JP2015519886A - 核酸サンプル調製 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2012年4月16日に提出された米国仮特許出願第61/624,897号の利益を主張し、この出願は引用によって本出願に組込まれる。
本明細書中で挙げられる全ての出版物、特許又は特許出願は、それぞれ個別に出版物、特許又は特許出願が具体的に且つ個別に引用によって組み込まれることを示した場合と同程度に、引用によって本明細書中に組み込まれる。
幾つかの実施形態において、本明細書中に記載されているのは流体から核酸を回収するためのデバイスである。1つの態様において、本明細書中に記載されているのは細胞又は他の粒子の材料を含む流体から核酸を回収するためのデバイスである。他の態様において、本明細書中に記載されているのは、細胞又はタンパク質を含む流体から核酸を回収でき及び/又は単離できるデバイスである。他の例において、本明細書中に記載されているのは、細胞物質から核酸を回収でき及び/又は単離できるデバイスである。
複数の交流電極は、本明細書中に記載されている分離プロセスに適した任意の方法で随意に形成される。例えば、電極及び/又はDEP電場における細胞の濃縮を含むシステム又は装置のさらなる記載は、そのような開示のために本明細書中に組み込まれたPCT特許公報WO 2009/146143で見られる。
いくつかの実施形態において、本明細書中に開示された電極は、本明細書中に開示された方法を実行するのに適した任意の方法で配置することができる。
材料が1つ以上の層で電極構造を被覆することで、電極で又は電極の近くで生じ得る、限定されないが電気分解反応、加温及び無秩序な流体の移動を含む有害な電気化学効果を弱めることができ、且つ細胞、細菌、ウィルス、ナノ粒子、DNA及び他の生体分子の有効な分離を行うことが可能になる。いくつかの実施形態において、電極構造上を被覆する層の材料は1つ以上の多孔質層であり得る。他の実施形態において、1つ以上の多孔質層はポリマー層である。他の実施形態において、1つ以上の多孔質層はヒドロゲルである。
いくつかの実施形態において、本明細書中に記載されている方法、デバイスおよびシステムは、流体物質(汚染物質、残留細胞物質などのような他の材料を随意に含む)から細胞、粒子及び/または分子(核酸のような)を回収する、分離する又は単離するためのメカニズムを提供する。
いくつかの態様において、例えば高いコンダクタンスバッファー(>100mS/m)において、本明細書中に記載されている方法は電極のアレイを含むデバイスへ細胞又は他の粒子物質を含む流体を適用する工程を含み、それによって第一DEP電場領域において細胞を濃縮する。いくつかの態様において、本明細書中に記載されているデバイス及びシステムは電極のアレイを含むデバイスへ細胞又は他の粒子物質を含む流体を適用し、それによって第一DEP電場領域において細胞を濃縮する。第二あるいは随意の第三及び第四DEP領域は、次に又は同時に核酸のような生体分子を含む他の流体成分を回収又は分離し得る。
1つの態様において、細胞の溶解(下記に提供される)の後、本明細書中に記載されている方法は第二DEP電場領域において核酸を濃縮する工程を含む。別の態様において、本明細書中に記載されているデバイス及びシステムは、第二DEP電場領域において核酸を濃縮することができる。いくつかの実施形態において、第二DEP電場領域は核酸を濃縮するのに適している任意の電場領域である。いくつかの実施形態において、核酸は電極のアレイ上で濃縮される。いくつかの実施形態において、第二DEP電場領域は誘電泳動の高い電場領域である。第二DEP電場領域は随意に第一DEP電場領域と同様である。
1つの態様において、本明細書中に記載されているのは細胞を含む流体から核酸を単離する方法である。いくつかの実施形態において、核酸は最初細胞の内部にある。図5で見られるように、方法はいくつかの例における高い電場領域の近くの細胞を濃縮する工程を含む。いくつかの実施形態において、本明細書中に記載されているのは細胞を含む流体から核酸を単離する方法であって、該方法は:a.電極のアレイを含むデバイスに流体を適用する工程、b.第一AC動電学的(例えば誘電泳動)電場領域で複数の細胞を濃縮する工程、c.第二AC動電学的(例えば誘電泳動)電場領域で核酸を単離する工程、及びd.細胞を洗い流す工程、を含む。いくつかの実施形態において、細胞は高電場領域で溶解される。溶解に続いて、核酸は高電場領域に残る及び/又は高電場領域で濃縮される。いくつかの例において、残留細胞物質は低電場領域の近くで濃縮される。いくつかの実施形態において、残留物質はデバイスから洗い流され及び/又は核酸から洗い流される。いくつかの実施形態において、核酸は第二AC動電学的電場領域で濃縮される。
1つの態様において、第一誘電泳動電場領域の細胞を濃縮した後、該方法は細胞から核酸を放出する工程を含む。別の態様において、本明細書中に記載されているデバイス及びシステムは、細胞から核酸を放出することができる。いくつかの実施形態において、核酸は第一DEP電場領域の細胞から放出される。
いくつかの実施形態において、第二DEP電場領域の核酸の濃縮に続いて、該方法は核酸から随意に残留物質を洗い流す工程を含む。いくつかの実施形態において、本明細書中に記載されているデバイス又はシステムは、残留物質を核酸から洗い流すのに適した流体を備えたリザーバーを随意に含みうる及び/又は含みうる。いくつかの実施形態において、核酸は、電極に電圧を加え続けることにより第二DEP電場領域のように電極のアレイの近くで保持される。「残留物質」は流体中に当初から存在したもの、当初から細胞中に存在したもの、手順の最中に加えられたもの、プロセスの任意の工程を通して作製されたもの全てであり、限定されないが細胞溶解物(すなわち残留細胞物質)などを含む。例えば、残留物質は、溶解されていない細胞、細胞壁断片、タンパク質、脂質、炭水化物、無機質、塩類、バッファー、原形質(plasma)および望まれない核酸を含む。いくつかの実施形態において、溶解された細胞物質は、溶解によって複数の細胞から放出された残留タンパク質を含む。核酸のすべてが第二DEP電場に濃縮されているとは限らない。いくつかの実施形態において、特定の量の核酸が残留物質とともに洗い流される。
いくつかの実施形態において、本明細書中に記載されている方法、デバイス又はシステムは、このような方法、デバイスまたはシステムによって得られる任意の所望の核酸を得るために、単離するために又は分離するために随意に使用される。本明細書中に記載されている方法、デバイスおよびシステムによって分離された核酸は、DNA(デオキシリボ核酸)、RNA(リボ核酸)およびその組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、核酸は、シーケンシングあるいは増幅、ライゲーション又はクローニングを含むさらなる核酸の操作に適切な形で単離される。
いくつかの実施形態において、本明細書中に記載されている方法はポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によって分離された核酸を随意に増幅する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、PCR反応は、電極のアレイ上で又はそのアレイの近くで、あるいはデバイスの中で行なわれる。いくつかの実施形態において、デバイス又はシステムはヒーター及び/またはサーモサイクリングに適している温度制御機構を含む。
この最小化と小型化は、迅速な信号送達および検出ができるコンパクトなデバイスを可能にする一方、同様の従来のデバイス(つまり標準卓上PCR/QPCR/蛍光測定器)の設置面積を縮小する。
いくつかの例において、シリコン微小電極アレイはPCRに必要なサーマルサイクリングに耐えうる。いくつかの適用において、少量の標的核酸が輸送工程の間に失われる場合があるため、オンチップPCRが有用である。本明細書中に記載されているデバイス、システム又は方法の特定の実施形態において、多数のPCR技術のうちのいずれか1つ以上が随意に使用され、そのような技術は下記のうちのいずれか1つ以上を随意に含む:フローセル中での直接のサーマルサイクリング;異なる温度ゾーンを有するマイクロチャンネルを通っての材料の移動;及びある容量をシステム上で増幅できるPCRチューブに移す又はPCR装置に移す。いくつかの例において、排出口(outlet)が不混和性の流体及び界面安定剤(界面活性剤など)を含むT字路を備えている場合、ドロップレットPCRを行う。特定の実施形態において、任意の適切な方法によって液滴はサーマルサイクリングされる。
本明細書中に開示された単離された核酸は、様々なアッセイフォーマットでさらに利用され得る。例えば、核酸プローブまたは増幅産物でアドレスを指定されるデバイスは、ドットブロット又はリバースドットブロット分析、塩基を積み重ねる(base−stacking)一塩基変異多型(SNP)分析、(電子的厳密性(electronic stringency)を伴うSNP分析又はSTR分析に利用される。さらに、本明細書中に開示されたそのようなデバイスは、酵素による核酸修飾又はタンパク質核酸相互作用のためのフォーマットで利用され得、例えば酵素による伝達を伴う遺伝子発現解析、アンカー核酸増幅、又は制限エンドヌクレアーゼ切断、エンド又はエキソヌクレアーゼ切断、副溝結合タンパク質アッセイ、ターミナルトランスフェラーゼ反応、ポリヌクレオチドキナーゼ又はホスファターゼ反応、ライゲーション反応、トポイソメラーゼ反応及び他の核酸結合又は修飾を行うタンパク質反応を含む固相フォーマットに適した他の核酸修飾のためのフォーマットが利用され得る。
およそ100ngの投入された(input)大腸菌ゲノムが、従来の手動方法において必要である(例えば、50ngの投入されたDNAが、DNA抽出精製からの50%の回収率が見込まれる(Epicentre WaterMaster kitは約30−60%の回収率を主張している)Nexteraに必要である。これは約2000万の細菌と同等である。本発明のいくつかの実施形態においては、10,000未満の細菌の投入で充分である(例えば、チップがそれ自体に含まれており、輸送が少ないほど効率が高い)。いくつかの実施形態において、これは少なくとも100倍少ない投入であり、腫瘍生検のようにサンプルが制限された適用において重要になる。
これは3桁少ない開始材料である。
冠詞「a」、「an」及び「the」は制限しない。例えば、「the方法」は、フレーズの意味の最も広い定義を含み、1つを超える方法であり得る。
ヒドロゲルの層については、およそ70マイクロリットルのヒドロゲルが10×12mmのチップを覆うために使用される。
ヒドロゲルの層については、およそ70マイクロリットルのヒドロゲルが10×12mmのチップを覆うために使用される。
ヒドロゲルの層については、およそ70マイクロリットルのヒドロゲルが10×12mmのチップを覆うために使用される。
図2及び3について:200umセンター−センターピッチ上の45×20カスタム80μm直径の環状白金微小電極アレイを、上記の結果(下記の引用文献1−3を参照)に基づいて作成した。900の微小電極のすべてがともに活性化され、チェッカー盤状の電場配置を形成するようにACを偏らせた。陽DEP領域は微小電極上に直接生じ、陰低電場領域は微小電極間に生じる。アレイは200nm−500nmの厚さの多孔質ポリ−ヘマヒドロゲル層で覆われ(手順:PolySciences社から購入したエタノール原液中の12%pHemaをエタノールを用いて5%に希釈し、70uLの5%溶液を上記のチップ上で、スピンコーターを用いて6KRPM回転速度で遠心した。その後、チップ+ヒドロゲル層を45分間60℃のオーブンに入れた)、微小流体のカートリッジに封入し、アクリル窓で覆われた50μLサンプルチャンバーを形成した(図1)。微小電極への電気的な接続は、フローセル中のPCBボードからのモレックスコネクターからアクセスされる。関数発生器(function generator)(HP 3245A)は、溶液の伝導度に依存して10KHzおよび10−14Vのピークピークでの正弦(sinusoidal)電気的信号を提供する。画像は、蛍光顕微鏡(ライカ)およびEGFPキューブ(485nmの発光および525nmの励起バンドパスフィルタ)でキャプチャーされた。励起のソースはPhotoFluor II 200WHg arc lampであった。
ヒトゲノムDNA(gDNA)をPromega(Promega、Madison,WI)から購入し、20−40kbpのサイズにした(サイジングゲルは図示せず)。gDNAをDI水で以下の濃度に希釈した:50ナノグラム、5ナノグラム、1ナノグラムおよび50ピコグラム。gDNAを、Invitrogen(Life Technologies,Carlsbad,CA)から購入した1×SYBR Green I green fluorescent double stranded DNA dyeで染色した。その後、この混合物を微小電極アレイに挿入し、1分間14ボルトのピークピーク(Vp−p)で、10kHzの正弦波で実行した。1分の終わりに、微小電極パッドの写真を、gDNAを視覚化することができるように緑の蛍光フィルタ(FITC)を使用して、顕微鏡上で10×対物レンズを備えたCCDカメラを使用して撮影した(図2)。チップは、50μLの水中の50pgのgDNA(つまり1ng/mL濃度)まで識別することができた。さらに、50ピコグラムにおいては、アレイ上に900の微小電極があるので、各微小電極上には60フェムトグラム以下のDNAが存在する。ACEデバイスの低レベルの濃度での能力は、血漿及び血清中のCfcDNAバイオマーカーを識別するために必要とされる1−10ng/mLの範囲内において適切である(下記の引用文献4−6を参照)。
実施例4及び5に記載されているチップと方法を使用し、50uL流体中のおよそ5000個の緑の蛍光性の大腸菌細胞をチップに挿入し、図3の説明文で記載されているプロトコルを使用して実行した。パネル(A)は明るい電場の様子を示す。パネル(B)は、DEP活性化前の電極の緑の蛍光性の様子を示す。パネル(C)は、1×TBEバッファー中の10kHz、20Vp−pで行った1分後の電極上の大腸菌を示す。パネル(D)は、1×TBEバッファー中の1kHz、20Vp−pで行った1分後の電極上の大腸菌を示す。
ポリヒドロキシエチルメタクリラート(pHEMA)のようなヒドロゲルが、GVD Corporation(Cambridge,MA)(www.gvdcorp.com参照)によって開発された専用の(proprietary)アッセイを使用した蒸着を介して、チップの表面上に積層されてもよい。pHEMAのようなヒドロゲルは、電極チップ上に様々な厚さ(100、200、300、400nm)及び架橋(5、25、40%)密度で蒸着され、これはGVD Corporatiionによって開発された技術を使用して行われた。ヒドロゲルフィルムは、標準ACEプロトコル(前処理なし、7Vp−p、10KHz、2分、0.5×PBS、Sybr Green 1で標識化された500ng/mlのgDNA)を使用して試験された。電極上の蛍光はイメージングによりキャプチャーされた。図10は、100nmの厚さ、5%交差ゲルデバイスが強くDNAを捕捉できることを示す。このプロセスは、シラン誘導体のような付着プライマーを使用して微小電極アレイの表面(即ち保護層及び露出した電極)への蒸着率又は固着増加(anchoring growth)によっても最適化できる。
従来法
製造社のプロトコルに従ってQIAGEN(登録商標)circulating nucleic acid Purification kit(cat#55114)を使用し、慢性リンパ球性白血病(CLL)患者からの1mlの血漿を精製した。簡潔に言うと、プロテイナーゼK溶液を含む1mlの血漿を60℃で30分間インキュベートした。その反応を氷の上でクエンチし、全体量は真空装置に接続されたQIAamp Mini columnに適用した。液体はカラムを通って引かれ、3つの異なるバッファー(それぞれ600−750ul)で洗浄した。カラムを、20,000×gで3分遠心分離機にかけ、超過した液体を除去するために10分間56℃でオーブンにかけた(baked)。サンプルを20,000×g、1分の遠心分離とともに55μlの溶出バッファーで溶出した。総処理時間は2.5時間以下だった。
Claims (130)
- 細胞を含む流体から核酸を単離する方法であって、該方法は、
a.AC動電学的電場を生じさせることができる電極のアレイを含むデバイスに流体を適用する工程、
b.第一AC動電学的電場領域で複数の細胞を濃縮する工程、
c.第一AC動電学的電場領域中の細胞を溶解する工程、及び
d.第二AC動電学的電場領域中の核酸を単離する工程であって、流体が第一AC動電学的電場領域の複数の細胞を濃縮することができる伝導度を有する工程、
を含む方法。 - 第一AC動電学的領域が誘電泳動電場領域であり、第二AC動電学的電場領域が誘電泳動電場領域であり、又はその組み合わせであることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 第一AC動電学的電場領域が第一誘電泳動低電場領域であり、第二AC動電学的電場領域が第二誘電泳動高電場領域であり、ここで流体の伝導度が300mS/mを超えることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 第一AC動電学的電場領域が第一誘電泳動高電場領域であり、第二AC動電学的電場領域が第二誘電泳動高電場領域であり、ここで流体の伝導度が300mS/m未満であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 核酸を第二AC動電学的電場領域で濃縮することを特徴とする、請求項1乃至4のいずれかに記載の方法。
- 前記方法がアレイ及び単離した核酸から残留物質を洗い流す工程をさらに含むことを特徴とする、請求項1乃至5のいずれかに記載の方法。
- 前記方法が残留タンパク質を分解する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項1乃至6のいずれかに記載の方法。
- 前記方法がアレイ及び単離した核酸から分解されたタンパク質を洗い流す工程をさらに含むことを特徴とする、請求項7記載の方法。
- 前記方法が核酸を回収する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項1乃至8のいずれかに記載の方法。
- 第一AC動電学的電場領域が交流電流によって生じることを特徴とする、請求項1乃至9のいずれかに記載の方法。
- 第一AC動電学的電場領域を1ボルトから40ボルトのピーク−ピーク電圧、及び/又は5Hzから5,000,000Hzの周波数、及び5%から50%までのデューティーサイクルを有する交流電流を使用して発生させることを特徴とする、請求項10記載の方法。
- 第二AC動電学的電場領域が第一AC動電学的電場領域とは電極アレイの異なる領域であることを特徴とする、請求項1乃至11のいずれかに記載の方法。
- 第二AC動電学的電場領域が第一AC動電学的電場領域と電極アレイの同じ領域であることを特徴とする、請求項1乃至12のいずれかに記載の方法。
- 第二AC動電学的電場領域が交流電流によって生じることを特徴とする、請求項1乃至13のいずれかに記載の方法。
- 第二AC動電学的電場領域を1ボルトから50ボルトのピーク−ピーク電圧、及び/又は5Hzから5,000,000Hzの周波数、及び5%から50%までのデューティーサイクルを有する交流電流を使用して発生させることを特徴とする、請求項1乃至14のいずれかに記載の方法。
- 電極に第一AC動電学的電場領域を提供するために選択的に電圧が加え、続けて又は連続的に、第二AC動電学的電場領域を提供するために選択的に電圧が加えることを特徴とする、請求項1乃至15のいずれかに記載の方法。
- 細胞に直流電流を加えることで細胞を溶解することを特徴とする、請求項1乃至16のいずれかに記載の方法。
- 細胞を溶解するために使用する直流電流が1−500ボルトの電圧を有し、0.01から10秒間1回又は複数回のパルスを加えることを特徴とする、請求項17記載の方法。
- 細胞を溶解するために使用する直流電流が、1回の直流電流パルス又は複数回の直流電流パルスを、細胞を溶解するのに適した周波数で加えたものであることを特徴とする、請求項17記載の方法。
- パルスが10−50%のデューティーサイクルで0.2−200Hzの周波数を有することを特徴とする、請求項18記載の方法。
- 細胞を直流電流、化学的溶解剤、酵素的溶解剤、熱、浸透圧、超音波エネルギー又はその組み合わせを使用して、デバイス上で溶解することを特徴とする、請求項1乃至16のいずれかに記載の方法。
- 残留物質が溶解された細胞物質を含むことを特徴とする、請求項6記載の方法。
- 溶解された細胞物質が、細胞が溶解した時に複数の細胞から放出された残留タンパク質を含むことを特徴とする、請求項22記載の方法。
- 電極のアレイがヒドロゲルで覆われていることを特徴とする、請求項1乃至23のいずれかに記載の方法。
- ヒドロゲルが2つ以上の合成ポリマー層を含むことを特徴とする、請求項24記載の方法。
- ヒドロゲルを電極上にスピンコーティングすることを特徴とする、請求項24記載の方法。
- ヒドロゲルはスピンコーティングする前に約0.5cPから約5cPの間の粘性を有することを特徴とする、請求項26記載の方法。
- ヒドロゲルが約0.1ミクロンと1ミクロンの間の厚さを有することを特徴とする、請求項24乃至27のいずれかに記載の方法。
- ヒドロゲルが約0.1S/mから約1.0S/mの間の伝導度を有することを特徴とする、請求項24乃至28のいずれかに記載の方法。
- 電極のアレイが点配置になっていることを特徴とする、請求項1乃至29のいずれかに記載の方法。
- 点の間の方位角が約25°から約60°の間であることを特徴とする、請求項30記載の方法。
- 電極のアレイが波状又は非線形の線配置になっており、配置がリンカーで接続された点の対の形状を備えた反復単位を含み、点とリンカーが電極の境界を定義し、リンカーが点の対の間で内側に向かって又はその中間点で徐々に先細り、点の直径が反復単位の長さに沿った点が最も長く、ここで反復単位の平行なセット間の端から端の距離は等距離又はおおよそ等距離であることを特徴とする、請求項1乃至31のいずれかに記載の方法。
- 電極のアレイが約2.0−約4.0の相対的な誘電率を備えた保護層を含むことを特徴とする、請求項1乃至32のいずれかに記載の方法。
- 細胞を含む流体から核酸を単離する方法であって、該方法は、
a.AC動電学的電場を生じさせることができる電極のアレイを含むデバイスに流体を適用する工程、
b.第一AC動電学的(例えば誘電泳動)電場領域で複数の細胞を濃縮する工程、
c.第二AC動電学的(例えば誘電泳動)電場領域において核酸を単離する工程、及び
d.細胞を洗い流す工程であって、流体が第一AC動電学的電場領域の複数の細胞を濃縮することができる伝導度を有する工程、
を含む方法。 - 第一AC動電学的領域が誘電泳動電場領域であることを特徴とする、請求項34記載の方法。
- 第一AC動電学的電場領域が誘電泳動低電場領域であり、流体の伝導度が300mS/mを超えることを特徴とする、請求項35記載の方法。
- 第二AC動電学的領域が誘電泳動電場領域であることを特徴とする、請求項34記載の方法。
- 前記方法が工程(e)の後に残留タンパク質を分解する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項34記載の方法。
- 前記方法が核酸から分解されたタンパク質を洗い流す工程をさらに含むことを特徴とする、請求項38記載の方法。
- 前記方法が核酸を回収する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項34乃至39のいずれかに記載の方法。
- 第一AC動電学的電場領域が交流電流によって生じることを特徴とする、請求項34乃至40のいずれかに記載の方法。
- 第一AC動電学的電場領域を1ボルトから40ボルトのピーク−ピーク電圧、及び/又は5Hzから5,000,000Hzの周波数、及び5%から50%までのデューティーサイクルを有する交流電流を使用して発生させることを特徴とする、請求項41記載の方法。
- 第二AC動電学的電場領域が第一AC動電学的電場領域とは電極アレイの異なる領域であることを特徴とする、請求項34乃至42のいずれかに記載の方法。
- 第二AC動電学的電場領域が第一AC動電学的電場領域と電極アレイの同じ領域であることを特徴とする、請求項34乃至42のいずれかに記載の方法。
- 第二AC動電学的電場領域が交流電流によって生じることを特徴とする、請求項34乃至44のいずれかに記載の方法。
- 第二AC動電学的電場領域が誘電泳動高電場領域であることを特徴とする、請求項37記載の方法。
- 第二AC動電学的電場領域が1ボルトから50ボルトのピーク−ピーク電圧、及び/又は5Hzから5,000,000Hzの周波数、及び5%から50%までのデューティーサイクルを有する交流電流を使用して発生されることを特徴とする、請求項34乃至46のいずれかに記載の方法。
- 電極に、第一AC動電学的電場領域を提供するために選択的に電圧が加え、続けて又は連続的に、第二AC動電学的電場領域を提供するために選択的に電圧が加えることを特徴とする、請求項34乃至47のいずれかに記載の方法。
- 電極のアレイがヒドロゲルで覆われていることを特徴とする、請求項34乃至48のいずれかに記載の方法。
- ヒドロゲルが2つ以上の合成ポリマー層を含むことを特徴とする、請求項49記載の方法。
- ヒドロゲルを電極上にスピンコーティングすることを特徴とする、請求項49又は50に記載の方法。
- ヒドロゲルをスピンコーティングする前に約0.5cPから約5cPの間の粘性を有することを特徴とする、請求項51記載の方法。
- ヒドロゲルが約0.1ミクロン及び1ミクロンの間の厚さを有することを特徴とする、請求項49乃至52のいずれかに記載の方法。
- ヒドロゲルが約0.1S/mから約1.0S/mの間の伝導度を有することを特徴とする、請求項49乃至53のいずれかに記載の方法。
- 電極のアレイが点配置になっていることを特徴とする、請求項34乃至54のいずれかに記載の方法。
- 点の間の方位角が約25°から約60°の間であることを特徴とする、請求項55記載の方法。
- 電極のアレイが波状又は非線形の線配置になっており、配置がリンカーで接続された点の対の形状を備えた反復単位を含み、点とリンカーが電極の境界を定義し、リンカーが点の対の間で内側に向かって又はその中間点で徐々に先細り、点の直径が反復単位の長さに沿った点が最も長く、ここで反復単位の平行なセット間の端から端の距離は等距離又はおおよそ等距離であることを特徴とする、請求項34乃至56のいずれかに記載の方法。
- 電極のアレイが約2.0−約4.0の相対的な誘電率を備えた保護層を含むことを特徴とする、請求項34乃至57のいずれかに記載の方法。
- 前記方法がポリメラーゼ連鎖反応によって単離された核酸を増幅する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項1乃至58のいずれかに記載の方法。
- 核酸がDNA、RNA又はその任意の組み合わせを含むことを特徴とする、請求項1乃至59のいずれかに記載の方法。
- 単離した核酸が、重量で約80%未満、約70%未満、約60%未満、約50%未満、約40%未満、約30%未満、約20%未満、約10%未満、約5%又は約2%未満の非核酸細胞物質及び/又はタンパク質を含むことを特徴とする、請求項1乃至60のいずれかに記載の方法。
- 単離された核酸が、重量で約99%を超える、約98%を超える、約95%を超える、約90%を超える、約80%を超える、約70%を超える、約60%を超える、約50%を越える、約40%を超える、約30%を超える、約20%を超える又は約10%を超える核酸を含むことを特徴とする、請求項1乃至61のいずれかに記載の方法。
- 前記方法が約1時間未満で完了することを特徴とする、請求項1乃至62のいずれかに記載の方法。
- 遠心分離を使用しないことを特徴とする、請求項1乃至63のいずれかに記載の方法。
- 残留タンパク質が1つ以上の化学分解及び酵素分解によって分解されることを特徴とする、請求項7又は38記載の方法。
- 残留タンパク質がプロテアーゼKによって分解されることを特徴とする、請求項65記載の方法。
- 残留タンパク質が酵素によって分解され、前記方法がタンパク質の分解後酵素を不活性化する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項65記載の方法。
- 酵素を熱(例えば50−95℃で5−15分)によって不活性化することを特徴とする、請求項67記載の方法。
- 残留物質及び分解されたタンパク質を別々の又は同じ工程で洗い流すことを特徴とする、請求項65記載の方法。
- 単離された核酸を、(i)第二AC動電学的電場領域の電源を切ること、及び(ii)溶離剤中のアレイからの核酸を溶出することによって回収することを特徴とする、請求項1乃至69のいずれかに記載の方法。
- 核酸をシーケンシングに適している形状で単離することを特徴とする、請求項1乃至70のいずれかに記載の方法。
- 核酸をショットガンシーケンシングに適している切断された形状で単離することを特徴とする、請求項1乃至71のいずれかに記載の方法。
- 細胞を含む流体が低い伝導度又は高い伝導度を有することを特徴とする、請求項1乃至72のいずれかに記載の方法。
- 流体が体液、血液、血清、血漿、尿、唾液、食品、飲料、増殖用培地、環境サンプル、液体、水、クローン細胞又はその組み合わせを含むことを特徴とする、請求項1乃至73のいずれかに記載の方法。
- 細胞がクローン細胞、病原体細胞、細菌細胞、ウィルス、植物細胞、動物細胞、昆虫細胞及び/又はその組み合わせを含むことを特徴とする、請求項1乃至74のいずれかに記載の方法。
- 前記方法が単離された核酸をシーケンシングする工程をさらに含むことを特徴とする、請求項1乃至75のいずれかに記載の方法。
- 核酸が、サンガーシーケンシング、パイロシーケンシング、イオン半導体シーケンシング、ポロニーシーケンシング、ライゲーションによるシーケンシング、DNAナノボールシーケンシング、ライゲーションによるシーケンシング、又は単一分子シーケンシングによってシーケンシングされることを特徴とする、請求項76記載の方法。
- 前記方法がDNAを反応させる(例えば切断、制限消化、ライゲーション)工程をさらに含むことを特徴とする、請求項1乃至77のいずれかに記載の方法。
- 反応がアレイ上で又はアレイの近くで、あるいはデバイスの中で起こることを特徴とする、請求項78記載の方法。
- 細胞を含む流体から核酸を単離するデバイスであって、該デバイスは
a.ハウジング、
b.ヒーター及び/又はタンパク質分解剤を含むリザーバー、及び
c.ハウジング中の複数の交流電流(AC)電極を含み、AC電極がAC動電学的高電場領域及びAC動電学的低電場領域を確立するために選択的に電圧が加えられるように配置し、それによってAC動電学的効果はデバイスの低電場領域における細胞の濃縮を提供する、デバイス。 - 複数の電極を誘電泳動高電場領域及び誘電泳動低電場領域を確立するために選択的に電圧が加えられるように配置することを特徴とする、請求項80記載のデバイス。
- 電極のアレイがヒドロゲルで覆われていることを特徴とする、請求項80記載のデバイス。
- ヒドロゲルが2つ以上の合成ポリマー層を含むことを特徴とする、請求項82記載のデバイス。
- ヒドロゲルを電極上にスピンコーティングすることを特徴とする、請求項82記載のデバイス。
- ヒドロゲルをスピンコーティングする前に約0.5cPから約5cPの間の粘性を有することを特徴とする、請求項84記載のデバイス。
- ヒドロゲルが約0.1ミクロン及び1ミクロンの間の厚さを有することを特徴とする、請求項82乃至85のいずれかに記載のデバイス。
- ヒドロゲルが約0.1S/mから約1.0S/mの間の伝導度を有することを特徴とする、請求項82乃至86のいずれかに記載のデバイス。
- 電極のアレイが点配置になっていることを特徴とする、請求項80乃至87のいずれかに記載のデバイス。
- 点の間の方位角が約25°から約60°の間であることを特徴とする、請求項88記載のデバイス。
- 電極のアレイが波状又は非線形の線配置になっており、配置がリンカーで接続された点の対の形状を備えた反復単位を含み、点とリンカーが電極の境界を定義し、リンカーが点の対の間で内側に向かって又はその中間点で徐々に先細り、点の直径が反復単位の長さに沿った点が最も長く、ここで反復単位の平行なセット間の端から端の距離は等距離又はおおよそ等距離であることを特徴とする、請求項80乃至87のいずれかに記載のデバイス。
- 電極のアレイが約2.0−約4.0の相対的な誘電率を備えた保護層を含むことを特徴とする、請求項80乃至90のいずれかに記載のデバイス。
- 残留タンパク質がプロテアーゼKによって分解されることを特徴とする、請求項80乃至91のいずれかに記載のデバイス。
- 前記デバイスが溶離剤を含む第二のリザーバーをさらに含むことを特徴とする、請求項80乃至92のいずれかに記載のデバイス。
- 細胞を含む流体から核酸を単離するシステムであって、該システムは
a.複数の交流電流(AC)電極を含むデバイスであって、AC電極がAC動電学的高電場領域及びAC動電学的低電場領域を確立するために選択的に電圧が加えられるように配置し、AC動電学的効果がデバイスの高電場領域における細胞の濃縮を提供し、配置がリンカーで接続された点の対の形状を備えた反復単位を含み、点とリンカーが電極の境界を定義し、リンカーが点の対の間で内側に向かって又はその中間点で徐々に先細り、点の直径が反復単位の長さに沿った点が最も長く、ここで反復単位の平行なセット間の端から端の距離は等距離又はおおよそ等距離であるデバイス、及び
b.サンガーシーケンシング又は次世代シーケンシング法によってDNAをシーケンシングすることができるモジュール、
c.複数のAC電極を含むデバイス、DNAをシーケンシングすることができるモジュール又はその組み合わせを制御できるソフトウェアプログラム、及び
d.細胞を含む流体、を含むシステム。 - 複数の電極が誘電泳動高電場領域及び誘電泳動低電場領域を確立するために選択的に電圧が加えられるように配置することを特徴とする、請求項94記載のシステム。
- デバイスであって、該デバイスは、
a.複数の交流電流(AC)電極であって、AC電極がAC動電学的高電場領域及びAC動電学的低電場領域を確立するために選択的に電圧が加えられるように配置し、電極のアレイが波状又は非線形の線配置になっており、配置がリンカーで接続された点の対の形状を備えた反復単位を含み、点とリンカーが電極の境界を定義し、リンカーが点の対の間で内側に向かって又はその中間点で徐々に先細り、点の直径が反復単位の長さに沿った点が最も長く、ここで反復単位の平行なセット間の端から端の距離は等距離又はおおよそ等距離である電極、及び
b.核酸をサーモサイクリングして増幅することができるモジュール、を含むデバイス。 - デバイスであって、該デバイスは
a.複数の交流電流(AC)電極であって、AC電極がAC動電学的高電場領域及びAC動電学的低電場領域を確立するために選択的に電圧が加えられるように配置し、電極のアレイが波状又は非線形の線配置になっており、配置がリンカーで接続された点の対の形状を備えた反復単位を含み、点とリンカーが電極の境界を定義し、リンカーは点の対の間で内側に向かって又はその中間点で徐々に先細り、点の直径が反復単位の長さに沿った点が最も長く、ここで反復単位の平行なセット間の端から端の距離は等距離又はおおよそ等距離である電極、及び
b.シーケンシングを行なうことができるモジュール、を含むデバイス。 - 複数の電極が誘電泳動高電場領域及び誘電泳動低電場領域を確立するために選択的に電圧が加えられるように配置されることを特徴とする、請求項96又は97記載のデバイス。
- 前記デバイスが細胞を含む流体から核酸を単離することができ、単離された核酸の増幅を行うことができることを特徴とする、請求項96記載のデバイス。
- 単離された核酸がDNA又はmRNAであることを特徴とする、請求項99記載のデバイス。
- 核酸が単離され、増幅が単一のチャンバーで行われることを特徴とする、請求項96記載のデバイス。
- 核酸が単離され、増幅が単一のチャンバーの複数の領域で行なわれることを特徴とする、請求項96記載のデバイス。
- 前記デバイスが増幅を行うために少なくとも1つの溶出チューブ、チャンバー及びリザーバーを含むことを特徴とする、請求項96記載のデバイス。
- 核酸の増幅がポリメラーゼ連鎖反応(PCR)に基づくものであることを特徴とする、請求項96記載のデバイス。
- 核酸の増幅が複数の温度ゾーンを含む、曲がったマイクロチャンネルで行なわれることを特徴とする、請求項96記載のデバイス。
- 増幅が非混和性の流体の中で封入した水性の液滴中で行なわれる(すなわちデジタルPCR)ことを特徴とする、請求項96記載のデバイス。
- サーモサイクリングが対流を含むことを特徴とする、請求項96記載のデバイス。
- デバイスが電極と接触した又は電極に隣接した表面を含み、該表面が生体分子を選択的に捕捉できる生物学的リガンドで機能化されていることを特徴とする、請求項96又は97記載のデバイス。
- 電極のアレイがヒドロゲルで覆われていることを特徴とする、請求項96乃至108のいずれかに記載のデバイス。
- ヒドロゲルが2つ以上の合成ポリマー層を含むことを特徴とする、請求項109記載のデバイス。
- ヒドロゲルを電極上にスピンコーティングする、請求項109又は110記載のデバイス。
- ヒドロゲルをスピンコーティングする前に約0.5cPから約5cPの間の粘性を有することを特徴とする、請求項111記載のデバイス。
- ヒドロゲルが約0.1ミクロン及び1ミクロンの間の厚さを有することを特徴とする、請求項109乃至112のいずれかに記載のデバイス。
- ヒドロゲルが約0.1S/mから約1.0S/mの間の伝導度を有することを特徴とする、請求項109乃至113のいずれかに記載のデバイス。
- 電極のアレイが約2.0−約4.0の相対的な誘電率を備えた保護層を含むことを特徴とする、請求項96乃至114のいずれかに記載のデバイス。
- 表面が、
a.核酸ハイブリダイゼーション、
b.抗体−抗原相互作用、
c.ビオチン−アビジン相互作用、
d.イオン又は静電的相互作用、又は
e.その任意の組み合わせ、により選択的に生体分子を捕捉することを特徴とする、請求項96又は97記載のデバイス。 - 表面が、
a.ポリマー(例えばポリエチレングリコールPEG)、
b.イオン又は静電的相互作用、
c.界面活性剤、又は
d.その任意の組み合わせ、によって非特異的結合相互作用を最小化及び/又は阻害するために機能化されることを特徴とする、請求項96又は97記載のデバイス。 - 前記デバイスが(a)平らで隣り合った、(b)垂直に向き合った、又は(c)水平に向き合った状態で配される複数の微小電極デバイスを含むことを特徴とする、請求項96又は97記載のデバイス。
- 前記デバイスがサンガーシーケンシングを行なうことができるモジュールを含むことを特徴とする、請求項97記載のデバイス。
- サンガーシーケンシングを行なうことができるモジュールが、キャピラリー電気泳動を行うことができるモジュール、多色蛍光検出ができるモジュール又はその組み合わせを含むことを特徴とする、請求項119記載のデバイス。
- 前記デバイスが、次世代シーケンシングを行なうことができるモジュールを含むことを特徴とする、請求項97記載のデバイス。
- 次世代シーケンシングを行うことができるモジュールが、パイロシーケンシング、イオン半導体シーケンシング、ポロニーシーケンシング、ライゲーションによるシーケンシング、DNAナノボールシーケンシング又は単一分子シーケンシングを行うことができることを特徴とする、請求項121記載のデバイス。
- 細胞を含む流体から核酸を単離する方法であって、該方法は
a)請求項1又は34に記載の方法を行う工程、
b)PCR産物を生成するために、核酸又は核酸のcDNAバージョンに対してPCR増幅を行なう工程、
c)第三AC動電学的領域におけるPCR産物を単離する工程、
d)核酸のシーケンシング産物を生成するために、PCR産物に対してサンガーチェーンターミネーション反応を行う工程、及び
e)核酸のシーケンシング産物を電気泳動によって分離する工程、を含む方法。 - 第三AC動電学的領域が誘電泳動電場領域であることを特徴とする、請求項123記載の方法。
- 第三AC動電学的領域が誘電泳動高電場領域であることを特徴とする、請求項123記載の方法。
- 電極のアレイが波状又は非線形の線配置になっており、配置がリンカーで接続された点の対の形状を備えた反復単位を含み、点とリンカーが電極の境界を定義し、リンカーが点の対の間で内側に向かって又はその中間点で徐々に先細り、点の直径が反復単位の長さに沿った点が最も長く、ここで反復単位の平行なセット間の端から端の距離は等距離又はおおよそ等距離であることを特徴とする、請求項123記載の方法。
- 核酸のシーケンシング産物の電気泳動による分離がキャピラリー電気泳動であることを特徴とする、請求項123記載の方法。
- 前記方法が核酸のシーケンシング産物を分析するための多色蛍光検出の使用をさらに含むことを特徴とする、請求項123記載の方法。
- 全ての工程が単一のチップ上で行なわれることを特徴とする、請求項123記載の方法。
- 細胞を含む流体が10,000個以下の細胞を含むことを特徴とする、請求項1、34又は123記載の方法。
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