JP2014506485A - 回転依存転写配列決定システムおよび使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2011年2月23日出願の米国出願第61/463,850号および2011年7月30日出願の米国出願第61/574,270号の優先権の恩典を主張する。
本願は、概ね、核酸の配列決定システムおよび方法、ならびにそのようなシステムおよび方法において使用することができる組成物に関する。
現在、細菌およびウイルス病原体の検出およびタイピングには、いくつかの技術が利用可能となっている。これには、
1)種/株特異的PCR、反復配列ベースPCR(rep-PCR)、パルスフィールドゲル電気泳動(PFGE)および光学DNAマッピングを含む遺伝子配列の間接的決定、
2)多座配列タイピング(MLST)もしくは総細菌ゲノム配列決定のいずれかによる配列の直接的決定、または
3)上記の組み合わせ、例えば質量分析によるPCR産物の塩基組成の決定
を用いる方法が含まれる。
回転依存転写配列決定は、固相表面に対して固定されたRNAポリメラーゼに基づいている。転写の結果として、RNAポリメラーゼは核酸にトルクを与え、そしてこれはその核酸に付加されたタグの回転として現れる。
本明細書には、複雑さ、費用、拡張性ならびに究極的にはより長いリード長、より高いスループットおよび向上した精度を含む、既存の単一分子システムの制約の多くを緩和する単一分子配列決定システムが記載されている。本明細書に記載されるリアルタイム・単一分子配列決定法およびシステムは、高い処理性の転写機構およびシンプルな光学画像化システムによって、数千のヌクレオチドをごく短時間の間に高い精度で配列決定することができる。
回転依存転写配列決定は、RNAポリメラーゼによる標的核酸分子の転写に基づいている。RNAポリメラーゼは固相表面上に固定されており、そして標的核酸分子に回転タグが結合されている。転写時、RNAポリメラーゼは、鋳型核酸上に、およそ8塩基のRNA:DNAハイブリッドを含む転写バブルを形成する。RNAポリメラーゼは、二本鎖核酸鋳型に沿って前進する際、そのバブルの前端でらせん(helix)を解き、そして後端で鎖(strand)を再アニールしなければならない。二重らせんを解く結果として発生するトルクは、ヌクレオチドの組み込みごとに、RNAポリメラーゼに対して鋳型核酸を約36°回転させる。したがって、RNAポリメラーゼが固相表面上に固定され、回転タグが鋳型核酸に付加されていれば、鋳型核酸の回転を観察することができ、そしてこれがその酵素による転写活性(すなわち、ヌクレオシド三リン酸の組み込み)の指標となる。
本明細書に記載される回転依存転写配列決定において、RNAポリメラーゼは、固相表面上に固定される。本明細書に記載される態様において、固相表面は、典型的に、シリカベースのガラス(例えば、ホウケイ酸ガラス、溶解ガラスまたは石英)から製造される。単一分子の画像化用の固相表面材料は当技術分野で周知かつ慣用的に使用されており、そして単一分子の画像化に使用されるのと同じ固相表面材料はアレイ形式でも使用することができる。しかし、その他の材料(例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン、ケイ素、窒化ケイ素およびその他のポリマーまたはそれらの複合材)もまた、それらが本明細書に記載される配列決定で使用するのに適している限り、使用することができる。図1Bは、固相表面30が検出システムも含む、「オンチップ」態様を示している。これらのタイプの固相表面(例えば、CMOSおよびCCD)もまた当技術分野で公知であり、そして以下でより詳細に考察されている。
本明細書に記載される回転依存転写配列決定法は、転写プロセス時のRNAポリメラーゼの作用および転写された核酸に加わる回転力に基づく(例えば、US 2007/0077575を参照のこと)。本明細書に記載される配列決定法では、多サブユニットのRNAポリメラーゼ(例えば、大腸菌もしくはその他の原核生物RNAポリメラーゼまたは真核生物RNAポリメラーゼの1つ)を使用することができるが、小さい単一サブユニットのRNAポリメラーゼ、例えばバクテリオファージ由来のもの、が特に適している。単一サブユニットのRNAポリメラーゼまたはそのような酵素をコードする遺伝子は、T3、T7、SP6またはK11バクテリオファージから得ることができる。
回転依存転写配列決定のための核酸分子は、真核生物、細菌および古細菌を含む事実上任意の供給源から得ることができる。真核生物核酸は、ヒトもしくはその他の哺乳動物(例えば、霊長類、ウマ、ウシ、イヌ、ネコおよびげっ歯類)または非哺乳動物(例えば、鳥類、爬虫類(例えば、ヘビ、カメ、ワニ等)および魚類)由来であり得、原核生物核酸は、細菌(例えば、病原性細菌、例えば連鎖球菌、大腸菌、緑膿菌およびサルモネラ菌であるがこれらに限定されない)または古細菌(例えば、クレンアーキオータまたはユリアーキオータ)由来であり得る。
本明細書に記載される回転依存転写配列決定法のために、配列決定される標的核酸分子は、同分子に結合された回転タグを含む。そのようなタグは、RNAポリメラーゼによって核酸に加わるトルクの下で回転するよう、核酸に固定される。回転タグは、直径が数ミクロン(例えば、1ミクロン、2ミクロン、3ミクロンまたは5ミクロン超)の大きなもの、および直径がナノメートル(例えば、約50 nm、100 nm、250 nm、500 nm、750 nm、850 nmまたは950 nm)の小さなものであり得る。本明細書で使用される場合、回転タグは、非球形または球形であり得るが;しかし、回転タグが単一の球体である場合、それは回転を検出するのに使用できるいくつかの不均一な特徴を有さなければならない。
いくつかの態様において、本明細書に記載される回転依存転写配列決定法は、標的核酸分子に有向性の力を適用し、標的核酸分子を一定量の張力の下に置く工程を含む。標的核酸分子上の張力は、それ自身の上に折り畳まれるまたは崩れ落ちることのあるより長い標的核酸分子の場合に重要となる。標的核酸分子の任意のタイプの異常ならせん構造は、RNAポリメラーゼから回転タグに伝達されるトルクを減弱または遮蔽し得る。
本明細書に記載される回転依存転写配列決定法における様々な配列決定条件下での回転タグの回転パターンの検出は、回転タグ上に光を投射するための光源、および回転タグを可視化し回転パターンの変化を観察するための光学手段を必要とする。本明細書に記載される回転依存転写配列決定法では任意の多くの適切な照射法および光学手段を使用することができるが、本発明のシステムおよび方法が簡潔であることならびに検出要素として複雑かつ高価な技術を必要としないことの例として、以下の態様を提供する。
再び図1Aを参照すると、回転依存転写複合体100は、多くの異なる様式で作製され得る。例えば、プロモーター結合標的核酸分子10が、RNAポリメラーゼ20が固定された固相表面30に提供され得る。この態様において、回転タグ40は、標的核酸分子10が、固定されたRNAポリメラーゼ20と複合体化される前または後に、標的核酸分子10に結合され得る。別の例では、RNAポリメラーゼ20およびプロモーター結合標的核酸分子10が組み合わされ、次いで固相表面30に沈着され得る。示されているように、回転タグ40は、この複合体が固相表面30に沈着される前または後に、プロモーター結合標的核酸分子10に結合され得る。別の例では、回転タグ40がプロモーター結合標的核酸分子10に付加され、そしてRNAポリメラーゼ20と接触させられ得る。RNAポリメラーゼ20は、回転タグ付き標的核酸分子10を導入する前に固相基材30に固定され得、また、複合体全体が固相基材30に沈着および固定され得る。
本明細書に記載される回転依存転写配列決定法は、ヌクレオチドの非同期組み込みに基づき核酸を配列決定するのに使用することができる。非同期態様における、初期反応を行う配列決定条件(すなわち、第1配列決定条件)は、その少なくとも1つが律速であり少なくとも1つの非律速である、異なる量で存在する4つのヌクレオシド三リン酸の存在を含む。例えば、4つのヌクレオシド三リン酸のうちの1つが律速量(例えば、他の3つのヌクレオシド三リン酸の量よりも少ない量)で提供される。そのような反応において、RNAポリメラーゼは、律速量で提供されたヌクレオシド三リン酸を転写物に組み込もうとするごとに効果的に休止し、そしてそのような休止は、本明細書に記載されるように回転タグの回転パターンで観察することができる。
本明細書に記載される回転依存転写配列決定法は、ベース・バイ・ベース配列決定としても知られ得る、同期パターンで、核酸を配列決定するのに使用することができる。同期またはベース・バイ・ベース態様における、初期反応を行う配列決定条件(すなわち、第1配列決定条件)は、単一のヌクレオシド三リン酸の存在を含む。そのような反応において、RNAポリメラーゼによる転写は、標的核酸がその位置に相補的な塩基を含んでいる場合に限り進行し、それは、本明細書に記載されるように回転タグの回転パターンの変化として観察することができる。二重らせんの構造的特徴に基づき、RNAポリメラーゼによる1つのヌクレオチドの組み込みは、約36度の回転を引き起こす。そのような反応条件は、回転タグの回転パターンが変化しなくなるまで継続される。回転パターンの累積的変化は、第1のヌクレオシド三リン酸が転写物に(例えば、標的核酸分子のホモポリマー領域に)連続的に組み込まれた回数を正確に決定するのに使用できることが理解されるであろう。
本明細書に記載される回転依存転写配列決定法は、例えば、非限定的に、配列決定情報の精度を向上させるためおよび配列決定反応において得られる情報量を増大させるために利用することができる、多くの異なるバリエーションおよび慣用的な改変を受け入れることができる。
製造品(例えば、キット)が本明細書で提供される。製造品は、本明細書で考察されているような、複数のRNAポリメラーゼ酵素が固定される固相基材を含み得る。複数のRNAポリメラーゼ酵素は、少なくとも10個のRNAポリメラーゼ(例えば、少なくとも20、50、75もしくは100個の酵素)、少なくとも100個のRNAポリメラーゼ(例えば、少なくとも200、500もしくは1,000個の酵素)または少なくとも1,000個のRNAポリメラーゼ(例えば、少なくとも約2,500、5,000、10,000もしくは50,000個の酵素)を表す。
本明細書に記載される回転依存転写配列決定システムは、少なくとも1つの配列決定モジュールを含む。標的核酸分子を配列決定するための配列決定モジュールは、典型的に、固相基材を受け取るための容器、有向性の力を提供するための張力源、回転タグ上に光を投射するための光源および回転タグの回転のパターンを検出するための光学手段を含む。張力源、光源および光学手段は、本明細書で考察されている。固相基材を受け取るための容器は、例えば、凹型チャンバーとして構成され得る。一般に、回転依存転写配列決定システムにおいて使用するための固相基材は、同基材上に固定された複数のRNAポリメラーゼを有し、そして高スループット配列決定システムでは、固相表面は本明細書に記載されるようなオンチップ態様であり得る。配列決定モジュールはまた、コンピュータープロセッサまたはコンピュータープロセッサと対話する手段を含み得る。さらに、配列決定モジュールの一部として一次分析ソフトウェアが提供され得る。
図10は、回転タグの回転パターンの映像のスクリーンショットおよび対応するデジタル化を示しており(上)、これが次にグラフ形式で示されている(下)。回転タグは、2.8ミクロンのストレプトアビジンコートビーズに1ミクロンのビオチンコートビーズが付加されたものである。転写は、4つすべてのヌクレオシド三リン酸の存在下で、Hisタグ付きRNAポリメラーゼによって行われた。図10は、回転タグの回転パターンを、検出器で取り込んだ画像から明瞭かつ確実に検出および測定できることを示している。
NTA単層を、記載されたようにして調製した(Paik et al., 2005, Chem. Commun., 15: 1956-58を参照のこと。Ni-NTA表面は、このNTA官能化基材を、0.1 M NiCl2を含む10 mM Tris-HCl緩衝液(pH 8.0)に30分間浸漬することによって得た。次いでこの基材をMilli-Q水で数回すすぎ、そして窒素流下で乾燥させた。
38アミノ酸のSBPタグをコードするDNAフラグメントを、鋳型としてpTAGk19ならびにプライマーとして合成DNAオリゴマーRP46およびRP47(以下を参照のこと)を用いるPCRにより合成した。このフラグメントをNcoIで消化し、pBH16117にライゲートして、pRP6を得た。
Si(III)へのRNAポリメラーゼ分子の固定のために、以下の反応スキームを行った:(a)40% NH4F、10分間、25℃;(b)Cl2ガス、20分間、100℃;(c)mPEG、一晩、真空、150℃;(d)DSC、DEIDA、DMAP、DMF、一晩、25℃;(f)BBTO、ジエチルエーテル、6時間、25℃;(g)CuSO4、エタノール 20分間、25℃;(h)6x Hisタグ付きタンパク質のインキュベーション。
ポリ(ジメチルシロキサン)(PDMS)と硬化剤(Sylgard 184、Dow Corning)の10:1(v/v)混合物を、パターン構造化シリコンマスターに対してキャストし、5ミクロンの線の特徴、3および10ミクロンの間隔の線の特徴ならびに5ミクロンの間隔を有するPDMSスタンプを調製した。非酸化PDMSスタンプを、約1時間、0.1 M NiCl2を含む10 mM Tris-HCl緩衝液(pH 8.0)中でインキュベートし、次いで窒素流下で乾燥させた。このスタンプを、3分間、NTA末端化基材と接触させた。スタンプを剥がした後、Ni(II)プリントされた基材を、30分間、100 nMのHis-T7 RNAPと共にds-DNA、プロモーターおよびストレプトアビジン・ビオチン結合を介して付加された磁気タグを含む約200μLの25 mM Tris-HCl緩衝液(pH 7.5)中でインキュベートし、次いで過剰なタンパク質を除去するために10 mM Tris-HCl緩衝液(pH 8.0)およびMilli−Q水ですすいだ。
2.8ミクロンのSAコンジュゲートビーズ(Dynal)および1.0ミクロンのビオチニル化ビーズをPBSで希釈し(それぞれ、1:20および1:200)、室温で15分間混合した。以前に記載されたようにしてカバースリップをNi2+-NTA HRPコンジュゲート(Qiagen)でコーティングし、そしてカバースリップをわずかに離して整列させることによってフローチャンバーを構築した(Noji et al., 1997, Nature, 386: 299-302を参照のこと)。
図2Cは、不動態化されたニッケルコートガラススライド上にHisタグ付きRNAポリメラーゼおよび5.1 Kb DNA鋳型によって係留された回転タグのアレイを示している。この「準無作為」アレイは、ビーズを互いに対して規則的な距離に配置させる磁場の適用を介して形成された。円錐状の磁場によって磁気タグが規則的な様式でガラス表面に引き付けられるようスライドを上下反転させることによって、シングレット、ダブレットおよびトリプレットビーズを保持する核酸を表面に付加した。2次元空間内での磁気ビーズのパーコレーションによって、図2Cに示されるパターンが能動的に形成された。その後、磁石を取り除き、そして磁石が核酸に張力を適用するようフローチャンバーを再度上下反転させた。次いで、配列決定反応混合物をフローチャンバーに送達し、全分子の転写・配列決定を並行して開始させた。
転写による配列決定のためのDNA鋳型は、T7プロモーターを保有する4.6 kbファージT7 DNAフラグメントとラムダDNAの0.5 kbビオチニル化フラグメントを1つに接合することによって調製した。4.6 kbフラグメントは、#T7pPK13フォワードプライマーおよび3'末端にXbaI認識部位を含む#T7phi17REVプライマーを用いるPCRによって作製した。0.5 kb PCRフラグメントは、ビオチン-16-dUTP(Roche)の存在下で#F3および#R3プライマーを用いるPCRによって作製した。PCRが完了した後、精製されたPCR産物をNheIで消化し、そしてQIAquick PCR Purification Kit(Qiagen)で清浄化した。
(SEQ ID NO: 1;下線はT7プロモーター配列であり、太字のGは+1であり、太字のCは+20位の休止部位である);#T7phi17REV:
(SEQ ID NO: 2;Xba部位を含む);#F3:
(SEQ ID NO: 3;5'末端にNheI制限部位を含む);および#R3:
。
条件1(フローセル内で2成分粒子を形成する)
1000μlの1ミクロンのDynabeads MyOne Streptavidin T1をPBS中に1:100希釈し、洗浄のために磁石によって降下させ、上清を除去し、そしてビーズを20μlの緩衝液B + 0.1% BSAに再懸濁した。このビーズを0.5mlチューブに移し、そしてフローセルへの注入前に2分間超音波処理した。
転写/配列決定反応の全体を、磁気およびポリスチレンビーズの連続的配置の代わりにこの2成分粒子を以下のようにして事前形成したことを除いて、上記の条件1の通りに設定した。PBSに1:100希釈された1ミクロンDynabeads MyOne SA T1(Dynal)および1:500希釈された0.8ミクロンポリスチレンビオチンビーズ(Kisker)の混合物1000μlを回転装置において室温で30分間混合し、2成分粒子を形成した。このビーズを磁石で降下させ、未結合のポリスチレン粒子を含む上清を除去し、そしてビーズを20μlの緩衝液B + 0.1% BSAに再懸濁した。このビーズを0.5mlチューブに移し、反応混合物に添加する前に2分間超音波処理した。
重要なことは、本明細書に記載される回転依存転写配列決定の利点の1つは、特に非常に長い稼働能力をふまえて、費用が少なくてすむ、ということである。以下の表は、ヒトゲノム全体の配列決定の予想される費用を示している。
Claims (65)
- RNAポリメラーゼがその上に固定されている固相基材を提供する工程;
RNAポリメラーゼと標的核酸分子とを第1配列決定条件下で接触させる工程であって、標的核酸分子が回転タグを含み、第1配列決定条件が4つのヌクレオシド三リン酸の存在を含み、該4つのヌクレオシド三リン酸のうちの第1のヌクレオシド三リン酸が律速量で存在する、工程;
第1配列決定条件下での回転タグの回転パターンを検出する工程;および
回転パターンの変化に基づき、標的核酸分子に沿った第1のヌクレオシド三リン酸の位置情報を決定する工程
を含む、標的核酸分子の配列を決定する方法。 - 固相基材がガラスである、請求項1記載の方法。
- RNAポリメラーゼがバクテリオファージRNAポリメラーゼである、請求項1記載の方法。
- バクテリオファージRNAポリメラーゼがT7 RNAポリメラーゼである、請求項3記載の方法。
- バクテリオファージRNAポリメラーゼがT3 RNAポリメラーゼである、請求項3記載の方法。
- RNAポリメラーゼが細菌RNAポリメラーゼである、請求項1記載の方法。
- 細菌RNAポリメラーゼが大腸菌(E.coli)RNAポリメラーゼである、請求項6記載の方法。
- RNAポリメラーゼがHisタグを介して固相表面上に固定される、請求項1記載の方法。
- 標的核酸分子が真核生物由来である、請求項1記載の方法。
- 標的核酸分子が二本鎖である、請求項1記載の方法。
- 標的核酸分子が生物学的サンプル中に含まれる、請求項1記載の方法。
- 標的核酸分子がRNAポリメラーゼプロモーター配列を含む、請求項1記載の方法。
- 回転タグが第1タグおよび第2タグを含む、請求項1記載の方法。
- 第1タグが磁気タグである、請求項1記載の方法。
- 検出工程が、回転タグ上に光を投射することを含む、請求項1記載の方法。
- 検出工程が、顕微鏡を介して回転パターンを観察することをさらに含む、請求項15記載の方法。
- 検出工程が、回転パターンをCMOSまたはCCDで取り込むことをさらに含む、請求項1記載の方法。
- 固相基材がCMOSまたはCCDである、請求項1記載の方法。
- 検出工程が、回転パターンを磁気画像として取り込むことを含む、請求項1記載の方法。
- 磁気画像がGMRセンサーまたはMRAMアレイに取り込まれる、請求項19記載の方法。
- 検出工程が、回転パターンを電場として取り込むことを含む、請求項1記載の方法。
- 画像がRAMセンサーに取り込まれる、請求項21記載の方法。
- 標的核酸分子に有向性の力を適用する工程をさらに含む、請求項1記載の方法。
- 有向性の力が磁石によって生成される、請求項23記載の方法。
- 有向性の力が流動または圧力によって生成される、請求項23記載の方法。
- RNAポリメラーゼがその上に固定されている固相基材を提供する工程;
RNAポリメラーゼと、回転タグを含む標的核酸分子とを第2配列決定条件下で接触させる工程であって、第2配列決定条件が4つのヌクレオシド三リン酸の存在を含み、該4つのヌクレオシド三リン酸のうちの第2のヌクレオシド三リン酸が律速量で存在する、工程;
第2配列決定条件下での回転タグの回転パターンを検出する工程;および
回転パターンの変化に基づき、標的核酸分子に沿った第2のヌクレオシド三リン酸の位置情報を決定する工程
をさらに含む、請求項1記載の方法。 - 第2配列決定条件下での接触工程および検出工程が、第1配列決定条件下での接触工程および検出工程と同時に実施される、請求項26記載の方法。
- 第2配列決定条件下での接触工程および検出工程が、第1配列決定条件下での接触工程および検出工程の前または後に順に実施される、請求項26記載の方法。
- RNAポリメラーゼがその上に固定されている固相基材を提供する工程;
RNAポリメラーゼと、回転タグを含む標的核酸分子とを第3配列決定条件下で接触させる工程であって、第3配列決定条件が4つのヌクレオシド三リン酸の存在を含み、該4つのヌクレオシド三リン酸のうちの第3のヌクレオシド三リン酸が律速量で存在する、工程;
第3配列決定条件下での回転タグの回転パターンを検出する工程;および
回転パターンの変化に基づき、標的核酸分子に沿った第3のヌクレオシド三リン酸の位置情報を決定する工程、
をさらに含む、請求項26記載の方法。 - 標的核酸分子における第1、第2および第3のヌクレオシド三リン酸の位置情報から標的核酸分子の配列を決定する工程をさらに含む、請求項29記載の方法。
- RNAポリメラーゼがその上に固定されている固相基材を提供する工程;
RNAポリメラーゼと、回転タグを含む標的核酸分子とを第4配列決定条件下で接触させる工程であって、第4配列決定条件が4つのヌクレオシド三リン酸の存在を含み、該4つのヌクレオシド三リン酸のうちの第4のヌクレオシド三リン酸が律速量で存在する、工程;
第4配列決定条件下での回転タグの回転パターンを検出する工程;および
回転パターンの変化に基づき、標的核酸分子に沿った第4のヌクレオシド三リン酸の位置情報を決定する工程
をさらに含む、請求項29記載の方法。 - RNAポリメラーゼと標的核酸分子とを配列決定条件下で接触させる工程であって、配列決定条件が少なくとも1つのヌクレオシド三リン酸の存在を含み、RNAポリメラーゼが固相基材上に固定されており、標的核酸分子が回転タグを含む、工程;
回転タグの回転パターンを検出する工程;
接触工程および検出工程を複数回繰り返す工程;ならびに
少なくとも1つのヌクレオシド三リン酸の存在下での回転パターンの変化の存在または非存在に連続的に基づき、標的核酸分子の配列を決定する工程
を含む、標的核酸分子の配列を決定する方法。 - 配列決定条件が単一のヌクレオシド三リン酸の存在を含む、請求項32記載の方法。
- 配列決定条件が4つのヌクレオシド三リン酸の存在を含み、該4つのヌクレオシド三リン酸のうちの第1のヌクレオシド三リン酸が律速量で存在する、請求項32記載の方法。
- 1つまたは複数のRNAポリメラーゼがその上に固定されている固相基材を提供する工程;
該1つまたは複数のRNAポリメラーゼと標的核酸分子とを第1配列決定条件下で接触させる工程であって、標的核酸分子が回転タグを含み、第1配列決定条件が4つのヌクレオシド三リン酸のうちの第1のものの存在を含む、工程;ならびに
第1配列決定条件下で、回転パターンに変化が起きるかどうかを検出する工程であって、
回転パターンに変化が起きた場合、方法が、第1配列決定条件下で接触工程およびその後の工程を繰り返す工程をさらに含み、
回転パターンに変化が起きなかった場合、方法が、第2配列決定条件下で接触工程およびその後の工程を繰り返す工程をさらに含み、ここで、第2配列決定条件が4つのヌクレオシド三リン酸のうちの第2のものの存在を含み、
ここで、回転パターンに変化が起きた場合、方法が、第1配列決定条件下で接触工程およびその後の工程を繰り返す工程をさらに含み、
ここで、回転パターンに変化が起きなかった場合、方法が、第3配列決定条件下で接触工程およびその後の工程を繰り返す工程をさらに含み、ここで、第3配列決定条件が4つのヌクレオシド三リン酸のうちの第3のものの存在を含む、
回転パターンに変化が起きるかどうかを検出する工程;
第1、第2または第3配列決定条件下での回転パターンの変化の発生に連続的に基づき標的核酸分子の配列を決定する工程
を含む、標的核酸分子の配列を決定する方法。 - 複数のRNAポリメラーゼがその上に固定されている固相基材を含む、製造品。
- 固相基材が銅およびPEGでコーティングされている、請求項36記載の製造品。
- 固相基材がニッケルおよびPEGでコーティングされている、請求項36記載の製造品。
- 固相基材がNi-NTAでコーティングされている、請求項36記載の製造品。
- 固相基材がCMOSまたはCCDである、請求項36記載の製造品。
- 回転タグをさらに含む、請求項36記載の製造品。
- 回転タグが非球形タグを含む、請求項41記載の製造品。
- 回転タグが、光学的に区別できる不均一表面を有する球形タグを含む、請求項41記載の製造品。
- T7 RNAポリメラーゼプロモーター配列をさらに含む、請求項36記載の製造品。
- ビオチニル化核酸係留配列をさらに含む、請求項36記載の製造品。
- 1つまたは複数のヌクレオシド三リン酸をさらに含む、請求項36記載の製造品。
- 磁気参照タグを通じて軸に対する回転タグの回転を同定する;
該回転およびヌクレオシド三リン酸の存在に基づき標的核酸分子の配列をコンパイルする;または
磁力を適用する
ための説明書をさらに含む、請求項36記載の製造品。 - 説明書が電子的な形態で提供される、請求項47記載の製造品。
- 以下を含む配列決定モジュールを含む、標的核酸分子の単一塩基配列決定のための装置:
固相基材を受け取るための容器であって、固相基材が、その上に固定されている複数のRNAポリメラーゼを含む、容器;
固相表面上に固定されている複数のRNAポリメラーゼによって転写される標的核酸分子に張力を適用するのに十分でありかつそのような方向に向けられている有向性の力を提供するための供給源;
固相表面上に固定されている複数のPNAポリメラーゼによって転写される標的核酸分子に結合されている回転タグ上に光を投射するための光源;および
固相表面上に固定されている複数のRNAポリメラーゼによって転写される標的核酸分子に結合されている回転タグの回転パターンを検出するための光学手段(optics)。 - コンピュータープロセッサをさらに含む、請求項49記載の装置。
- 核酸の配列決定に関係する試薬および緩衝液を収容および輸送するためのマイクロフルイディクス手段(microfluidics)をさらに含む、請求項49記載の装置。
- 試薬がヌクレオシド三リン酸からなる群より選択される、請求項49記載の装置。
- 緩衝液が、洗浄緩衝液、酵素結合緩衝液および配列決定緩衝液からなる群より選択される、請求項49記載の装置。
- 有向性の力を提供するための供給源が磁石を含む、請求項49記載の装置。
- 有向性の力を提供するための供給源が液体の流動を含む、請求項49記載の装置。
- 光学手段が顕微鏡を含む、請求項49記載の装置。
- 光学手段がカメラを含む、請求項49記載の装置。
- 以下を含むサンプル調製モジュールをさらに含む、請求項49記載の装置:
生物学的サンプルを受け取るための容器;ならびに
配列決定する核酸の単離および調製に関係する試薬および緩衝液を収容および輸送するためのフルイディクス手段(fluidics)。 - 試薬が細胞溶解試薬および切断酵素からなる群より選択される、請求項58記載の装置。
- 緩衝液が溶解緩衝液および洗浄緩衝液からなる群より選択される、請求項58記載の装置。
- 以下を含む鋳型仕上げモジュール(Template Finishing Module)をさらに含む、請求項58記載の装置:
RNAポリメラーゼプロモーター配列および回転タグを核酸分子に付加するのに関係する試薬および緩衝液を収容および輸送するためのフルイディクス手段。 - 試薬が、リガーゼ酵素、分子モーター結合配列、磁気タグおよび係留手段(tether)からなる群より選択される、請求項61記載の装置。
- 緩衝液が、リガーゼ緩衝液、磁気参照タグ結合緩衝液、回転タグ結合緩衝液および酵素結合緩衝液からなる群より選択される、請求項61記載の装置。
- 標的核酸分子の第1位置に関して第1データを受け取る工程であって、第1データが回転の存在もしくは非存在および/または回転タグの回転間の時間長を示す、工程;
標的核酸分子の第1位置に関して第2データを受け取る工程であって、第2データが転写時に利用可能な1つまたは複数のヌクレオシド三リン酸の存在および/または量を示す、工程;
標的核酸分子の第2位置に関して別の第1データおよび別の第2データを受け取る工程;
標的核酸分子の第3位置に関してさらに別の第1データおよびさらに別の第2データを受け取る工程;
第1データおよび第2データを受け取る工程を、標的核酸分子の第4およびそれ以降の位置に関して繰り返す工程;ならびに
各位置に関して受け取った第1データおよび第2データに基づき標的核酸分子の配列を決定する工程
を含む、標的核酸分子の転写時に得られるデータに基づいて、回転タグを含む標的核酸分子の配列を決定する方法。 - 第1データおよび第2データが、示された位置のヌクレオチドとして記録される、請求項64記載の方法。
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