JP2017504039A5

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Publication number: JP2017504039A5
Application number: JP2016563249A
Authority: JP
Filing date: 2015-01-05
Publication date: 2018-02-01
Anticipated expiration: 2035-01-05

Claims

単一分子を解析するためのプロセスであって、
以下のステップ：
（ａ）支持体上の個々のサンプルスポットに配置された解析すべき少なくとも１つの単一分子を提供するステップ、ここで、前記スポットは、約１〜２０ｎｍの範囲の直径を有し、各個々のスポットの間の距離は、前記スポットの直径の少なくとも約１０倍、好ましくは約２０〜５００倍である、
（ｂ）個々のサンプルスポットにおいて光源を用いて単一分子を個々に照らすステップ、ここで、前記光源は、前記サンプルスポットにおいて少なくとも１つの照らされたボリュームエレメントを提供する、
（ｃ）少なくとも１つの検出ピクセルを備える光検出器を用いて前記単一分子からの光を個々に検出するステップ、ここで、前記検出器上の前記検出ピクセルは、約０．５μｍ〜５０μｍの範囲の直径を有し、各検出ピクセル間の距離は、前記検出ピクセルの直径の少なくとも約２倍、好ましくは約３〜１０倍である、および
（ｄ）個々の検出ピクセルからの検出光を、個々のスポット上に配置された単一分子と関連する事象と関連付けるステップ、
を含み、
ここで、前記支持体上の検出ピクセルの光学投射は、約１００ｎｍ〜５μｍの範囲の直径を有し、個々のサンプルスポットは、前記支持体上の単一検出ピクセルの投射（具体的には、前記支持体上の単一検出ピクセルの投射の中央）に並べられる、
プロセス。
単一分子を解析するためのプロセスであって、
以下のステップ：
（ａ）支持体上の個々のサンプルスポットにそれぞれ配置された複数の解析すべき単一分子を提供するステップ、ここで、前記スポットは、約１〜２０ｎｍの範囲の直径を有し、個々のスポットの間の距離は、前記スポットの直径の少なくとも約１０倍、好ましくは約２０〜５００倍である
（ｂ）個々のスポットにおいて光源を用いて単一分子を個々に照らすステップ、ここで、前記光源は、前記サンプルスポットにおいて複数の個々の照らされたボリュームエレメントを提供する
（ｃ）前記単一分子から放射される光を、光検出器を用いて個々に検出するステップ、ここで、前記光検出器は、複数の検出ピクセルを備え、前記検出器上の前記検出ピクセルは、約０．５μｍ〜５０μｍの範囲の直径を有し、各検出ピクセル間の距離は、前記検出ピクセルの直径の少なくとも約２倍、好ましくは約３〜１０倍である、
および
（ｄ）個々の検出ピクセルからの検出光を、個々のスポット上に配置された単一分子と関連する事象と関連付けるステップ
を含み、
ここで、前記支持体上の検出ピクセルの光学投射は、約１００ｎｍ〜５μｍの範囲の直径を有し、個々のサンプルスポットは、前記支持体上の単一検出ピクセルの投射（具体的には、前記支持体上の単一検出ピクセルの投射の中央）に並べられる、
プロセス。
請求項１または２のプロセスであって、
（i）個々のサンプルスポットの中央は、前記支持体上の単一検出ピクセルの投射の中央に、≦５ｎｍ、≦２ｎｍまたは≦１ｎｍの位置精度で並べられる、および／または、
（ii）前記支持体上の個々のサンプルスポットの間の距離は、前記支持体上の検出ピクセルの光学投射の間の距離と同等である、および／または、
（iii）前記検出光は、場合により検出可能な標識基から、具体的には蛍光標識基から、放射される、
プロセス。
請求項１から３のいずれか一項のプロセスであって、
単一核酸分子をシーケンスするため、具体的には、複数の単一核酸分子を並行してシーケンスするためのプロセスであり、
特に、以下のステップ：
−前記支持体の個々のスポットにおいて、（ｉ）環状または線状の単一核酸分子、（ｉｉ）核酸合成酵素分子および／または核酸分解酵素分子、および（ｉｉｉ）フリーの形態および／または前記核酸分子に取り込まれた蛍光標識ヌクレオチドビルディングブロック、を提供するステップ、
−酵素反応を行なうステップ、ここで、ヌクレオチドビルディングブロックは、前記単一核酸分子に取り込まれる、および／または、前記単一核酸分子から切断される、および
−ヌクレオチドビルディングブロックが、前記単一核酸分子に取り込まれるとき、および／または、前記単一核酸分子から切断されるときに生じる、時間依存的蛍光変化に基づき、前記核酸分子の塩基配列を個々に決定するステップ、
を含む、
プロセス。
請求項４に記載のプロセスであって、
（i）前記核酸合成酵素分子および／または前記核酸分解酵素分子は、固定化形態である、
または、
（ii）前記核酸分子は、固定化形態である、
プロセス。
請求項１から５のいずれか一項のプロセスであって、
（i）前記支持体は平面を有する、および／または、
（ii）前記支持体は、ガラス、プラスチック、金属、石英、半金属、金属酸化物または複数の前記材料を含む複合材料から選択される表面を有する、および／または、
（iii）サンプルスポットは、前記支持体上の被覆された表面領域、または、前記支持体上の表面上に蒸着された粒子を備える、および／または、
（iv）サンプルスポットおよび／またはその上に蒸着された粒子の表面は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、ＮｉまたはＡｌなどの金属、半金属またはシランである、および／または、
（v）サンプルスポットおよび／またはその上に蒸着された粒子の表面は、捕捉試薬、例えばビオチン、ストレプトアビジンまたはその他の高親和性捕捉試薬により修飾される、
プロセス。
請求項１から６のいずれか一項のプロセスであって、
（i）前記支持体上の検出ピクセルの投射は、前記検出器上の検出ピクセルよりも約１０〜２００倍小さい、および／または、
（ii）前記検出器は、多点シングルフォトンアバランシェ検出器（ＳＰＡＤ）である、および／または、
（iii）前記検出器は、１０^３〜１０^６の個々の検出ピクセルを備える、および／または、
（iv）検出ピクセルに対するサンプルスポットの位置は、調節素子（例えば、圧電調節素子）により並べられる、および／または、
（v）前記光源は、多点レーザーである、
プロセス。
請求項１から７のいずれか一項のプロセスであって、
前記の複数の個々の照らされたボリュームエレメントは、回折光学素子により提供される、
プロセス。
請求項１から８のいずれか一項のプロセスであって、
解析すべき前記分子は、少なくとも部分的に光透過性の支持体を通して照らされ、
ここで、前記支持体を通して放射される放射光が決定され、
光は、特に、前記支持体を通して放射され、エバネッセント励起域の形成は、照らされたサンプルスポットの領域内の支持体表面での内反射により、具体的には全内反射（ＴＩＲ）により生じる、
プロセス。
請求項１から９のいずれか一項のプロセスであって、
回折光学素子が、ＴＩＲセットアップにおいて励起光ビームに導入される、
プロセス。
請求項１から１０のいずれか一項のプロセスであって、
前記検出は、場合により波長特異的な検出と組み合わせて、励起状態の寿命の検出を含む、
プロセス。
請求項１から１１のいずれか一項のプロセスの使用であって、
配列の集団内のサブシーケンスの度数および／または分布を決定するための使用であり、
前記集団は、特に、少なくとも１０、少なくとも１０^２、少なくとも１０^３、または少なくとも１０^４の個々のメンバーを含む、
使用。
少なくとも１つの個々の単一分子を解析するため、例えば、少なくとも１つの核酸分子をシーケンスするための、デバイスであって：
（ａ）解析すべき単一分子を個々のスポット上に配置するための少なくとも１つのサンプルスポットを備える支持体、ここで、前記スポットは、約１ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の直径を有し、個々のスポットの間の距離は、前記スポットの直径の少なくとも約１０倍、好ましくは約２０〜５００倍である、
（ｂ）個々のスポットで単一分子を個々に照らすための、前記支持体上のサンプルスポットにおいて少なくとも１つの個々の照らされたボリュームエレメントを提供する光源
（ｃ）個々のスポットで単一分子から放射される光を個々に検出するための、少なくとも１つの検出ピクセルを備える光検出器、ここで、前記検出ピクセルは、約０．５μｍ〜５０μｍの範囲の直径を有し、前記検出ピクセルの間の距離は、前記検出ピクセルの直径の少なくとも約２倍、好ましくは約３〜１０倍である、および
（ｄ）個々の検出ピクセルからの検出シグナルを、個々のスポット上に配置された単一分子と関連する事象と関連付けるための手段、
を備え、
ここで、前記支持体上の検出ピクセルの光学投射は、約１００ｎｍ〜５μｍの範囲の直径を有し、個々のサンプルスポットは、前記支持体上の単一検出ピクセルの投射（具体的には、前記支持体上の単一検出ピクセルの投射の中央）に並べられる、
デバイス。
単一分子を解析するためのデバイスであって：
（ａ）解析すべき単一分子を個々のスポット上に配置するための複数のサンプルスポットを備える支持体、ここで、前記スポットは、約１〜２０ｎｍの範囲の直径を有し、個々のスポットの間の距離は、前記スポットの直径の少なくとも約１０倍、好ましくは約２０〜５００倍である、
（ｂ）個々のスポットで単一分子を個々に照らすための、前記支持体上の前記スポットにおいて複数の個々の照らされたボリュームエレメントを提供する光源
（ｃ）個々のスポットで単一分子から放射される光を個々に検出するための、複数の検出ピクセルを備える光検出器、ここで、前記光検出器上の前記検出ピクセルは、約０．５μｍ〜５０μｍの範囲の直径を有し、前記検出ピクセルの間の距離は、前記検出ピクセルの直径の少なくとも約２倍、好ましくは約３〜１０倍である、および
（ｄ）個々の検出ピクセルからの検出光を、個々のスポット上に配置された単一分子と関連する事象と関連付けるための手段、
を備え、
ここで、前記支持体上の検出ピクセルの光学投射は、約１００ｎｍ〜５μｍの範囲の直径を有し、個々のサンプルスポットは、前記支持体上の単一検出ピクセルの投射（具体的には、前記支持体上の単一検出ピクセルの投射の中央）に並べられる、
デバイス。
請求項１３または１４のデバイスの使用であって、
請求項１から１１のいずれか一項のプロセスのための、
使用。