JPWO2020016605A5 - - Google Patents
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Description
本明細書に引用される全ての刊行物、特許、および特許出願は、それらの全体において参照により本明細書に組み込まれる。
本発明の様々な実施形態を以下に示す。
1.所定の配列を有する二本鎖ポリヌクレオチドをインビトロで合成する方法であって、前記方法が、繰り返しの合成サイクルを行うことを含み、各サイクルにおいて、
(A)二本鎖ポリヌクレオチドの第1の鎖が、リガーゼ酵素の作用によって、前記所定の配列の第1のヌクレオチドの付加により伸長され、
(B)前記第1の鎖にハイブリダイズされる二本鎖ポリヌクレオチドの第2の鎖が、ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素によって前記所定の配列の第2のヌクレオチドを加えることによって伸長され、
(C)次いで、前記二本鎖ポリヌクレオチドが、切断部位で切断され、
各サイクルの前記所定の配列の前記第1および第2のヌクレオチドが、切断後に、前記二本鎖ポリヌクレオチドにおいて保持され、前記第1のヌクレオチドおよび前記第2のヌクレオチドが、前記合成二本鎖ポリヌクレオチド中の異なるヌクレオチド対においてパートナーヌクレオチドになる、方法。
2.前記切断部位が、ユニバーサルヌクレオチドを含むポリヌクレオチド配列によって定義される、上記1に記載の方法。
3.各サイクルにおいて、前記第2の鎖の伸長の前に、前記二本鎖ポリヌクレオチド中に切断部位が作成される、上記1または2に記載の方法。
4.前記リガーゼ酵素の作用による工程(A)の間に、前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記第1の鎖に組み込まれて、前記切断部位を定義する、上記3に記載の方法。
5.所与の合成サイクルにおいて、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記第2の鎖に付加される、そのサイクルの前記第2のヌクレオチドが、前記酵素によるさらなる伸長を防止する可逆的ターミネーター基を含み、前記可逆的ターミネーター基が、次のサイクルの前記第2のヌクレオチドの前記次の合成サイクルにおける前記付加の前に、そのサイクルの前記組み込まれた第2のヌクレオチドから除去される、上記1~4のいずれかに記載の方法。
6.連結反応が、粘着末端連結反応を含む、上記1~5のいずれかに記載の方法。
7.前記第1のヌクレオチドおよび前記ユニバーサルヌクレオチドが、ポリヌクレオチド連結分子の構成成分であり、前記ポリヌクレオチド連結分子が、前記リガーゼ酵素の作用による工程(A)の間に、前記二本鎖ポリヌクレオチドに連結され、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記二本鎖ポリヌクレオチドへの連結時に、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記第1の鎖が伸長され、前記切断部位が作成される、上記4に記載の方法。
8.前記方法が、
(1)合成鎖と、それにハイブリダイズされた支持鎖と、を含む、足場ポリヌクレオチドを提供することであって、前記合成鎖が、プライマー鎖部分を含み、前記支持鎖が、前記二本鎖ポリヌクレオチドの第1の鎖であり、前記合成鎖が、前記二本鎖ポリヌクレオチドの第2の鎖である、提供することと、
(2)粘着末端連結反応におけるリガーゼ酵素の作用によって、二本鎖ポリヌクレオチド連結分子を前記足場ポリヌクレオチドに連結することであって、前記ポリヌクレオチド連結分子が、支持鎖と、それにハイブリダイズされたヘルパー鎖と、を含み、相補的連結末端をさらに含み、連結末端が、
(i)前記支持鎖中に、ユニバーサルヌクレオチドおよび前記所定の配列の第1のヌクレオチドと、
(ii)前記ヘルパー鎖中に、連結不可能な末端ヌクレオチドと、を含み、
連結時に、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記第1の鎖が前記第1のヌクレオチドで伸長され、前記切断部位が、前記ユニバーサルヌクレオチドの前記第1の鎖への組み込みによって作成される、連結することと、
(3)前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記所定の配列の第2のヌクレオチドの組み込みにより、前記二本鎖足場ポリヌクレオチドの前記合成鎖の前記プライマー鎖部分の末端を伸長することであって、前記第2のヌクレオチドが、前記酵素によるさらなる伸長を防止する可逆的ターミネーター基を含む、伸長することと、
(4)連結された足場ポリヌクレオチドを切断部位で切断することであって、切断が、前記支持鎖を切断することと、前記足場ポリヌクレオチドから前記ユニバーサルヌクレオチドを除去して、組み込まれた第1および第2のヌクレオチドを含む切断された二本鎖足場ポリヌクレオチドを提供することと、を含む、切断することと、
(5)前記第2のヌクレオチドから前記可逆的ターミネーター基を除去することと、を含む、第1の合成サイクルを行うことを含み、
前記方法が、
(6)粘着末端連結反応における前記リガーゼ酵素の作用によって、さらなる二本鎖ポリヌクレオチド連結分子を、切断された足場ポリヌクレオチドに連結することであって、前記ポリヌクレオチド連結分子が、支持鎖と、それにハイブリダイズされたヘルパー鎖と、を含み、相補的連結末端をさらに含み、前記連結末端が、
(i)前記支持鎖中に、ユニバーサルヌクレオチドおよび前記さらなる合成サイクルの前記第1のヌクレオチドと、
(ii)前記ヘルパー鎖中に、連結不可能な末端ヌクレオチドと、を含み、
連結時に、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記第1の鎖が、前記さらなる合成サイクルの前記第1のヌクレオチドで伸長され、前記切断部位が、前記ユニバーサルヌクレオチドの前記第1の鎖への組み込みによって作成される、連結することと、
(7)前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記さらなる合成サイクルの前記第2のヌクレオチドの組み込みにより、前記二本鎖足場ポリヌクレオチドの前記合成鎖の前記プライマー鎖部分の末端を伸長することであって、前記第2のヌクレオチドが、前記酵素によるさらなる伸長を防止する可逆的ターミネーター基を含む、伸長することと、
(8)前記連結された足場ポリヌクレオチドを前記切断部位で切断することであって、切断が、前記支持鎖を切断することと、前記足場ポリヌクレオチドから前記ユニバーサルヌクレオチドを除去して、前記第1およびさらなる合成サイクル(複数可)の組み込まれた第1および第2のヌクレオチドを含む切断された二本鎖足場ポリヌクレオチドを提供することと、を含む、切断することと、
(9)前記第2のヌクレオチドから前記可逆的ターミネーター基を除去することと、
(10)工程6~9を複数回繰り返して、所定のヌクレオチド配列を有する前記二本鎖ポリヌクレオチドを提供することと、を含む、さらなる合成サイクルを行うことをさらに含む、上記2~7のいずれかに記載の方法。
9.任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、前記切断部位で前記連結された足場ポリヌクレオチドを切断する工程の前に、前記可逆的ターミネーター基が、前記第2のヌクレオチドから代替的に除去される、上記8に記載の方法。
10.工程(1)において、前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖の前記末端が、ヌクレオチド突出を含み、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、前記プライマー鎖部分の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、そのサイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、
工程(2)において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端で、前記ヘルパー鎖の前記末端が、ヌクレオチド突出を含み、前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、そのサイクルの前記第1のヌクレオチドであり、前記次の合成サイクルで形成される異なるヌクレオチド対におけるパートナーヌクレオチドであり、
工程(6)において、前記切断された足場ポリヌクレオチドにおいて、前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記支持鎖の前記末端が、ヌクレオチド突出を含み、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、前記プライマー鎖部分の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、工程(7)で組み込まれる前記さらなる合成サイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、
工程(6)において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端で、前記ヘルパー鎖の前記末端が、ヌクレオチド突出を含み、前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、前記さらなる合成サイクルの前記第1のヌクレオチドであり、前記次の合成サイクルで形成される異なるヌクレオチド対におけるパートナーヌクレオチドであり、
第1およびさらなる合成サイクルにおいて、前記足場ポリヌクレオチド中の前記ヌクレオチド突出および前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端中の前記ヌクレオチド突出が、同じ数のヌクレオチドを含み、前記数が1以上である、上記8または上記9に記載の方法。
11.(a)前記第1のサイクルの連結工程(工程2)において、および全てのさらなるサイクルの連結工程において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端が、
i.そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドであり、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+1を占め、前記ヘルパー鎖の最後から2番目のヌクレオチドと対合するように、
ii.前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記支持鎖の最後から2番目のヌクレオチドであり、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+2を占め、前記ヘルパー鎖中のパートナーヌクレオチドと対合するように、
iii.前記突出が、そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドに突出する前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドを含む1つのヌクレオチド突出を含むように、かつ
iv.前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドが、連結不可能なヌクレオチドであるように、構造化され、
位置nは、その組み込み時にそのサイクルの前記所定の配列の前記第2のヌクレオチドとは反対であるヌクレオチド位置であり、位置n+1およびn+2は、それぞれ、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、位置nに対する前記支持鎖における前記第1/次のおよび第2のヌクレオチド位置であり、連結時に、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドは、前記合成鎖の前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記足場ポリヌクレオチドの前記末端ヌクレオチドに連結され、一本鎖切断が、前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドと前記合成鎖の前記プライマー鎖部分との間に作成され、
(b)前記第1のサイクルの伸長工程(工程3)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、そのサイクルの前記第2のヌクレオチドが、前記第2の鎖に組み込まれ、前記第1の鎖中のパートナーヌクレオチドと対合され、
(c)前記第1のサイクルの切断工程(工程4)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、前記連結された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖が、位置n+2と位置n+1との間で切断され、それによって、前記足場ポリヌクレオチドから前記ポリヌクレオチド連結分子を放出し、対合されず、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記第1の鎖に付着したそのサイクルの前記第1のヌクレオチドとそのパートナーヌクレオチドと対合したそのサイクルの前記第2のヌクレオチドとを保持し、その際、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖中のそのサイクルの前記第1のヌクレオチドによって占められる位置が、前記次の合成サイクルにおけるヌクレオチド位置nとして定義される、上記10に記載の方法。
12.(a)前記第1のサイクルの連結工程(工程2)において、および全てのさらなるサイクルの連結工程において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端が、
i.そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドであり、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+1を占め、前記ヘルパー鎖の最後から2番目のヌクレオチドと対合するように、
ii.前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+3を占め、前記ヘルパー鎖中のパートナーヌクレオチドと対合するように、
iii.前記突出が、そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドに突出する前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドを含む1つのヌクレオチド突出を含むように、かつ
iv.前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドが、連結不可能なヌクレオチドであるように、構造化され、
位置nは、その組み込み時にそのサイクルの前記所定の配列の前記第2のヌクレオチドとは反対であるヌクレオチド位置であり、位置n+1、n+2、およびn+3は、それぞれ、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、位置nに対する前記支持鎖における次の、第2の、および第3のヌクレオチド位置であり、連結時に、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドは、前記合成鎖の前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記足場ポリヌクレオチドの前記末端ヌクレオチドに連結され、一本鎖切断が、前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドと前記合成鎖の前記プライマー鎖部分との間に作成され、
(b)前記第1のサイクルの伸長工程(工程3)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、そのサイクルの前記第2のヌクレオチドが、前記第2の鎖に組み込まれ、前記第1の鎖中のパートナーヌクレオチドと対合され、
(c)前記第1のサイクルの切断工程(工程4)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、前記連結された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖が、位置n+2と位置n+1との間で切断され、それによって、前記足場ポリヌクレオチドから前記ポリヌクレオチド連結分子を放出し、対合されず、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記第1の鎖に付着したそのサイクルの前記第1のヌクレオチドとそのパートナーヌクレオチドと対合したそのサイクルの前記第2のヌクレオチドとを保持し、その際、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖中のそのサイクルの前記第1のヌクレオチドによって占められる位置が、次の合成サイクルにおけるヌクレオチド位置nとして定義される、上記10に記載の方法。
13.(a)前記第1のサイクルの連結工程(工程2)において、および全てのさらなるサイクルの連結工程において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端が、
i.そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドであり、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+1を占め、前記ヘルパー鎖の最後から2番目のヌクレオチドと対合するように、
ii.前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+3+xを占め、前記ヘルパー鎖中のパートナーヌクレオチドと対合するように、
iii.前記突出が、そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドに突出する前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドを含む1つのヌクレオチド突出を含むように、かつ
iv.前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドが、連結不可能なヌクレオチドであるように、構造化され、
位置nは、その組み込み時にそのサイクルの前記所定の配列の前記第2のヌクレオチドとは反対であるヌクレオチド位置であり、位置n+3は、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、位置nに対する前記支持鎖における第3のヌクレオチド位置であり、xは、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、位置n+3に対するヌクレオチド位置の数であり、前記数は、1~10以上の整数であり、連結時に、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドは、前記合成鎖の前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記足場ポリヌクレオチドの前記末端ヌクレオチドに連結され、一本鎖切断が、前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドと前記合成鎖の前記プライマー鎖部分との間に作成され、
(b)前記第1のサイクルの伸長工程(工程3)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、そのサイクルの前記第2のヌクレオチドが、前記第2の鎖に組み込まれ、前記第1の鎖中のパートナーヌクレオチドと対合され、
(c)前記第1のサイクルの切断工程(工程4)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、前記連結された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖が、位置n+2と位置n+1との間で切断され、それによって、前記足場ポリヌクレオチドから前記ポリヌクレオチド連結分子を放出し、対合されず、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記第1の鎖に付着したそのサイクルの前記第1のヌクレオチドとそのパートナーヌクレオチドと対合したそのサイクルの前記第2のヌクレオチドとを保持し、その際、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖中のそのサイクルの前記第1のヌクレオチドによって占められる位置は、次の合成サイクルにおけるヌクレオチド位置nとして定義される、上記10に記載の方法。
14.工程(1)において、前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖の前記末端が、1+yヌクレオチドを含むヌクレオチド突出を含み、前記支持鎖の前記1+yヌクレオチドが、前記プライマー鎖部分の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記突出の前記第1のヌクレオチドが、前記突出の前記末端に対して遠位にある前記突出中の位置を占め、ヌクレオチド位置nを占め、工程(3)において組み込まれた前記第1のサイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、位置n+1を占める前記突出の前記ヌクレオチドが、工程(7)において組み込まれた前記次の/第2の合成サイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、
工程(2)において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端で、前記ヘルパー鎖の前記末端が、1+yヌクレオチドを含むヌクレオチド突出を含み、前記ヘルパー鎖の前記1+yヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖の前記1+y突出ヌクレオチドに対するパートナーヌクレオチドであり、前記相補的連結末端の前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、そのサイクルの前記第1のヌクレオチドであり、ヌクレオチド位置n+2+xを占め、前記第3の合成サイクルで形成される異なるヌクレオチド対のパートナーヌクレオチドであり、
工程(6)において、前記切断された足場ポリヌクレオチドにおいて、前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記支持鎖の前記末端が、1+yヌクレオチドを含むヌクレオチド突出を含み、前記支持鎖の前記1+yヌクレオチドが、前記プライマー鎖部分の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記突出の前記第1のヌクレオチドが、前記突出の前記末端に対して遠位にある前記突出中の位置を占め、ヌクレオチド位置nを占め、工程(7)において組み込まれた前記さらなる合成サイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、位置n+1を占める前記突出の前記ヌクレオチドが、前記次の合成サイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、
工程(6)において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端において、前記ヘルパー鎖の前記末端は、1+yヌクレオチドを含むヌクレオチド突出を含み、前記ヘルパー鎖の前記1+yヌクレオチドは、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖の前記1+y突出ヌクレオチドに対するパートナーヌクレオチドであり、前記相補的連結末端の前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドは、前記さらなる合成サイクルの前記第1のヌクレオチドであり、ヌクレオチド位置n+2+xを占め、前記次の合成サイクルで形成される異なるヌクレオチド対のパートナーヌクレオチドであり、
i.位置nは、その組み込み時にそのサイクルの前記所定の配列の前記第2のヌクレオチドとは反対になるヌクレオチド位置であり、
ii.連結後、位置n+1およびn+2は、前記ヘルパー鎖に対する近位方向/前記プライマー鎖部分に対する遠位方向において、位置nに対する前記支持鎖における前記第1および第2のヌクレオチド位置であり、
iii.yは、1以上である整数であり、
iv.xは、0以上である整数であり、
v.前記足場ポリヌクレオチドにおけるyの数は、好ましくは、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端におけるyの数と同じ数であり、yが異なる数である場合、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端におけるyの数は、好ましくは、前記足場ポリヌクレオチドにおけるyの数よりも少なく、
vi.任意の所与の一連の第1のサイクルおよびさらなるサイクルにおいて、xに対して選択される数は、前記足場ポリヌクレオチドにおいて、yに対して選択される数-1である、上記8または上記9に記載の方法。
15.第1およびさらなるサイクルの両方において、前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記ポリヌクレオチド連結分子および前記連結された足場ポリヌクレオチドの両方において、位置n+3+xを占め、前記足場ポリヌクレオチドが、位置n+3+xとn+2+xとの間で切断される、上記10に記載の方法。
16.第1およびさらなるサイクルの両方において、前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記ポリヌクレオチド連結分子および前記連結された足場ポリヌクレオチドの両方において、位置n+4+xを占め、前記足場ポリヌクレオチドが、位置n+3+xとn+2+xとの間で切断される、上記10に記載の方法。
17.前記方法が、
(i)工程(2)において、前記ポリヌクレオチド連結分子には、前記第1のサイクルの前記所定の配列の第1のヌクレオチドを含み、前記第1のサイクルの前記所定の配列の1つ以上のさらなるヌクレオチドをさらに含む、相補的連結末端が提供されるように、
(ii)工程(3)において、前記二本鎖足場ポリヌクレオチドの前記合成鎖の前記プライマー鎖部分の前記末端が、前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記第1のサイクルの前記所定の配列の第2のヌクレオチドの組み込みにより伸長され、前記プライマー鎖部分の前記末端が、前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記第1のサイクルの前記所定の配列の1つ以上のさらなるヌクレオチドの組み込みによりさらに伸長され、前記第1のサイクルの前記第2およびさらなるヌクレオチドのそれぞれが、前記酵素によるさらなる伸長を防止する可逆的ターミネーター基を含み、各さらなる伸長後、前記可逆的ターミネーター基が、次のヌクレオチドの組み込みの前にヌクレオチドから除去されるように、
(iii)切断後の工程(4)において、前記第1のサイクルの前記所定の配列の前記第1、第2、およびさらなるヌクレオチドが、前記切断された足場ポリヌクレオチド中に保持されるように、
(iv)工程(6)において、前記ポリヌクレオチド連結分子には、前記さらなるサイクルの前記所定の配列の第1のヌクレオチドを含み、前記さらなるサイクルの前記所定の配列の1つ以上のさらなるヌクレオチドをさらに含む、相補的連結末端が提供されるように、
(v)工程(6)において、前記二本鎖足場ポリヌクレオチドの前記合成鎖の前記プライマー鎖部分の前記末端が、前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記さらなるサイクルの前記所定の配列の第2のヌクレオチドの組み込みにより伸長され、前記プライマー鎖部分の前記末端が、前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記さらなるサイクルの前記所定の配列の1つ以上のさらなるヌクレオチドの組み込みによりさらに伸長され、前記さらなるサイクルの前記第2およびさらなるヌクレオチドのそれぞれが、酵素によるさらなる伸長を防止する可逆的ターミネーター基を含み、各さらなる伸長後、前記可逆的ターミネーター基が、前記次のヌクレオチドの前記組み込み前にヌクレオチドから除去されるように、
(vi)切断後の工程(8)において、前記さらなるサイクルの前記所定の配列の前記第1、第2、およびさらなるヌクレオチドが、前記切断された足場ポリヌクレオチド中に保持されるように、修正される、上記8~16のいずれかに記載の方法。
18.前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端が、切断前の工程(4)および(8)において、前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、前記第1およびさらなるヌクレオチドの前記ヌクレオチド位置の後の、前記支持鎖中の次のヌクレオチド位置である前記支持鎖中の位置を占めるように、かつ前記支持鎖が、最後のさらなるヌクレオチドによって占められる位置と、前記ユニバーサルヌクレオチドによって占められる位置との間で切断されるように、構造化される、上記17に記載の方法。
19.前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端が、切断前の工程(4)および(8)において、前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、前記第1およびさらなるヌクレオチドの前記ヌクレオチド位置の後の、前記支持鎖中の次+1のヌクレオチド位置である前記支持鎖中の位置を占めるように、かつ前記支持鎖が、最後のさらなるヌクレオチドによって占められる位置と、前記支持鎖中の次のヌクレオチドによって占められる位置との間で切断されるように、構造化される、上記17に記載の方法。
20.任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、前記所定の配列の第1のヌクレオチドと対合するパートナーヌクレオチドが、前記第1のヌクレオチドと相補的な、好ましくは天然に相補的なヌクレオチドである、上記1~19のいずれかに記載の方法。
21.任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、工程(4)および/または(8)の前に、合成鎖と、それにハイブリダイズされた支持鎖と、を含む、前記足場ポリヌクレオチドが提供され、前記合成鎖が、ヘルパー鎖なしで提供される、上記8~20のいずれかに記載の方法。
22.任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、工程(4)および/または(8)の前に、前記合成鎖の前記ヘルパー鎖部分が、前記足場ポリヌクレオチドから除去される、上記8~21のいずれかに記載の方法。
23.前記合成鎖の前記ヘルパー鎖部分が、(i)前記足場ポリヌクレオチドを約80℃~約95℃の温度に加熱し、前記足場ポリヌクレオチドから前記ヘルパー鎖部分を分離すること、(ii)前記足場ポリヌクレオチドを8M尿素などの尿素溶液で処理し、前記足場ポリヌクレオチドから前記ヘルパー鎖部分を分離すること、(iii)前記足場ポリヌクレオチドを100%ホルムアミドなどのホルムアミドまたはホルムアミド溶液で処理し、前記足場ポリヌクレオチドから前記ヘルパー鎖部分を分離すること、または(iv)前記足場ポリヌクレオチドを、前記ヘルパー鎖部分の配列と相補的であるヌクレオチド配列の領域を含む一本鎖ポリヌクレオチド分子と接触させて、それにより前記ヘルパー鎖部分と前記足場ポリヌクレオチドとのハイブリダイゼーションを競合的に阻害することによって、前記足場ポリヌクレオチドから除去される、上記22に記載の方法。
24.各切断工程が、2工程切断プロセスを含み、各切断工程が、前記ユニバーサルヌクレオチドを除去し、したがって脱塩基部位を形成することを含む第1の工程と、前記支持鎖を前記脱塩基部位で切断することを含む第2の工程と、を含む、上記1~10、11、14、15、17、および18のいずれかに記載の方法。
25.前記第1の工程が、ヌクレオチド除去酵素を用いて行われる、上記24に記載の方法。
26.前記ヌクレオチド除去酵素が、3-メチルアデニンDNAグリコシラーゼ酵素である、上記25に記載の方法。
27.前記ヌクレオチド除去酵素が、
i.ヒトアルキルアデニンDNAグリコシラーゼ(hAAG)、または
ii.ウラシルDNAグリコシラーゼ(UDG)である、上記26に記載の方法。
28.前記第2の工程が、塩基である化学物質を用いて行われる、上記24~27のいずれかに記載の方法。
29.前記塩基がNaOHである、上記28に記載の方法。
30.前記第2の工程が、脱塩基部位切断活性を有する有機化学物質を用いて行われる、上記24~27のいずれかに記載の方法。
31.前記有機化学物質が、N,N’-ジメチルエチレンジアミンである、上記30に記載の方法。
32.前記第2の工程が、脱塩基部位リアーゼ活性を有する酵素を用いて行われ、任意選択的に、脱塩基部位リアーゼ活性を有する前記酵素が、
(i)APエンドヌクレアーゼ1、
(ii)エンドヌクレアーゼIII(N番目)、または
(iii)エンドヌクレアーゼVIIIである、上記24~27のいずれかに記載の方法。
33.各切断ステップが、切断酵素を用いて前記ユニバーサルヌクレオチドを除去することを含む1工程切断プロセスを含み、前記酵素が、
(i)エンドヌクレアーゼIII、
(ii)エンドヌクレアーゼVIII、
(iii)ホルムアミドピリミジンDNAグリコシラーゼ(Fpg)、または
(iv)8-オキソグアニンDNAグリコシラーゼ(hOGG1)である、上記1~10、11、14、15、17および18のいずれかに記載の方法。
34.前記切断工程が、前記支持鎖を酵素で切断することを含む、上記1~9、12、14、16、17、および19のいずれかに記載の方法。
35.前記酵素が、ヌクレオチド位置n+1とnとの間の前記支持鎖を切断する、上記34に記載の方法。
36.前記酵素が、エンドヌクレアーゼVである、上記34または上記35に記載の方法。
37.前記合成二本鎖ポリヌクレオチドの両方の鎖が、DNA鎖である、上記1~36のいずれかに記載の方法。
38.組み込まれたヌクレオチドが、dNTPである、上記37に記載の方法。
39.組み込まれたヌクレオチドが、可逆的ターミネーター基を含むdNTPである、上記38に記載の方法。
40.可逆的ターミネーター基を含む前記組み込まれたヌクレオチドのうちの1つ以上が、3’-O-アリル-dNTPである、上記39に記載の方法。
41.可逆的ターミネーター基を含む前記組み込まれたヌクレオチドのうちの1つ以上が、3’-O-アジドメチル-dNTPである、上記39に記載の方法。
42.前記合成二本鎖ポリヌクレオチドの一方の鎖が、DNA鎖であり、前記合成二本鎖ポリヌクレオチドの他方の鎖が、RNA鎖である、上記1~36のいずれかに記載の方法。
43.前記合成鎖が、RNA鎖であり、前記支持鎖が、DNA鎖である、上記42に記載の方法。
44.組み込まれたヌクレオチドが、NTPである、上記43に記載の方法。
45.組み込まれたヌクレオチドが、可逆的ターミネーター基を含むNTPである、上記44に記載の方法。
46.可逆的ターミネーター基を含む組み込まれたヌクレオチドが、3’-O-アリル-NTPである、上記45に記載の方法。
47.可逆的ターミネーター基を含む組み込まれたヌクレオチドが、3’-O-アジドメチル-NTPである、上記45に記載の方法。
48.前記ポリメラーゼ酵素が、DNAポリメラーゼ、好ましくは未修飾ポリメラーゼと比較して可逆的ターミネーター基を含むdNTPを組み込む能力が増強された修飾DNAポリメラーゼである、上記1~41のいずれかに記載の方法。
49.前記ポリメラーゼが、Thermococcus種9°N、好ましくは種9°N-7由来の天然DNAポリメラーゼのバリアントである、上記48に記載の方法。
50.前記ポリメラーゼ酵素が、T3またはT7 RNAポリメラーゼなどのRNAポリメラーゼ、任意選択的に、未修飾ポリメラーゼと比較して可逆的ターミネーター基を含むNTPを組み込む能力が増強された修飾RNAポリメラーゼである、上記1~36および42~47のいずれかに記載の方法。
51.前記トランスフェラーゼ酵素が、末端トランスフェラーゼ活性を有し、任意選択的に、前記酵素が、末端ヌクレオチジルトランスフェラーゼ、末端デオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼ、末端デオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼ(TdT)、polラムダ、polマイクロ、またはΦ29DNAポリメラーゼである、上記1~50のいずれかに記載の方法。
52.前記第2のヌクレオチドから前記可逆的ターミネーター基を除去する前記工程が、トリス(カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)を用いて行われる、上記5~51のいずれかに記載の方法。
53.前記リガーゼ酵素が、T3 DNAリガーゼまたはT4 DNAリガーゼである、上記1~52のいずれかに記載の方法。
54.任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、工程(1)/(6)において、前記プライマー鎖部分を含む前記合成鎖とそれにハイブリダイズされた前記支持鎖の前記部分とが、前記足場ポリヌクレオチドにおいて、ヘアピンループによって接続されている、上記8~53のいずれかに記載の方法。
55.任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、工程(2)/(6)において、前記ヘルパー鎖とそれにハイブリダイズされた前記支持鎖の前記部分とが、前記ポリヌクレオチド連結分子において、前記相補的連結末端とは反対の末端でヘアピンループによって接続されている、上記8~53のいずれかに記載の方法。
56.任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、
(a)工程(1)/(6)において、前記プライマー鎖部分を含む前記合成鎖とそれにハイブリダイズされた前記支持鎖の部分とが、前記足場ポリヌクレオチドにおいて、ヘアピンループによって接続されており、
(b)工程(2)/(6)において、前記ヘルパー鎖とそれにハイブリダイズされた前記支持鎖の部分とが、前記ポリヌクレオチド連結分子において、前記相補的連結末端とは反対の末端でヘアピンループによって接続されている、上記8~53のいずれかに記載の方法。
57.工程(1)および(6)において、前記プライマー鎖部分を含む前記合成鎖および/またはそれにハイブリダイズされた前記支持鎖の前記部分が、共通の表面に繋留されている、上記8~53のいずれかに記載の方法。
58.前記プライマー鎖部分および/またはそれにハイブリダイズされた前記支持鎖の前記部分が、切断可能なリンカーを含み、前記リンカーが、合成後に前記表面から前記二本鎖ポリヌクレオチドを切り離すために切断され得る、上記57に記載の方法。
59.工程(1)および(6)において、前記足場ポリヌクレオチド中の前記ヘアピンループが表面に繋留されている、上記55および56に記載の方法。
60.前記ヘアピンループが、切断可能なリンカーを介して表面に繋留され、前記リンカーが、合成後に前記表面から前記二本鎖ポリヌクレオチドを切り離すために切断され得る、上記59に記載の方法。
61.前記切断可能なリンカーが、UV切断可能なリンカーである、上記58または上記60に記載の方法。
62.前記表面が、微粒子である、上記57~61のいずれかに記載の方法。
63.前記表面が、平坦な表面である、上記57~61のいずれかに記載の方法。
64.前記表面が、ゲルを含む、上記59~63のいずれかに記載の方法。
65.前記表面が、約2%のポリアクリルアミドなどのポリアクリルアミド表面を含み、好ましくは、前記ポリアクリルアミド表面が、ガラスなどの固体支持体に結合されている、上記64に記載の方法。
66.前記プライマー鎖部分を含む前記合成鎖とそれにハイブリダイズされた前記支持鎖の前記部分とが、1つ以上の共有結合を介して前記共通の表面に繋留されている、上記57~65のいずれかに記載の方法。
67.前記1つ以上の共有結合が、前記共通の表面上の官能基と足場分子上の官能基との間に形成され、前記足場分子上の前記官能基が、アミン基、チオール基、チオリン酸基、またはチオアミド基である、上記66に記載の方法。
68.前記共通の表面上の前記官能基が、ブロモアセチル基であり、任意に、前記ブロモアセチル基が、N-(5-ブロモアセトアミジルペンチル)アクリルアミド(BRAPA)を使用して得られるポリアクリルアミド表面上に提供される、上記67に記載の方法。
69.合成サイクルが、微小流体システム内の液滴中で行われる、上記1~68のいずれかに記載の方法。
70.前記微小流体システムが、エレクトロウェッティングシステムである、上記69に記載の方法。
71.前記微小流体システムが、エレクトロウェッティングオン誘電体システム(EWOD)である、上記70に記載の方法。
72.合成後、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記鎖が分離されて、所定の配列を有する一本鎖ポリヌクレオチドを提供する、上記1~71のいずれかに記載の方法。
73.合成後、前記二本鎖ポリヌクレオチドまたはその領域が、好ましくはPCRによって増幅される、上記1~72のいずれかに記載の方法。
74.所定の配列を有するポリヌクレオチドをアセンブリする方法であって、所定の配列を有する第1のポリヌクレオチドおよび所定の配列を有する1つ以上の追加のポリヌクレオチドを合成するために、上記1~73のいずれかに記載の方法を行うことと、前記第1および1つ以上の追加のポリヌクレオチドを一緒に接合することと、を含む、方法。
75.前記第1のポリヌクレオチドおよび前記1つ以上の追加のポリヌクレオチドが、二本鎖である、上記74に記載の方法。
76.前記第1のポリヌクレオチドおよび前記1つ以上の追加のポリヌクレオチドが、一本鎖である、上記74に記載の方法。
77.前記第1のポリヌクレオチドおよび前記1つ以上の追加のポリヌクレオチドが、適合する末端を作成するために切断され、好ましくは連結によって一緒に接合される、上記74~76のいずれかに記載の方法。
78.前記第1のポリヌクレオチドおよび前記1つ以上の追加のポリヌクレオチドが、切断部位で制限酵素によって切断される、上記77に記載の方法。
79.前記合成および/またはアセンブリ工程が、微小流体システム内の液滴中で実行される、上記70~78のいずれかに記載の方法。
80.前記アセンブリ工程が、所定の配列を有する第1の合成ポリヌクレオチドを含む第1の液滴と、所定の配列を有する追加の1つ以上の合成ポリヌクレオチドを含む第2の液滴と、を提供することを含み、前記液滴が、互いに接触し、前記合成ポリヌクレオチドが、一緒に接合され、それにより前記第1および追加の1つ以上のポリヌクレオチドを含むポリヌクレオチドをアセンブリする、上記79に記載の方法。
81.前記合成工程が、各液滴が前記合成サイクルの工程に対応する反応試薬を含む、複数の液滴を提供することと、前記合成サイクルの前記工程に従って前記足場ポリヌクレオチドに前記液滴を順次送達することと、によって行われる、上記80に記載の方法。
82.液滴の送達後かつ次の液滴の送達の前に、過剰の反応試薬を除去するために洗浄工程が実施される、上記81に記載の方法。
83.前記微小流体システムが、エレクトロウェッティングシステムである、上記81および82に記載の方法。
84.前記微小流体システムが、エレクトロウェッティングオン誘電体システム(EWOD)である、上記83に記載の方法。
85.合成工程およびアセンブリ工程が、同じシステム内で行われる、上記81~84のいずれかに記載の方法。
86.上記1~85のいずれかに記載の方法を実施するためのポリヌクレオチド合成システムであって、(a)各反応領域が少なくとも1つの足場ポリヌクレオチドを含む、反応領域のアレイと、(b)前記反応試薬を前記反応領域に送達するための手段と、任意に(c)前記足場ポリヌクレオチドからの前記合成二本鎖ポリヌクレオチドを切断するための手段と、を含む、ポリヌクレオチド合成システム。
87.前記反応試薬を液滴で提供するための手段と、前記合成サイクルに従って前記足場ポリヌクレオチドに前記液滴を送達するための手段と、をさらに含む、上記86に記載のシステム。
88.上記86または87に記載のシステムと共に使用するため、かつ上記1~85のいずれかに記載の方法を実施するためのキットであって、前記合成サイクルの前記工程に対応する反応試薬の容量を含む、キット。
89.ポリヌクレオチドマイクロアレイを作成する方法であって、前記マイクロアレイが、複数の反応領域を含み、各領域が、所定の配列を有する1つ以上のポリヌクレオチドを含み、前記方法が、
(a)複数の反応領域を含む表面を提供することであって、各領域が1つ以上の二本鎖アンカーまたは足場ポリヌクレオチドを含む、提供することと、
(b)各反応領域で上記1~71のいずれかに記載の方法に従って合成サイクルを行い、それにより各領域で所定の配列を有する1つ以上の二本鎖ポリヌクレオチドを合成することと、を含む、方法。
90.合成後、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記鎖が分離されて、マイクロアレイを提供し、各領域が、所定の配列を有する1つ以上の一本鎖ポリヌクレオチドを含む、上記89に記載の方法。
本発明の様々な実施形態を以下に示す。
1.所定の配列を有する二本鎖ポリヌクレオチドをインビトロで合成する方法であって、前記方法が、繰り返しの合成サイクルを行うことを含み、各サイクルにおいて、
(A)二本鎖ポリヌクレオチドの第1の鎖が、リガーゼ酵素の作用によって、前記所定の配列の第1のヌクレオチドの付加により伸長され、
(B)前記第1の鎖にハイブリダイズされる二本鎖ポリヌクレオチドの第2の鎖が、ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素によって前記所定の配列の第2のヌクレオチドを加えることによって伸長され、
(C)次いで、前記二本鎖ポリヌクレオチドが、切断部位で切断され、
各サイクルの前記所定の配列の前記第1および第2のヌクレオチドが、切断後に、前記二本鎖ポリヌクレオチドにおいて保持され、前記第1のヌクレオチドおよび前記第2のヌクレオチドが、前記合成二本鎖ポリヌクレオチド中の異なるヌクレオチド対においてパートナーヌクレオチドになる、方法。
2.前記切断部位が、ユニバーサルヌクレオチドを含むポリヌクレオチド配列によって定義される、上記1に記載の方法。
3.各サイクルにおいて、前記第2の鎖の伸長の前に、前記二本鎖ポリヌクレオチド中に切断部位が作成される、上記1または2に記載の方法。
4.前記リガーゼ酵素の作用による工程(A)の間に、前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記第1の鎖に組み込まれて、前記切断部位を定義する、上記3に記載の方法。
5.所与の合成サイクルにおいて、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記第2の鎖に付加される、そのサイクルの前記第2のヌクレオチドが、前記酵素によるさらなる伸長を防止する可逆的ターミネーター基を含み、前記可逆的ターミネーター基が、次のサイクルの前記第2のヌクレオチドの前記次の合成サイクルにおける前記付加の前に、そのサイクルの前記組み込まれた第2のヌクレオチドから除去される、上記1~4のいずれかに記載の方法。
6.連結反応が、粘着末端連結反応を含む、上記1~5のいずれかに記載の方法。
7.前記第1のヌクレオチドおよび前記ユニバーサルヌクレオチドが、ポリヌクレオチド連結分子の構成成分であり、前記ポリヌクレオチド連結分子が、前記リガーゼ酵素の作用による工程(A)の間に、前記二本鎖ポリヌクレオチドに連結され、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記二本鎖ポリヌクレオチドへの連結時に、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記第1の鎖が伸長され、前記切断部位が作成される、上記4に記載の方法。
8.前記方法が、
(1)合成鎖と、それにハイブリダイズされた支持鎖と、を含む、足場ポリヌクレオチドを提供することであって、前記合成鎖が、プライマー鎖部分を含み、前記支持鎖が、前記二本鎖ポリヌクレオチドの第1の鎖であり、前記合成鎖が、前記二本鎖ポリヌクレオチドの第2の鎖である、提供することと、
(2)粘着末端連結反応におけるリガーゼ酵素の作用によって、二本鎖ポリヌクレオチド連結分子を前記足場ポリヌクレオチドに連結することであって、前記ポリヌクレオチド連結分子が、支持鎖と、それにハイブリダイズされたヘルパー鎖と、を含み、相補的連結末端をさらに含み、連結末端が、
(i)前記支持鎖中に、ユニバーサルヌクレオチドおよび前記所定の配列の第1のヌクレオチドと、
(ii)前記ヘルパー鎖中に、連結不可能な末端ヌクレオチドと、を含み、
連結時に、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記第1の鎖が前記第1のヌクレオチドで伸長され、前記切断部位が、前記ユニバーサルヌクレオチドの前記第1の鎖への組み込みによって作成される、連結することと、
(3)前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記所定の配列の第2のヌクレオチドの組み込みにより、前記二本鎖足場ポリヌクレオチドの前記合成鎖の前記プライマー鎖部分の末端を伸長することであって、前記第2のヌクレオチドが、前記酵素によるさらなる伸長を防止する可逆的ターミネーター基を含む、伸長することと、
(4)連結された足場ポリヌクレオチドを切断部位で切断することであって、切断が、前記支持鎖を切断することと、前記足場ポリヌクレオチドから前記ユニバーサルヌクレオチドを除去して、組み込まれた第1および第2のヌクレオチドを含む切断された二本鎖足場ポリヌクレオチドを提供することと、を含む、切断することと、
(5)前記第2のヌクレオチドから前記可逆的ターミネーター基を除去することと、を含む、第1の合成サイクルを行うことを含み、
前記方法が、
(6)粘着末端連結反応における前記リガーゼ酵素の作用によって、さらなる二本鎖ポリヌクレオチド連結分子を、切断された足場ポリヌクレオチドに連結することであって、前記ポリヌクレオチド連結分子が、支持鎖と、それにハイブリダイズされたヘルパー鎖と、を含み、相補的連結末端をさらに含み、前記連結末端が、
(i)前記支持鎖中に、ユニバーサルヌクレオチドおよび前記さらなる合成サイクルの前記第1のヌクレオチドと、
(ii)前記ヘルパー鎖中に、連結不可能な末端ヌクレオチドと、を含み、
連結時に、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記第1の鎖が、前記さらなる合成サイクルの前記第1のヌクレオチドで伸長され、前記切断部位が、前記ユニバーサルヌクレオチドの前記第1の鎖への組み込みによって作成される、連結することと、
(7)前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記さらなる合成サイクルの前記第2のヌクレオチドの組み込みにより、前記二本鎖足場ポリヌクレオチドの前記合成鎖の前記プライマー鎖部分の末端を伸長することであって、前記第2のヌクレオチドが、前記酵素によるさらなる伸長を防止する可逆的ターミネーター基を含む、伸長することと、
(8)前記連結された足場ポリヌクレオチドを前記切断部位で切断することであって、切断が、前記支持鎖を切断することと、前記足場ポリヌクレオチドから前記ユニバーサルヌクレオチドを除去して、前記第1およびさらなる合成サイクル(複数可)の組み込まれた第1および第2のヌクレオチドを含む切断された二本鎖足場ポリヌクレオチドを提供することと、を含む、切断することと、
(9)前記第2のヌクレオチドから前記可逆的ターミネーター基を除去することと、
(10)工程6~9を複数回繰り返して、所定のヌクレオチド配列を有する前記二本鎖ポリヌクレオチドを提供することと、を含む、さらなる合成サイクルを行うことをさらに含む、上記2~7のいずれかに記載の方法。
9.任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、前記切断部位で前記連結された足場ポリヌクレオチドを切断する工程の前に、前記可逆的ターミネーター基が、前記第2のヌクレオチドから代替的に除去される、上記8に記載の方法。
10.工程(1)において、前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖の前記末端が、ヌクレオチド突出を含み、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、前記プライマー鎖部分の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、そのサイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、
工程(2)において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端で、前記ヘルパー鎖の前記末端が、ヌクレオチド突出を含み、前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、そのサイクルの前記第1のヌクレオチドであり、前記次の合成サイクルで形成される異なるヌクレオチド対におけるパートナーヌクレオチドであり、
工程(6)において、前記切断された足場ポリヌクレオチドにおいて、前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記支持鎖の前記末端が、ヌクレオチド突出を含み、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、前記プライマー鎖部分の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、工程(7)で組み込まれる前記さらなる合成サイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、
工程(6)において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端で、前記ヘルパー鎖の前記末端が、ヌクレオチド突出を含み、前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、前記さらなる合成サイクルの前記第1のヌクレオチドであり、前記次の合成サイクルで形成される異なるヌクレオチド対におけるパートナーヌクレオチドであり、
第1およびさらなる合成サイクルにおいて、前記足場ポリヌクレオチド中の前記ヌクレオチド突出および前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端中の前記ヌクレオチド突出が、同じ数のヌクレオチドを含み、前記数が1以上である、上記8または上記9に記載の方法。
11.(a)前記第1のサイクルの連結工程(工程2)において、および全てのさらなるサイクルの連結工程において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端が、
i.そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドであり、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+1を占め、前記ヘルパー鎖の最後から2番目のヌクレオチドと対合するように、
ii.前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記支持鎖の最後から2番目のヌクレオチドであり、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+2を占め、前記ヘルパー鎖中のパートナーヌクレオチドと対合するように、
iii.前記突出が、そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドに突出する前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドを含む1つのヌクレオチド突出を含むように、かつ
iv.前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドが、連結不可能なヌクレオチドであるように、構造化され、
位置nは、その組み込み時にそのサイクルの前記所定の配列の前記第2のヌクレオチドとは反対であるヌクレオチド位置であり、位置n+1およびn+2は、それぞれ、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、位置nに対する前記支持鎖における前記第1/次のおよび第2のヌクレオチド位置であり、連結時に、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドは、前記合成鎖の前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記足場ポリヌクレオチドの前記末端ヌクレオチドに連結され、一本鎖切断が、前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドと前記合成鎖の前記プライマー鎖部分との間に作成され、
(b)前記第1のサイクルの伸長工程(工程3)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、そのサイクルの前記第2のヌクレオチドが、前記第2の鎖に組み込まれ、前記第1の鎖中のパートナーヌクレオチドと対合され、
(c)前記第1のサイクルの切断工程(工程4)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、前記連結された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖が、位置n+2と位置n+1との間で切断され、それによって、前記足場ポリヌクレオチドから前記ポリヌクレオチド連結分子を放出し、対合されず、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記第1の鎖に付着したそのサイクルの前記第1のヌクレオチドとそのパートナーヌクレオチドと対合したそのサイクルの前記第2のヌクレオチドとを保持し、その際、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖中のそのサイクルの前記第1のヌクレオチドによって占められる位置が、前記次の合成サイクルにおけるヌクレオチド位置nとして定義される、上記10に記載の方法。
12.(a)前記第1のサイクルの連結工程(工程2)において、および全てのさらなるサイクルの連結工程において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端が、
i.そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドであり、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+1を占め、前記ヘルパー鎖の最後から2番目のヌクレオチドと対合するように、
ii.前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+3を占め、前記ヘルパー鎖中のパートナーヌクレオチドと対合するように、
iii.前記突出が、そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドに突出する前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドを含む1つのヌクレオチド突出を含むように、かつ
iv.前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドが、連結不可能なヌクレオチドであるように、構造化され、
位置nは、その組み込み時にそのサイクルの前記所定の配列の前記第2のヌクレオチドとは反対であるヌクレオチド位置であり、位置n+1、n+2、およびn+3は、それぞれ、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、位置nに対する前記支持鎖における次の、第2の、および第3のヌクレオチド位置であり、連結時に、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドは、前記合成鎖の前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記足場ポリヌクレオチドの前記末端ヌクレオチドに連結され、一本鎖切断が、前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドと前記合成鎖の前記プライマー鎖部分との間に作成され、
(b)前記第1のサイクルの伸長工程(工程3)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、そのサイクルの前記第2のヌクレオチドが、前記第2の鎖に組み込まれ、前記第1の鎖中のパートナーヌクレオチドと対合され、
(c)前記第1のサイクルの切断工程(工程4)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、前記連結された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖が、位置n+2と位置n+1との間で切断され、それによって、前記足場ポリヌクレオチドから前記ポリヌクレオチド連結分子を放出し、対合されず、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記第1の鎖に付着したそのサイクルの前記第1のヌクレオチドとそのパートナーヌクレオチドと対合したそのサイクルの前記第2のヌクレオチドとを保持し、その際、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖中のそのサイクルの前記第1のヌクレオチドによって占められる位置が、次の合成サイクルにおけるヌクレオチド位置nとして定義される、上記10に記載の方法。
13.(a)前記第1のサイクルの連結工程(工程2)において、および全てのさらなるサイクルの連結工程において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端が、
i.そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドであり、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+1を占め、前記ヘルパー鎖の最後から2番目のヌクレオチドと対合するように、
ii.前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+3+xを占め、前記ヘルパー鎖中のパートナーヌクレオチドと対合するように、
iii.前記突出が、そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドに突出する前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドを含む1つのヌクレオチド突出を含むように、かつ
iv.前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドが、連結不可能なヌクレオチドであるように、構造化され、
位置nは、その組み込み時にそのサイクルの前記所定の配列の前記第2のヌクレオチドとは反対であるヌクレオチド位置であり、位置n+3は、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、位置nに対する前記支持鎖における第3のヌクレオチド位置であり、xは、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、位置n+3に対するヌクレオチド位置の数であり、前記数は、1~10以上の整数であり、連結時に、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドは、前記合成鎖の前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記足場ポリヌクレオチドの前記末端ヌクレオチドに連結され、一本鎖切断が、前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドと前記合成鎖の前記プライマー鎖部分との間に作成され、
(b)前記第1のサイクルの伸長工程(工程3)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、そのサイクルの前記第2のヌクレオチドが、前記第2の鎖に組み込まれ、前記第1の鎖中のパートナーヌクレオチドと対合され、
(c)前記第1のサイクルの切断工程(工程4)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、前記連結された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖が、位置n+2と位置n+1との間で切断され、それによって、前記足場ポリヌクレオチドから前記ポリヌクレオチド連結分子を放出し、対合されず、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記第1の鎖に付着したそのサイクルの前記第1のヌクレオチドとそのパートナーヌクレオチドと対合したそのサイクルの前記第2のヌクレオチドとを保持し、その際、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖中のそのサイクルの前記第1のヌクレオチドによって占められる位置は、次の合成サイクルにおけるヌクレオチド位置nとして定義される、上記10に記載の方法。
14.工程(1)において、前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖の前記末端が、1+yヌクレオチドを含むヌクレオチド突出を含み、前記支持鎖の前記1+yヌクレオチドが、前記プライマー鎖部分の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記突出の前記第1のヌクレオチドが、前記突出の前記末端に対して遠位にある前記突出中の位置を占め、ヌクレオチド位置nを占め、工程(3)において組み込まれた前記第1のサイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、位置n+1を占める前記突出の前記ヌクレオチドが、工程(7)において組み込まれた前記次の/第2の合成サイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、
工程(2)において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端で、前記ヘルパー鎖の前記末端が、1+yヌクレオチドを含むヌクレオチド突出を含み、前記ヘルパー鎖の前記1+yヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖の前記1+y突出ヌクレオチドに対するパートナーヌクレオチドであり、前記相補的連結末端の前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、そのサイクルの前記第1のヌクレオチドであり、ヌクレオチド位置n+2+xを占め、前記第3の合成サイクルで形成される異なるヌクレオチド対のパートナーヌクレオチドであり、
工程(6)において、前記切断された足場ポリヌクレオチドにおいて、前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記支持鎖の前記末端が、1+yヌクレオチドを含むヌクレオチド突出を含み、前記支持鎖の前記1+yヌクレオチドが、前記プライマー鎖部分の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記突出の前記第1のヌクレオチドが、前記突出の前記末端に対して遠位にある前記突出中の位置を占め、ヌクレオチド位置nを占め、工程(7)において組み込まれた前記さらなる合成サイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、位置n+1を占める前記突出の前記ヌクレオチドが、前記次の合成サイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、
工程(6)において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端において、前記ヘルパー鎖の前記末端は、1+yヌクレオチドを含むヌクレオチド突出を含み、前記ヘルパー鎖の前記1+yヌクレオチドは、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖の前記1+y突出ヌクレオチドに対するパートナーヌクレオチドであり、前記相補的連結末端の前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドは、前記さらなる合成サイクルの前記第1のヌクレオチドであり、ヌクレオチド位置n+2+xを占め、前記次の合成サイクルで形成される異なるヌクレオチド対のパートナーヌクレオチドであり、
i.位置nは、その組み込み時にそのサイクルの前記所定の配列の前記第2のヌクレオチドとは反対になるヌクレオチド位置であり、
ii.連結後、位置n+1およびn+2は、前記ヘルパー鎖に対する近位方向/前記プライマー鎖部分に対する遠位方向において、位置nに対する前記支持鎖における前記第1および第2のヌクレオチド位置であり、
iii.yは、1以上である整数であり、
iv.xは、0以上である整数であり、
v.前記足場ポリヌクレオチドにおけるyの数は、好ましくは、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端におけるyの数と同じ数であり、yが異なる数である場合、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端におけるyの数は、好ましくは、前記足場ポリヌクレオチドにおけるyの数よりも少なく、
vi.任意の所与の一連の第1のサイクルおよびさらなるサイクルにおいて、xに対して選択される数は、前記足場ポリヌクレオチドにおいて、yに対して選択される数-1である、上記8または上記9に記載の方法。
15.第1およびさらなるサイクルの両方において、前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記ポリヌクレオチド連結分子および前記連結された足場ポリヌクレオチドの両方において、位置n+3+xを占め、前記足場ポリヌクレオチドが、位置n+3+xとn+2+xとの間で切断される、上記10に記載の方法。
16.第1およびさらなるサイクルの両方において、前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記ポリヌクレオチド連結分子および前記連結された足場ポリヌクレオチドの両方において、位置n+4+xを占め、前記足場ポリヌクレオチドが、位置n+3+xとn+2+xとの間で切断される、上記10に記載の方法。
17.前記方法が、
(i)工程(2)において、前記ポリヌクレオチド連結分子には、前記第1のサイクルの前記所定の配列の第1のヌクレオチドを含み、前記第1のサイクルの前記所定の配列の1つ以上のさらなるヌクレオチドをさらに含む、相補的連結末端が提供されるように、
(ii)工程(3)において、前記二本鎖足場ポリヌクレオチドの前記合成鎖の前記プライマー鎖部分の前記末端が、前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記第1のサイクルの前記所定の配列の第2のヌクレオチドの組み込みにより伸長され、前記プライマー鎖部分の前記末端が、前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記第1のサイクルの前記所定の配列の1つ以上のさらなるヌクレオチドの組み込みによりさらに伸長され、前記第1のサイクルの前記第2およびさらなるヌクレオチドのそれぞれが、前記酵素によるさらなる伸長を防止する可逆的ターミネーター基を含み、各さらなる伸長後、前記可逆的ターミネーター基が、次のヌクレオチドの組み込みの前にヌクレオチドから除去されるように、
(iii)切断後の工程(4)において、前記第1のサイクルの前記所定の配列の前記第1、第2、およびさらなるヌクレオチドが、前記切断された足場ポリヌクレオチド中に保持されるように、
(iv)工程(6)において、前記ポリヌクレオチド連結分子には、前記さらなるサイクルの前記所定の配列の第1のヌクレオチドを含み、前記さらなるサイクルの前記所定の配列の1つ以上のさらなるヌクレオチドをさらに含む、相補的連結末端が提供されるように、
(v)工程(6)において、前記二本鎖足場ポリヌクレオチドの前記合成鎖の前記プライマー鎖部分の前記末端が、前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記さらなるサイクルの前記所定の配列の第2のヌクレオチドの組み込みにより伸長され、前記プライマー鎖部分の前記末端が、前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記さらなるサイクルの前記所定の配列の1つ以上のさらなるヌクレオチドの組み込みによりさらに伸長され、前記さらなるサイクルの前記第2およびさらなるヌクレオチドのそれぞれが、酵素によるさらなる伸長を防止する可逆的ターミネーター基を含み、各さらなる伸長後、前記可逆的ターミネーター基が、前記次のヌクレオチドの前記組み込み前にヌクレオチドから除去されるように、
(vi)切断後の工程(8)において、前記さらなるサイクルの前記所定の配列の前記第1、第2、およびさらなるヌクレオチドが、前記切断された足場ポリヌクレオチド中に保持されるように、修正される、上記8~16のいずれかに記載の方法。
18.前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端が、切断前の工程(4)および(8)において、前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、前記第1およびさらなるヌクレオチドの前記ヌクレオチド位置の後の、前記支持鎖中の次のヌクレオチド位置である前記支持鎖中の位置を占めるように、かつ前記支持鎖が、最後のさらなるヌクレオチドによって占められる位置と、前記ユニバーサルヌクレオチドによって占められる位置との間で切断されるように、構造化される、上記17に記載の方法。
19.前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端が、切断前の工程(4)および(8)において、前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、前記第1およびさらなるヌクレオチドの前記ヌクレオチド位置の後の、前記支持鎖中の次+1のヌクレオチド位置である前記支持鎖中の位置を占めるように、かつ前記支持鎖が、最後のさらなるヌクレオチドによって占められる位置と、前記支持鎖中の次のヌクレオチドによって占められる位置との間で切断されるように、構造化される、上記17に記載の方法。
20.任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、前記所定の配列の第1のヌクレオチドと対合するパートナーヌクレオチドが、前記第1のヌクレオチドと相補的な、好ましくは天然に相補的なヌクレオチドである、上記1~19のいずれかに記載の方法。
21.任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、工程(4)および/または(8)の前に、合成鎖と、それにハイブリダイズされた支持鎖と、を含む、前記足場ポリヌクレオチドが提供され、前記合成鎖が、ヘルパー鎖なしで提供される、上記8~20のいずれかに記載の方法。
22.任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、工程(4)および/または(8)の前に、前記合成鎖の前記ヘルパー鎖部分が、前記足場ポリヌクレオチドから除去される、上記8~21のいずれかに記載の方法。
23.前記合成鎖の前記ヘルパー鎖部分が、(i)前記足場ポリヌクレオチドを約80℃~約95℃の温度に加熱し、前記足場ポリヌクレオチドから前記ヘルパー鎖部分を分離すること、(ii)前記足場ポリヌクレオチドを8M尿素などの尿素溶液で処理し、前記足場ポリヌクレオチドから前記ヘルパー鎖部分を分離すること、(iii)前記足場ポリヌクレオチドを100%ホルムアミドなどのホルムアミドまたはホルムアミド溶液で処理し、前記足場ポリヌクレオチドから前記ヘルパー鎖部分を分離すること、または(iv)前記足場ポリヌクレオチドを、前記ヘルパー鎖部分の配列と相補的であるヌクレオチド配列の領域を含む一本鎖ポリヌクレオチド分子と接触させて、それにより前記ヘルパー鎖部分と前記足場ポリヌクレオチドとのハイブリダイゼーションを競合的に阻害することによって、前記足場ポリヌクレオチドから除去される、上記22に記載の方法。
24.各切断工程が、2工程切断プロセスを含み、各切断工程が、前記ユニバーサルヌクレオチドを除去し、したがって脱塩基部位を形成することを含む第1の工程と、前記支持鎖を前記脱塩基部位で切断することを含む第2の工程と、を含む、上記1~10、11、14、15、17、および18のいずれかに記載の方法。
25.前記第1の工程が、ヌクレオチド除去酵素を用いて行われる、上記24に記載の方法。
26.前記ヌクレオチド除去酵素が、3-メチルアデニンDNAグリコシラーゼ酵素である、上記25に記載の方法。
27.前記ヌクレオチド除去酵素が、
i.ヒトアルキルアデニンDNAグリコシラーゼ(hAAG)、または
ii.ウラシルDNAグリコシラーゼ(UDG)である、上記26に記載の方法。
28.前記第2の工程が、塩基である化学物質を用いて行われる、上記24~27のいずれかに記載の方法。
29.前記塩基がNaOHである、上記28に記載の方法。
30.前記第2の工程が、脱塩基部位切断活性を有する有機化学物質を用いて行われる、上記24~27のいずれかに記載の方法。
31.前記有機化学物質が、N,N’-ジメチルエチレンジアミンである、上記30に記載の方法。
32.前記第2の工程が、脱塩基部位リアーゼ活性を有する酵素を用いて行われ、任意選択的に、脱塩基部位リアーゼ活性を有する前記酵素が、
(i)APエンドヌクレアーゼ1、
(ii)エンドヌクレアーゼIII(N番目)、または
(iii)エンドヌクレアーゼVIIIである、上記24~27のいずれかに記載の方法。
33.各切断ステップが、切断酵素を用いて前記ユニバーサルヌクレオチドを除去することを含む1工程切断プロセスを含み、前記酵素が、
(i)エンドヌクレアーゼIII、
(ii)エンドヌクレアーゼVIII、
(iii)ホルムアミドピリミジンDNAグリコシラーゼ(Fpg)、または
(iv)8-オキソグアニンDNAグリコシラーゼ(hOGG1)である、上記1~10、11、14、15、17および18のいずれかに記載の方法。
34.前記切断工程が、前記支持鎖を酵素で切断することを含む、上記1~9、12、14、16、17、および19のいずれかに記載の方法。
35.前記酵素が、ヌクレオチド位置n+1とnとの間の前記支持鎖を切断する、上記34に記載の方法。
36.前記酵素が、エンドヌクレアーゼVである、上記34または上記35に記載の方法。
37.前記合成二本鎖ポリヌクレオチドの両方の鎖が、DNA鎖である、上記1~36のいずれかに記載の方法。
38.組み込まれたヌクレオチドが、dNTPである、上記37に記載の方法。
39.組み込まれたヌクレオチドが、可逆的ターミネーター基を含むdNTPである、上記38に記載の方法。
40.可逆的ターミネーター基を含む前記組み込まれたヌクレオチドのうちの1つ以上が、3’-O-アリル-dNTPである、上記39に記載の方法。
41.可逆的ターミネーター基を含む前記組み込まれたヌクレオチドのうちの1つ以上が、3’-O-アジドメチル-dNTPである、上記39に記載の方法。
42.前記合成二本鎖ポリヌクレオチドの一方の鎖が、DNA鎖であり、前記合成二本鎖ポリヌクレオチドの他方の鎖が、RNA鎖である、上記1~36のいずれかに記載の方法。
43.前記合成鎖が、RNA鎖であり、前記支持鎖が、DNA鎖である、上記42に記載の方法。
44.組み込まれたヌクレオチドが、NTPである、上記43に記載の方法。
45.組み込まれたヌクレオチドが、可逆的ターミネーター基を含むNTPである、上記44に記載の方法。
46.可逆的ターミネーター基を含む組み込まれたヌクレオチドが、3’-O-アリル-NTPである、上記45に記載の方法。
47.可逆的ターミネーター基を含む組み込まれたヌクレオチドが、3’-O-アジドメチル-NTPである、上記45に記載の方法。
48.前記ポリメラーゼ酵素が、DNAポリメラーゼ、好ましくは未修飾ポリメラーゼと比較して可逆的ターミネーター基を含むdNTPを組み込む能力が増強された修飾DNAポリメラーゼである、上記1~41のいずれかに記載の方法。
49.前記ポリメラーゼが、Thermococcus種9°N、好ましくは種9°N-7由来の天然DNAポリメラーゼのバリアントである、上記48に記載の方法。
50.前記ポリメラーゼ酵素が、T3またはT7 RNAポリメラーゼなどのRNAポリメラーゼ、任意選択的に、未修飾ポリメラーゼと比較して可逆的ターミネーター基を含むNTPを組み込む能力が増強された修飾RNAポリメラーゼである、上記1~36および42~47のいずれかに記載の方法。
51.前記トランスフェラーゼ酵素が、末端トランスフェラーゼ活性を有し、任意選択的に、前記酵素が、末端ヌクレオチジルトランスフェラーゼ、末端デオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼ、末端デオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼ(TdT)、polラムダ、polマイクロ、またはΦ29DNAポリメラーゼである、上記1~50のいずれかに記載の方法。
52.前記第2のヌクレオチドから前記可逆的ターミネーター基を除去する前記工程が、トリス(カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)を用いて行われる、上記5~51のいずれかに記載の方法。
53.前記リガーゼ酵素が、T3 DNAリガーゼまたはT4 DNAリガーゼである、上記1~52のいずれかに記載の方法。
54.任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、工程(1)/(6)において、前記プライマー鎖部分を含む前記合成鎖とそれにハイブリダイズされた前記支持鎖の前記部分とが、前記足場ポリヌクレオチドにおいて、ヘアピンループによって接続されている、上記8~53のいずれかに記載の方法。
55.任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、工程(2)/(6)において、前記ヘルパー鎖とそれにハイブリダイズされた前記支持鎖の前記部分とが、前記ポリヌクレオチド連結分子において、前記相補的連結末端とは反対の末端でヘアピンループによって接続されている、上記8~53のいずれかに記載の方法。
56.任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、
(a)工程(1)/(6)において、前記プライマー鎖部分を含む前記合成鎖とそれにハイブリダイズされた前記支持鎖の部分とが、前記足場ポリヌクレオチドにおいて、ヘアピンループによって接続されており、
(b)工程(2)/(6)において、前記ヘルパー鎖とそれにハイブリダイズされた前記支持鎖の部分とが、前記ポリヌクレオチド連結分子において、前記相補的連結末端とは反対の末端でヘアピンループによって接続されている、上記8~53のいずれかに記載の方法。
57.工程(1)および(6)において、前記プライマー鎖部分を含む前記合成鎖および/またはそれにハイブリダイズされた前記支持鎖の前記部分が、共通の表面に繋留されている、上記8~53のいずれかに記載の方法。
58.前記プライマー鎖部分および/またはそれにハイブリダイズされた前記支持鎖の前記部分が、切断可能なリンカーを含み、前記リンカーが、合成後に前記表面から前記二本鎖ポリヌクレオチドを切り離すために切断され得る、上記57に記載の方法。
59.工程(1)および(6)において、前記足場ポリヌクレオチド中の前記ヘアピンループが表面に繋留されている、上記55および56に記載の方法。
60.前記ヘアピンループが、切断可能なリンカーを介して表面に繋留され、前記リンカーが、合成後に前記表面から前記二本鎖ポリヌクレオチドを切り離すために切断され得る、上記59に記載の方法。
61.前記切断可能なリンカーが、UV切断可能なリンカーである、上記58または上記60に記載の方法。
62.前記表面が、微粒子である、上記57~61のいずれかに記載の方法。
63.前記表面が、平坦な表面である、上記57~61のいずれかに記載の方法。
64.前記表面が、ゲルを含む、上記59~63のいずれかに記載の方法。
65.前記表面が、約2%のポリアクリルアミドなどのポリアクリルアミド表面を含み、好ましくは、前記ポリアクリルアミド表面が、ガラスなどの固体支持体に結合されている、上記64に記載の方法。
66.前記プライマー鎖部分を含む前記合成鎖とそれにハイブリダイズされた前記支持鎖の前記部分とが、1つ以上の共有結合を介して前記共通の表面に繋留されている、上記57~65のいずれかに記載の方法。
67.前記1つ以上の共有結合が、前記共通の表面上の官能基と足場分子上の官能基との間に形成され、前記足場分子上の前記官能基が、アミン基、チオール基、チオリン酸基、またはチオアミド基である、上記66に記載の方法。
68.前記共通の表面上の前記官能基が、ブロモアセチル基であり、任意に、前記ブロモアセチル基が、N-(5-ブロモアセトアミジルペンチル)アクリルアミド(BRAPA)を使用して得られるポリアクリルアミド表面上に提供される、上記67に記載の方法。
69.合成サイクルが、微小流体システム内の液滴中で行われる、上記1~68のいずれかに記載の方法。
70.前記微小流体システムが、エレクトロウェッティングシステムである、上記69に記載の方法。
71.前記微小流体システムが、エレクトロウェッティングオン誘電体システム(EWOD)である、上記70に記載の方法。
72.合成後、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記鎖が分離されて、所定の配列を有する一本鎖ポリヌクレオチドを提供する、上記1~71のいずれかに記載の方法。
73.合成後、前記二本鎖ポリヌクレオチドまたはその領域が、好ましくはPCRによって増幅される、上記1~72のいずれかに記載の方法。
74.所定の配列を有するポリヌクレオチドをアセンブリする方法であって、所定の配列を有する第1のポリヌクレオチドおよび所定の配列を有する1つ以上の追加のポリヌクレオチドを合成するために、上記1~73のいずれかに記載の方法を行うことと、前記第1および1つ以上の追加のポリヌクレオチドを一緒に接合することと、を含む、方法。
75.前記第1のポリヌクレオチドおよび前記1つ以上の追加のポリヌクレオチドが、二本鎖である、上記74に記載の方法。
76.前記第1のポリヌクレオチドおよび前記1つ以上の追加のポリヌクレオチドが、一本鎖である、上記74に記載の方法。
77.前記第1のポリヌクレオチドおよび前記1つ以上の追加のポリヌクレオチドが、適合する末端を作成するために切断され、好ましくは連結によって一緒に接合される、上記74~76のいずれかに記載の方法。
78.前記第1のポリヌクレオチドおよび前記1つ以上の追加のポリヌクレオチドが、切断部位で制限酵素によって切断される、上記77に記載の方法。
79.前記合成および/またはアセンブリ工程が、微小流体システム内の液滴中で実行される、上記70~78のいずれかに記載の方法。
80.前記アセンブリ工程が、所定の配列を有する第1の合成ポリヌクレオチドを含む第1の液滴と、所定の配列を有する追加の1つ以上の合成ポリヌクレオチドを含む第2の液滴と、を提供することを含み、前記液滴が、互いに接触し、前記合成ポリヌクレオチドが、一緒に接合され、それにより前記第1および追加の1つ以上のポリヌクレオチドを含むポリヌクレオチドをアセンブリする、上記79に記載の方法。
81.前記合成工程が、各液滴が前記合成サイクルの工程に対応する反応試薬を含む、複数の液滴を提供することと、前記合成サイクルの前記工程に従って前記足場ポリヌクレオチドに前記液滴を順次送達することと、によって行われる、上記80に記載の方法。
82.液滴の送達後かつ次の液滴の送達の前に、過剰の反応試薬を除去するために洗浄工程が実施される、上記81に記載の方法。
83.前記微小流体システムが、エレクトロウェッティングシステムである、上記81および82に記載の方法。
84.前記微小流体システムが、エレクトロウェッティングオン誘電体システム(EWOD)である、上記83に記載の方法。
85.合成工程およびアセンブリ工程が、同じシステム内で行われる、上記81~84のいずれかに記載の方法。
86.上記1~85のいずれかに記載の方法を実施するためのポリヌクレオチド合成システムであって、(a)各反応領域が少なくとも1つの足場ポリヌクレオチドを含む、反応領域のアレイと、(b)前記反応試薬を前記反応領域に送達するための手段と、任意に(c)前記足場ポリヌクレオチドからの前記合成二本鎖ポリヌクレオチドを切断するための手段と、を含む、ポリヌクレオチド合成システム。
87.前記反応試薬を液滴で提供するための手段と、前記合成サイクルに従って前記足場ポリヌクレオチドに前記液滴を送達するための手段と、をさらに含む、上記86に記載のシステム。
88.上記86または87に記載のシステムと共に使用するため、かつ上記1~85のいずれかに記載の方法を実施するためのキットであって、前記合成サイクルの前記工程に対応する反応試薬の容量を含む、キット。
89.ポリヌクレオチドマイクロアレイを作成する方法であって、前記マイクロアレイが、複数の反応領域を含み、各領域が、所定の配列を有する1つ以上のポリヌクレオチドを含み、前記方法が、
(a)複数の反応領域を含む表面を提供することであって、各領域が1つ以上の二本鎖アンカーまたは足場ポリヌクレオチドを含む、提供することと、
(b)各反応領域で上記1~71のいずれかに記載の方法に従って合成サイクルを行い、それにより各領域で所定の配列を有する1つ以上の二本鎖ポリヌクレオチドを合成することと、を含む、方法。
90.合成後、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記鎖が分離されて、マイクロアレイを提供し、各領域が、所定の配列を有する1つ以上の一本鎖ポリヌクレオチドを含む、上記89に記載の方法。
Claims (16)
- 所定の配列を有する二本鎖ポリヌクレオチドをインビトロで合成する方法であって、前記方法が、繰り返しの合成サイクルを行うことを含み、各サイクルにおいて、
(A)二本鎖ポリヌクレオチドの第1の鎖が、リガーゼ酵素の作用によって、前記所定の配列の第1のヌクレオチドの付加により伸長され、
(B)前記第1の鎖にハイブリダイズされる二本鎖ポリヌクレオチドの第2の鎖が、ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素によって前記所定の配列の第2のヌクレオチドを加えることによって伸長され、
(C)次いで、前記二本鎖ポリヌクレオチドが、切断部位で切断され、
各サイクルの前記所定の配列の前記第1および第2のヌクレオチドが、切断後に、前記二本鎖ポリヌクレオチドにおいて保持され、前記第1のヌクレオチドおよび前記第2のヌクレオチドが、前記合成二本鎖ポリヌクレオチド中の異なるヌクレオチド対においてパートナーヌクレオチドになる、方法。 - (a)前記切断部位が、ユニバーサルヌクレオチドを含むポリヌクレオチド配列によって定義される、および/または
(b)各サイクルにおいて、前記第2の鎖の伸長の前に、前記二本鎖ポリヌクレオチド中に切断部位が作成され、任意に前記リガーゼ酵素の作用による工程(A)の間に、前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記第1の鎖に組み込まれて、前記切断部位を定義し、さらに任意に前記第1のヌクレオチドおよび前記ユニバーサルヌクレオチドが、ポリヌクレオチド連結分子の構成成分であり、前記ポリヌクレオチド連結分子が、前記リガーゼ酵素の作用による工程(A)の間に、前記二本鎖ポリヌクレオチドに連結され、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記二本鎖ポリヌクレオチドへの連結時に、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記第1の鎖が伸長され、前記切断部位が作成される、および/または
(c)所与の合成サイクルにおいて、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記第2の鎖に付加される、そのサイクルの前記第2のヌクレオチドが、前記酵素によるさらなる伸長を防止する可逆的ターミネーター基を含み、前記可逆的ターミネーター基が、次のサイクルの前記第2のヌクレオチドの前記次の合成サイクルにおける前記付加の前に、そのサイクルの前記組み込まれた第2のヌクレオチドから除去される、および/または
(d)連結反応が、粘着末端連結反応を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記方法が、
(1)合成鎖と、それにハイブリダイズされた支持鎖と、を含む、足場ポリヌクレオチドを提供することであって、前記合成鎖が、プライマー鎖部分を含み、前記支持鎖が、前記二本鎖ポリヌクレオチドの第1の鎖であり、前記合成鎖が、前記二本鎖ポリヌクレオチドの第2の鎖である、提供することと、
(2)粘着末端連結反応におけるリガーゼ酵素の作用によって、二本鎖ポリヌクレオチド連結分子を前記足場ポリヌクレオチドに連結することであって、前記ポリヌクレオチド連結分子が、支持鎖と、それにハイブリダイズされたヘルパー鎖と、を含み、相補的連結末端をさらに含み、連結末端が、
(i)前記支持鎖中に、ユニバーサルヌクレオチドおよび前記所定の配列の第1のヌクレオチドと、
(ii)前記ヘルパー鎖中に、連結不可能な末端ヌクレオチドと、を含み、
連結時に、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記第1の鎖が前記第1のヌクレオチドで伸長され、前記切断部位が、前記ユニバーサルヌクレオチドの前記第1の鎖への組み込みによって作成される、連結することと、
(3)前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記所定の配列の第2のヌクレオチドの組み込みにより、前記二本鎖足場ポリヌクレオチドの前記合成鎖の前記プライマー鎖部分の末端を伸長することであって、前記第2のヌクレオチドが、前記酵素によるさらなる伸長を防止する可逆的ターミネーター基を含む、伸長することと、
(4)連結された足場ポリヌクレオチドを切断部位で切断することであって、切断が、前記支持鎖を切断することと、前記足場ポリヌクレオチドから前記ユニバーサルヌクレオチドを除去して、組み込まれた第1および第2のヌクレオチドを含む切断された二本鎖足場ポリヌクレオチドを提供することと、を含む、切断することと、
(5)前記第2のヌクレオチドから前記可逆的ターミネーター基を除去することと、を含む、第1の合成サイクルを行うことを含み、
前記方法が、
(6)粘着末端連結反応における前記リガーゼ酵素の作用によって、さらなる二本鎖ポリヌクレオチド連結分子を、切断された足場ポリヌクレオチドに連結することであって、前記ポリヌクレオチド連結分子が、支持鎖と、それにハイブリダイズされたヘルパー鎖と、を含み、相補的連結末端をさらに含み、前記連結末端が、
(i)前記支持鎖中に、ユニバーサルヌクレオチドおよび前記さらなる合成サイクルの前記第1のヌクレオチドと、
(ii)前記ヘルパー鎖中に、連結不可能な末端ヌクレオチドと、を含み、
連結時に、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記第1の鎖が、前記さらなる合成サイクルの前記第1のヌクレオチドで伸長され、前記切断部位が、前記ユニバーサルヌクレオチドの前記第1の鎖への組み込みによって作成される、連結することと、
(7)前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記さらなる合成サイクルの前記第2のヌクレオチドの組み込みにより、前記二本鎖足場ポリヌクレオチドの前記合成鎖の前記プライマー鎖部分の末端を伸長することであって、前記第2のヌクレオチドが、前記酵素によるさらなる伸長を防止する可逆的ターミネーター基を含む、伸長することと、
(8)前記連結された足場ポリヌクレオチドを前記切断部位で切断することであって、切断が、前記支持鎖を切断することと、前記足場ポリヌクレオチドから前記ユニバーサルヌクレオチドを除去して、前記第1およびさらなる合成サイクル(複数可)の組み込まれた第1および第2のヌクレオチドを含む切断された二本鎖足場ポリヌクレオチドを提供することと、を含む、切断することと、
(9)前記第2のヌクレオチドから前記可逆的ターミネーター基を除去することと、
(10)工程6~9を複数回繰り返して、所定のヌクレオチド配列を有する前記二本鎖ポリヌクレオチドを提供することと、を含む、さらなる合成サイクルを行うことをさらに含む、請求項2に記載の方法。 - 任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、前記切断部位で前記連結された足場ポリヌクレオチドを切断する工程の前に、前記可逆的ターミネーター基が、前記第2のヌクレオチドから代替的に除去される、請求項3に記載の方法。
- (a)工程(1)において、前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖の前記末端が、ヌクレオチド突出を含み、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、前記プライマー鎖部分の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、そのサイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、
工程(2)において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端で、前記ヘルパー鎖の前記末端が、ヌクレオチド突出を含み、前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、そのサイクルの前記第1のヌクレオチドであり、前記次の合成サイクルで形成される異なるヌクレオチド対におけるパートナーヌクレオチドであり、
工程(6)において、前記切断された足場ポリヌクレオチドにおいて、前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記支持鎖の前記末端が、ヌクレオチド突出を含み、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、前記プライマー鎖部分の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、工程(7)で組み込まれる前記さらなる合成サイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、
工程(6)において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端で、前記ヘルパー鎖の前記末端が、ヌクレオチド突出を含み、前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、前記さらなる合成サイクルの前記第1のヌクレオチドであり、前記次の合成サイクルで形成される異なるヌクレオチド対におけるパートナーヌクレオチドであり、
第1およびさらなる合成サイクルにおいて、前記足場ポリヌクレオチド中の前記ヌクレオチド突出および前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端中の前記ヌクレオチド突出が、同じ数のヌクレオチドを含み、前記数が1以上であるか、または
(b)工程(1)において、前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖の前記末端が、1+yヌクレオチドを含むヌクレオチド突出を含み、前記支持鎖の前記1+yヌクレオチドが、前記プライマー鎖部分の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記突出の前記第1のヌクレオチドが、前記突出の前記末端に対して遠位にある前記突出中の位置を占め、ヌクレオチド位置nを占め、工程(3)において組み込まれた前記第1のサイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、位置n+1を占める前記突出の前記ヌクレオチドが、工程(7)において組み込まれた前記次の/第2の合成サイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、
工程(2)において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端で、前記ヘルパー鎖の前記末端が、1+yヌクレオチドを含むヌクレオチド突出を含み、前記ヘルパー鎖の前記1+yヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖の前記1+y突出ヌクレオチドに対するパートナーヌクレオチドであり、前記相補的連結末端の前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドが、そのサイクルの前記第1のヌクレオチドであり、ヌクレオチド位置n+2+xを占め、前記第3の合成サイクルで形成される異なるヌクレオチド対のパートナーヌクレオチドであり、
工程(6)において、前記切断された足場ポリヌクレオチドにおいて、前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記支持鎖の前記末端が、1+yヌクレオチドを含むヌクレオチド突出を含み、前記支持鎖の前記1+yヌクレオチドが、前記プライマー鎖部分の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記突出の前記第1のヌクレオチドが、前記突出の前記末端に対して遠位にある前記突出中の位置を占め、ヌクレオチド位置nを占め、工程(7)において組み込まれた前記さらなる合成サイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、位置n+1を占める前記突出の前記ヌクレオチドが、前記次の合成サイクルの前記第2のヌクレオチドに対する前記パートナーヌクレオチドであり、
工程(6)において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端において、前記ヘルパー鎖の前記末端は、1+yヌクレオチドを含むヌクレオチド突出を含み、前記ヘルパー鎖の前記1+yヌクレオチドは、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドに突出し、前記足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖の前記1+y突出ヌクレオチドに対するパートナーヌクレオチドであり、前記相補的連結末端の前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドは、前記さらなる合成サイクルの前記第1のヌクレオチドであり、ヌクレオチド位置n+2+xを占め、前記次の合成サイクルで形成される異なるヌクレオチド対のパートナーヌクレオチドであり、
i.位置nは、その組み込み時にそのサイクルの前記所定の配列の前記第2のヌクレオチドとは反対になるヌクレオチド位置であり、
ii.連結後、位置n+1およびn+2は、前記ヘルパー鎖に対する近位方向/前記プライマー鎖部分に対する遠位方向において、位置nに対する前記支持鎖における前記第1および第2のヌクレオチド位置であり、
iii.yは、1以上である整数であり、
iv.xは、0以上である整数であり、
v.前記足場ポリヌクレオチドにおけるyの数は、好ましくは、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端におけるyの数と同じ数であり、yが異なる数である場合、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端におけるyの数は、好ましくは、前記足場ポリヌクレオチドにおけるyの数よりも少なく、
vi.任意の所与の一連の第1のサイクルおよびさらなるサイクルにおいて、xに対して選択される数は、前記足場ポリヌクレオチドにおいて、yに対して選択される数-1である、
請求項3または請求項4に記載の方法。 - (I)(a)前記第1のサイクルの連結工程(工程2)において、および全てのさらなるサイクルの連結工程において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端が、
i.そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドであり、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+1を占め、前記ヘルパー鎖の最後から2番目のヌクレオチドと対合するように、
ii.前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記支持鎖の最後から2番目のヌクレオチドであり、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+2を占め、前記ヘルパー鎖中のパートナーヌクレオチドと対合するように、
iii.前記突出が、そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドに突出する前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドを含む1つのヌクレオチド突出を含むように、かつ
iv.前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドが、連結不可能なヌクレオチドであるように、構造化され、
位置nは、その組み込み時にそのサイクルの前記所定の配列の前記第2のヌクレオチドとは反対であるヌクレオチド位置であり、位置n+1およびn+2は、それぞれ、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、位置nに対する前記支持鎖における前記第1/次のおよび第2のヌクレオチド位置であり、連結時に、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドは、前記合成鎖の前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記足場ポリヌクレオチドの前記末端ヌクレオチドに連結され、一本鎖切断が、前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドと前記合成鎖の前記プライマー鎖部分との間に作成され、
(b)前記第1のサイクルの伸長工程(工程3)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、そのサイクルの前記第2のヌクレオチドが、前記第2の鎖に組み込まれ、前記第1の鎖中のパートナーヌクレオチドと対合され、
(c)前記第1のサイクルの切断工程(工程4)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、前記連結された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖が、位置n+2と位置n+1との間で切断され、それによって、前記足場ポリヌクレオチドから前記ポリヌクレオチド連結分子を放出し、対合されず、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記第1の鎖に付着したそのサイクルの前記第1のヌクレオチドとそのパートナーヌクレオチドと対合したそのサイクルの前記第2のヌクレオチドとを保持し、その際、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖中のそのサイクルの前記第1のヌクレオチドによって占められる位置が、前記次の合成サイクルにおけるヌクレオチド位置nとして定義されるか、または
(II)(a)前記第1のサイクルの連結工程(工程2)において、および全てのさらなるサイクルの連結工程において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端が、
i.そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドであり、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+1を占め、前記ヘルパー鎖の最後から2番目のヌクレオチドと対合するように、
ii.前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+3を占め、前記ヘルパー鎖中のパートナーヌクレオチドと対合するように、
iii.前記突出が、そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドに突出する前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドを含む1つのヌクレオチド突出を含むように、かつ
iv.前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドが、連結不可能なヌクレオチドであるように、構造化され、
位置nは、その組み込み時にそのサイクルの前記所定の配列の前記第2のヌクレオチドとは反対であるヌクレオチド位置であり、位置n+1、n+2、およびn+3は、それぞれ、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、位置nに対する前記支持鎖における次の、第2の、および第3のヌクレオチド位置であり、連結時に、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドは、前記合成鎖の前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記足場ポリヌクレオチドの前記末端ヌクレオチドに連結され、一本鎖切断が、前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドと前記合成鎖の前記プライマー鎖部分との間に作成され、
(b)前記第1のサイクルの伸長工程(工程3)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、そのサイクルの前記第2のヌクレオチドが、前記第2の鎖に組み込まれ、前記第1の鎖中のパートナーヌクレオチドと対合され、
(c)前記第1のサイクルの切断工程(工程4)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、前記連結された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖が、位置n+2と位置n+1との間で切断され、それによって、前記足場ポリヌクレオチドから前記ポリヌクレオチド連結分子を放出し、対合されず、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記第1の鎖に付着したそのサイクルの前記第1のヌクレオチドとそのパートナーヌクレオチドと対合したそのサイクルの前記第2のヌクレオチドとを保持し、その際、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖中のそのサイクルの前記第1のヌクレオチドによって占められる位置が、次の合成サイクルにおけるヌクレオチド位置nとして定義されるか、または
(III)(a)前記第1のサイクルの連結工程(工程2)において、および全てのさらなるサイクルの連結工程において、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端が、
i.そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドが、前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドであり、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+1を占め、前記ヘルパー鎖の最後から2番目のヌクレオチドと対合するように、
ii.前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記支持鎖中のヌクレオチド位置n+3+xを占め、前記ヘルパー鎖中のパートナーヌクレオチドと対合するように、
iii.前記突出が、そのサイクルの前記所定の配列の前記第1のヌクレオチドに突出する前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドを含む1つのヌクレオチド突出を含むように、かつ
iv.前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドが、連結不可能なヌクレオチドであるように、構造化され、
位置nは、その組み込み時にそのサイクルの前記所定の配列の前記第2のヌクレオチドとは反対であるヌクレオチド位置であり、位置n+3は、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、位置nに対する前記支持鎖における第3のヌクレオチド位置であり、xは、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、位置n+3に対するヌクレオチド位置の数であり、前記数は、1~10以上の整数であり、連結時に、前記ポリヌクレオチド連結分子の前記支持鎖の前記末端ヌクレオチドは、前記合成鎖の前記プライマー鎖部分に対して近位にある前記足場ポリヌクレオチドの前記末端ヌクレオチドに連結され、一本鎖切断が、前記ヘルパー鎖の前記末端ヌクレオチドと前記合成鎖の前記プライマー鎖部分との間に作成され、
(b)前記第1のサイクルの伸長工程(工程3)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、そのサイクルの前記第2のヌクレオチドが、前記第2の鎖に組み込まれ、前記第1の鎖中のパートナーヌクレオチドと対合され、
(c)前記第1のサイクルの切断工程(工程4)において、および全てのさらなるサイクルにおいて、前記連結された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖が、位置n+2と位置n+1との間で切断され、それによって、前記足場ポリヌクレオチドから前記ポリヌクレオチド連結分子を放出し、対合されず、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記第1の鎖に付着したそのサイクルの前記第1のヌクレオチドとそのパートナーヌクレオチドと対合したそのサイクルの前記第2のヌクレオチドとを保持し、その際、前記切断された足場ポリヌクレオチドの前記支持鎖中のそのサイクルの前記第1のヌクレオチドによって占められる位置は、次の合成サイクルにおけるヌクレオチド位置nとして定義されるか、または
(IV)第1およびさらなるサイクルの両方において、前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記ポリヌクレオチド連結分子および前記連結された足場ポリヌクレオチドの両方において、位置n+3+xを占め、前記足場ポリヌクレオチドが、位置n+3+xとn+2+xとの間で切断されるか、または
(V)第1およびさらなるサイクルの両方において、前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記ポリヌクレオチド連結分子および前記連結された足場ポリヌクレオチドの両方において、位置n+4+xを占め、前記足場ポリヌクレオチドが、位置n+3+xとn+2+xとの間で切断される、
請求項5(a)に記載の方法。 - 前記方法が、
(i)工程(2)において、前記ポリヌクレオチド連結分子には、前記第1のサイクルの前記所定の配列の第1のヌクレオチドを含み、前記第1のサイクルの前記所定の配列の1つ以上のさらなるヌクレオチドをさらに含む、相補的連結末端が提供されるように、
(ii)工程(3)において、前記二本鎖足場ポリヌクレオチドの前記合成鎖の前記プライマー鎖部分の前記末端が、前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記第1のサイクルの前記所定の配列の第2のヌクレオチドの組み込みにより伸長され、前記プライマー鎖部分の前記末端が、前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記第1のサイクルの前記所定の配列の1つ以上のさらなるヌクレオチドの組み込みによりさらに伸長され、前記第1のサイクルの前記第2およびさらなるヌクレオチドのそれぞれが、前記酵素によるさらなる伸長を防止する可逆的ターミネーター基を含み、各さらなる伸長後、前記可逆的ターミネーター基が、次のヌクレオチドの組み込みの前にヌクレオチドから除去されるように、
(iii)切断後の工程(4)において、前記第1のサイクルの前記所定の配列の前記第1、第2、およびさらなるヌクレオチドが、前記切断された足場ポリヌクレオチド中に保持されるように、
(iv)工程(6)において、前記ポリヌクレオチド連結分子には、前記さらなるサイクルの前記所定の配列の第1のヌクレオチドを含み、前記さらなるサイクルの前記所定の配列の1つ以上のさらなるヌクレオチドをさらに含む、相補的連結末端が提供されるように、
(v)工程(6)において、前記二本鎖足場ポリヌクレオチドの前記合成鎖の前記プライマー鎖部分の前記末端が、前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記さらなるサイクルの前記所定の配列の第2のヌクレオチドの組み込みにより伸長され、前記プライマー鎖部分の前記末端が、前記ヌクレオチドトランスフェラーゼまたはポリメラーゼ酵素の作用による、前記さらなるサイクルの前記所定の配列の1つ以上のさらなるヌクレオチドの組み込みによりさらに伸長され、前記さらなるサイクルの前記第2およびさらなるヌクレオチドのそれぞれが、酵素によるさらなる伸長を防止する可逆的ターミネーター基を含み、各さらなる伸長後、前記可逆的ターミネーター基が、前記次のヌクレオチドの前記組み込み前にヌクレオチドから除去されるように、
(vi)切断後の工程(8)において、前記さらなるサイクルの前記所定の配列の前記第1、第2、およびさらなるヌクレオチドが、前記切断された足場ポリヌクレオチド中に保持されるように、修正される、請求項3~6のいずれか一項に記載の方法。 - (a)前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端が、切断前の工程(4)および(8)において、前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、前記第1およびさらなるヌクレオチドの前記ヌクレオチド位置の後の、前記支持鎖中の次のヌクレオチド位置である前記支持鎖中の位置を占めるように、かつ前記支持鎖が、最後のさらなるヌクレオチドによって占められる位置と、前記ユニバーサルヌクレオチドによって占められる位置との間で切断されるように、構造化されるか、または
(b)前記ポリヌクレオチド連結分子の前記相補的連結末端が、切断前の工程(4)および(8)において、前記ユニバーサルヌクレオチドが、前記相補的連結末端に対する遠位方向において、前記第1およびさらなるヌクレオチドの前記ヌクレオチド位置の後の、前記支持鎖中の次+1のヌクレオチド位置である前記支持鎖中の位置を占めるように、かつ前記支持鎖が、最後のさらなるヌクレオチドによって占められる位置と、前記支持鎖中の次のヌクレオチドによって占められる位置との間で切断されるように、構造化される、
請求項7に記載の方法。 - 任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、前記所定の配列の第1のヌクレオチドと対合するパートナーヌクレオチドが、前記第1のヌクレオチドと相補的な、好ましくは天然に相補的なヌクレオチドである、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
- (a)任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、工程(4)および/または(8)の前に、合成鎖と、それにハイブリダイズされた支持鎖と、を含む、前記足場ポリヌクレオチドが提供され、前記合成鎖が、ヘルパー鎖なしで提供される、および/または
(b)任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、工程(4)および/または(8)の前に、前記合成鎖の前記ヘルパー鎖部分が、前記足場ポリヌクレオチドから除去される、
請求項3~9のいずれか一項に記載の方法。 - (a)各切断工程が、2工程切断プロセスを含み、各切断工程が、前記ユニバーサルヌクレオチドを除去し、したがって脱塩基部位を形成することを含む第1の工程と、前記支持鎖を前記脱塩基部位で切断することを含む第2の工程と、を含み、任意に前記第1の工程が、ヌクレオチド除去酵素を用いて行われる、および/または
前記第2の工程が、脱塩基部位リアーゼ活性を有する酵素を用いて行われ、任意選択的に、脱塩基部位リアーゼ活性を有する前記酵素が、
(i)APエンドヌクレアーゼ1、
(ii)エンドヌクレアーゼIII(N番目)、または
(iii)エンドヌクレアーゼVIIIであるか、または
(b)各切断ステップが、切断酵素を用いて前記ユニバーサルヌクレオチドを除去することを含む1工程切断プロセスを含み、前記酵素が、
(i)エンドヌクレアーゼIII、
(ii)エンドヌクレアーゼVIII、
(iii)ホルムアミドピリミジンDNAグリコシラーゼ(Fpg)、または
(iv)8-オキソグアニンDNAグリコシラーゼ(hOGG1)である、
請求項1~5、6(i)、6(iv)、7および8(a)のいずれか一項に記載の方法。 - 前記切断工程が、前記支持鎖を酵素で切断することを含み、任意に(a)前記酵素が、ヌクレオチド位置n+1とnとの間の前記支持鎖を切断する、および/または(b)前記酵素が、エンドヌクレアーゼVである、
請求項1~4、5(b)、6(ii)、6(v)、7および8(b)のいずれか一項に記載の方法。 - 任意の1つ以上または全ての合成サイクルにおいて、
(a)工程(1)/(6)において、前記プライマー鎖部分を含む前記合成鎖とそれにハイブリダイズされた前記支持鎖の部分とが、前記足場ポリヌクレオチドにおいて、ヘアピンループによって接続されており、
(b)工程(2)/(6)において、前記ヘルパー鎖とそれにハイブリダイズされた前記支持鎖の部分とが、前記ポリヌクレオチド連結分子において、前記相補的連結末端とは反対の末端でヘアピンループによって接続されている、請求項3~12のいずれか一項に記載の方法。 - 前記プライマー鎖部分を含む前記合成鎖とそれにハイブリダイズされた前記支持鎖の前記部分とが、任意に1つ以上の共有結合を介して、共通の表面に繋留されており、さらに任意に前記1つ以上の共有結合が、前記共通の表面上の官能基と足場分子上の官能基との間に形成され、前記足場分子上の前記官能基が、アミン基、チオール基、チオリン酸基、またはチオアミド基であり、より好ましくは前記共通の表面上の前記官能基が、ブロモアセチル基であり、任意に、前記ブロモアセチル基が、N-(5-ブロモアセトアミジルペンチル)アクリルアミド(BRAPA)を使用して得られるポリアクリルアミド表面上に提供される、
請求項3~13のいずれか一項に記載の方法。 - (a)合成サイクルが、微小流体システム内の液滴中で行われ、任意に前記微小流体システムが、エレクトロウェッティングシステムであり、より好ましくは前記微小流体システムが、エレクトロウェッティングオン誘電体システム(EWOD)である、および/または
(b)合成後、前記二本鎖ポリヌクレオチドの前記鎖が分離されて、所定の配列を有する一本鎖ポリヌクレオチドを提供する、および/または
(c)合成後、前記二本鎖ポリヌクレオチドまたはその領域が、好ましくはPCRによって増幅される、
請求項1~14のいずれか一項に記載の方法。 - 所定の配列を有するポリヌクレオチドをアセンブリする方法であって、所定の配列を有する第1のポリヌクレオチドおよび所定の配列を有する1つ以上の追加のポリヌクレオチドを合成するために、請求項1~15のいずれか一項に記載の方法を行うことと、前記第1および1つ以上の追加のポリヌクレオチドを一緒に接合することと、を含み、任意に前記第1のポリヌクレオチドおよび前記1つ以上の追加のポリヌクレオチドが、適合する末端を作成するために切断され、好ましくは連結によって一緒に接合され、さらに任意に、前記第1のポリヌクレオチドおよび前記1つ以上の追加のポリヌクレオチドが、切断部位で制限酵素によって切断される、
方法。
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