DE60015368T2 - Verfahren zur befestigung von oligonukleotiden auf ein substrat - Google Patents

Verfahren zur befestigung von oligonukleotiden auf ein substrat Download PDF

Info

Publication number
DE60015368T2
DE60015368T2 DE60015368T DE60015368T DE60015368T2 DE 60015368 T2 DE60015368 T2 DE 60015368T2 DE 60015368 T DE60015368 T DE 60015368T DE 60015368 T DE60015368 T DE 60015368T DE 60015368 T2 DE60015368 T2 DE 60015368T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oligonucleotide
substrate
glass
oligonucleotide primer
oligonucleotides
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE60015368T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60015368D1 (de
Inventor
Xiaodong Zhao
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Global Life Sciences Solutions USA LLC
Original Assignee
Amersham Biosciences Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amersham Biosciences Corp filed Critical Amersham Biosciences Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE60015368D1 publication Critical patent/DE60015368D1/de
Publication of DE60015368T2 publication Critical patent/DE60015368T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C40COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40BCOMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B50/00Methods of creating libraries, e.g. combinatorial synthesis
    • C40B50/14Solid phase synthesis, i.e. wherein one or more library building blocks are bound to a solid support during library creation; Particular methods of cleavage from the solid support
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07HSUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H21/00Compounds containing two or more mononucleotide units having separate phosphate or polyphosphate groups linked by saccharide radicals of nucleoside groups, e.g. nucleic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07BGENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B2200/00Indexing scheme relating to specific properties of organic compounds
    • C07B2200/11Compounds covalently bound to a solid support
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2565/00Nucleic acid analysis characterised by mode or means of detection
    • C12Q2565/60Detection means characterised by use of a special device
    • C12Q2565/629Detection means characterised by use of a special device being a microfluidic device
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C40COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40BCOMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B40/00Libraries per se, e.g. arrays, mixtures
    • C40B40/04Libraries containing only organic compounds
    • C40B40/06Libraries containing nucleotides or polynucleotides, or derivatives thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/14Heterocyclic carbon compound [i.e., O, S, N, Se, Te, as only ring hetero atom]
    • Y10T436/142222Hetero-O [e.g., ascorbic acid, etc.]
    • Y10T436/143333Saccharide [e.g., DNA, etc.]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Befestigung von Oligonukleotiden, die eine Vielzahl von Reaktionsstellen aufweisen, an ein Glassubstrat. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Befestigung eines haarnadelförmigen Oligonukleotids, das ein Thiophosphat Rückgrat mit einer Vielzahl von Stellen aufweist, an ein Glassubstrat.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Immobilisierung von Sonden- oder Zielmolekülen an ein festes Substrat ist ein integraler Bestandteil von vielen Bioassaytechniken. Glassubstrate werden im Allgemeinen Polymersubstraten aus einer Vielzahl von Gründen vorgezogen. Glassubstrate besitzen eine gesteigerte Toleranz gegenüber höheren Temperaturen und Waschschritten mit höherer Innenstärke. Im Gegensatz zu Polymersubstraten, die porös sind, halten nichtporöse Glassubstrate weniger fremdes Material, das zu Hintergrundsignalen beitragen könnte. Weil Glas nicht porös ist, können weiterhin Volumina von Biomolekülen, die auf die Oberfläche eines Glassubstrates aufgebracht werden, auf einem Minimum gehalten werden. Glas besitzt eine niedrige Hintergrundfluoreszenz, die nicht merklich mit der Sensitivität von Fluoreszenz basierten Nachweisverfahren wechselwirkt. Auch kann die Silanoloberfläche von Glas einfach durch Silanisation von funktionalen Silanen modifiziert werden.
  • In manchen Anwendungen ist es bevorzugt, Oligonukleotide und DNA Proben an Glasoberflächen kovalent anzuheften. Viele der gegenwärtig verwendeten Verfahren zum kovalenten Anheften von Oligonukleotiden an Glasoberflächen verwenden bifunktionale Linker oder Biotin-Streptavidin Verknüpfungen. Beispielsweise offenbaren Wanda G. Beattie et al. in Hybridization of DNA Targets to Glass-Tethered Oligonucleotide Probes. 4 MOLECULAR BIOTECHNOLOGY 213 (1995) die Anheftung von Oberflächenoligonukleotiden durch Verknüpfen eines 5'-terminalen Amins an ein epoxysilanisiertes Glas. Die Anheftungsreaktion findet vorzugsweise in 100 mM NaOH statt. Kleine Volumina (> 1 nl) der Reaktionslösung werden auf der Substratoberfläche verteilt oder aufgebracht ("aufgespottet") und sehr schnell verdampft. Weil die verteilte Flüssigkeit so schnell verdampft, müssen chemische Reaktionen schnell und wirksam sein, so dass sich eine ausreichende Anzahl von Molekülen in einer kurzen Zeitspanne anheftet. Darüber hinaus steigt die Alkalikonzentration der Reaktionslösung an, wenn das Lösungsmittel verdampft, was Oligonukleotidabbau verursacht, was wiederum zu falschen Signalen und hohem Hinter grund in dem Assay beiträgt. Erhöhte Alkalikonzentration kann auch bewirken, dass das Silan sich von dem Glassubstrat ablöst.
  • Michael Pirrung und Mitarbeiter an der Duke Universität haben herausgefunden, dass Oligonukleotide mit einem 5'-Phosphothionat mit Bromacetamid-derivatisiertem Silan auf einer Glasoberfläche durch nukleophile Substitution reagieren. Die Reaktion dauert ungefähr eine halbe Stunde und wird bei neutralem pH in wässriger Lösung durchgeführt. Leider ist die 5'-Phosphorylierung teuer, insbesondere für eine große Anzahl von Oligomeren, und jeder nicht erfolgreiche Einbau, der von Sulfurisierung gefolgt wird, ist nicht wirksam- für die Anheftung.
  • Das einfache Erhöhen der Konzentration der Sonden oder DNA Primer, um die Reaktionsgeschwindigkeit der Anheftung zu steigern, kann das Dilemma des Anheftens von Oligonukleotiden an Oberflächen nicht lösen. Beispielsweise ist der Oberflächenbereich eines Objektträgers begrenzt. Die größte Dichte von Oligonukleotiden auf einer Glasoberfläche beträgt 0,1 pmol/mm2, was einem Molekül pro 39 Quadratangström (Southern et al., Nature Genetics Supplement, 21, 5–9 (1999)) entspricht. Die Erreichbarkeit von Oligonukleotiden an dem Oberflächenbereich (0,013 mm2, 0,57 nl) eines verteilten Tropfens in 130 μm Durchmesser ist bei 2,3 μM (1,33 fmol) gesättigt. Darüber hinaus ist es fraglich, ob dicht gepackte Substrate eine Lösung liefern, weil beobachtet wurde, dass dicht gepackte Substrate die Enzymerreichbarkeit reduzieren.
  • Wie die obige Diskussion zeigt, sind Verbesserungen in dem Bereich der kovalenten Verknüpfung von Oligonukleotiden an Oberflächen, insbesondere Glasoberflächen, immer noch möglich und gewünscht. Beispielsweise wird ein Verfahren zur kovalenten Verknüpfung von Oligonukleotiden an Glasoberflächen benötigt, das eine verbesserte Verlässlichkeit und Wiederholbarkeit zeigt. Insbesondere wird ein Verfahren benötigt, das eine bessere Kontrolle der Reaktionswirksamkeit, der molekularen Dichte und Konformation und der Enzymverträglichkeit erlaubt. Idealerweise wäre ein solches Verfahren auch wirtschaftlich in der Verwendung. Diese und andere Punkte werden detaillierter unten angegangen.
  • Kurzzusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Binden eines Oligonukleotid Primers an ein Glassubstrat, das Binden einer reaktiven Gruppe an ein Substrat und Umsetzen des Substrats mit einem Oligonukleotid-Primer, welcher eine Vielzahl von re aktiven Gruppen enthält, die der reaktiven Gruppe entsprechen, die auf dem Substrat enthalten ist, um den Oligonukleotid-Primer an das Glassubstrat zu binden, umfasst.
  • Die Vielzahl der reaktiven Gruppen, die auf dem Oligonukleotid-Primer enthalten sind, sind Thiophosphatgruppen. Die reaktiven Thiophosphatgruppen, die auf dem Oligonukleotid-Primer enthalten sind, können zueinander angrenzend vorliegen oder zufällig über den Primer verteilt sein. Der Oligonukleotid-Primer kann auch eine Nukleotidsequenz enthalten, die einer Proteinbindungsstelle entspricht. Der Oligonukleotid-Primer kann in der Konfiguration einer Haarnadel mit einer Schlaufe, welche eine Vielzahl reaktiver Stellen enthält, vorliegen.
  • Insbesondere wird ein Verfahren zum Binden eines Oligonukleotid-Primers an ein Glassubstrat offenbart, das die Herstellung einer Bromacetamid-derivatisierten Silan-Glasoberfläche auf einem Glassubstrat, und die Umsetzung der Bromacetamidderivatisierten Silan-Glasoberfläche mit einem Oligonukleotid-Primer umfasst, welcher eine Vielzahl von Thiophosphatgruppen enthält, um den Oligonukleotid-Primer an das Glassubstrat zu binden.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • 1 zeigt ein mögliches Reaktionsschema zur Herstellung einer Bromacet-amidderivatisierten Silan-Glasoberfläche.
  • 2a zeigt eine Ausführungsform des Oligonukleotid-Primers als eine Schwanzstruktur mit fünf Gruppen, welche die Fähigkeit besitzen, mit der Oberfläche des Substrates zu reagieren.
  • 2b zeigt eine Ausführungsform des Oligonukleotid-Primers mit einer geschlossenen Schlaufenstruktur.
  • 2c zeigt eine Ausführungsform des Oligonukleotid-Primers als ein Haarnadelmolekül mit sechs Nukleosiden, die durch Thiophosphate in der Schlaufe verbunden sind, und die ein einzelsträngiges 3'-Ende und ein 5'-Ende in einem doppelsträngigen Stamm aufweisen.
  • 2d zeigt eine Detailansicht des Oligonukleotid-Primers. der in 2c dargestellt ist.
  • 3 zeigt die Bindungsreaktion zwischen dem Oligonukleotid-Primer, der in 2 dargestellt ist, mit der Bromacetamid-derivatisierten Silan-Glasoberfläche, die in 1 gezeigt ist.
  • 4 zeigt eine Ausführungsform einer Primerverlängerungsreaktion als Array, welche die vorliegenden Oligonukleotide verwendet.
  • 5 zeigt eine Ausführungsform einer Ligationsreaktion, welche die vorliegenden Oligonukleotide verwendet.
  • 6 zeigt die Abbildung von Farbstoff endmarkierten Spots von sowohl linearen als auch Haarnadel Oligonukleotid-Primer Verlängerungsreaktionen, die in Beispiel 1 durchgeführt wurden.
  • 7A zeigt die Abbildung von Farbstoff endmarkierten Spots der Primerverlängerung des Ligationsproduktes aus Beispiel 2a.
  • 7B zeigt die Abbildung von Farbstoff endmarkierten Spots der Primerverlängerung des Ligationsproduktes aus Beispiel 2b.
  • 8A zeigt einen Vergleich eines Oligonukleotids mit einer reaktiven Stelle (Peak a) mit einem Oligonukleotid mit fünf reaktiven Stellen (Peak b). Wie durch die Intensität der Markierung gezeigt wird, hat Peak b ungefähr die fünffache Menge an Fluoreszenzmarkierung gegenüber Peak a eingebaut, der nur eine reaktive Stelle aufweist.
  • 8B zeigt, dass ein Oligonukleotid mit fünf reaktiven Stellen nahe der Schwanzposition (Peak a) ungefähr dieselbe Fluoreszenzmarkierung eingebaut hat wie das Haarnadel Oligonukleotid mit fünf reaktiven Stellen (Peak b).
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Befestigung von Oligonukleotiden, die eine Vielzahl von Reaktionsstellen aufweisen, an ein Glassubstrat. Obwohl jede Art von Glas als ein Substrat verwendet werden kann, ist das bevorzugte Substrat Borsilicatglas. Das Substrat kann verschiedene physikalische Formen, wie (aber nicht darauf beschränkt) Objektträger oder Kugeln, annehmen.
  • Die Oberfläche des Substrats ist modifiziert, um die Anheftung der Oligonukleotide an die Oberfläche zu erleichtern. Das Oligonukleotid ist im Allgemeinen mit Thiophosphatgruppen modifiziert. Die Oberfläche des festen Trägers ist mit einer entsprechenden reaktiven Gruppe modifiziert.
  • Es wurde gefunden, dass eine Vielzahl von reaktiven Gruppen auf dem Oligonukleotid die Reaktionswirksamkeit verstärkt. Vorzugsweise enthält das betreffende Oligonukleotid eine Vielzahl von Gruppen in einem einzelnen Molekül, welche die Fähigkeit besitzen, mit der Oberfläche des Substrates zu reagieren. Im allgemeinen kann das Oligonukleotid irgendeine Anzahl von reaktiven Gruppen aufweisen. Vorzugsweise weist das Oligonukleotid von einer bis fünf reaktive Gruppen (siehe 2a, die 5 reaktive Gruppen zeigt) auf. Die reaktiven Gruppen können innerhalb eines Nukleosids nach dem anderen angeordnet sein, oder sie können über das Oligonukleotid verteilt sein. Vorzugsweise sind die reaktiven Gruppen innerhalb von zwei bis sechs Nukleosiden nacheinander angeordnet, um eine Haarnadelstruktur in dem Oligonukleotid zu bilden. Die reaktiven Gruppen sind Thiophosphatgruppen. Obwohl die betreffenden Oligonukleotide nicht auf jene Oligonukleotide mit Haarnadelkonfigurationen beschränkt sind, sind Oligonukleotide mit Haarnadelkonfigurationen, wie jenen, die in den 2c und 2d dargestellt sind, bevorzugt. Alternativ dazu kann das betreffende Oligonukleotid eine geschlossene Schlaufenstruktur, wie in 2b gezeigt, bilden.
  • Erfindungsgemäß weist das Glassubstrat eine Bromacetamid-derivatisierte Silan-Glasoberfläche auf. 1 stellt ein mögliches Reaktionsschema zur Herstellung einer Bromacetamid-derivatisierten Silan-Glasoberfläche dar. Die reaktiven Objektträger können hergestellt werden durch Ausgehen von entweder herkömmlichen Glasobjektträgern oder Amin beschichteten Objektträgern (kommerziell erhältlich von Amersham Pharmacia Biotech Inc. und Corning Inc.). Die Zweiphasenreaktion ist sehr wirksam.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des Oligonukleotids ist in 2c, und detaillierter in 2d gezeigt. In den 2c und 2d ist der Oligonukleotid-Primer ein Haarnadelmolekül mit sechs Nukleosiden in der Schlaufe. Die Nukleoside in der Schlaufe sind durch Thiophosphate verbunden. Die Haarnadel weist ein einzelsträngiges 3'-Ende und ein 5'-Ende in dem doppelsträngigen Stamm auf. Der einzelsträngige Schwanz ist äquivalent zu einem einzelsträngigen Oligonukleotid. Dieser Ansatz erlaubt ein schnelles und wirksames Anheften durch Aufrechterhalten relativ geringer Konzentrationen von Oligonukleotid-Primern und hohen Konzentrationen an reaktiven Gruppen. Die Anheftung des Primers an die Bromacet-amid-derivatisierte Silan-Glasoberfläche ist in 3 gezeigt.
  • Weil das Oligonukleotid an irgendeiner der reaktiven Stellen in der Schlaufe an das Substrat anheften kann, steigt die Reaktionswahrscheinlichkeit (Reaktionsgeschwindigkeit und -wirksamkeit) mit der Anzahl der reaktiven Stellen, die in der Schlaufe enthalten sind, an. Weil die Befestigung des Oligonukleotids in dem Rückgrat liegt, sind sowohl das 5'- und 3'-Ende zusätzlich frei für Modifikationen mit Reportergruppen. Dies ist vielseitiger als wenn die Anker entweder an dem 5'- oder 3'-Ende vorliegen. Während die Reaktion an einem Ende auftritt, steht das andere Ende für weitere Markierung zur Verfügung. Darüber hinaus weist die Haarnadelstruktur eine Stamm-Schlaufeneinheit auf, die zusätzliche Parameter hinzufügt, um die Oligonukleotide voneinander zu beabstanden und die Dichte und die gewünschte Konformation der einzelsträngigen Einheit zur Primerverlängerung ebenso wie zur Ligation zu kontrollieren.
  • Dieses Verknüpfungsschema bietet signifikante Vorteile zur Immobilisierung von cDNA oder irgendeinem PCR Produkt an Mikrochips durch Hybridisierung und Ligation. Wenn beispielsweise das 5'-Ende der Haarnadel während der Synthese chemisch phosphoryliert wird und der 3'-einzelsträngige Schwanz eine Sequenz aufweist, die komplementär zu einer PCR Primer Sequenz ist, könnte das PCR Produkt mit dem einzelsträngigen Schwanz hybridisieren und kovalent durch enzymatische oder chemische Ligation verknüpft werden. Viele der gegenwärtigen Ansätze zur kovalenten Anheftung eines PCR Produkts an eine Oberfläche fokussieren hauptsächlich auf das Modifizieren von PCR Primern. Ein Vorteil dieses Ansatzes ist, dass die reaktive Position in dem selbst gefalteten Makromolekül verborgen sein kann. Der Ansatz der Hybridisierung, gefolgt von Ligation könnte eine höhere Reaktionswahrscheinlichkeit aufweisen als die einfache Wechselwirkung von reaktiven Gruppen, weil eine solche bimolekulare Reaktion von mehreren Faktoren als der alleinigen Wahrscheinlichkeit des Aufeinandertreffens von zwei Substraten abhängt. Das vorliegende Verfahren und die Oligonukleotide sind nicht auf die Hybridisierung von Nukleinsäuren beschränkt. Beispielsweise kann der Oligonukleotid-Primer auch eine Nukleotidsequenz aufweisen, die einer Proteinbindungsstelle entspricht und wäre beispielsweise in Proteinassays nützlich.
  • Das vorliegende Anheftungsverfahren weist das Potenzial auf, Oligonukleotide und DNAs durch eine kovalente Bindung an eine Silica basierte Glasoberfläche anzuheften, mit verbesserter Kontrolle der Reaktionswirksamkeit, molarer Dichte und Konformation und Enzymkompatibilität. Bei der gegebenen Vielseitigkeit der vorliegenden Oligonukleotide ist es möglich, dass Verwendungen mit anderen als den hier erwähnten Substraten gefunden werden. Die folgenden Beispiele dienen nur der Darstellung und sollten nicht verwendet werden, um die angehängten Ansprüche in irgendeiner Weise zu beschränken.
  • Beispiele
  • Objektträgerherstellung
  • Vorgewaschene Glasobjektträger (25 × 75 mm Mikroskopobjektträger von VWR Scientific Products West Chester, PA wurden für 3 Minuten in 95 % Ethanol (350 ml) enthaltend ungefähr 2–3 % (wt/vol) 3-Aminopropylmethylethoxysilan, pH 5,0 untergetaucht, mit Ethanol gewaschen und in einem Ofen bei 75°C für 4 Stunden getrocknet. Nach dem Trocknen wurden die Glasobjektträger in ein Glasgestell gesetzt und in 160 ml N,N-Dimethylformamid (DMF) enthaltend Bromessigsäure (2,0 g, 14,9 mmol), 4-(Dimethylamino)-pyridin (DMAP) (0,4 g, 3,3 mmol) und 1,3-Dicyclohexylcarbodiimid (DCC) (4,0 g, 19,4 mmol) untergetaucht. Der Reaktionsbehälter wurde auf einen Schüttler in der Dunkelheit für 4 Stunden gesetzt. Die Objektträger wurden anschließend mit Ethanol gewaschen und luftgetrocknet.
  • Das Haarnadel Oligonukleotid weist fünf Thiophosphate in der sechs Nukleosid Schlaufe mit einem Stamm von fünf Basenpaaren und einem einzelsträngigen Arm von siebzehn Basen auf, das kommerziell erhältlich ist von Genosys (The Woodland, Texas). Die Thiophosphate sind auf der rechten Seite der kleinen a's in der Sequenz CCTGGaaaaaACCAGGGTATTCTTATAACTGAC angeordnet. Das Haarnadel Oligonukleotid wurde gelöst und in 1 × TE (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, pH 7,0) gelagert. Die Konzentration des Oligonukleotids wurde auf der Basis einer spektrophotometrischen Messung berechnet. Das Oligonukleotid (100 bis 0,4 μM in einer Verdünnungsreihe) wurde auf eine Bromacetamidsilan beschichtete Glasoberfläche unter Verwendung eines Molecular Dynamics Gen III Spotters (Molecular Dynamics, Sunnyvale, CA) aufgebracht. Das Volumen der Spots betrug 0,7 nl, und die Größe betrug 130 μm im Durchmesser.
  • Beispiel 1: Primerverlängerung
  • Beispiel 1 a
  • Die Objektträger mit den Primern wurden auf eine heiße Platte, die auf 48°C erhitzt worden war, gesetzt. Die Primerverlängerung wurde in 45 μl Thermo Sequenase Puffer (25 mM TAPS Puffer, pH 9,3, 50 mM KCl, 2 mM MgCl2, 1 mM 2-Mercaptoethanol) mit 0,5 μM des Farbstoffterminators Cy5-ddGTP, Thermo Sequenase DNA Polymerase (4 Einheiten) durchgeführt. Die verwendeten Matrizen betrugen 2 pmol von entweder einem 23-mer CTGATCGTCAGTTATAAGAATAC oder einem 28-mer CTGATCGTCAGTTATAAGAATACTAGCA (was eine verzweigte Struktur am 5'-Ende des Haarnadelstammes ergab). Die Reaktionsmischung wurde mit kochendem Wasser, nachdem sie für 10 Minuten inkubiert worden war, weggewaschen. Das Bild der Farbstoffterminator markierten Spots wurde unter Verwendung eines Avalance Microscanners (Molecular Dynamics, Sunnyvale, CA) erhalten. Wie in 6 gezeigt wurde beobachtet, dass sich das Integral der Fluoreszenzintensität jedes Spots linear mit der Konzentration der aufgebrachten Lösung ändert.
  • Beispiel 1b
  • Vier Oligonukleotide, die unterschiedlich mit Thiophosphaten in dem Rückgrat modifiziert waren, wurden von Operon Technologies, Inc. (Alameda, CA) bezogen. Die Thiophosphate sind auf der rechten Seite der kleinen a's in der folgenden Sequenz angeordnet: CCTGGaaACCAGGGTATTCTTATAACTGAC weist zwei Thiophosphate in der Haarnadel-Schlaufe auf. aaaaaACCAGGGTATTCTTATAACTGAC weist fünf Thiophosphate in dem 5'-Schwanz auf. AAaCCAGGGTATTCTTATAACTGAC und aAACCAGGGTATTCTTATAACTGAC. Das Oligonukleotid wurde gelöst und in 1 × TE Puffer gelagert. Die Konzentration des Oligonukleotids wurde basierend auf der spektrometischen Messung berechnet. Die Primer wurden aus 50 μl Lösung aufgebracht. Die Primerverlängerung wurde genauso in 45 μl Thermo Sequenase Puffer durchgeführt. Die verwendeten Matrizen betrugen 2 pmol des 23-mer CTGATCGTCAGTTATAAGAATAC. Die Signalintensität des eingebauten Cy5-ddGTP änderte sich dramatisch mit der Zahl der Thiophosphate in den Primern. Wie in 8A gezeigt, wies das Signal eine fünffache Differenz in den Primern mit entweder einem (Peak a) oder fünf Thiophosphaten (Peak b) auf. 8B zeigt, dass ein Oligonukleotid mit fünf reaktiven Stellen nahe der Schwanzposition (Peak a) ungefähr dieselbe eingebaute Fluoreszenzmarkierung wie ein Haarnadel Oligonukleotid mit fünf reaktiven Stellen aufweist.
  • Beispiel 2: Ligation
  • Beispiel 2a
  • Eine 50-mer Thiophosphat Haarnadel, pGAATTCTACCCTGGaaaaaaCCAGGGTAGAATTCGTAAAACGACGGCCAG wurde chemisch während der Synthese phosphoryliert und auf einer Glasoberfläche, wie zuvor beschrieben, immobilisiert. Die Ligation wurde in 40 μl eines Enzympuffers (66 mM Tris-HCl, pH 7,6, 6,6 mM MgCl2, 10 mM DTT, 66 μM ATP) enthaltend 3 Einheiten T4 DNA Ligase und 200 pmol eines Ligationsfragments, 3'-CATTTTGCTGCCGGTCACGGTTC-5', durchgeführt. Die Reaktion wurde bei Raumtemperatur für 2 Stunden inkubiert und mit heißem Wasser gewaschen. Eine Primerverlängerung wurde anschließend mit Cy5-ddTTP durchgeführt. Das Ligationsprodukt diente als ein Selbstverlängerungsprimer, der mit Cy5-ddTTP durch thermale Sequenase markiert wurde. Siehe 7a.
  • Beispiel 2b:
  • Die Ligation eines 100-mer PCR Produkts von pUC-18 wurde mit thermisch stabiler Pfu DNA Ligase bei 48°C durchgeführt. Die Reaktionsmischung enthielt 40 μl Enzympuffer (20 mM Tris-HCl, pH 7,5, 20 mM KCl, 10 mM MgCl2, 1 mM DTT, 10 μM ATP, 0,1 % Igepal) und 4 Einheiten Pfu DNA Ligase und ein 100-mer Fragment (5 pmol) von pUC-18, das mit universal und revers M 13 Primern amplifiziert wurde. Die Reaktion wurde bei 48°C für 15 min inkubiert und anschließend mit ausreichend heißem Wasser gewaschen, um überschüssige Reaktionsbestandteile zu entfernen. Eine Primerverlängerung wurde anschließend mit Cy-3-ddTTP durchgeführt. Das Ligationsprodukt diente als ein Selbstverlängerungsprimer, der mit Cy3-ddTTP durch thermale Sequenase markiert wurde, um die Ligation zu bestätigen. Siehe 7b.
  • Obwohl verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben detailliert beschrieben sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche spezifischen Beispiele beschränkt. Verschiedene Modifikationen sind für den Fachmann einfach erkennbar und fallen in den Schutzbereich der im folgenden angehängten Ansprüche.

Claims (3)

  1. Verfahren zum Binden eines Oligonukleotid-Primers an ein Glassubstrat, welches umfasst: a) Herstellung einer Bromacetamid-derivatisierten Silan-Glasoberfläche auf einem Glassubstrat, und; b) Umsetzung eines Oligonukleotid-Primers, welcher eine Vielzahl von Thiophosphatgruppen enthält, mit der Bromacetamid-derivatisierten Silan-Glasoberfläche aus a), wobei der Oligonukleotid-Primer an das Glassubstrat gebunden wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Vielzahl der Thiophosphatgruppen, welche auf den Oligonukleotid-Primer enthalten sind, zueinander angrenzend vorliegen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Oligonukleotid-Primer in der Konfiguration einer Haarnadel mit einer Schlaufe, welche die Vielzahl der Thiophosphatgruppen enthält, vorliegt.
DE60015368T 1999-09-02 2000-08-24 Verfahren zur befestigung von oligonukleotiden auf ein substrat Expired - Fee Related DE60015368T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US388702 1999-09-02
US09/388,702 US6528319B1 (en) 1999-09-02 1999-09-02 Method for anchoring oligonucleotides to a substrate
PCT/US2000/023255 WO2001016152A2 (en) 1999-09-02 2000-08-24 Method for anchoring oligonucleotides to a substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60015368D1 DE60015368D1 (de) 2004-12-02
DE60015368T2 true DE60015368T2 (de) 2006-02-02

Family

ID=23535172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60015368T Expired - Fee Related DE60015368T2 (de) 1999-09-02 2000-08-24 Verfahren zur befestigung von oligonukleotiden auf ein substrat

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6528319B1 (de)
EP (1) EP1210356B1 (de)
AT (1) ATE280773T1 (de)
AU (1) AU6800400A (de)
CA (1) CA2381761A1 (de)
DE (1) DE60015368T2 (de)
WO (1) WO2001016152A2 (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020076832A1 (en) * 2000-06-02 2002-06-20 Pirrung Michael C. Method of attaching a biopolymer to a solid support
US20030143331A1 (en) * 2001-10-03 2003-07-31 Micrologix Biotech Inc. Attachment of thiophosphate tethered oligonucleotides to a solid surface
US20040241701A1 (en) * 2001-11-07 2004-12-02 Vaughn Smider Method for generation of modular polynucleotides using solid supports
DE10159904A1 (de) * 2001-12-06 2003-07-03 Adnagen Ag Oligonukleotidanordnung, Verfahren zum Nukleotidnachweis sowie Vorrichtung hierfür
US20050074781A1 (en) * 2003-10-02 2005-04-07 Herbert von Schroeder Nucleic acid braided J-probes
GB0326073D0 (en) 2003-11-07 2003-12-10 Solexa Ltd Improvements in or relating to polynucleotide arrays
US7781187B2 (en) 2005-12-30 2010-08-24 Corning Incorporated Fluorescent dyes
CA2665536C (en) 2006-10-05 2016-02-16 Massachusetts Institute Of Technology Multifunctional encoded particles for high-throughput analysis
US9476101B2 (en) 2010-06-07 2016-10-25 Firefly Bioworks, Inc. Scanning multifunctional particles

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5118605A (en) * 1984-10-16 1992-06-02 Chiron Corporation Polynucleotide determination with selectable cleavage sites
US5700637A (en) 1988-05-03 1997-12-23 Isis Innovation Limited Apparatus and method for analyzing polynucleotide sequences and method of generating oligonucleotide arrays
US5237016A (en) * 1989-01-05 1993-08-17 Siska Diagnostics, Inc. End-attachment of oligonucleotides to polyacrylamide solid supports for capture and detection of nucleic acids
US5888819A (en) 1991-03-05 1999-03-30 Molecular Tool, Inc. Method for determining nucleotide identity through primer extension
SE501439C2 (sv) 1993-06-22 1995-02-13 Pharmacia Lkb Biotech Sätt och anordning för analys av polynukleotidsekvenser
US5807522A (en) 1994-06-17 1998-09-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Methods for fabricating microarrays of biological samples
US5770365A (en) 1995-08-25 1998-06-23 Tm Technologies, Inc. Nucleic acid capture moieties
US5770151A (en) 1996-06-05 1998-06-23 Molecular Dynamics, Inc. High-speed liquid deposition device for biological molecule array formation
US5837860A (en) 1997-03-05 1998-11-17 Molecular Tool, Inc. Covalent attachment of nucleic acid molecules onto solid-phases via disulfide bonds

Also Published As

Publication number Publication date
EP1210356A2 (de) 2002-06-05
EP1210356B1 (de) 2004-10-27
WO2001016152A3 (en) 2001-07-26
WO2001016152A2 (en) 2001-03-08
US6528319B1 (en) 2003-03-04
AU6800400A (en) 2001-03-26
CA2381761A1 (en) 2001-03-08
ATE280773T1 (de) 2004-11-15
DE60015368D1 (de) 2004-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69731132T2 (de) Festträger-Reagenzien für die direkte Synthese von 3'-markierten Polynukleotiden
DE69635744T2 (de) Modifizierte Nukleinsäuresonden
DE60223276T2 (de) Verfahren zur Blockierung von unspezifischen Hybridisierungen von Nukleinsäuresequenzen
DE60029042T2 (de) Festphase Nukleinsäuremarkierung durch Transaminierung
DE69827013T2 (de) Basenanaloga
EP1291354A2 (de) Nukleotidzusammensetzung mit einem spaltbaren Linker
DE10154291B4 (de) Verfahren zum Nachweis von Nukleinsäuren in Form eines Trockenschnelltestes
US20040241713A1 (en) Composition for immobilization of biological macromolecules in hydrogels, a method for preparing a composition, a biochip, and a method for performing the PCR over biochip
EP1257662A2 (de) Methode zum nachweis von mutationen mittels primerverlängerung an arrays
DE60015368T2 (de) Verfahren zur befestigung von oligonukleotiden auf ein substrat
DE102004009704A1 (de) Makromolekulare Nukleotidverbindungen und Methoden zu deren Anwendung
US20170051338A1 (en) Self-assembly of dna origami: a new diagnostic tool
WO2008043426A2 (de) Komponenten und verfahren zur enzymatischen synthese von nukleinsäuren
DE3446635A1 (de) Synthese von aminoderivaten von oligonukleotiden
JP2005538726A (ja) 固体支持体上に配列させるための核酸インク組成物
DE102004025696A1 (de) Verfahren, Oberfläche und Substrate zu hochparallelen Analysen von Nukleinsäureketten
US7541448B2 (en) Oligonucleotides containing molecular rods
DE60218586T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Liganden-Arrays
EP1425417B1 (de) Detektion von wechselwirkungen auf sonden-arrays
EP2241639B1 (de) Verfahren zur Geno- und Pathotypisierung von Pseudomonas aeruginosa
DE60123056T2 (de) Basenanaloge
US7183405B2 (en) Compositions and methods for labeling oligonucleotides
WO2004029299A2 (de) Verfahren zum nachweis und zur differenzierung von bakterien
DE3807975A1 (de) Verfahren zur optischen charakterisierung von nukleinsaeuren und oligonukleotiden
WO2003040679A2 (de) Reversible bindung eines fluorophors an eine oberfläche zur detektion von ligat-ligand-assoziationsereingnissen durch fluoreszenz-quenchen

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: GE HEALTHCARE BIO-SCIENCES CORP., PISCATAWAY, N.J.

8339 Ceased/non-payment of the annual fee