichtlich der Anzahl der nachgewiesenen Proteingruppen) gegenüber Verfahren mit flachem Plasma und eine 3-fache Überlegenheit gegenüber Verfahren mit abgereichertem Plasma aufweisen. In einigen Fällen kann das im automatisierten System implementierte Verfahren zum Nachweis von Proteinen eine 5 % Verbesserung der Präzision (geringerer CV) gegenüber veröffentlichten Datensätzen aufweisen (z. B. Geyer et al. Mol. Syst. Biol. 13, 942 (2017).
  • Es wurde eine Studie durchgeführt, um die Rate der bestandenen Tests mit den automatisierten Systemen zu messen. Die Experimente wurden für einen Satz von 400 biologischen Proben unter Verwendung des in 41 dargestellten Substrats durchgeführt. Jede biologische Probe wurde mit 5 Partikel-Zusammensetzungen in getrennten Wells in Kontakt gebracht (für insgesamt 2000 Wells).
  • 42 zeigt die experimentellen Ergebnisse von drei automatisierten Systemen. Auf jedem der drei automatisierten Systeme wurden identische Sätze von Experimenten durchgeführt, und die Ergebnisse waren gleichwertig. Die Anzahl der Peptidgruppen und die Anzahl der Peptide waren statistisch gleichwertig (n=10). Die Tiefe des Plasmas als Funktion der Plasmaproteine, geordnet nach der Intensität der Datenbank, ergab für jedes automatische System nahezu identische Ergebnisse.
  • 43 zeigt die Ergebnisse eines Satzes von Kontrollexperimenten (d. h. Prozesskontrolle, Aufschlusskontrolle, MPE2-Kontrolle und Massenspektralkontrolle), die mit zwei verschiedenen automatisierten Systemen (System-1 und System-2) auf mehreren Platten durchgeführt wurden. Die Well-Pass-Rate/Ausbeute wurde basierend auf der Gesamtzahl der Wells berechnet, für die eine akzeptable Anzahl von Peptiden nachgewiesen wurde. Die Test Pass Rate/Ausbeute wurde basierend auf der Gesamtzahl der biologischen Proben berechnet, für die eine akzeptable Anzahl von Peptiden für alle 5 Wells mit verschiedenen Partikel-Zusammensetzungen nachgewiesen wurde. Etwa 99,9 % der Experimente (Well-Pass Rate/Ausbeute, d. h. nach Well berechneter Prozentsatz) und etwa 99,5 % der Experimente (Test-Pass Rate/Ausbeute, d. h. nach Probe berechneter Prozentsatz) wurden erfolgreich durchgeführt, außerdem waren die Ergebnisse zwischen System-1 und System-2 nahezu identisch. Die Fehlerursache für den geringen Prozentsatz nicht erfolgreicher Experimente (d. h. Ausreißer) wurde in diesen Fällen als die Position des Reagenzträgers identifiziert.
  • 44 zeigt die Ergebnisse von Experimenten, die mit Proben aus einer NSCLC-Studie mit dem automatisierten System durchgeführt wurden. Es gab 14 Proben, die verschiedene Krankheitsklassen, Standorte und Qualitäten umfassten. Die Experimente mit den Proben wurden auf ThermoFischer (TF) Lumos MS (DDA) unter Verwendung von Platten laufen gelassen, die mit dem automatisierten System verarbeitet wurden. 1810 Proteingruppen wurden in 25 % der 14 Proben mit insgesamt 2334 Proteingruppen in allen 14 Proben gesehen (identifiziert). Die Menge der 2334 Proteingruppen war 6,1-mal größer als die Menge, die in der aufgeschlossenen reinen Plasma-Baseline gefunden wurde. Experimente, die nur mit Plasma durchgeführt wurden, wiesen durchweg eine geringere Anzahl von Proteingruppen nach als die Experimente, die mit dem Nanopartikel-Panel durchgeführt wurden. Je nach Probe wiesen die Experimente mit dem Nanopartikel-Panel 2,74-mal bis 6,65-mal mehr als die Experimente nach, die nur mit Plasma durchgeführt wurden. Tabelle 7 unten listet jede Probe und ihre Beschreibung auf. Tabelle 7. Probenbeschreibungen für die NSCLC-Studie.
    Probenname Beschreibung Probenname Beschreibung
    021-0004 NSCLC FRÜH 001-0044 GESUND
    PC3-Minipool Plasmapool von 30 gesunden Personen 007-0025 NSCLC FRÜH
    008-0014 CO-MORBID 009-0006 GESUND
    020-0091 GESUND 005-0032 NSCLC FRÜH
    022-0016 NSCLC_SPÄT 14-LC-Pool Pool aus 14 Proben, die in der NSCLC-Studie verwendet wurden
    002-0081 CO-MORBID 023-0003 NSCLC_SPÄT
    014-0066 GESUND 029-0005 NSCLC FRÜH
    008-0009 CO-MORBID 018-0004 NSCLC_SPÄT
  • BEISPIEL 11
  • Datenarchitektur
  • 45 und 46 veranschaulichen schematisch eine Datenarchitektur zum Verwalten einer Plattform. Die Datenarchitektur ermöglicht es Benutzern, Daten von mehreren Plattformen mit den Daten zu integrieren, die von verschiedenen Instrumenten (einschließlich MS-Instrumenten) und automatisierten Systemen unter Verwendung von Platten der hierin offenbarten Plattformen erzeugt werden. Die integrierten Daten werden automatisch in die Datenarchitektur geladen, wie in 45 dargestellt, die Daten speichert und manipuliert, um geeignete Informationen zwischen Rechenvorrichtungen, Plattformen und Instrumenten (z. B. MS) zu übermitteln.
  • Die Datenarchitektur verwendet Strichcodes zur Erleichterung des experimentellen Prozesses und der Datenverwaltung. Die Datenarchitektur empfängt Strichcodes (4502) von einem Kit (4501), das eine biologische Probe enthält, die Informationen über die spezifische Methodik übermitteln, die beim Experimentieren mit den Proben im Kit befolgt werden muss. Die Strichcodes (4502) übermitteln die spezifische Analyse, die bei der Analyse der Versuchsergebnisse durchgeführt werden soll. Die Strichcodes (4502) übermitteln die Informationen zum Plattenlayout (4506) an die Laborinformationssysteme (LIMS, 4508) des Kunden. Die Strichcodes (4502) übermitteln dem Bestandsverwaltungssystem (4503) die Informationen, welche Materialien zu verwenden sind.
  • Die Datenarchitektur koordiniert verschiedene Instrumente und Systeme, um einige der hierin offenbarten Verfahren auszuführen. Metadaten (z. B. Datum, an dem das Kit erhalten wurde, von wem es empfangen wurde und Versuchsprotokolldateien) und Ausgabedaten (Versuchsergebnisse) werden über geeignete Kanäle übermittelt, so dass Systeme und Vorrichtungen (z. B. Proteinanalyseplattformen (4504), MS (4509), Personalcomputer (4512), Kunden-LIMS (4508)). Die Datenarchitektur kann Experimente und Analysen über digitale Kommunikationskanäle koordinieren. Massenspektrometerergebnisse (4509) (4510) können an die Cloud (4513) weitergeleitet werden. Die Datenarchitektur ermöglicht es den Benutzern, Daten von mehreren Instrumenten (4504) mit den Daten zu integrieren, die durch das Laufenlassen einer Kunststoffware der vorliegenden Offenbarung erzeugt werden. Protokolldateien (4505), die Versuchsergebnisse, Historien und andere Metadaten umfassen, werden an die Cloud (4513) gesendet. Die Ergebnisse der Experimente werden in der Cloud (4513) analysiert, um Genom- oder Proteominformationen (4511) zu erzeugen, die an das Kunden-LIMS (4508) kommuniziert werden.
  • In einem anderen Beispiel, wie in 46 gezeigt, sind Strichcodes eines Kits (4601) mit verschiedenen Artikeln verknüpft, wie Kunststoffartikel (4602), Nanopartikel (4603), Reagenzien (4604), Kits (4605). Die Strichcodes können verwendet werden, um den Bestand dieser Artikel durch ein Bestandsverwaltungssystem (4606) zu verfolgen. Die Strichcodes können auch in der Qualitätskontrolle verwendet werden und/oder Fehlerbehebung bei einem der verschiedenen hierin offenbarten Verfahren. Die Strichcodes können an ein automatisiertes System (4607) zum Koordinieren eines Tests übermittelt werden.
  • Das automatisierte System (4607) empfängt auch den Strichcode (4614) der Probe vom Kunden-LIMS (4612) und übermittelt das Plattenlayout (4611) an das Kunden-LIMS. Das automatisierte System überträgt auch Protokolldateien (die den Versuchsverlauf, die Ergebnisse usw. erfassen können) an das Internet (4609), wo ein Protokollierungssystem (4610) die Protokolldateien speichert. Das Kunden-LIMS (4613) kann Experimentinformationen an ein LC-MS-Gerät (4613) übermitteln, um Daten zu erzeugen, die an das Kunden-LIMS (4613) zurückgesandt werden. Das Kunden-LIMS übermittelt MS-Dateien (4616), MS-Dateiname und Plattenlayout (4615) an die Cloud (4618). Das Kunden-LIMS übermittelt auch Probeninformationen (4617) an die Cloud (4618).
  • BEISPIEL 12
  • Analytik und GUI
  • Dieses Beispiel beschreibt verschiedene analytische Verfahren und grafische Elemente zur Durchführung oder Anzeige von Ergebnissen der analytischen Verfahren.
  • 47 veranschaulicht eine grafische Benutzerschnittstelle (GUI), die einen Satz von Schaltflächen umfasst, mit denen ein Benutzer interagieren kann. Auf eine GUI, wie z. B. in 47 gezeigt, kann über einen Laptop, ein Smartphone oder einen in einem automatisierten System installierten Computer zugegriffen werden.
  • 48 und 49 veranschaulichen verschiedene Analysewerkzeuge, die, wie hierin beschrieben, in eine Pipeline integriert werden können. Die Analysewerkzeuge umfassen einen Datenbildschirm (4801) zur Auflistung der Experimente (z. B. eine Spalte für die verwendete Probe, das Probenvolumen, die verwendeten Partikel, das Instrument, das MS-Protokoll), einen Plot, der die Anzahl der Proteingruppen und die Peptidintensitätsverteilung für zwei Partikel gegen eine bestimmte Probe und Bedingungen zeigt (4802), einen umgekehrten Plot, der die Überlappung von Proteingruppen zeigt, die unter verschiedenen Bedingungen und Teilmengen von Bedingungen gefunden wurden (4803), einen Plot der gefundenen Proteine mit Zuordnung zu ihrer Häufigkeit (4804), einen Plot mit den Ergebnissen der Peptidmengen für zwei Partikel unter verschiedenen Bedingungen (4805), einen Kontrollmonitor (4901) sowie einen Clustering-Algorithmus und eine Visualisierung (4902). In einigen Fällen können die Analysewerkzeuge ein oder mehrere grafische Elemente auf einer GUI anzeigen. In einigen Fällen können die Analysewerkzeuge ein Werkzeug zum Analysieren von posttranslationalen Modifikationen, Sequenzvarianten, differentiellen Exons, Protein-Protein-Wechselwirkungen oder einer beliebigen Kombination davon umfassen.
  • Beispiel 13
  • Bestimmung der Häufigkeit von Biomolekülen aus Massenspektrometrie-Rohdaten
  • Massenspektrometriesignalintensitäten hängen häufig von einer Reihe von Faktoren ab, einschließlich Analytstruktur, Probenbedingungen und Methodik (z. B. Ionisationsverfahren, Länge der Chromatografiegradienten). Dementsprechend können zwei Analyten (z. B. Fragmente eines einzelnen Proteins), die aus einer einzelnen Probe stammen, verschiedene Massenspektrometriesignalintensitäten erzeugen, ein Phänomen, das oft als „Flyability“ bezeichnet wird. Diese inhärente Signalschwankung macht den Signalintensitätsvergleich und die Bestimmung der Analythäufigkeit ohne zeit- und ressourcenintensives Spike-in, Kalibrierungsreihen oder Markierungsexperimente häufig unmöglich.
  • Dieses Beispiel stellt ein Verfahren zur Bestimmung von Flyability-Werten durch den Vergleich von Signalintensitäten über mehrere Proben hinweg bereit, und dann zur Verwendung dieser Flyability-Werte, um absolute Häufigkeiten für Biomoleküle in einer Probe zu bestimmen. Während sich das vorstehende Beispiel auf zwei Biomoleküle (z. B. zwei Proteinvarianten) bezieht, kann dieses Verfahren auf eine beliebige Anzahl von Biomolekülen erweitert werden, solange die Biomoleküle (1) ein gemeinsames Signal aufweisen und (2) jeweils ein einzigartiges Signal umfassen (d. h. sich nicht mit Signalen anderer Arten überlappen). Zum Beispiel könnte dieses Verfahren verwendet werden, um die Häufigkeit von 6 Sialinsäuren zu bestimmen, die ein gemeinsames Signal haben und jeweils ein einzigartiges Signal aufweisen. Darüber hinaus kann das Verfahren auf Gruppen von Biomolekülen erweitert werden, wie Allele, die mehrere Isoformen oder Klassen von Proteinen mit gemeinsamen Sequenzen umfassen.
  • In diesem Beispiel senden drei Individuen, die ein gemeinsames heterozygotes Allel ,A' mit Allel ,Aref' und Allel ,Aalt' teilen, Plasmaproben zur Massenspektrometrieanalyse ein. Beide Allele teilen ein gemeinsames Signal und weisen jeweils ein einzigartiges Signal auf. Unter der Annahme, dass die Flyability jedes Signals linear ist, können die Häufigkeit jedes Allels (Aalt und Aref) und die Gesamthäufigkeit des heterozygoten Allels A als Produkte ihrer Flyabilities und der zugehörigen Signalintensitäten ausgedrückt werden. Wenn beispielsweise Aalt mit den Signalen S1 und S2 assoziiert ist, die den Peptiden P1 und P2 entsprechen, und Aref mit den Signalen S1 und S3 assoziiert ist, die den Peptiden P1 und P3 entsprechen, dann kann die Häufigkeit von Aalt als das Produkt aus S2-Intensität und P2-Flyability ausgedrückt werden, die Häufigkeit von Aref kann als das Produkt von S3-Intensität und P3-Flyability ausgedrückt werden, und die kombinierten Häufigkeiten von Aalt und Aref (die Gesamthäufigkeit von heterozygoten Allel A) kann als das Produkt der S1-Intensität und der P1-Flyability ausgedrückt werden.
  • Es kann davon ausgegangen werden, dass die Flyabilities in den drei Proben konstant sind. Dementsprechend kann, wenn die Intensitäten der mit Aalt, Aref und A assoziierten Signale zwischen den drei Proben variieren, der Flyability-Wert für jedes Signal eindeutig bestimmt werden. Da die Häufigkeiten A, Aalt und Aref das Produkt aus Flyability und Signalintensität sind, können die Häufigkeiten von A, Aalt und Aref allein aus den Massenspektrometriedaten und ohne weitere Probenmanipulation oder Kalibrierungsdaten bestimmt werden.
  • Beispiel 14
  • Tiefe und breite Proteomabdeckung mit Partikeln
  • Proteine in einer biologischen Probe (z. B. Plasma) können einen breiten Konzentrationsbereich oder einen dynamischen Bereich umfassen. Selbst in Proben, in denen die Menge an Proteinen mit hoher Häufigkeit in ihrer Menge reduziert ist (z. B. in abgereichertem Plasma), kann das Nachweisen von Proteinen in der Tiefe (sowohl Proteine mit hoher Häufigkeit als auch Proteine mit geringer Häufigkeit) und in der Breite (Nachweisen einer großen Vielfalt von Proteinen mit minimalem selektivem Bias auf bestimmte Proteine) eine Herausforderung darstellen. Dieses Beispiel zeigt die Fähigkeit eines partikelbasierten Proteomiktests, eine tiefe und breite Abdeckung des Proteoms bereitzustellen.
  • 21 zeigt Plots für eine Datenbank von MS-Intensitäten, MS-Intensitäten, die in einem abgereicherten Plasma ohne Verwendung von Nanopartikeln der vorliegenden Offenbarung nachgewiesen wurden, zusammengesetzte (z. B. kombininierte) MS-Intensitäten, die in einem abgereicherten Plasma unter Verwendung einer Gruppe von 5 Nanopartikeln der vorliegenden Offenbarung nachgewiesen wurden, und 5 unabhängige MS-Intensitäten, die in einem abgereicherten Plasma unter Verwendung von jeweils einem der 5 Nanopartikel der vorliegenden Offenbarung nachgewiesen wurden. Für diese Studie wurden Plasmaproben von 141 Subjekten mit NSCLC verwendet. Proteine wurden nach dem Rang der MS-Intensitäten in der Datenbank geordnet. Proteine wurden geplottet, wenn die Proteine in mindestens 25 % der Proben vorhanden waren. Im zusammengesetzten Plot zeigt die Farbintensität den höchsten nachgewiesenen Wert der 5 verschiedenen Nanopartikel an. Der zusammengesetzte Plot zeigt, dass die Nanopartikel das gesamte Spektrum der verfügbaren Plasmaproteine vollständiger nachgewiesen haben. Gleichzeitig wurden mit jedem einzelnen Nanopartikel auch mehr Proteine nachgewiesen als bei der direkten MS-Analyse des abgereicherten Plasmas. Einzelne Nanopartikel waren in der Lage, nahezu das gesamte Spektrum des Plasmaproteoms zu testen. In einigen Fällen kann das Panel von Nanopartikeln optimiert werden, um den gesamten Bereich des Proteoms oder einen bestimmten Teil des Proteoms abzudecken. MS-Experimente an abgereichertem Plasma unter Verwendung von Nanopartikeln können das Nachweisen weniger häufiger Proteine und/oder ein vollständigeres Nachweisen des Proteoms ermöglichen.
  • Beispiel 15
  • Allelverteilungen über Subjektproben hinweg
  • Dieses Beispiel behandelt den Nachweis von Proteinvarianten mit Massenspektrometrie. Biomolekül-Corona-Analysen mittels Massenspektrometrie wurden an 29 Proben von verschiedenen Subjekten mit einem 10-Partikel-Panel durchgeführt, das in TABELLE 8 unten dargestellt ist. Insgesamt 464 Peptidvarianten wurden unter Verwendung personalisierter Massenspektrometrie-Suchbibliotheken von den 29 Subjekten nachgewiesen. Genetische Varianten, die innerhalb der 464 Peptidvarianten erfasst wurden, wurden dann basierend darauf, ob die Variante heterozygot oder homozygot ist (entweder für das Referenz- oder das alternative Allel), eingeteilt. TABELLE 8 - Partikel-Panel für die suchbibliotheksgeleitete Analyse des Exoms
    Chargen-Nr. Beschreibung
    S-003 Silica-beschichtete superparamagnetische Eisenoxid-NPs (SPION)
    S-006 N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-beschichtetes SPION
    S-007 Poly(N-(3-(dimethylamino)propyl)methacrylamid) (PDMAPMA)-beschichtetes SPION
    S-010 Carboxylat, PAA-beschichtetes SPION
    P-033 Carboxylat-Mikropartikel, tensidfrei
    P-039 Polystyrol-Carboxyl-funktionalisiert
    P-047 Silica
    P-053 Amino-Oberflächenmikropartikel, 0,4-0,6 µm
    P-065 Silica
    P-073 Beschichtung auf Dextranbasis, 0,13 µm
  • 61 fasst die Anzahl der nachgewiesenen genetischen Varianten zusammen, die heterozygoten (mittlerer Balken in jedem Plot, „het“) und homozygoten Allelen entsprechen, die den Referenz- (rechter Balken in jedem Plot, "ref') oder alternativen (linker Balken in jedem Plot, „alt“) Allelvarianten entsprechen. Jeder Plot entspricht einer einzelnen Probe, wobei die Plots insgesamt jede der 29 Proben abdecken. Wie aus den Plots ersichtlich ist, konnte das kombinierte Genom- und Proteom-Nachweisverfahren homozygote und heterozygote allelische Expression nachweisen und unterscheiden. Die Mehrheit der Proben zeigte eine größere Häufigkeit von heterozygoten als homozygoten Allelen.
  • 62 Panel A stellt ein Histogramm alternativer Allelhäufigkeiten basierend auf dem menschlichen Referenzgenomkonsortium der gnomAD, für die 464 Peptide bereit, die in den 29 Proben beobachtet wurden. 62 Panel B fasst die alternativen Allelhäufigkeiten zusammen, gruppiert in Bins, die 10 %-Inkremente überspannen. Während die Mehrheit der alternativen Allele auf der Grundlage ihrer Häufigkeit korrekt annotiert sind, entsprachen 89 der beobachteten Peptide Allelen mit höheren Häufigkeiten von „alternativen“ als „Referenz“-Allelen. Mit dem Ziel, Varianten nach Gemeinsamkeiten zu stratifizieren, korrigiert 63 diese Diskrepanz durch erneute Annotation der homozygoten Allele als Hauptformen mit einer relativen Häufigkeit von mehr als 0,1 (mittlere Spalte in jedem Plot, ‚>'‘) und Nebenformen mit relativen Häufigkeiten von weniger als oder gleich 0,1 (Spalte ganz links in jedem Plot, ('< ='). Wie aus diesen Plots ersichtlich ist, wurden bei den Exom-Sequenz-geführten Proteomanalysen niedrig- und hochfrequente homozygote Allele aufgelöst.
  • 64 fasst nachgewiesene einzelne Aminosäure-Polymorphismus-Varianten mit alternativen Allelhäufigkeiten von weniger als 0,01 zusammen. 64A stellt eine Tabelle mit den fünf nachgewiesenen Varianten bereit, wobei Spalte 2 die nachgewiesene Mutation, Spalte 3 die Anzahl der Subjekte, bei denen die Variante nachgewiesen wurde, und Spalte 4 den Gennamen für jede Variante anzeigt. 64 B-F stellen die relative Anzahl der „Referenz“- (oben) und „alternativen“ (unten) Formen in den 29 Proben bereit. 64 G-K stellen die relativen Massenspektrometrieintensitäten für die „Referenz“- (rechts) und „alternativen“ (links) Varianten in den 29 Proben bereit. Wie aus diesen Plots ersichtlich ist, können die Häufigkeiten der Allele in den verschiedenen Varianten unterschiedlich sein. Zum Beispiel ist für SERPINA1 (Daten gezeigt in 64 C und H) die „alternative“ Form des Allels in den Proben, in denen die Expression des Allels nachgewiesen wurde, fast um eine Größenordnung häufiger als die „Referenz“-Form. Umgekehrt weist bei APOB (Daten gezeigt in 64 E und J) die „Referenz“-Form in den Proben, in denen die Allel-Expression nachgewiesen wurde, eine um etwa eine Größenordnung größere Häufigkeit auf als die „alternativen“ Formen.
  • 65 A-B zeigen die Überlappung der nachgewiesenen heterozygoten Allele in den 29 Proben an. 65A stellt Sätze von Peptiden bereit, die nach Anzahl geordnet sind. Wie aus dem Plot ersichtlich ist, entsprechen die meisten Gruppen mit hoher Anzahl einzelnen Proben, was anzeigt, dass für jede Probe einzigartige heterozygote Allele nachgewiesen wurden. 65B stellt Sätze von Peptiden bereit, die nach dem Grad der Überlappung geordnet sind. Wie aus diesem Plot ersichtlich ist, wurde kein Satz von zwei Peptiden in mehr als 7 der 29 Proben nachgewiesen.
  • Die 66 A-B zeigen die Überlappung zwischen nachgewiesenen homozygoten Allelen in den 29 Proben für Variantenpeptide mit alternativen Allelhäufigkeiten von weniger als 0,5. Die 67 A-B zeigen die Überlappung zwischen nachgewiesenen homozygoten Allelen in den 29 Proben für Peptidvarianten mit alternativen Allelhäufigkeiten von mehr als 0,5. Wie aus den Plots ersichtlich ist, sind viele Peptidvarianten für jedes Subjekt einzigartig, während eine kleine Anzahl von Peptidvarianten in vielen Subjekten vorkommt.
  • Während bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hierin gezeigt und beschrieben wurden, wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass solche Ausführungsformen nur als Beispiel bereitgestellt werden. Dem Fachmann werden jetzt zahlreiche Variationen, Änderungen und Substitutionen in Betracht kommen, ohne von der Offenbarung abzuweichen. Es versteht sich, dass verschiedene Alternativen zu den hierin beschriebenen Ausführungsformen der Offenbarung bei der Durchführung der Offenbarung verwendet werden können. Es ist beabsichtigt, dass die folgenden Ansprüche den Umfang der Offenbarung definieren und dass Verfahren und Strukturen innerhalb des Umfangs dieser Ansprüche und ihrer Äquivalente dadurch abgedeckt werden.
  • Nummerierte Ausführungsformen
  • Hierin in Betracht gezogene Ausführungsformen beinhalten die Ausführungsformen 1 bis 390.
  • Ausführungsform 1. Verfahren zum Analysieren einer biologischen Probe von einem Subjekt, umfassend: (a) Testen der biologischen Probe von dem Subjekt, um Proteine in der biologischen Probe zu identifizieren, um Proteominformationen über die biologische Probe zu erhalten; (b) Analysieren von Nukleinsäuremolekülen aus der biologischen Probe, um Genotypinformationen über die biologische Probe zu identifizieren; und (c) basierend auf den Proteominformationen und den Genotypinformationen, Identifizieren einer Peptidvariante oder einer Genomvariante des Subjekts, wobei die Peptidvariante oder die Genomvariante in (a) bzw. (b) nicht anderweitig identifizierbar ist.
  • Ausführungsform 2. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei die biologische Probe Vollblut, Plasma, Buffy Coat, Serum, Urin, Cerebrospinalflüssigkeit, Synovialflüssigkeit, Tränen, Speichel, Vollblut, Milch, Brustwarzenaspirat, Nadelaspirat, Gangspülung, Vaginalflüssigkeit, Nasenflüssigkeit, Ohrenflüssigkeit, Magenflüssigkeit, Pankreasflüssigkeit, Trabekelflüssigkeit, Lungenspülung, Schweiß, Crevikularflüssigkeit, Sperma, Prostataflüssigkeit, Sputum, Fäkalien, Bronchiallavage, Flüssigkeit aus Abstrichen, Bronchialaspiranten, verflüssigte Feststoffe, Feinnadelaspirationsproben, Gewebehomogenate, Lymphflüssigkeit, Zellkulturproben oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 3. Verfahren nach Ausführungsform 1 oder 2, wobei die biologische Probe Plasma oder Serum umfasst.
  • Ausführungsform 4. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-3, wobei die biologische Probe mehr als 5000 Proteinarten umfasst.
  • Ausführungsform 5. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-4, wobei (a) das Unterziehen der biologischen Probe einem Test umfasst, der die Vielzahl von Proteinen in der biologischen Probe identifiziert.
  • Ausführungsform 6. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-5, wobei (a) das Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einem Partikel unter Bedingungen umfasst, die für die Adsorption der Proteine aus der biologischen Probe an das Partikel ausreichen.
  • Ausführungsform 7. Verfahren nach Ausführungsform 6, wobei die Proteine einen komprimierten dynamischen Bereich auf dem Partikel umfassen.
  • Ausführungsform 8. Verfahren nach Ausführungsform 6 oder 7, wobei die an dem Partikel adsorbierten Proteine ein oder mehrere Proteine umfassen, die eine geringere Häufigkeit aufweisen als die Häufigkeit in der biologischen Probe.
  • Ausführungsform 9. Das Verfahren nach einer der Ausführungsformen 6-8, wobei mindestens 10- 9 Milligramm (mg) der Proteine pro Quadratmillimeter (mm2) Oberfläche des Partikels adsorbiert werden.
  • Ausführungsform 10. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 6-9, wobei das Partikel eine Vielzahl von Partikeln mit verschiedenen physikalisch-chemischen Eigenschaften umfasst.
  • Ausführungsform 11. Verfahren nach Ausführungsform 10, wobei die verschiedenen physikalisch-chemischen Eigenschaften Größe, Form, Oberflächenfunktionalisierung, Kernmaterial, Dichte oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
  • Ausführungsform 12. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 10 oder 11, wobei eine erste Teilmenge von Proteinen der Proteine, die von einem ersten Partikel der Vielzahl von Partikeln adsorbiert werden, höchstens 80 % der Proteinarten umfasst, die mit einer zweiten Teilmenge von Proteinen der Proteine gemeinsam sind, die von einem zweiten Partikel der Vielzahl von Partikeln adsorbiert werden.
  • Ausführungsform 13. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-12, wobei die Proteine mindestens 5 Proteinarten umfassen.
  • Ausführungsform 14. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-13, wobei die Proteine mindestens 200 Proteinarten umfassen.
  • Ausführungsform 15. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-14, wobei die Proteine mindestens 500 Proteinarten umfassen.
  • Ausführungsform 16. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-15, wobei die Proteine mindestens 1000 Proteinarten umfassen.
  • Ausführungsform 17. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-16, wobei die Proteine mindestens 2000 Proteinarten umfassen.
  • Ausführungsform 18. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-17, wobei die Proteine mindestens 5000 Proteinarten umfassen.
  • Ausführungsform 19. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-13, wobei die Proteine 5 bis 1000 Proteinarten umfassen.
  • Ausführungsform 20. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1- 13 und 19, wobei die Proteine 20 bis 200 Proteinarten umfassen.
  • Ausführungsform 21. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-20, wobei die Proteine mindestens 2 % der Proteinarten in der biologischen Probe umfassen.
  • Ausführungsform 22. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-20, wobei die Proteine 0,2 % bis 2 % der Proteinarten in der biologischen Probe umfassen.
  • Ausführungsform 23. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-22, wobei (a) das Identifizieren einer Häufigkeit der Proteine in der biologischen Probe umfasst.
  • Ausführungsform 24. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-23, wobei (c) das Identifizieren einer Spleißvariante, einer Konformation, einer posttranslationalen Modifikation, einer Cofaktor-Assoziation oder einer Substrat-Assoziation der Proteine basierend auf der Proteom-Information und der Genotypinformation umfasst.
  • Ausführungsform 25. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-24, wobei sich die Proteine in der Konzentration in der biologischen Probe über mindestens 4 Größenordnungen erstrecken.
  • Ausführungsform 26. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-25, ferner umfassend das Erhalten von Sequenzen der Nukleinsäuremoleküle, um die Genotypinformationen zu identifizieren.
  • Ausführungsform 27. Verfahren nach Ausführungsformen 26, wobei das Erhalten der Sequenzen Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH), Array-Comparative Genomic Hybridization (Array-CGH), quantitative Fluoreszenz-PCR (QF-PCR), Nanopore-Sequenzierung, Sequenzierung durch Hybridisierung, Sequenzierung durch Synthese, Sequenzierung durch Ligation oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 28. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-27, wobei die Nukleinsäuremoleküle eine zellfreie Desoxyribonukleinsäure (cfDNA), eine zellfreie Ribonukleinsäure (cfRNA) oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
  • Ausführungsform 29. Verfahren nach Ausführungsform 28, wobei die zellfreie Desoxyribonukleinsäure (cfDNA) genomische DNA, mitochondriale DNA (mtDNA), zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA) oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 30. Verfahren nach Ausführungsformen 28 oder 29, wobei (b) das Identifizieren der Nukleinsäuremoleküle als genomische DNA, mitochondriale DNA (mtDNA), zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA) oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 31. Verfahren nach Ausführungsform 30, wobei (b) das Identifizieren eines Zelltyps, eines Krebstyps, eines Krebsstadiums oder einer beliebigen Kombination davon der ctDNA umfasst.
  • Ausführungsform 32. Verfahren nach Ausführungsform 31, wobei das Identifizieren von (c) das Identifizieren des Zelltyps, des Krebstyps oder des Krebsstadiums der ctDNA umfasst.
  • Ausführungsform 33. Verfahren nach Ausführungsform 28, wobei die zellfreie Ribonukleinsäure (cfRNA) Boten-RNA (mRNA), lange nicht-codierende RNA, Telomerase-RNA, Piwi-interagierende RNA, ribosomale RNA (rRNA), kleine nukleäre RNA (snRNA), Small Interfering RNA (siRNA), YRNA, microRNA (miRNA), zirkuläre RNA, kleine nukleoläre RNA (snRNA), pseudogene RNA, Transfer-RNA (tRNA) oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 34. Verfahren nach Ausführungsform 33, wobei umfasst (b) das Identifizieren der Nukleinsäuremoleküle als eine Sequenz von Boten-RNA (mRNA), langer nicht codierender RNA, Telomerase-RNA, Piwi-interagierender RNA, ribosomaler RNA (rRNA), kleine nukleäre RNA (snRNA), Small Interfering RNA (siRNA), YRNA, microRNA (miRNA), zirkuläre RNA, kleine nukleoläre RNA (snRNA), pseudogene RNA, Transfer-RNA (tRNA) oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 35. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-34, wobei die Nukleinsäuremoleküle von einem Exosom, einem apoptotischen Körper, einer Tumorzelle, einer gesunden Zelle, einem Virtosom, einem extrazellulären Membranvesikel, einer neutrophilen extrazellulären Falle (NET) oder einer beliebigen Kombination davon stammen.
  • Ausführungsform 36. Verfahren nach Ausführungsform 35, wobei (b) das Identifizieren umfasst, dass die Nukleinsäuremoleküle von einem Exosom, einem apoptotischen Körper, einer erkrankten Zelle, einer gesunden Zelle, einem Virtosom, einem extrazellulären Membranvesikel, einer neutrophilen extrazellulären Falle (NET) oder einer beliebigen Kombination davon stammen.
  • Ausführungsform 37. Verfahren nach Ausführungsform 36, wobei (b) das Identifizieren einer Rate oder Prävalenz der Apoptose der gesunden Zelle oder der kranken Zelle in einem Organismus umfasst, von dem die Probe stammt.
  • Ausführungsform 38. Verfahren nach Ausführungsform 36 oder 37, wobei (b) das Identifizieren einer Häufigkeit der gesunden Zelle oder der kranken Zelle umfasst.
  • Ausführungsform 39. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 36-38, wobei (b) das Identifizieren eines Zelltyps der gesunden Zelle oder der kranken Zelle umfasst.
  • Ausführungsform 40. Das Verfahren nach Ausführungsform 39, ferner umfassend das Identifizieren einer Teilmenge von Proteinen, die mit dem Zelltyp assoziiert sind oder von ihm stammen.
  • Ausführungsform 41. Verfahren nach Ausführungsform 40, wobei das Identifizieren von (c) das Identifizieren der Teilmenge von Proteinen umfasst, die mit dem Zelltyp assoziiert sind oder von ihm stammen.
  • Ausführungsform 42. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-41, ferner umfassend das Identifizieren einer chemischen Modifikation der Proteine.
  • Ausführungsform 43. Verfahren nach Ausführungsform 42, wobei die Peptidvariante oder die Genomvariante die chemische Modifikation umfasst.
  • Ausführungsform 44. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 42 oder 43, ferner umfassend das Identifizieren eines biologischen Zustands der Probe basierend zumindest teilweise auf der chemischen Modifikation.
  • Ausführungsform 45. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-44, wobei das Analysieren der Nukleinsäuremoleküle das Erhalten von Sequenz-Reads und das Abgleichen der Sequenz-Reads in Bezug auf eine Referenzsequenz umfasst, um die Genotypinformationen zu identifizieren.
  • Ausführungsform 46. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-45, wobei das Analysieren der Nukleinsäuremoleküle das Identifizieren einer chemischen Modifikation der Nukleinsäuremoleküle umfasst.
  • Ausführungsform 47. Verfahren nach Ausführungsform 46, wobei das Identifizieren der Peptidvariante oder der Genomvariante das Identifizieren der chemischen Modifikation der Nukleinsäuremoleküle umfasst.
  • Ausführungsform 48. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 46 oder 47, ferner umfassend das Identifizieren eines biologischen Zustands der Ursprungszelle, der zumindest teilweise auf der chemischen Modifikation basiert.
  • Ausführungsform 49. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-48, ferner umfassend das Bestimmen einer Wahrscheinlichkeit, dass die biologische Probe einen biologischen Zustand aufweist, basierend auf den Proteominformationen und den Genotypinformationen.
  • Ausführungsform 50. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-49, wobei (b) das Unterziehen der Nukleinsäuremoleküle einer Analyse umfasst, die die Genotypinformationen der biologischen Probe identifiziert.
  • Ausführungsform 51. Verfahren zum Analysieren einer biologischen Probe von einem Subjekt, umfassend: (a) Analysieren der Nukleinsäuremoleküle in der biologischen Probe von dem Subjekt, um einen Zelltyp zu identifizieren, von dem die Nukleinsäuremoleküle stammen; und (b) Quantifizieren der Proteinhäufigkeiten für eine Vielzahl von Proteinen in der biologischen Probe, die mit dem Zelltyp assoziiert sind.
  • Ausführungsform 52. Verfahren nach Ausführungsform 51, wobei die biologische Probe Vollblut, Plasma, Buffy Coat, Serum, Urin, Cerebrospinalflüssigkeit, Synovialflüssigkeit, Tränen, Speichel, Vollblut, Milch, Brustwarzenaspirat, Nadelaspirat, Gangspülung, Vaginalflüssigkeit, Nasenflüssigkeit, Ohrenflüssigkeit, Magenflüssigkeit, Pankreasflüssigkeit, Trabekelflüssigkeit, Lungenspülung, Schweiß, Crevikularflüssigkeit, Sperma, Prostataflüssigkeit, Sputum, Fäkalien, Bronchiallavage, Flüssigkeit aus Abstrichen, Bronchialaspiranten, verflüssigte Feststoffe, Feinnadelaspirationsproben, Gewebehomogenate, Lymphflüssigkeit, Zellkulturproben oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 53. Verfahren nach Ausführungsform 51 oder 52, wobei die biologische Probe Plasma oder Serum umfasst.
  • Ausführungsform 54. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 51-53, wobei die biologische Probe mehr als 1000 Proteinarten umfasst.
  • Ausführungsform 55. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 51-54, ferner umfassend das Erhalten von Sequenzen der Nukleinsäuremoleküle, um die Genotypinformationen zu identifizieren.
  • Ausführungsform 56. Verfahren nach Ausführungsformen 55, wobei das Erhalten der Sequenzen Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH), Array-Comparative Genomic Hybridization (Array-CGH), quantitative Fluoreszenz-PCR (QF-PCR), Nanopore-Sequenzierung, Sequenzierung durch Hybridisierung, Sequenzierung durch Synthese, Sequenzierung durch Ligation oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 57. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 50-56, wobei das Analysieren der Nukleinsäuremoleküle das Identifizieren einer chemischen Modifikation der Nukleinsäuremoleküle umfasst.
  • Ausführungsform 58. Verfahren nach Ausführungsform 57, wobei die chemische Modifikation Methylierung, Demethylierung, Aminierung, Desaminierung, Acetylierung, Oxidation, Oxygenierung, Reduktion oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 59. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 57 oder 58, wobei das Identifizieren des Zelltyps, von dem die Nukleinsäuremoleküle stammen, zumindest teilweise auf der Identifizierung der chemischen Modifikation basiert.
  • Ausführungsform 60. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 51-59, wobei das Analysieren eine nicht-kanonische Nukleobase der Nukleinsäuremoleküle identifiziert.
  • Ausführungsform 61. Verfahren nach Ausführungsform 60, wobei die nicht-kanonische Nukleobase Hypoxanthin, Xanthin, 7-Methylguanin, 5,6-Dihydrouracil, 5-Methylcytosin oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 62. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 60 oder 61, wobei das Identifizieren des Zelltyps, von dem die Nukleinsäuremoleküle stammen, zumindest teilweise auf der Identifizierung der nicht-kanonischen Nukleobase basiert.
  • Ausführungsform 63. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 51-62, wobei das Analysieren eine posttranskriptionale Modifikation der Nukleinsäuremoleküle identifiziert.
  • Ausführungsform 64. Verfahren nach Ausführungsform 63, wobei die posttranskriptionale Modifikation 5'-Capping, 3'-Spaltung, 3'-Polyadenylierung, Spleißen oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 65. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 63 oder 64, wobei das Identifizieren des Zelltyps, von dem die Nukleinsäuremoleküle stammen, zumindest teilweise auf der Identifizierung der posttranskriptionalen Modifikation basiert.
  • Ausführungsform 66. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 51-65, wobei das Analysieren das Identifizieren einer untranslatierten Region der Nukleinsäure umfasst.
  • Ausführungsform 67. Verfahren nach Ausführungsform 66, wobei das Identifizieren des Zelltyps, von dem die Nukleinsäuremoleküle stammen, zumindest teilweise auf der Identifizierung der untranslatierten Region basiert.
  • Ausführungsform 68. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 61-67, wobei das Quantifizieren der Protein-Häufigkeiten das Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einem Partikel umfasst, wodurch eine Biomolekül-Corona auf dem Partikel gebildet wird, das die Vielzahl der Proteine umfasst.
  • Ausführungsform 69. Verfahren nach Ausführungsform 68, wobei die Vielzahl von Proteinen einen komprimierten dynamischen Bereich innerhalb der Biomolekül-Corona umfasst.
  • Ausführungsform 70. Verfahren nach Ausführungsform 68 oder 69, wobei die Biomolekül-Corona ein oder mehrere Proteine mit hoher Häufigkeit umfasst, die eine reduzierte Häufigkeit gegenüber der Häufigkeit in der biologischen Probe aufweisen.
  • Ausführungsform 71. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 68-70, wobei die Biomolekül-Corona mindestens 10-9 mg der Vielzahl von Proteinen pro mm2 Oberfläche des Partikels umfasst.
  • Ausführungsform 72. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 68-71, wobei das Partikel eine Vielzahl von Partikeln umfasst, die verschiedene physikalisch-chemische Eigenschaften umfassen.
  • Ausführungsform 73. Verfahren nach Ausführungsform 72, wobei die unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften Größe, Form, Oberflächenfunktionalisierung, Kernmaterial, Dichte oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
  • Ausführungsform 74. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 72 oder 73, wobei eine erste Teilmenge der Vielzahl von Proteinen der Proteine, die von einem ersten Partikel der Vielzahl von Partikeln adsorbiert werden, höchstens 80 % der Proteinarten umfasst, die mit einer zweiten Teilmenge der Vielzahl von Proteinen der Proteine gemeinsam sind, die von einem zweiten Partikel der Vielzahl von Partikeln adsorbiert werden.
  • Ausführungsform 75. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 51-74, wobei die Vielzahl der Proteine mindestens 5 Proteinarten umfasst.
  • Ausführungsform 76. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 51-75, wobei die Vielzahl der Proteine zumindest 200 Proteinarten umfasst.
  • Ausführungsform 77. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 51-76, wobei die Vielzahl der Proteine zumindest 500 Proteinarten umfasst.
  • Ausführungsform 78. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-75, wobei die Vielzahl von Proteinen 5 bis 1000 Proteinarten umfasst.
  • Ausführungsform 79. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1- 75 und 78, wobei die Proteine 20 bis 200 Proteinarten umfassen.
  • Ausführungsform 80. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 51-79, obei die Vielzahl der Proteine mindestens 2 % der Proteinarten in der biologischen Probe umfasst.
  • Ausführungsform 81. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 51-79, wobei die Vielzahl der Proteine 0,2 % bis 2 % der Proteinarten in der biologischen Probe umfasst.
  • Ausführungsform 82. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 51-81, wobei sich die Vielzahl von Proteinen in der Konzentration in der biologischen Probe über mindestens 4 Größenordnungen erstreckt.
  • Ausführungsform 83. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 51-82, wobei die Quantifizierung der Proteinhäufigkeiten das Identifizieren einer Spleißvariante, einer Konformation, einer posttranslationalen Modifikation, einer Cofaktorassoziation oder einer Substratassoziation der Vielzahl von Proteinen umfasst.
  • Ausführungsform 84. Verfahren nach Ausführungsform 83, wobei die Quantifizierung der Proteinhäufigkeiten das Identifizieren von relativen Häufigkeiten von Spleißvarianten umfasst.
  • Ausführungsform 85. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 51-84, ferner umfassend das Identifizieren eines biologischen Zustands der Plasmaprobe basierend zumindest teilweise auf den Proteinhäufigkeiten.
  • Ausführungsform 86. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 51-85, wobei die Nukleinsäuremoleküle zellfreie Nukleinsäuren umfassen.
  • Ausführungsform 87. Verfahren nach Ausführungsform 86, wobei die zellfreien Nukleinsäuren zellfreie Desoxyribonukleinsäuren (cfDNA) oder zellfreie Ribonukleinsäuren (cfRNA) umfassen.
  • Ausführungsform 88. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 51-87, wobei (a) das Unterziehen der Nukleinsäuremoleküle einer Analyse umfasst, um den Zelltyp zu identifizieren.
  • Ausführungsform 89. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 51-88, wobei (b) das Quantifizieren der Proteinhäufigkeiten für die Vielzahl der Proteine in der biologischen Probe umfasst.
  • Ausführungsform 90. Verfahren zum Fraktionieren einer biologischen Probe von einem Subjekt, umfassend: (a) Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einer Vielzahl von Partikeln, um auf der Vielzahl von Partikeln Biomolekül-Coronas zu bilden, die Proteine und Nukleinsäuremoleküle aus der biologischen Probe umfassen; und (b) Trennen zumindest einer Teilmenge der Biomolekül-Coronas von der biologischen Probe, wodurch die biologische Probe fraktioniert wird.
  • Ausführungsform 91. Verfahren nach Ausführungsform 90, wobei die biologische Probe Vollblut, Plasma, Buffy Coat, Serum, Urin, Cerebrospinalflüssigkeit, Synovialflüssigkeit, Tränen, Speichel, Vollblut, Milch, Brustwarzenaspirat, Nadelaspirat, Gangspülung, Vaginalflüssigkeit, Nasenflüssigkeit, Ohrenflüssigkeit, Magenflüssigkeit, Pankreasflüssigkeit, Trabekelflüssigkeit, Lungenspülung, Schweiß, Crevikularflüssigkeit, Sperma, Prostataflüssigkeit, Sputum, Fäkalien, Bronchiallavage, Flüssigkeit aus Abstrichen, Bronchialaspiranten, verflüssigte Feststoffe, Feinnadelaspirationsproben, Gewebehomogenate, Lymphflüssigkeit, Zellkulturproben oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 92. Verfahren nach Ausführungsform 90 oder 91, wobei die biologische Probe Plasma oder Serum umfasst.
  • Ausführungsform 93. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 90-92, ferner umfassend das Lysieren eines Exosoms, eines apoptotischen Körpers, einer Zelle, eines Virtosoms oder einer beliebigen Kombination davon.
  • Ausführungsform 94. Verfahren nach Ausführungsform 93, wobei ein Protein oder eine Nukleinsäure der Biomolekül-Corona aus der Lyse gewonnen wird.
  • Ausführungsform 95. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 90-94, wobei die Nukleinsäuremoleküle zellfreie Nukleinsäuren umfassen.
  • Ausführungsform 96. Verfahren nach Ausführungsform 95, wobei die Nukleinsäuremoleküle zellfreie Desoxyribonukleinsäuren (cfDNA) oder zellfreie Ribonukleinsäuren (cfRNA) umfassen.
  • Ausführungsform 97. Verfahren nach Ausführungsform 96, wobei die zellfreie Desoxyribonukleinsäure (cfDNA) genomische DNA, mitochondriale DNA (mtDNA), zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA) oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 98. Verfahren nach Ausführungsform 96 oder 97, wobei die zellfreie Ribonukleinsäure (cfRNA) Boten-RNA (mRNA), lange nicht-codierende RNA, Telomerase-RNA, Piwiinteragierende RNA, ribosomale RNA (rRNA), kleine nukleäre RNA (snRNA), Small Interfering RNA (siRNA), YRNA, microRNA (miRNA), zirkuläre RNA, kleine nukleoläre RNA (snRNA), pseudogene RNA, Transfer-RNA (tRNA) oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 99. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 90-98, wobei die Nukleinsäuremoleküle der Biomolekül-Coronas eine durchschnittliche Länge von mindestens 30 Nukleotiden umfassen.
  • Ausführungsform 100. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 90-99, wobei die Nukleinsäuremoleküle der Biomolekül-Coronas eine durchschnittliche Länge von mindestens 60 Nukleotiden umfassen.
  • Ausführungsform 101. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 90-100, wobei die Nukleinsäuremoleküle der Biomolekül-Corona eine größere durchschnittliche Länge aufweisen als die Nukleinsäuremoleküle der biologischen Probe.
  • Ausführungsform 102. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 90-101, wobei die Proteine mindestens 5 Proteinarten umfassen.
  • Ausführungsform 103. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 90-102, wobei die Proteine mindestens 200 Proteinarten umfassen.
  • Ausführungsform 104. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 90-103, wobei die Proteine mindestens 500 Proteinarten umfassen.
  • Ausführungsform 105. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 90-104, wobei die Proteine mindestens 1000 Proteinarten umfassen.
  • Ausführungsform 106. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 90-105, wobei die Proteine mindestens 2000 Proteinarten umfassen.
  • Ausführungsform 107. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 90-106, wobei die Proteine mindestens 5000 Proteinarten umfassen.
  • Ausführungsform 108. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 90-105, wobei die Proteine 5 bis 1000 Proteinarten umfassen.
  • Ausführungsform 109. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 90- 102 und 108, wobei die Proteine 20 bis 200 Proteinarten umfassen.
  • Ausführungsform 110. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 90-109, wobei die Proteine mindestens 2 % der Proteinarten in der biologischen Probe umfassen.
  • Ausführungsform 111. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 90-109, wobei die Proteine 0,2 % bis 2 % der Proteinarten in der biologischen Probe umfassen.
  • Ausführungsform 112. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 90-111, wobei die Proteine ein oder mehrere Proteine mit hoher Häufigkeit umfassen, die eine reduzierte Häufigkeit im Vergleich zu einer Häufigkeit in der biologischen Probe aufweisen.
  • Ausführungsform 113. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 90-112, wobei ein Protein aus den Proteinen eine Konzentration von weniger als oder gleich etwa 100 ng/ml in der biologischen Probe umfasst.
  • Ausführungsform 114. Verfahren zum Analysieren einer biologischen Probe von einem Subjekt, umfassend: (a) Testen von Proteinen in der biologischen Probe des Subjekts, um Signale zu identifizieren, die einer ersten Vielzahl von Proteinen oder Proteinfragmenten zuordenbar sind; (b) Testen von Nukleinsäuremolekülen in der biologischen Probe auf Nukleinsäuresequenzdaten, wodurch eine zweite Vielzahl von Proteinen oder Proteinfragmenten identifiziert wird, die mit den Nukleinsäuresequenzen verbunden sind; und (c) Identifizieren von einem oder mehreren Proteinen in der biologischen Probe aus der ersten Vielzahl von Proteinen oder Proteinfragmenten, wobei das eine oder die mehreren Proteine ansonsten ohne die Nukleinsäuresequenzdaten nicht identifizierbar sind.
  • Ausführungsform 115. Verfahren nach Ausführungsform 114, wobei die biologische Probe ein Volumen von weniger als oder gleich etwa 500 Mikroliter (µl) aufweist.
  • Ausführungsform 116. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 114 oder 115, wobei die biologische Probe Plasma oder Serum umfasst.
  • Ausführungsform 117. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 114-116, wobei das Testen der Proteine das Adsorbieren der Proteine an ein Partikel umfasst.
  • Ausführungsform 118. Verfahren nach Ausführungsform 117, wobei das Adsorbieren der Proteine an das Partikel die Proteine mit geringer Häufigkeit aus der biologischen Probe relativ zu den Proteinen mit hoher Häufigkeit aus der biologischen Probe anreichert.
  • Ausführungsform 119. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 117 oder 118, wobei das Adsorbieren der Proteine an das Partikel einen dynamischen Bereich der Proteine komprimiert.
  • Ausführungsform 120. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 114-119, wobei das Testen der Proteine eine Massenspektrometrieanalyse umfasst.
  • Ausführungsform 121. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 114-120, wobei das Testen der Proteine Affinitätseinfang, Histologie oder eine Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 122. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 114-121, wobei das Testen der Proteine das Sequenzieren der Proteine umfasst.
  • Ausführungsform 123. Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 114-122, wobei das Testen der Proteine das Identifizieren einer posttranslationalen Modifikation umfasst.
  • Ausführungsform 124. Verfahren nach Ausführungsform 123, wobei die posttranslationale Modifikation Acylierung, Alkylierung, Prenylierung, Flavinierung, Amidierung, Aminierung, Desaminierung, Carboxylierung, Decarboxylierung, Nitrosylierung, Formylierung, Citrullinierung, Glycosylierung, Glykierung, Halogenierung, Hydroxylierung, Phosphorylierung, Sulfurylierung, Glutathionylierung, Succinylierung, Carbonylierung, Carbamylierung, Oxidation, Oxygenierung, Reduktion, Ubiquitinierung, SUMOylierung, Neddylierung oder eine Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 125. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 114-124, wobei das Testen der Nukleinsäuremoleküle Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH), Array-Comparative Genomic Hybridization (Array-CGH), quantitative Fluoreszenz-PCR (QF-PCR), Nanopore-Sequenzierung, Sequenzierung durch Hybridisierung, Sequenzierung durch Synthese, Sequenzierung durch Ligation oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 126. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 114-125, wobei das Testen der Nukleinsäuremoleküle die Sequenzierung umfasst.
  • Ausführungsform 127. Verfahren nach Ausführungsform 126, wobei das Identifizieren der zweiten Vielzahl von Proteinen oder Proteinfragmenten das Sequenzieren einer codierenden Region der Nukleinsäuremoleküle umfasst.
  • Ausführungsform 128. Verfahren nach Ausführungsform 126 oder 127, wobei das Identifizieren der zweiten Vielzahl von Proteinen oder der Proteinfragmente das Sequenzieren einer nicht-codierenden Region der Nukleinsäuremoleküle umfasst.
  • Ausführungsform 129. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 114-128, wobei das Identifizieren der zweiten Vielzahl von Proteinen oder der Proteinfragmente das Identifizieren eines Proteins oder eines Proteinfragments umfasst, das ein Nukleinsäuremolekül der Nukleinsäuremoleküle bindet.
  • Ausführungsform 130. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 114-129, wobei das Identifizieren von (c) das Identifizieren einer oder mehrerer Proteinisoformen umfasst.
  • Ausführungsform 131. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 114-130, wobei das eine oder die mehreren Proteine das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines biologischen Zustandes oder einer biologischen Situation in der biologischen Probe anzeigen.
  • Ausführungsform 132. Verfahren nach Ausführungsform 131, wobei der biologische Zustand oder die biologische Situation Krebs umfasst.
  • Ausführungsform 133. Verfahren nach Ausführungsform 132, wobei das Identifizieren von (c) ein Stadium des Krebses identifiziert.
  • Ausführungsform 134. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 114-133, wobei das eine oder die mehreren Proteine eine Isoform eines Proteins der ersten Vielzahl von Proteinen umfassen.
  • Ausführungsform 135. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 114-134, wobei das Identifizieren das Identifizieren eines Signals umfasst, das mit dem einen oder den mehreren Proteinen assoziiert ist und das ein Signal der Signale überlappt, die der ersten Vielzahl von Proteinen zuordenbar sind.
  • Ausführungsform 136. Verfahren zum Verarbeiten einer biologischen Probe von einem Subjekt, umfassend: (a) Testen von Nukleinsäuremolekülen in der biologischen Probe des Subjekts auf Nukleinsäuresequenzen der Nukleinsäuremoleküle oder Fragmente davon; (b) Computerverarbeiten der Nukleinsäuresequenzen, um Daten zu erzeugen, die Proteinsequenzen von Proteinen umfassen, die mit den Nukleotidsequenzen assoziiert sind; (c) Testen der biologischen Probe auf Signale, die mindestens einer Teilmenge der Proteine zuordenbar sind; und Identifizieren eines Proteins aus der mindestens einen Teilmenge der Proteine, basierend zumindest teilweise auf den in (b) erzeugten Daten.
  • Ausführungsform 137. Verfahren nach Ausführungsform 136, wobei das Testen der Nukleinsäuremoleküle Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH), Array-Comparative Genomic Hybridization (Array-CGH), quantitative Fluoreszenz-PCR (QF-PCR), Nanopore-Sequenzierung, Sequenzierung durch Hybridisierung, Sequenzierung durch Synthese, Sequenzierung durch Ligation oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 138. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 136 oder 137, wobei die Nukleinsäuremoleküle zellfreie Desoxyribonukleinsäure (cfDNA), zellfreie Ribonukleinsäure (cfRNA) oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
  • Ausführungsform 139. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 136-138, wobei das Testen der Nukleinsäuremoleküle das Sammeln zumindest einer Teilmenge der Nukleinsäuremoleküle aus einem Exosom, einem apoptotischen Körper, einer kranken Zelle, einer gesunden Zelle, einem Virtosom, einem extrazellulären Membranvesikel, einer neutrophilen extrazellulären Falle (NET) oder einer beliebigen Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 140. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 136-139, wobei eine mit den Nukleotidsequenzen assoziierte Proteinsequenz ein Protein umfasst, das nicht von den Nukleinsäuresequenzen codiert wird.
  • Ausführungsform 141. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 136-140, wobei das Testen von (c) das Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einem Partikel umfasst, wodurch eine Biomolekül-Corona auf dem Partikel gebildet wird, das zumindest die Teilmenge der Proteine umfasst.
  • Ausführungsform 142. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 136-141, wobei das Testen von (c) Massenspektrometrie, Peptidsequenzierung, Peptidaffinitätseinfang, Histologie, Chromatografie oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 143. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 136-142, wobei die zumindest eine Teilmenge der Proteine mindestens 20 Proteine umfasst.
  • Ausführungsform 144. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 136-143, wobei die zumindest eine Teilmenge der Proteine mindestens 200 Proteine umfasst.
  • Ausführungsform 145. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 136-144, wobei die zumindest eine Teilmenge der Proteine mindestens 500 Proteine umfasst.
  • Ausführungsform 146. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 136-145, wobei die Signale, die der mindestens einen Teilmenge der Proteine zuordenbar sind, mindestens 100.000 Signale umfassen.
  • Ausführungsform 147. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 136-146, wobei die Signale, die der mindestens einen Teilmenge der Proteine zuordenbar sind, mindestens 1.000.000 Signale umfassen.
  • Ausführungsform 148. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 136-147, wobei das Identifizieren das Identifizieren einer Spleißvariante aus der mindestens einen Teilmenge der Proteine umfasst.
  • Ausführungsform 149. Verfahren nach Ausführungsform 148, wobei das Identifizieren der Spleißvariante das Identifizieren eines Häufigkeitsverhältnisses einer Vielzahl von Spleißvarianten umfasst.
  • Ausführungsform 150. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 136-149, wobei das Protein mit einem biologischen Zustand oder einer biologischen Situation in der biologischen Probe assoziiert ist.
  • Ausführungsform 151. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 136-150, wobei die Signale, die der mindestens einen Teilmenge der Proteine zuordenbar sind, eine Vielzahl von überlappenden Signalen umfassen, und wobei das Identifizieren das Bestimmen einer Intensität eines überlappenden Signals der Vielzahl von überlappenden Signalen von einem Protein der mindestens einen Teilmenge der Proteine umfasst.
  • Ausführungsform 152. Verfahren nach Ausführungsform 151, ferner umfassend das Identifizieren eines Häufigkeitsverhältnisses eines ersten Proteins und eines zweiten Proteins aus dieser mindestens einen Teilmenge der Proteine, wobei das erste Protein und das zweite Protein mit Signalen der Vielzahl von überlappenden Signalen assoziiert sind.
  • Ausführungsform 153. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 151 oder 152, wobei ein Signal der überlappenden Signale ein Massenspektrometriesignal umfasst.
  • Ausführungsform 154. Verfahren nach Ausführungsform 153, wobei das Massenspektrometriesignal mit einer Vielzahl von Tandem-Massenspektrometriesignalen assoziiert ist, und wobei das Identifizieren das Zuordnen der Tandem-Massenspektrometriesignale basierend zumindest teilweise auf den Proteinsequenzen von (b) umfasst.
  • Ausführungsform 155. Verfahren zum Testen einer biologischen Probe, umfassend: (a) Bereitstellen einer Trockenzusammensetzung, die ein oberflächenmodifiziertes Partikel und ein Trägermittel umfasst, wobei das oberflächenmodifizierte Partikel eine physikalisch-chemische Eigenschaft zur variabel selektiven Adsorption einer Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen aufweist; (b) Rekonstituieren der Trockenzusammensetzung in einer Flüssigkeit; und (c) Inkontaktbringen der biologischen Probe mit der in (b) rekonstituierten Trockenzusammensetzung, um auf einer Oberfläche des oberflächenmodifizierten Partikels mindestens einen Abschnitt der Biomoleküle oder Biomolekülgruppen zu adsorbieren.
  • Ausführungsform 156. Verfahren nach Ausführungsform 155, wobei die Biomoleküle oder Biomolekülgruppen Proteine oder Proteingruppen umfassen.
  • Ausführungsform 157. Verfahren nach Ausführungsform 156, wobei die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 7 Größenordnungen in der Konzentration in der biologischen Probe aufweisen.
  • Ausführungsform 158. Verfahren nach Ausführungsform 156 oder 157, wobei die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 8 Größenordnungen in der Konzentration in der biologischen Probe aufweisen.
  • Ausführungsform 159. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 156-158, wobei die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 9 Größenordnungen in der Konzentration in der biologischen Probe aufweisen.
  • Ausführungsform 160. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 156-159, wobei die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 10 Größenordnungen in der Konzentration in der biologischen Probe aufweisen.
  • Ausführungsform 161. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-160, wobei die Flüssigkeit Wasser, ein organisches Lösungsmittel oder eine Kombination oder Mischung davon umfasst.
  • Ausführungsform 162. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-161, wobei die biologische Probe Plasma, Serum, CSF, Urin, Tränenflüssigkeit, Zelllysate, Gewebelysate, Zellhomogenate, Gewebehomogenate, Nadelaspirate, Stuhlproben, Synovialflüssigkeit, Vollblut, Speichel oder eine Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 163. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-162, wobei das Trägermittel einen Hilfsstoff umfasst.
  • Ausführungsform 164. Verfahren der Ausführungsform 163, wobei das Trägermittel ein Hilfsstoff ist.
  • Ausführungsform 165. Verfahren nach Ausführungsform 163 oder 164, wobei der Hilfsstoff Dextran, PEG, Saccharose, Glucose, Trehalose, Lactose, Polysorbate, Aminosäuren, Mannitol, Glycin, Glycerin oder eine beliebige Kombination oder Variation davon umfasst.
  • Ausführungsform 166. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-165, wobei die Trockenzusammensetzung in einem lyophilisierten Kügelchenformat vorliegt.
  • Ausführungsform 167. Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 155-166, wobei sich die Trockenzusammensetzung innerhalb eines Volumens einer Multi-Well-Platte, eines Fluidikkanals, einer Fluidikkammer oder eines Röhrchens befindet.
  • Ausführungsform 168. Verfahren nach Ausführungsform 167, wobei die Trockenzusammensetzung in (b) innerhalb des Volumens der Multi-Well-Platte, des Fluidikkanals, der Fluidikkammer oder des Röhrchens rekonstituiert wird.
  • Ausführungsform 169. Verfahren nach Ausführungsform 168, wobei in (c) die rekonstituierte Trockenzusammensetzung mit der biologischen Probe innerhalb des Volumens der Multi-Well-Platte, des Fluidikkanals, der Fluidikkammer oder des Röhrchens in Kontakt gebracht wird.
  • Ausführungsform 170. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 167-169, wobei die Trockenzusammensetzung ein lyophilisiertes Kügelchen innerhalb des Volumens der Multi-Well-Platte, des Fluidikkanals, der Fluidikkammer oder des Röhrchens ist.
  • Ausführungsform 171. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 167-171, wobei die Trockenzusammensetzung eine Vielzahl von lyophilisierten Kügelchen innerhalb des Volumens der Multi-Well-Platte, des Fluidikkanals, der Fluidikkammer oder des Röhrchens ist.
  • Ausführungsform 172. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-171, wobei die Trockenzusammensetzung eine Vielzahl von Partikeln umfasst, die die oberflächenmodifizierten Partikel umfassen.
  • Ausführungsform 173. Verfahren nach Ausführungsform 172, wobei einzelne Partikel aus mindestens einer Teilmenge der Vielzahl von Partikeln verschiedene Oberflächen umfassen.
  • Ausführungsform 174. Verfahren nach Ausführungsform 172 oder 173, bei dem sich einzelne Partikel aus mindestens einer Teilmenge der Vielzahl von Partikeln von einer anderen Teilmenge in mindestens einer physikalisch-chemischen Eigenschaft unterscheiden.
  • Ausführungsform 175. Verfahren nach Ausführungsform 174, wobei die einzelnen Partikel jeweils eine verschiedene physikalisch-chemische Eigenschaft zur variabel selektiven Adsorption eines unterschiedlichen Satzes von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen umfassen.
  • Ausführungsform 176. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 172-175, wobei die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei oder mehr unterschiedliche Partikeltypen umfasst.
  • Ausführungsform 177. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 172-176, wobei die Vielzahl von Partikeln mindestens sechs oder mehr verschiedene Partikeltypen umfasst.
  • Ausführungsform 178. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 172-177, wobei die Vielzahl von Partikeln mindestens zehn oder mehr verschiedene Partikeltypen umfasst.
  • Ausführungsform 179. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 172-178, wobei die Vielzahl der Partikel magnetische Partikel umfasst.
  • Ausführungsform 180. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 172-179, wobei die Vielzahl von Partikeln Nanopartikel, Mikropartikel oder eine Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 181. Verfahren nach Ausführungsform 180, wobei die Vielzahl von Partikeln ein Nanopartikel und ein Mikropartikel umfasst.
  • Ausführungsform 182. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-181, wobei das oberflächenmodifizierte Partikel keinen Antikörper, keinen T-Zell-Rezeptor, keinen chimären Antigenrezeptor, kein Rezeptorprotein oder eine Variante oder ein Fragment davon umfasst.
  • Ausführungsform 183. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-182, ferner umfassend vor (a) das Erzeugen einer Lösung oder Suspension, die das oberflächenmodifizierte Partikel und das Trägermittel umfasst.
  • Ausführungsform 184. Verfahren nach Ausführungsform 183, wobei die Lösung oder Suspension ein Volumen von größer als 1 Mikroliter (µ1) aufweist.
  • Ausführungsform 185. Verfahren nach Ausführungsform 183 oder 184, wobei die Lösung oder Suspension ein Volumen von kleiner als 100 µl aufweist.
  • Ausführungsform 186. Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 183-185, wobei die Lösung oder Suspension ein Volumen zwischen 2 Mikrolitern (µl) und 60 µl aufweist.
  • Ausführungsform 187. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 183-186, wobei die Lösung oder Suspension ein Volumen zwischen 25 µl und 45 µl aufweist.
  • Ausführungsform 188. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 183-187, wobei das Trägermittel in der Lösung oder Suspension eine Konzentration aufweist, die höher als 50 mg/ml ist.
  • Ausführungsform 189. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 183-188, wobei das Trägermittel in der Lösung oder Suspension eine Konzentration aufweist, die niedriger als 250 mg/ml ist.
  • Ausführungsform 190. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 183-189, wobei das Trägermittel in der Lösung oder Suspension eine Konzentration zwischen 100 mg/ml und 200 mg/ml aufweist.
  • Ausführungsform 191. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 183-190, wobei die Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration von mehr als 2,5 Milligramm/Milliliter (mg/ml) aufweist.
  • Ausführungsform 192. Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 183-191, wobei die Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration von niedriger als 100 mg/ml aufweist.
  • Ausführungsform 193. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 183-192, wobei die Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration zwischen 10 mg/ml und 100 mg/ml aufweist.
  • Ausführungsform 194. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 183-192, wobei die Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration zwischen 15 mg/ml und 80 mg/ml aufweist.
  • Ausführungsform 195. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-194, wobei die Trockenzusammensetzung ein Kügelchen ist, das mindestens 0,5 mg des oberflächenmodifizierten Partikels pro Kügelchen umfasst.
  • Ausführungsform 196. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-195, wobei die Trockenzusammensetzung ein Kügelchen ist, das 0,5 mg bis etwa 5 mg des oberflächenmodifizierten Partikels pro Kügelchen umfasst.
  • Ausführungsform 197. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 183-196, wobei der Durchmesser der oberflächenmodifizierten Partikel nach (b) zwischen etwa 90 % und etwa 110 % des Durchmessers der oberflächenmodifizierten Partikel in der Lösung oder Suspension beträgt.
  • Ausführungsform 198. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 183-197, wobei das Zetapotential des oberflächenmodifizierten Partikels nach (b) zwischen etwa 90 % und etwa 110 % eines Zetapotentials desselben oberflächenmodifizierten Partikels in der Flüssigkeit vor dem Schockgefrieren beträgt.
  • Ausführungsform 199. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 183-198, wobei das oberflächenmodifizierte Partikel nach (c) mindestens 90 % der Biomoleküle in der biologischen Probe adsorbiert, die das gleiche oberflächenmodifizierte Partikel, das in der Flüssigkeit ohne Lyophilisierung gelöst ist, aus der biologischen Probe adsorbieren würde.
  • Ausführungsform 200. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 183-198, ferner umfassend das Schockgefrieren der Lösung oder Suspension zur Herstellung einer gefrorenen Zusammensetzung, und wobei das Schockgefrieren in flüssigem Stickstoff, auf einer Kühlplatte oder in gekühlter Luft erfolgt.
  • Ausführungsform 201. Verfahren nach Ausführungsform 199 oder 200, ferner umfassend das Lyophilisieren der gefrorenen Zusammensetzung zur Herstellung der Trockenzusammensetzung.
  • Ausführungsform 202. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 199-201, wobei das Verfahren ferner das Durchführen des Schockgefrierens in-situ in einem Well oder einem Röhrchen umfasst.
  • Ausführungsform 203. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 199-202, wobei das Verfahren ferner das Durchführen des Schockgefrierens in einer Vielzahl von Wells oder einer Vielzahl von Röhrchen umfasst.
  • Ausführungsform 204. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-203, wobei die Rekonstitution eine Rate von zumindest 0,1 min-1 bei 25 °C umfasst.
  • Ausführungsform 205. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-204, wobei die Rekonstitution eine Rate von zumindest 0,5 min-1 bei 25 °C umfasst.
  • Ausführungsform 206. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-205, wobei die Rekonstitution für höchstens 20 Minuten ausgeführt wird.
  • Ausführungsform 207. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-206, wobei die Rekonstitution Beschallung, Schütteln oder Mischen umfasst.
  • Ausführungsform 208. Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 155-206, wobei die Rekonstitution keine physikalische Beeinflussung umfasst.
  • Ausführungsform 209. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-208, wobei nach der Rekonstitution das oberflächenmodifizierte Partikel im Wesentlichen frei von Partikelaggregaten ist.
  • Ausführungsform 210. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-209, wobei nach der Rekonstitution die Flüssigkeit einen pH-Wert zwischen etwa 5 und etwa 9 umfasst.
  • Ausführungsform 211. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-210, wobei die variabel selektive Adsorption eine geringe Bindungsaffinität, eine langsame Bindungskinetik oder beides umfasst.
  • Ausführungsform 212. Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 155-211, wobei die variabel selektive Adsorption eine Wechselwirkung umfasst, die keine Protein-Ligand-Wechselwirkung ist.
  • Ausführungsform 213. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-212, wobei die variabel selektive Adsorption die Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen umfasst, die mit der Oberfläche des oberflächenmodifizierten Partikels Kontakt aufnehmen, wobei die Oberfläche keine funktionalisierten Proteine umfasst.
  • Ausführungsform 214. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 155-213, wobei die variabel selektive Adsorption der Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen eine Biomolekül-Corona bildet.
  • Ausführungsform 215. Verfahren zum Testen einer Biofluid-Probe, umfassend: (a) Bereitstellen einer Trockenzusammensetzung, die ein oberflächenmodifiziertes Partikel und ein lyophilisiertes Trägermittel umfasst, wobei das oberflächenmodifizierte Partikel eine Affinität für eine Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen aufweist; und (b) Inkontaktbringen der Biofluid-Probe mit der Trockenzusammensetzung ohne Rekonstitution der Trockenzusammensetzung, um auf Oberflächen des oberflächenmodifizierten Partikels zumindest einen Teil der Biomoleküle oder Biomolekülgruppen zu adsorbieren.
  • Ausführungsform 216. Verfahren nach Ausführungsform 215, wobei die Biofluid-Probe Plasma, Serum, CSF, Urin, Tränenflüssigkeit, Zelllysate, Gewebelysate, Zellhomogenate, Gewebehomogenate, Brustwarzenaspirate, Nadelaspirate, Stuhlproben, Synovialflüssigkeit, Vollblut, Speichel oder eine Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 217. Verfahren nach Ausführungsform 215 oder 216, wobei die Biofluid-Probe vor (b) in einer Pufferlösung in einem Volumenverhältnis von etwa 1 Teil Biofluid-Probe zu mindestens etwa 1 Teil Pufferlösung verdünnt wird.
  • Ausführungsform 218. Verfahren nach Ausführungsform 215-217, wobei die Biofluid-Probe vor (b) in einer Pufferlösung in einem Volumenverhältnis von etwa 1 Teil Biofluid-Probe zu mindestens etwa 2 Teilen Pufferlösung verdünnt wird.
  • Ausführungsform 219. Verfahren nach Ausführungsform 215-218, wobei die Biofluid-Probe vor (b) in einer Pufferlösung in einem Volumenverhältnis von etwa 1 Teil Biofluid-Probe zu mindestens etwa 5 Teilen Pufferlösung verdünnt wird.
  • Ausführungsform 220. Verfahren nach Ausführungsform 215-219, wobei die Biofluid-Probe vor (b) in einer Pufferlösung in einem Volumenverhältnis von etwa 1 Teil Biofluid-Probe zu mindestens etwa 10 Teilen Pufferlösung verdünnt wird.
  • Ausführungsform 221. Verfahren nach Ausführungsform 215-220, wobei die Biofluid-Probe vor (b) in einer Pufferlösung in einem Volumenverhältnis von etwa 1 Teil Biofluid-Probe zu mindestens etwa 20 Teilen Pufferlösung verdünnt wird.
  • Ausführungsform 222. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 215-221, wobei die Biomoleküle oder Biomolekülgruppen Proteine oder Proteingruppen umfassen.
  • Ausführungsform 223. Verfahren nach Ausführungsform 222, wobei die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 7 Größenordnungen in der Konzentration in der Biofluid-Probe aufweisen.
  • Ausführungsform 224. Verfahren nach Ausführungsform 222 oder 223, wobei die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 8 Größenordnungen in der Konzentration in der Biofluid-Probe aufweisen.
  • Ausführungsform 225. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 222-224, wobei die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 9 Größenordnungen in der Konzentration in der Biofluid-Probe aufweisen.
  • Ausführungsform 226. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 222-225, wobei die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 10 Größenordnungen in der Konzentration in der Biofluid-Probe aufweisen.
  • Ausführungsform 227. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 215-226, wobei das Trägermittel einen Hilfsstoff umfasst.
  • Ausführungsform 228. Verfahren nach Ausführungsform 227, wobei das Trägermittel ein Hilfsstoff ist.
  • Ausführungsform 229. Verfahren nach Ausführungsform 227 oder 228, wobei der Hilfsstoff Dextran, PEG, Saccharose, Glucose, Trehalose, Lactose, Polysorbate, Aminosäuren, Mannitol, Glycin, Glycerin oder eine beliebige Kombination oder Variation davon umfasst.
  • Ausführungsform 230. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 215-229, wobei die Trockenzusammensetzung ein lyophilisiertes Kügelchen ist.
  • Ausführungsform 231. Verfahren nach Ausführungsform 230, wobei das lyophilisierte Kügelchen ein Volumen zwischen 2 Mikrolitern 2 Mikrolitern (µl) und 60 µl umfasst.
  • Ausführungsform 232. Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 215-231, wobei sich die Trockenzusammensetzung innerhalb eines Volumens einer Multi-Well-Platte oder eines Röhrchens befindet.
  • Ausführungsform 233. Verfahren nach Ausführungsform 232, wobei die Trockenzusammensetzung ein lyophilisiertes Kügelchen innerhalb des Volumens der Multi-Well-Platte oder des Röhrchens ist.
  • Ausführungsform 234. Verfahren nach Ausführungsform 232 oder 233, wobei die Trockenzusammensetzung eine Vielzahl von lyophilisierten Kügelchen in dem Volumen der Multi-Well-Platte oder des Röhrchens ist.
  • Ausführungsform 235. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 215-234, wobei die Trockenzusammensetzung eine Vielzahl von Partikeln umfasst, die die oberflächenmodifizierten Partikel umfassen.
  • Ausführungsform 236. Verfahren nach Ausführungsform 235, wobei nach (b) zumindest 99,9 % der Vielzahl von Partikeln in der Biofluid-Probe nicht aggregiert sind.
  • Ausführungsform 237. Verfahren gemäß Ausführungsform 235 oder 236, bei dem sich einzelne Partikel aus mindestens einer Teilmenge der Vielzahl von Partikeln von einer anderen Teilmenge in mindestens einer physikalisch-chemischen Eigenschaft unterscheiden.
  • Ausführungsform 238. Verfahren nach Ausführungsform 237, wobei die einzelnen Partikel jeweils eine verschiedene physikalisch-chemische Eigenschaft zur variabel selektiven Adsorption eines verschiedenen Satzes von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen umfassen.
  • Ausführungsform 239. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 236-238, wobei die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei oder mehr unterschiedliche Partikeltypen umfasst.
  • Ausführungsform 240. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 235-239, wobei die Vielzahl von Partikeln mindestens sechs oder mehr verschiedene Partikeltypen umfasst.
  • Ausführungsform 241. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 235-240, wobei die Vielzahl von Partikeln mindestens zehn oder mehr verschiedene Partikeltypen umfasst.
  • Ausführungsform 242. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 235-241, wobei die Vielzahl der Partikel magnetische Partikel umfasst.
  • Ausführungsform 243. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 235-242, wobei die Vielzahl von Partikeln Nanopartikel, Mikropartikel oder eine Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 244. Verfahren nach Ausführungsform 243, wobei die Vielzahl von Partikeln ein Nanopartikel und ein Mikropartikel umfasst.
  • Ausführungsform 245. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 215-244, wobei das oberflächenmodifizierte Partikel keinen Antikörper, keinen T-Zell-Rezeptor, keinen chimären Antigenrezeptor, kein Rezeptorprotein oder eine Variante oder ein Fragment davon umfasst.
  • Ausführungsform 246. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 215-245, ferner umfassend vor (a) das Erzeugen einer Lösung oder Suspension, die das oberflächenmodifizierte Partikel und das Trägermittel umfasst.
  • Ausführungsform 247. Verfahren nach Ausführungsform 246, wobei die Lösung oder Suspension ein Volumen von größer als 1 Mikroliter (µ1) aufweist.
  • Ausführungsform 248. Verfahren gemäß Ausführungsform 246 oder 247, wobei die Lösung oder Suspension ein Volumen von kleiner als 100 µl aufweist.
  • Ausführungsform 249. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 246-248, wobei die Lösung oder Suspension ein Volumen zwischen 2 Mikrolitern (µl) und 60 µl aufweist.
  • Ausführungsform 250. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 246-249, wobei die Lösung oder Suspension ein Volumen zwischen 25 µl und 45 µl aufweist.
  • Ausführungsform 251. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 246-250, wobei das Trägermittel in der Lösung oder Suspension eine Konzentration aufweist, die höher als 50 mg/ml ist.
  • Ausführungsform 252. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 246-251, wobei das Trägermittel in der Lösung oder Suspension eine Konzentration aufweist, die niedriger als 250 mg/ml ist.
  • Ausführungsform 253. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 246-252, wobei das Trägermittel in der Lösung oder Suspension eine Konzentration aufweist, die niedriger als 250 mg/ml ist.
  • Ausführungsform 254. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 246-253, wobei das Trägermittel in der Lösung oder Suspension eine Konzentration zwischen 100 mg/ml und 200 mg/ml aufweist.
  • Ausführungsform 255. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 246-254, wobei die Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration von mehr als 2,5 Milligramm/Milliliter (mg/ml) aufweist.
  • Ausführungsform 256. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 246-255, wobei die Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration von niedriger als 100 mg/ml aufweist.
  • Ausführungsform 257. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 246-256, wobei die Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration zwischen 10 mg/ml und 100 mg/ml aufweist.
  • Ausführungsform 258. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 246-257, wobei die Lösung oder Suspension eine Partikelkonzentration zwischen 15 mg/ml und 80 mg/ml aufweist.
  • Ausführungsform 259. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 246-258, ferner umfassend das Schockgefrieren der Lösung oder Suspension, um eine gefrorene Zusammensetzung herzustellen.
  • Ausführungsform 260. Verfahren nach Ausführungsform 259, wobei das Schockgefrieren ein Schockgefrieren in flüssigem Stickstoff umfasst.
  • Ausführungsform 261. Verfahren nach Ausführungsform 259 oder 260, ferner umfassend das Lyophilisieren der gefrorenen Zusammensetzung zur Herstellung der Trockenzusammensetzung.
  • Ausführungsform 262. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 246-261, wobei der Partikeldurchmesser in der Flüssigkeit nach (b) zwischen etwa 90 % und etwa 110 % einer mittleren Partikelgröße in der Lösung oder Suspension beträgt.
  • Ausführungsform 263. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 246-262, wobei nach (b) weniger als 0,1 % der oberflächenmodifizierten Partikel als Partikelaggregate vorliegen.
  • Ausführungsform 264. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 259-263, wobei das oberflächenmodifizierte Partikel in der Flüssigkeit nach (b) ein Zetapotential zwischen etwa 90 % bis etwa 110 % eines Referenz-Zetapotentials umfasst, wobei das Referenz-Zetapotential aus einer Lösung messbar ist, die das oberflächenmodifizierte Partikel vor dem Schockgefrieren der Flüssigkeit umfasst.
  • Ausführungsform 265. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 259-264, wobei die gefrorene Zusammensetzung in einem Well oder einem Röhrchen gebildet wird.
  • Ausführungsform 266. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 259-265, wobei die gefrorene Zusammensetzung in einer Vielzahl von Wells oder einer Vielzahl von Röhrchen gebildet wird.
  • Ausführungsform 267. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 215-266, wobei die Trockenzusammensetzung ein Kügelchen ist, das mindestens 0,5 mg des oberflächenmodifizierten Partikels pro Kügelchen umfasst.
  • Ausführungsform 268. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 215-267, wobei die Trockenzusammensetzung ein Kügelchen ist, das etwa 0,5 mg bis etwa 5 mg des oberflächenmodifizierten Partikels pro Kügelchen umfasst.
  • Ausführungsform 269. System zum Testen einer biologischen Probe, umfassend: ein Substrat, das eine Trockenzusammensetzung umfasst, die ein Partikel und ein Trägermittel umfasst; eine Probenspeichereinheit, die eine biologische Probe umfasst; eine Ladeeinheit, die operativ mit dem Substrat und der Probenspeichereinheit gekoppelt ist; und ein computerlesbares Medium, das einen maschinenausführbaren Code umfasst, der bei Ausführung durch einen Prozessor ein Verfahren implementiert, das Folgendes umfasst: (a) Übertragen der biologischen Probe oder eines Teils davon von der Probenspeichereinheit auf das Substrat unter Verwendung der Ladeeinheit; (b) Inkontaktbringen der biologischen Probe mit der Trockenzusammensetzung, um eine Biomolekül-Corona zu erzeugen, die eine Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen umfasst.
  • Ausführungsform 270. System nach Ausführungsform 269, wobei das Substrat eine Multi-Well-Platte oder ein Röhrchen ist.
  • Ausführungsform 271. System nach Ausführungsform 269 oder 270, wobei das Substrat eine Vielzahl von Trockenzusammensetzungen umfasst, die jeweils die Trockenzusammensetzung enthalten.
  • Ausführungsform 272. System nach Ausführungsform 271, wobei zumindest eine Teilmenge der Partikel, die in einzelnen Trockenzusammensetzungen der Vielzahl von Trockenzusammensetzungen enthalten sind, sich von einer anderen Teilmenge unterscheidet.
  • Ausführungsform 273. System nach Ausführungsform 272, wobei die mindestens eine Teilmenge von Partikeln sich von der anderen Teilmenge in mindestens einer physikalisch-chemischen Eigenschaft unterscheidet.
  • Ausführungsform 274. System nach einer der Ausführungsformen 271-273, wobei die Vielzahl von Trockenzusammensetzungen mindestens zwei Trockenzusammensetzungen umfasst, jeweils umfassend: Silica-beschichtete SPION, Triamin-funktionalisierte Nanopartikel, PDMAPMA-Polymerfunktionalisierte Nanopartikel, Glucose-6-phosphat-funktionalisierte Nanopartikel, Monoaminfunktionalisierte Nanopartikel oder eine Kombination davon.
  • Ausführungsform 275. System nach einer der Ausführungsformen 271-274, wobei jedes Well der Multi-Well-Platte eine individuelle Trockenzusammensetzung aus der Vielzahl von Trockenzusammensetzungen umfasst.
  • Ausführungsform 276. System nach einer der Ausführungsformen 269-275, wobei die Probenspeichereinheit eine Vielzahl verschiedener biologischer Proben umfasst.
  • Ausführungsform 277. System nach Ausführungsform 276, wobei das Übertragen von (a) das Übertragen jeder der Vielzahl von verschiedenen biologischen Proben in ein anderes Well der Multi-Well-Platte umfasst.
  • Ausführungsform 278. System nach Ausführungsform einer der Ausführungsformen 269-277, wobei die biologische Probe eine Vielzahl von Teilen umfasst.
  • Ausführungsform 279. System nach Ausführungsform 278, wobei das Übertragen von (a) das Übertragen jedes der Vielzahl von Teilen der biologischen Probe in ein anderes Well der Multiwell-Platte umfasst.
  • Ausführungsform 280. System nach Ausführungsform 279, wobei das Übertragen der Vielzahl von Teilen der biologischen Probe im Wesentlichen parallel ausgeführt wird.
  • Ausführungsform 281. System nach einer der Ausführungsformen 269-280, wobei die biologische Probe oder der Teil davon vor (b) in einem Lösungsmittel auf mindestens etwa das 2-fache Volumen verdünnt wird.
  • Ausführungsform 282. System nach einer der Ausführungsformen 269-281, wobei die biologische Probe oder der Teil davon vor (b) auf mindestens etwa das 10-fache Volumen in einem Lösungsmittel verdünnt wird.
  • Ausführungsform 283. System nach einer der Ausführungsformen 269-282, wobei die Zellmembranen der biologischen Probe vor (b) zumindest teilweise lysiert werden.
  • Ausführungsform 284. System nach einer der Ausführungsformen 269-283, das ferner die Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Flüssigkeit vor (b) umfasst.
  • Ausführungsform 285. System nach Ausführungsform 284, wobei die Flüssigkeit einen pH-Wert von mindestens etwa 3,5 bis höchstens etwa 7,4 aufweist.
  • Ausführungsform 286. System nach Ausführungsform 284 oder 285, wobei die Flüssigkeit einen pH-Wert von mindestens etwa 4,5 bis höchstens etwa 5,5 aufweist.
  • Ausführungsform 287. System nach einer der Ausführungsformen 284-286, wobei die Flüssigkeit eine Ionenkonzentration von höchstens etwa 150 mM aufweist.
  • Ausführungsform 288. System gemäß einer der Ausführungsformen 284-287, wobei die Flüssigkeit eine Ionenkonzentration von höchstens etwa 50 mM aufweist.
  • Ausführungsform 289. System gemäß einer der Ausführungsformen 284-288, wobei die Flüssigkeit eine Ionenkonzentration von höchstens etwa 0,1 mM aufweist.
  • Ausführungsform 290. System nach einer der Ausführungsformen 269-289, wobei die biologische Probe in (b) mindestens etwa 10 Sekunden lang mit der Trockenzusammensetzung in Kontakt bleibt.
  • Ausführungsform 291. System nach einer der Ausführungsformen 269-290, wobei die biologische Probe in (b) mindestens etwa 1 Minute lang mit der Trockenzusammensetzung in Kontakt bleibt.
  • Ausführungsform 292. System nach einer der Ausführungsformen 269-291, wobei die biologische Probe in (b) mindestens etwa 5 Minuten lang mit der Trockenzusammensetzung in Kontakt bleibt.
  • Ausführungsform 293. System nach einer der Ausführungsformen 269-292, wobei das Verfahren ferner das Waschen der Biomolekül-Corona nach (b) mit Resuspension umfasst.
  • Ausführungsform 294. System nach einer der Ausführungsformen 269-292, wobei das Verfahren ferner das Waschen der Biomolekül-Corona nach (b) ohne Resuspension umfasst.
  • Ausführungsform 295. System nach einer der Ausführungsformen 269-294, wobei das Verfahren ferner das Lysieren einer Spezies der biologischen Probe vor (b) umfasst, um ein Lysat herzustellen.
  • Ausführungsform 296. System nach Ausführungsform 295, wobei das Verfahren ferner das Reduzieren des Lysats umfasst.
  • Ausführungsform 297. System nach Ausführungsform 295 oder 296, wobei das Verfahren ferner das Filtern des Lysats umfasst.
  • Ausführungsform 298. System nach einer der Ausführungsformen 295-297, wobei das Verfahren ferner das Alkylieren des Lysats umfasst.
  • Ausführungsform 299. System nach einer der Ausführungsformen 269-298, wobei das Verfahren ferner das Denaturieren der Biomolekül-Corona nach (b) umfasst, um denaturierte Biomolekül-Corona herzustellen.
  • Ausführungsform 300. System nach Ausführungsform 299, wobei das Denaturieren ein schrittweises Denaturieren ist.
  • Ausführungsform 301. System nach Ausführungsform 299 oder 300, wobei das Denaturieren bei einer Temperatur von etwa 50 °C bis etwa 95 °C durchgeführt wird.
  • Ausführungsform 302. System nach einer der Ausführungsformen 269-301, wobei das Verfahren ferner das Aufschließen der Biomolekül-Corona nach (b) umfasst, um eine aufgeschlossene Biomolekül-Corona herzustellen.
  • Ausführungsform 303. System nach Ausführungsform 302, wobei das Aufschließen die Verwendung von Trypsin in einer Konzentration von etwa 20 Mikrogramm pro Milliliter (µg/ml) bis etwa 0,1 Gramm pro Liter (g/l) umfasst.
  • Ausführungsform 304. System nach Ausführungsform 302 oder 303, wobei das Aufschließen die schrittweise Verwendung von LysC in einer Konzentration von etwa 20 Mikrogramm pro Milliliter (µg/ml) bis etwa 0,1 Gramm pro Liter (g/l) umfasst.
  • Ausführungsform 305. System nach einer der Ausführungsformen 302-304, wobei das Aufschließen das Aufschließen für höchstens etwa 3 Stunden umfasst.
  • Ausführungsform 306. System nach einer der Ausführungsformen 302-305, wobei das Aufschließen das Aufschließen für höchstens etwa 1 Stunde umfasst.
  • Ausführungsform 307. System nach einer der Ausführungsformen 302-306, wobei das Aufschließen Peptide mit einer durchschnittlichen Masse von etwa 1000 Dalton bis etwa 4000 Dalton (Da) erzeugt.
  • Ausführungsform 308. System nach einer der Ausführungsformen 269-294, wobei das Verfahren ferner das Freisetzen der Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen in Lösung umfasst.
  • Ausführungsform 309. System nach Ausführungsform 308, wobei das Verfahren ferner das Reduzieren der Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen umfasst.
  • Ausführungsform 310. System nach Ausführungsform 308 oder 309, wobei das Verfahren ferner das Filtern der Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen umfasst.
  • Ausführungsform 311. System nach einer der Ausführungsformen 308-310, wobei das Verfahren ferner das Alkylieren der Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen umfasst.
  • Ausführungsform 312. System nach einer der Ausführungsformen 308-311, wobei das Verfahren ferner das Denaturieren der Biomolekül-Corona nach (b) umfasst, um denaturierte Biomolekül-Corona herzustellen.
  • Ausführungsform 313. System nach Ausführungsform 312, wobei das Denaturieren ein schrittweises Denaturieren ist.
  • Ausführungsform 314. System der Ausführungsform 312 oder 313, wobei das Denaturieren bei einer Temperatur von etwa 50 °C bis etwa 95 °C durchgeführt wird.
  • Ausführungsform 315. System nach einer der Ausführungsformen 308-314, wobei das Verfahren ferner das Aufschließen der Biomolekül-Corona nach (b) umfasst, um eine aufgeschlossene Biomolekül-Corona herzustellen.
  • Ausführungsform 316. System nach Ausführungsform 315, wobei das Aufschließen die Verwendung von Trypsin in einer Konzentration von etwa 20 Mikrogramm pro Milliliter (µg/ml) bis etwa 0,1 Gramm pro Liter (g/l) umfasst.
  • Ausführungsform 317. System von Ausführungsform 315 oder 316, wobei das Aufschließen die schrittweise Verwendung von LysC in einer Konzentration von etwa 20 Mikrogramm pro Milliliter (µg/ml) bis etwa 0,1 Gramm pro Liter (g/l) umfasst.
  • Ausführungsform 318. System nach einer der Ausführungsformen 315-317, wobei das Aufschließen das Aufschließen für höchstens etwa 3 Stunden umfasst.
  • Ausführungsform 319. System nach einer der Ausführungsformen 315-318, wobei das Aufschließen das Aufschließen für höchstens etwa 1 Stunde umfasst.
  • Ausführungsform 320. System nach einer der Ausführungsformen 315-319, wobei das Aufschließen Peptide mit einer durchschnittlichen Masse von etwa 1000 Dalton bis etwa 4000 Dalton (Da) erzeugt.
  • Ausführungsform 321. System nach einer der Ausführungsformen 269-307, wobei das Verfahren ferner das Eluieren der Biomolekül-Corona nach (b) umfasst.
  • Ausführungsform 322. System nach Ausführungsform 321, wobei das Eluieren die Freisetzung eines intakten Proteins aus dem Partikel umfasst.
  • Ausführungsform 323. System nach Ausführungsform 321 oder 322, wobei das Eluieren das Eluieren mit höchstens etwa dem 2-fachen des Volumens der Lösung umfasst.
  • Ausführungsform 324. System nach einer der Ausführungsformen 321-323, wobei das Eluieren das Eluieren mit höchstens etwa 8-fachem Volumen der Lösung umfasst.
  • Ausführungsform 325. System nach einer der Ausführungsformen 321-324, wobei das Eluieren das Eluieren bei einem Druck von höchstens etwa 50 psi umfasst.
  • Ausführungsform 326. System nach einer der Ausführungsformen 269-325, das ferner die Festphasenextraktion im Anschluss an (b) umfasst.
  • Ausführungsform 327. System nach einer der Ausführungsformen 269-326, wobei das Verfahren ferner das Ausführen einer Massenspektrometrie an der Biomolekül-Corona nach (b) umfasst.
  • Ausführungsform 328. System nach einer der Ausführungsformen 269-327, wobei das Verfahren ferner das Ausführen von Flüssigkeitschromatografie an der Biomolekül-Corona nach (b) umfasst.
  • Ausführungsform 329. System nach einer der Ausführungsformen 269-328, wobei das Substrat einen Kunststoffartikel umfasst, und wobei das Verfahren ferner das Bereitstellen eines Satzes von Strichcodes, der zumindest einen Kunststoffartikel-Strichcode, einen Partikel-Strichcode und einen Reagenzien-Strichcode umfasst, und das Kommunizieren des Satzes von Strichcodes an das computerlesbare Medium umfasst.
  • Ausführungsform 330. System nach Ausführungsform 329, wobei das Verfahren ferner das Übertragen eines Kunststoffartikels basierend zumindest teilweise auf dem Kunststoffartikel-Strichcode von einem Kunststoffartikellager zu der Ladeeinheit umfasst.
  • Ausführungsform 331. System nach Ausführungsform 329 oder 330, wobei das Verfahren ferner das Übertragen der Trockenzusammensetzung basierend auf dem Strichcode der Partikel von einem Partikelspeicher zu der Ladeeinheit umfasst.
  • Ausführungsform 332. System gemäß einer der Ausführungsformen 329-331, wobei das Verfahren ferner das Übertragen eines Reagenzes, das zumindest teilweise auf dem Reagenzien-Strichcode basiert, von einem Reagenzienlager zu der Ladeeinheit umfasst.
  • Ausführungsform 333. System nach einer der Ausführungsformen 269-332, wobei das Verfahren das Trennen mindestens eines Teils der Trockenzusammensetzung von mindestens einem Teil der biologischen Probe umfasst.
  • Ausführungsform 334. System nach einer der Ausführungsformen 269-333, wobei das Verfahren das Trennen zumindest einer Teilmenge der Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekül-Gruppen der Biomolekül-Corona von der biologischen Probe umfasst.
  • Ausführungsform 335. System nach Ausführungsform 333 oder 334, wobei das Trennen eine magnetische Trennung umfasst.
  • Ausführungsform 336. Eine Trockenpartikelformulierung, umfassend: eine Trockenzusammensetzung, umfassend (i) ein Partikel, das eine Oberflächenmodifikation zur Adsorption einer Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen umfasst, und (ii) ein Trägermittel, wobei die Trockenzusammensetzung bei einer Temperatur von über 25 °C mindestens 3 Monate lang stabil ist.
  • Ausführungsform 337. Trockenpartikelformulierung nach Ausführungsform 336, wobei die Oberflächenmodifikation eine Silica-Beschichtung, eine Triamin-Funktionalisierung, eine PDMAPMA-Polymer-Funktionalisierung, eine Glucose-6-phosphat-Funktionalisierung oder eine Monoamin-Oberflächenfunktionalisierung umfasst.
  • Ausführungsform 338. Trockenpartikelformulierung nach Ausführungsform 336 oder 337, wobei die Oberflächenmodifikation eine Metalloxidbeschichtung umfasst.
  • Ausführungsform 339. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-338, wobei die Oberflächenmodifikation zumindest eine exponierte primäre Amingruppe, sekundäre Amingruppe, tertiäre Amingruppe umfasst.
  • Ausführungsform 340. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-339, wobei die Oberflächenmodifikation mindestens ein Monosaccharid umfasst.
  • Ausführungsform 341. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-340, wobei die Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen ein Peptid, eine Nukleinsäure, einen Metaboliten, ein Lipid oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  • Ausführungsform 342. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-341, wobei das Trägermittel mindestens eines von Saccharose, D-Mannitol, Trehalose, Glycerin, Dextran, PEG, Glucose, Lactose, Polysorbat oder Aminosäure umfasst.
  • Ausführungsform 343. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-342, wobei die Vielzahl von Partikeln in Gegenwart des Trägermittels lyophilisiert wird.
  • Ausführungsform 344. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-343, wobei das Trägermittel mindestens etwa 60 Gew.-% der Trockenzusammensetzung umfasst.
  • Ausführungsform 345. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-344, wobei das Trägermittel mindestens etwa 70 Gew.-% der Trockenzusammensetzung umfasst.
  • Ausführungsform 346. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-345, wobei das Trägermittel höchstens etwa 80 Gew.-% der Trockenzusammensetzung umfasst.
  • Ausführungsform 347. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-346, wobei das Trägermittel höchstens etwa 90 Gew.-% der Trockenzusammensetzung umfasst.
  • Ausführungsform 348. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-347, wobei die Temperatur zwischen 25 °C und 60 °C liegt.
  • Ausführungsform 349. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-348, wobei die Temperatur zwischen 35 °C und 40 °C liegt.
  • Ausführungsform 350. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-349, wobei das Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung ein mittleres Zetapotential aufweist, das zwischen 85 % und 115 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  • Ausführungsform 351. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-350, wobei das Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung ein mittleres Zetapotential aufweist, das zwischen 90 % und 110 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  • Ausführungsform 352. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-351, wobei das Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung ein mittleres Zetapotential aufweist, das zwischen 95 % und 105 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  • Ausführungsform 353. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-352, wobei das Partikel nach Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung eine mittlere Zetapotential-Standardabweichung aufweist, die zwischen 85 % und 115 % der Zetapotential-Standardabweichung eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  • Ausführungsform 354. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-353, wobei bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung das Partikel eine mittlere Zetapotential-Standardabweichung aufweist, die zwischen 90 % und 110 % der Zetapotential-Standardabweichung eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  • Ausführungsform 355. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-354, wobei bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung das Partikel eine Zetapotential-Standardabweichung aufweist, die zwischen 95 % und 105 % der Zetapotential-Standardabweichung eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotential-Messungen bestimmt.
  • Ausführungsform 356. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-355, wobei nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung das Partikel einen mittleren Durchmesser aufweist, der zwischen 85 % und 115 % des mittleren Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • Ausführungsform 357. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-356, wobei nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung das Partikel einen mittleren Durchmesser aufweist, der zwischen 90 % und 110 % des mittleren Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • Ausführungsform 358. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-357, wobei nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung das Partikel einen mittleren Durchmesser aufweist, der zwischen 95 % und 105 % des mittleren Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • Ausführungsform 359. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-358, wobei nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung das Partikel einen mittleren Durchmesser aufweist, der zwischen 98 % und 102 % des mittleren Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • Ausführungsform 360. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-359, wobei bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung das Partikel eine Standardabweichung des Durchmessers aufweist, die zwischen 85 % und 115 % der Standardabweichung des Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • Ausführungsform 361. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-360, wobei bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung das Partikel eine Standardabweichung des Durchmessers aufweist, die zwischen 90 % und 110 % der Standardabweichung des Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • Ausführungsform 362. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-361, wobei bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung das Partikel eine Standardabweichung des Durchmessers aufweist, die zwischen 95 % und 105 % der Standardabweichung des Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • Ausführungsform 363. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 336-362, wobei bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung das Partikel eine Standardabweichung des Durchmessers aufweist, die zwischen 98 % und 102 % der Standardabweichung des Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • Ausführungsform 364. Kit, umfassend die Trockenpartikelformulierung einer beliebigen der Ausführungsformen 336-363 und ein Substrat, das dazu konfiguriert ist, die Trockenzusammensetzung aufzunehmen und zurückzuhalten.
  • Ausführungsform 365. Kit nach Ausführungsform 364, wobei das Substrat ein Röhrchen oder ein Well umfasst.
  • Ausführungsform 366. Kit nach Ausführungsform 364 oder 365, wobei das Substrat eine 96-Well-Platte ist.
  • Ausführungsform 367. Kit nach einer der Ausführungsformen 364 bis 366, wobei das Substrat eine Mikrofluidikvorrichtung umfasst.
  • Ausführungsform 368. Kit nach einer der Ausführungsformen 364-367, wobei das Substrat eine Vielzahl von räumlich isolierten Stellen umfasst, von denen jede eine Trockenzusammensetzung nach einer der Ausführungsformen 337-364 umfasst.
  • Ausführungsform 369. Kit nach Ausführungsform 368, wobei einzelne Stellen der Vielzahl von räumlich isolierten Stellen einzeln und/oder unabhängig adressierbar sind.
  • Ausführungsform 370. Eine Trockenpartikelformulierung, umfassend: eine Trockenzusammensetzung, die ein Partikel umfasst, das für die Adsorption einer Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen oberflächenmodifiziert ist, und ein Trägermittel, wobei die Trockenzusammensetzung für die anschließende Verwendung ohne Rekonstitution in einem Lösungsmittel konfiguriert ist.
  • Ausführungsform 371. Trockenpartikelformulierung nach Ausführungsform 370, wobei die Trockenzusammensetzung bei einer Temperatur von mehr als 25 °C mindestens 7 Tage lang stabil ist.
  • Ausführungsform 372. Trockenpartikelformulierung nach Ausführungsform 370 oder 371, wobei die Temperatur zwischen 25 °C und 60 °C liegt.
  • Ausführungsform 373. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 370-372, wobei die Temperatur zwischen 35 °C und 40 °C liegt.
  • Ausführungsform 374. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 370-373, wobei die Trockenzusammensetzung bei 37 °C mindestens 7 Tage lang stabil ist.
  • Ausführungsform 375. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 370-374, wobei die Trockenzusammensetzung bei 37 °C mindestens 10 Tage lang stabil ist.
  • Ausführungsform 376. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 370-375, wobei die Partikel lyophilisiert sind.
  • Ausführungsform 377. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 370-376, wobei die Partikel in Gegenwart des Trägermittels lyophilisiert werden.
  • Ausführungsform 378. Trockenpartikelformulierung gemäß einer der Ausführungsformen 370-377, wobei das lyophilisierte Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung eine Partikelgröße aufweist, die zwischen 85 % und 115 % der Größe eines gleichen Partikels beträgt, das in einer Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  • Ausführungsform 379. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 370-378, wobei das lyophilisierte Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung eine Partikelgröße aufweist, die zwischen 90 % und 110 % der Größe eines gleichen Partikels beträgt, das in einer Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch DLS bestimmt.
  • Ausführungsform 380. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 370-379, wobei das lyophilisierte Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung eine Partikelgröße aufweist, die zwischen 95 % und 105 % der Größe eines gleichen Partikels beträgt, das in einer Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch DLS bestimmt.
  • Ausführungsform 381. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 370-380, wobei das lyophilisierte Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung eine Partikelgröße aufweist, die zwischen 98 % und 102 % der Größe eines gleichen Partikels beträgt, das in einer Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch DLS bestimmt.
  • Ausführungsform 382. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 370-381, wobei das lyophilisierte Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung ein Zetapotential aufweist, das zwischen 85 % und 115 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, das in einer Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  • Ausführungsform 383. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 370-382, wobei das lyophilisierte Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung ein Zetapotential aufweist, das zwischen 90 % und 110 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, das in einer Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  • Ausführungsform 384. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 370-383, wobei das lyophilisierte Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung ein Zetapotential aufweist, das zwischen 95 % und 105 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, das in einer Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  • Ausführungsform 385. Trockenpartikelformulierung nach einer der Ausführungsformen 370-384, wobei die nachfolgende Verwendung die Biomolekül-Corona-Bildung nach Inkontaktbringen mit einer Probe umfasst.
  • Ausführungsform 386. Kit, umfassend eine Trockenpartikelformulierung einer der Ausführungsformen 370-385 und ein Substrat, das dazu konfiguriert ist, die Trockenzusammensetzung aufzunehmen und zurückzuhalten.
  • Ausführungsform 387. Kit nach Ausführungsform 386, wobei das Substrat ein Röhrchen oder ein Well umfasst.
  • Ausführungsform 388. Kit nach Ausführungsform 386 oder 387, wobei das Substrat eine 96-Well-Platte ist.
  • Ausführungsform 389. Kit nach einer der Ausführungsformen 386-388, wobei das Substrat eine Vielzahl von räumlich isolierten Stellen umfasst, von denen jede eine Trockenzusammensetzung umfasst.
  • Ausführungsform 390. Kit nach Ausführungsform 389, wobei einzelne Stellen der Vielzahl von räumlich isolierten Stellen einzeln und/oder unabhängig adressierbar sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • WO 07010252 [0562]
    • WO 07091077 [0562]

Claims (94)

  1. Verfahren zum Analysieren einer biologischen Probe von einem Subjekt, umfassend: (a) Testen der biologischen Probe des Subjekts, um Proteine in der biologischen Probe zu identifizieren, um Proteominformationen über die biologische Probe zu erhalten; (b) Analysieren von Nukleinsäuremolekülen aus der biologischen Probe, um Genotypinformationen der biologischen Probe zu identifizieren; und (c) basierend auf den Proteominformationen und den Genotypinformationen, Identifizieren einer Peptidvariante oder einer Genomvariante des Subjekts, wobei die Peptidvariante oder die Genomvariante in (a) bzw. (b) nicht anderweitig identifizierbar ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei (a) das Unterziehen der biologischen Probe einem Test umfasst, der die Proteine in der biologischen Probe identifiziert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei (a) das Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einem Partikel unter Bedingungen umfasst, die für die Adsorption der Proteine aus der biologischen Probe an das Partikel ausreichen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Proteine einen komprimierten dynamischen Bereich auf dem Partikel umfassen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Partikel eine Vielzahl von Partikeln mit verschiedenen physikalisch-chemischen Eigenschaften umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei von Folgendem umfasst: Silica-beschichteten SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikeln, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, Triamin-funktionalisierten Nanopartikeln, Diamin-funktionalisierten Nanopartikeln oder Monoamin-funktionalisierten Nanopartikeln.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei von Folgendem umfasst: Silica-beschichteten SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikeln, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-beschichteten Nanopartikeln, N1-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)hexan-1,6-diamin-funktionalisierten Nanopartikeln oder 1,6-Hexandiamin-funktionalisierten Nanopartikeln.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei eine erste Teilmenge von Proteinen der Proteine, die von einem ersten Partikel der Vielzahl von Partikeln adsorbiert werden, höchstens 80 % der Proteinarten umfasst, die mit einer zweiten Teilmenge von Proteinen der Proteine gemeinsam sind, die von einem zweiten Partikel der Vielzahl von Partikeln adsorbiert werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Proteine 50 bis 500 Proteinarten oder Proteingruppen umfassen.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6-8, wobei Protein die Proteine 250 bis 25000 Proteinarten oder Proteingruppen umfassen.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, wobei das Subjekt ein Subjekt umfasst.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, wobei das Subjekt eine Vielzahl von Subjekten umfasst.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-12, wobei die Proteine 0,2 % bis 2 % der Proteinarten in der biologischen Probe umfassen.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13, wobei (a) das Identifizieren einer Häufigkeit der Proteine in der biologischen Probe umfasst.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-14, wobei die Nukleinsäuremoleküle eine zellfreie Desoxyribonukleinsäure (cfDNA), eine zellfreie Ribonukleinsäure (cfRNA) oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei (b) das Identifizieren der Nukleinsäuremoleküle als genomische DNA, mitochondriale DNA (mtDNA), zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA) oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei (b) das Identifizieren eines Zelltyps, eines Krebstyps, eines Krebsstadiums oder einer beliebigen Kombination davon der ctDNA umfasst.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-17, wobei die Nukleinsäuremoleküle von einem Exosom, einem apoptotischen Körper, einer Tumorzelle, einer gesunden Zelle, einem Virtosom, einem extrazellulären Membranvesikel, einer neutrophilen extrazellulären Falle (NET) oder einer beliebigen Kombination davon stammen.
  19. Verfahren zum Analysieren einer biologischen Probe von einem Subjekt, umfassend: (a) Analysieren von Nukleinsäuremolekülen in der biologischen Probe von dem Subjekt, um einen Zelltyp zu identifizieren, aus dem die Nukleinsäuremoleküle stammen; und (b) Quantifizieren von Proteinhäufigkeiten für eine Vielzahl von Proteinen in der biologischen Probe, die mit dem Zelltyp assoziiert sind.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend das Erhalten von Sequenzen der Nukleinsäuremoleküle, um die Genotypinformationen zu identifizieren.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Erhalten der Sequenzen Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH), Array-Comparative Genomic Hybridization (Array-CGH), quantitative Fluoreszenz-PCR (QF-PCR), Nanopore-Sequenzierung, Sequenzierung durch Hybridisierung, Sequenzierung durch Synthese, Sequenzierung durch Ligation oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19-21, wobei das Quantifizieren der Protein-Häufigkeiten das Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einem Partikel umfasst, wodurch eine Biomolekül-Corona auf dem Partikel gebildet wird, das die Vielzahl der Proteine umfasst.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Vielzahl von Proteinen einen komprimierten dynamischen Bereich innerhalb der Biomolekül-Corona umfasst.
  24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, wobei die Biomolekül-Corona ein oder mehrere Proteine mit hoher Häufigkeit umfasst, die eine reduzierte Häufigkeit gegenüber der Häufigkeit in der biologischen Probe aufweisen.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22-24, wobei das Partikel eine Vielzahl von Partikeln umfasst, die verschiedene physikalisch-chemische Eigenschaften umfassen.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei von Folgendem umfasst: Silica-beschichteten SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikeln, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, Triamin-funktionalisierten Nanopartikeln, Diamin-funktionalisierten Nanopartikeln oder Monoamin-funktionalisierten Nanopartikeln.
  27. Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei von Folgendem umfasst: Silica-beschichteten SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikeln, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-beschichteten Nanopartikeln, N1-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)hexan-1,6-diamin-funktionalisierten Nanopartikeln oder 1,6-Hexandiamin-funktionalisierten Nanopartikeln.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 22-24, wobei die Proteine 50 bis 500 Proteinarten oder Proteingruppen umfassen.
  29. Verfahren nach einem der Ansprüche 25-27, wobei die Proteine 250 bis 25000 Proteinarten oder Proteingruppen umfassen.
  30. Verfahren nach einem der Ansprüche 19-29, wobei das Subjekt ein Subjekt umfasst.
  31. Verfahren nach einem der Ansprüche 19-29, wobei das Subjekt eine Vielzahl von Subjekten umfasst.
  32. Verfahren nach Anspruch 28-31, wobei die Vielzahl der Proteine mindestens 2 % der Proteinarten in der biologischen Probe umfasst.
  33. Verfahren nach einem der Ansprüche 19-32, wobei die Quantifizierung der Proteinhäufigkeiten das Identifizieren einer Spleißvariante, einer Konformation, einer posttranslationalen Modifikation, einer Cofaktorassoziation oder einer Substratassoziation der Vielzahl von Proteinen umfasst.
  34. Verfahren zum Fraktionieren einer biologischen Probe von einem Subjekt, umfassend: (a) Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einer Vielzahl von Partikeln, um auf dieser Vielzahl von Partikeln Biomolekül-Corona zu bilden, die Proteine und Nukleinsäuremoleküle aus der biologischen Probe umfassen; und (b) Trennen zumindest einer Teilmenge der Biomolekül-Coronas von der biologischen Probe, wodurch die biologische Probe fraktioniert wird.
  35. Verfahren zum Analysieren einer biologischen Probe von einem Subjekt, umfassend: (a) Testen von Proteinen in der biologischen Probe von dem Subjekt, um Signale zu identifizieren, die einer ersten Vielzahl von Proteinen oder Proteinfragmenten zuordenbar sind; (b) Testen von Nukleinsäuremolekülen in der biologischen Probe auf Nukleinsäuresequenzdaten, wodurch eine zweite Vielzahl von Proteinen oder Proteinfragmenten identifiziert wird, die mit den Nukleinsäuresequenzen assoziiert sind; und (c) Identifizieren von der ersten Vielzahl von Proteinen oder Proteinfragmenten, eines oder mehrerer Proteine in der biologischen Probe, wobei das eine oder die mehreren Proteine ansonsten ohne die Nukleinsäuresequenzdaten nicht identifizierbar sind.
  36. Verfahren nach Anspruch 35, wobei das Testen der Proteine das Adsorbieren der Proteine an ein Partikel umfasst.
  37. Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, wobei das Adsorbieren der Proteine an das Partikel einen dynamischen Bereich der Proteine komprimiert.
  38. Verfahren nach einem der Ansprüche 35-37, wobei das Testen der Nukleinsäuremoleküle Sequenzierung umfasst.
  39. Verfahren nach einer der Ansprüche 35-38, wobei das Identifizieren das Identifizieren eines Signals umfasst, das mit dem einen oder den mehreren Proteinen assoziiert ist und das ein Signal der Signale überlappt, die der ersten Vielzahl von Proteinen zuordenbar sind.
  40. Verfahren zum Verarbeiten einer biologischen Probe von einem Subjekt, umfassend: (a) Testen von Nukleinsäuremolekülen in der biologischen Probe von dem Subjekt auf Nukleinsäuresequenzen der Nukleinsäuremoleküle oder Fragmente davon; (b) Computerverarbeiten der Nukleinsäuresequenzen, um Daten zu erzeugen, die Proteinsequenzen von Proteinen umfassen, die mit den Nukleotidsequenzen assoziiert sind; (c) Testen der biologischen Probe auf Signale, die zumindest einer Teilmenge der Proteine zuordenbar sind; und (d) Identifizieren eines Proteins aus der mindestens einen Teilmenge der Proteine basierend zumindest teilweise auf den in (b) erzeugten Daten.
  41. Verfahren nach Anspruch 40, wobei das Testen von (c) das Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einem Partikel umfasst, wodurch eine Biomolekül-Corona auf dem Partikel gebildet wird, die zumindest die Teilmenge der Proteine umfasst.
  42. Verfahren nach Anspruch 40 oder 41, wobei die Signale, die der mindestens einen Teilmenge der Proteine zuordenbar sind, mindestens 100.000 Signale umfassen.
  43. Verfahren nach einem Ansprüche 40-42, wobei das Identifizieren das Identifizieren einer Spleißvariante aus der mindestens einen Teilmenge der Proteine umfasst.
  44. Verfahren nach Anspruch 43, wobei das Identifizieren der Spleißvariante das Identifizieren eines Häufigkeitsverhältnisses einer Vielzahl von Spleißvarianten umfasst.
  45. Verfahren nach einem der Ansprüche 42-44, wobei die Signale, die der mindestens einen Teilmenge der Proteine zuordenbar sind, eine Vielzahl von überlappenden Signalen umfassen, und wobei das Identifizieren das Bestimmen einer Intensität eines überlappenden Signals der Vielzahl von überlappenden Signalen von einem Protein der mindestens einen Teilmenge der Proteine umfasst.
  46. Verfahren zum Testen einer biologischen Probe, umfassend: (a) Bereitstellen einer Trockenzusammensetzung umfassend ein oberflächenmodifiziertes Partikel und ein Trägermittel, wobei das oberflächenmodifizierte Partikel eine physikalisch-chemische Eigenschaft zur variabel selektiven Adsorption einer Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen aufweist; (b) Rekonstituieren der Trockenzusammensetzung in einer Flüssigkeit; und (c) Inkontaktbringen der biologischen Probe mit der in (b) rekonstituierten Trockenzusammensetzung, um auf einer Oberfläche des oberflächenmodifizierten Partikels zumindest einen Teil der Biomoleküle oder Biomolekülgruppen zu adsorbieren.
  47. Verfahren nach Anspruch 46, wobei die Biomoleküle oder Biomolekülgruppen Proteine oder Proteingruppen umfassen.
  48. Verfahren nach Anspruch 47, wobei die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 7 Größenordnungen in der Konzentration in der biologischen Probe aufweisen.
  49. Verfahren nach einem der Ansprüche 47 oder 48, wobei die Proteine oder Proteingruppen einen dynamischen Bereich von mindestens 8 Größenordnungen in der Konzentration in der biologischen Probe aufweisen.
  50. Verfahren nach einem der Ansprüche 46-49, wobei die biologische Probe Plasma, Serum, CSF, Urin, Tränenflüssigkeit, Zelllysate, Gewebelysate, Zellhomogenate, Gewebehomogenate, Nadelaspirate, Stuhlproben, Synovialflüssigkeit, Vollblut, Speichel oder eine Kombination davon umfasst.
  51. Verfahren nach einem der Ansprüche 46-50, wobei die Trockenzusammensetzung in einem Format mit lyophilisierten Kügelchen vorliegt.
  52. Verfahren nach einem der Ansprüche 46-51, wobei die Trockenzusammensetzung eine Vielzahl von Partikeln umfasst, die die oberflächenmodifizierten Partikel umfasst.
  53. Verfahren nach einem der Ansprüche 46-52, wobei das oberflächenmodifizierte Partikel nach (c) mindestens 90 % der Biomoleküle in der biologischen Probe adsorbiert, die das gleiche oberflächenmodifizierte Partikel, das in der Flüssigkeit ohne Lyophilisierung gelöst ist, aus der biologischen Probe adsorbieren würde.
  54. Verfahren nach einem der Ansprüche 46-53, wobei die variabel selektive Adsorption eine geringe Bindungsaffinität, eine langsame Bindungskinetik oder beides umfasst.
  55. Verfahren nach einem der Ansprüche 46-54, wobei die variabel selektive Adsorption eine Wechselwirkung umfasst, die keine Protein-Ligand-Wechselwirkung ist.
  56. Verfahren zum Testen einer Biofluid-Probe, umfassend: (a) Bereitstellen einer Trockenzusammensetzung, umfassend ein oberflächenmodifiziertes Partikel und ein lyophilisiertes Trägermittel, wobei das oberflächenmodifizierte Partikel eine Affinität für eine Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen aufweist; und (b) Inkontaktbringen der Biofluid-Probe mit der Trockenzusammensetzung ohne Rekonstitution der Trockenzusammensetzung, um auf den Oberflächen des oberflächenmodifizierten Partikels zumindest einen Teil der Biomoleküle oder Biomolekülgruppen zu adsorbieren.
  57. Verfahren nach Anspruch 56, wobei die Biofluid-Probe vor (b) in einer Pufferlösung in einem Volumenverhältnis von etwa 1 Teil Biofluid-Probe zu mindestens etwa 1 Teil Pufferlösung verdünnt wird.
  58. Verfahren nach Anspruch 56 oder 57, wobei die Trockenzusammensetzung eine Vielzahl von Partikeln umfasst, die die oberflächenmodifizierten Partikel umfasst.
  59. Verfahren nach Anspruch 58, wobei die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei oder mehr unterschiedliche Partikeltypen umfasst.
  60. Verfahren nach Anspruch 59, wobei die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei von Folgendem umfasst: Silica-beschichteten SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikeln, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, Triamin-funktionalisierten Nanopartikeln, Diamin-funktionalisierten Nanopartikeln oder Monoamin-funktionalisierten Nanopartikeln.
  61. Verfahren nach Anspruch 59, wobei die Vielzahl von Partikeln mindestens zwei von Folgendem umfasst: Silica-beschichteten SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikeln, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-beschichteten Nanopartikeln, N1-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)hexan-l,6-diamin-funktionalisierten Nanopartikeln oder 1,6-Hexandiamin-funktionalisierten Nanopartikeln.
  62. Verfahren nach einem der Patentansprüche 56-61, wobei das oberflächenmodifizierte Partikel keinen Antikörper, keinen T-Zell-Rezeptor, keinen chimären Antigenrezeptor, kein Rezeptorprotein oder eine Variante oder ein Fragment davon umfasst.
  63. Verfahren nach einem der Patentansprüche 56-62, ferner umfassend vor (a) das Erzeugen einer Lösung oder Suspension, die das oberflächenmodifizierte Partikel und das Trägermittel umfasst.
  64. Verfahren nach einem der Patentansprüche 63, ferner umfassend das Schockgefrieren der Lösung oder Suspension, um eine gefrorene Zusammensetzung herzustellen.
  65. Verfahren nach einem der Ansprüche 64, ferner umfassend das Lyophilisieren der gefrorenen Zusammensetzung zur Herstellung der Trockenzusammensetzung.
  66. System zum Testen einer biologischen Probe, umfassend: ein Substrat, das eine Trockenzusammensetzung umfasst, die ein Partikel und ein Trägermittel umfasst; eine Probenspeichereinheit, die eine biologische Probe umfasst; eine Ladeeinheit, die operativ mit dem Substrat und der Probenspeichereinheit gekoppelt ist; und ein computerlesbares Medium, das maschinenausführbaren Code umfasst, der bei Ausführung durch einen Prozessor ein Verfahren implementiert, das Folgendes umfasst: (a) Übertragen der biologischen Probe oder eines Teils davon von der Probenspeichereinheit auf das Substrat unter Verwendung der Ladeeinheit; und (b) Inkontaktbringen der biologischen Probe mit der Trockenzusammensetzung, um eine Biomolekül-Corona zu erzeugen, die eine Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen umfasst.
  67. System nach Anspruch 66, wobei das Verfahren ferner das Lysieren einer Spezies der biologischen Probe vor (b) umfasst, um ein Lysat herzustellen.
  68. System nach Anspruch 67, wobei das Verfahren ferner mindestens eines von Folgendem umfasst: Reduzieren des Lysats, Filtern des Lysats, Alkylieren des Lysats.
  69. System nach einem der Ansprüche 66-68, wobei das Verfahren ferner mindestens eines von Folgendem umfasst: Denaturieren der Biomolekül-Corona nach (b), um denaturierte Biomolekül-Corona herzustellen, Aufschließen der Biomolekül-Corona nach (b), um eine aufgeschlossene Biomolekül-Corona herzustellen, Eluieren der Biomolekül-Corona nach (b) und Trennen unter Verwendung von Festphasenextraktion nach (b).
  70. System nach einem der Ansprüche 66-69, wobei das Verfahren ferner das Ausführen einer Massenspektrometrie an der Biomolekül-Corona nach (b) umfasst.
  71. System nach einem der Ansprüche 66-70, wobei das Substrat einen Kunststoffartikel umfasst, und wobei das Verfahren ferner das Bereitstellen eines Satzes von Strichcodes, der zumindest einen Kunststoffartikel-Strichcode, einen Partikel-Strichcode und einen Reagenzien-Strichcode umfasst, und das Kommunizieren des Satzes von Strichcodes an das computerlesbare Medium umfasst.
  72. System nach einem der Ansprüche 66-71, wobei das Verfahren das Trennen mindestens eines Teils der Trockenzusammensetzung von mindestens einem Teil der biologischen Probe umfasst, wobei das Trennen eine magnetische Trennung umfasst.
  73. Trockenpartikelformulierung, umfassend: eine Trockenzusammensetzung, umfassend (i) ein Partikel, das eine Oberflächenmodifikation zur Adsorption einer Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen umfasst, und (ii) ein Trägermittel, wobei die Trockenpartikelformulierung bei einer Temperatur von mehr als 25°C mindestens 3 Monate lang stabil ist.
  74. Trockenpartikelformulierung nach Anspruch 73, wobei die Oberflächenmodifikation eine Silica-Beschichtung, eine PDMAPMA-Polymer-Funktionalisierung, eine Glucose-6-phosphat-Funktionalisierung, eine Polystyrol-Carboxyl-Funktionalisierung, eine Dextran-Funktionalisierung, eine Amid-Funktionalisierung, eine Carboxyl-Funktionalisierung, eine Triamin-Funktionalisierung, eine Diamin-Funktionalisierung, eine Monoamin-Oberflächenfunktionalisierung oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  75. Trockenpartikelformulierung nach Anspruch 73, wobei die Oberflächenmodifikation eine N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-Funktionalisierung, 1,6-Hexandiamin-Funktionalisierung, N1-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)hexan-1,6-diamin oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
  76. Trockenpartikelformulierung nach einem der Ansprüche 73-75, wobei die Oberflächenmodifikation eine Metalloxidbeschichtung umfasst.
  77. Trockenpartikelformulierung nach einem der Ansprüche 73-76, wobei die Oberflächenmodifikation zumindest eine exponierte primäre Amingruppe, sekundäre Amingruppe, tertiäre Amingruppe umfasst.
  78. Trockenpartikelformulierung nach einem der Ansprüche 73-77, wobei die Oberflächenmodifikation mindestens ein Monosaccharid umfasst.
  79. Trockenpartikelformulierung nach einem der Ansprüche 73-78, wobei das Trägermittel mindestens eines von Saccharose, D-Mannitol, Trehalose, Glycerin, Dextran, PEG, Glucose, Lactose, Polysorbat oder Aminosäure umfasst.
  80. Trockenpartikelformulierung nach einem der Ansprüche 73-79, wobei die Temperatur zwischen 25 °C und 60 °C liegt.
  81. Trockenpartikelformulierung nach einem der Ansprüche 73-80, wobei das Partikel nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung ein mittleres Zetapotential aufweist, das zwischen 85 % und 115 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, der in einer gleichen Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  82. Trockenpartikelformulierung nach einem der Ansprüche 73-81, wobei nach der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung in einer Lösung das Partikel einen mittleren Durchmesser aufweist, der zwischen 85 % und 115 % des mittleren Durchmessers eines gleichen Partikels beträgt, das in derselben Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  83. Trockenpartikelformulierung nach einem der Ansprüche 73-82, wobei die Trockenpartikelformulierung eine Vielzahl von Partikeln umfasst, umfassend mindestens zwei von Folgendem: Silica-beschichteten SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikeln, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, Triamin-funktionalisierten Nanopartikeln, Diamin-funktionalisierten Nanopartikeln oder Monoamin-funktionalisierten Nanopartikel.
  84. Trockenpartikelformulierung nach einem der Ansprüche 73-83, wobei die Trockenpartikelformulierung eine Vielzahl von Partikeln umfasst, umfassend mindestens zwei von Folgendem: Silica-beschichteten SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikeln, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-beschichteten Nanopartikeln, N1-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)hexan-l,6-diamin-funktionalisierten Nanopartikeln oder 1,6-Hexandiamin-funktionalisierten Nanopartikeln.
  85. Kit, umfassend die Trockenpartikelformulierung nach einem der Ansprüche 73-84 und ein Substrat, das dazu konfiguriert ist, die Trockenzusammensetzung aufzunehmen und zurückzuhalten.
  86. Trockenpartikelformulierung, umfassend: eine Trockenzusammensetzung, die ein Partikel umfasst, das für die Adsorption einer Vielzahl von Biomolekülen oder Biomolekülgruppen oberflächenmodifiziert ist, und ein Trägermittel, wobei die Trockenzusammensetzung für die anschließende Verwendung ohne Rekonstitution in einem Lösungsmittel konfiguriert ist.
  87. Trockenpartikelformulierung nach Anspruch 86, wobei die Trockenzusammensetzung bei einer Temperatur von mehr als 37 °C mindestens 7 Tage lang stabil ist.
  88. Trockenpartikelformulierung nach Anspruch 86, wobei die Trockenzusammensetzung bei 37°C mindestens 40 Tage lang stabil ist.
  89. Trockenpartikelformulierung nach einem der Ansprüche 86-88, wobei das Partikel ein lyophilisiertes Partikel ist.
  90. Trockenpartikelformulierung gemäß einer der Patentansprüche 89, wobei das lyophilisierte Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung eine Partikelgröße aufweist, die zwischen 85 % und 115 % der Größe eines gleichen Partikels beträgt, das in einer Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch dynamische Lichtstreuung (DLS) bestimmt.
  91. Trockenpartikelformulierung nach Anspruch 89 oder 90, wobei das lyophilisierten Partikel bei der Rekonstitution der Trockenzusammensetzung ein Zetapotential aufweist, das zwischen 85 % und 115 % des Zetapotentials eines gleichen Partikels beträgt, das in einer Lösung ohne Lyophilisierung gelöst ist, wie durch Zetapotentialmessungen bestimmt.
  92. Trockenpartikelformulierung nach einem der Ansprüche 86-91, wobei die Trockenpartikelformulierung eine Vielzahl von Partikeln umfasst, umfassend mindestens zwei von Folgendem: Silica-beschichteten SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikeln, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, Triamin-funktionalisierten Nanopartikeln, Diamin-funktionalisierten Nanopartikeln oder Monoamin-funktionalisierten Nanopartikeln.
  93. Trockenpartikelformulierung nach einem der Ansprüche 86-91, wobei die Trockenpartikelformulierung eine Vielzahl von Partikeln umfasst, umfassend mindestens zwei von Folgendem: Silica-beschichteten SPION, PDMAPMA-Polymer-funktionalisierten Nanopartikeln, Glucose-6-phosphat-funktionalisierten Nanopartikeln, Polystyrol-Carboxyl-funktionalisierten Nanopartikeln, Dextran-funktionalisierten Nanopartikeln, gemischten Amid- und Carboxylat-funktionalisierten Silica-beschichteten Nanopartikeln, N-(3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin-beschichteten Nanopartikeln, N1-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)hexan-l,6-diamin-funktionalisierten Nanopartikeln oder 1,6-Hexandiamin-funktionalisierten Nanopartikeln.
  94. Kit, umfassend eine Trockenpartikelformulierung nach einem der Ansprüche 86-93 und ein Substrat, das dazu konfiguriert ist, die Trockenzusammensetzung aufzunehmen und zurückzuhalten.
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