KR20220159496A - Devices and methods for sequencing - Google Patents

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KR20220159496A
KR20220159496A KR1020227040672A KR20227040672A KR20220159496A KR 20220159496 A KR20220159496 A KR 20220159496A KR 1020227040672 A KR1020227040672 A KR 1020227040672A KR 20227040672 A KR20227040672 A KR 20227040672A KR 20220159496 A KR20220159496 A KR 20220159496A
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KR1020227040672A
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조나단 엠. 로스버그
존 에이치. 리몬
조나단 씨. 슐츠
미셸 밀햄
카이시아 르브
하이동 황
로저 나니
오머 애드
브라이언 리드
매튜 다이어
로버트 이. 보어
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퀀텀-에스아이 인코포레이티드
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Abstract

생물학적 샘플로부터 표적 분자 (예를 들어, 표적 핵산 또는 표적 단백질)를 제조하기 위한 방법 및 장치가 본원에서 제공된다. 일부 실시양태에서, 방법 및 장치는 샘플 용해, 샘플 단편화, 표적 분자(들)의 풍부화, 및/또는 표적 분자(들)의 관능화를 수반한다.Methods and devices for preparing target molecules (eg, target nucleic acids or target proteins) from biological samples are provided herein. In some embodiments, methods and devices involve sample lysis, sample fragmentation, enrichment of target molecule(s), and/or functionalization of target molecule(s).

Description

시퀀싱을 위한 장치 및 방법Devices and methods for sequencing

관련 출원에 대한 상호-참조Cross-Reference to Related Applications

본 출원은 2020년 4월 22일에 출원된 USSN 63/014,071; 2020년 4월 22일에 출원된 USSN 63/014,087; 2020년 4월 22일에 출원된 USSN 63/014,093; 2020년 4월 22일에 출원된 USSN 63/014,106; 2020년 6월 19일에 출원된 USSN 63/041,206; 2021년 1월 20일에 출원된 USSN 63/139.339; 2021년 1월 20일에 출원된 USSN 63/139,343; 2021년 1월 20일에 출원된 USSN 63/139,346; 및 2021년 1월 20일에 출원된 USSN 63/139,348의 출원일의 35 U.S.C. § 119(e) 하의 우선권을 주장하며; 각각의 출원의 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다.This application claims USSN 63/014,071 filed on April 22, 2020; USSN 63/014,087 filed on April 22, 2020; USSN 63/014,093 filed on April 22, 2020; USSN 63/014,106 filed on April 22, 2020; USSN 63/041,206 filed on June 19, 2020; USSN 63/139.339 filed January 20, 2021; USSN 63/139,343 filed January 20, 2021; USSN 63/139,346 filed January 20, 2021; and 35 U.S.C. of the filing date of USSN 63/139,348 filed on January 20, 2021. claims priority under § 119(e); The entire contents of each application are incorporated herein by reference.

프로테오믹스, 게노믹스, 및 트랜스크립토믹스는 생물학적 시스템의 연구에서 중요하고 필수적인 것으로서 부상하였다. 개별적 유기체 또는 샘플 유형의 이러한 분석은 개선된 진단 및 치료 전략을 초래하는 세포적 프로세스 및 반응 패턴에 대한 통찰을 제공할 수 있다. 핵산 및 단백질 조성물 및 변형을 둘러싼 복잡성은 생물학적 샘플에 대한 대규모 시퀀싱 정보를 결정하는데 있어서 과제를 제공한다.Proteomics, genomics, and transcriptomics have emerged as important and essential in the study of biological systems. Such analysis of individual organisms or sample types can provide insight into cellular processes and response patterns that lead to improved diagnostic and therapeutic strategies. The complexities surrounding nucleic acid and protein composition and modification present challenges in determining large-scale sequencing information for biological samples.

발명의 요약Summary of Invention

본 개시내용의 측면은 분석을 위한 샘플을 제조하고/거나 샘플 중의 하나 이상의 표적 분자를 분석하는 (예를 들어, 시퀀싱에 의해 분석하는) 프로세스에 사용하기 위한 방법, 조성물, 장치, 및/또는 카트리지를 제공한다. 일부 실시양태에서, 표적 분자는 핵산 (예를 들어, 제한 없이, cDNA, 게놈 DNA, mRNA, 및 그의 유도체 및 단편을 포함한 DNA 또는 RNA)이다. 일부 실시양태에서, 표적 분자는 단백질이다.Aspects of the present disclosure include methods, compositions, devices, and/or cartridges for use in a process for preparing a sample for analysis and/or analyzing (eg, analyzing by sequencing) one or more target molecules in a sample. provides In some embodiments, a target molecule is a nucleic acid (eg, DNA or RNA, including without limitation cDNA, genomic DNA, mRNA, and derivatives and fragments thereof). In some embodiments, a target molecule is a protein.

본 개시내용의 일부 측면은 시퀀싱을 위한 생물학적 샘플을 제조하기 위한 장치를 제공한다. 일부 실시양태에서, 장치는 (i) 용해 카트리지; (ii) 풍부화 카트리지; (iii) 단편화 카트리지; 및 (iv) 관능화 카트리지로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개 이상의 카트리지를 수용하도록 구성된 자동화 모듈을 포함한다. 일부 실시양태에서, 장치는 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하고 하나 이상의 표적 분자를 포함하는 생물학적 샘플을 취수하도록 구성된 자동화 모듈을 포함한다. 일부 실시양태에서, 장치는 (i) 용해 카트리지; 및 (ii) 풍부화 카트리지를 수용하도록 구성된 자동화 모듈을 포함한다. 일부 실시양태에서, 장치는 (i) 용해 카트리지; 및 (iii) 단편화 카트리지를 수용하도록 구성된 자동화 모듈을 포함한다. 일부 실시양태에서, 장치는 (i) 용해 카트리지; 및 (iv) 관능화 카트리지를 수용하도록 구성된 자동화 모듈을 포함한다. 일부 실시양태에서, 장치는 (ii) 풍부화 카트리지; 및 (iii) 단편화 카트리지를 수용하도록 구성된 자동화 모듈을 포함한다. 일부 실시양태에서, 장치는 (i) 풍부화 카트리지; 및 (iv) 관능화 카트리지를 수용하도록 구성된 자동화 모듈을 포함한다. 일부 실시양태에서, 장치는 (i) 단편화 카트리지; 및 (iv) 관능화 카트리지를 수용하도록 구성된 자동화 모듈을 포함한다. 일부 실시양태에서, 장치는 (i) 단편화 카트리지; (ii) 풍부화 카트리지; 및 (iii) 단편화 카트리지를 수용하도록 구성된 자동화 모듈을 포함한다. 일부 실시양태에서, 장치는 (i) 단편화 카트리지; (ii) 풍부화 카트리지; 및 (iv) 관능화 카트리지를 수용하도록 구성된 자동화 모듈을 포함한다. 일부 실시양태에서, 장치는 (ii) 풍부화 카트리지; (iii) 단편화 카트리지; 및 (iv) 관능화 카트리지를 수용하도록 구성된 자동화 모듈을 포함한다. 일부 실시양태에서, 장치는 (i) 단편화 카트리지; (ii) 풍부화 카트리지; (iii) 단편화 카트리지; 및 (iv) 관능화 카트리지를 수용하도록 구성된 자동화 모듈을 포함한다. 일부 실시양태에서, 장치는 대조 방법을 사용하여 생성된 평균 판독물-길이보다 더 긴 평균 판독물-길이를 갖는 핵산을 생산한다. 본 개시내용의 추가의 측면은 (i), (ii), (iii), 및 (iv)로부터 선택되는 단계 중 2개 이상을 수행하도록 구성된, 하나 이상의 표적 분자를 제조하기 위한 장치이며, 여기서 (i), (ii), (iii), 및 (iv)는 하기와 같이 정의되는 것인 장치를 제공한다: (i) 하나 이상의 표적 분자를 포함하는 생물학적 샘플을 용해시키는 단계; (ii) 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나 및/또는 적어도 하나의 비-표적 분자를 풍부화하는 단계; (iii) 하나 이상의 표적 분자를 단편화하는 단계; 및 (iv) 하나 이상의 표적 분자의 말단 모이어티를 관능화하는 단계.Some aspects of the present disclosure provide an apparatus for preparing a biological sample for sequencing. In some embodiments, the device comprises (i) a dissolution cartridge; (ii) an enrichment cartridge; (iii) a fragmentation cartridge; and (iv) an automation module configured to receive two or more cartridges selected from the group consisting of functionalized cartridges. In some embodiments, the device comprises an automated module configured to take a biological sample comprising one or more microfluidic channels and comprising one or more target molecules. In some embodiments, the device comprises (i) a dissolution cartridge; and (ii) an automation module configured to receive the enrichment cartridge. In some embodiments, the device comprises (i) a dissolution cartridge; and (iii) an automation module configured to receive the fragmentation cartridge. In some embodiments, the device comprises (i) a dissolution cartridge; and (iv) an automation module configured to receive the functionalization cartridge. In some embodiments, the device comprises (ii) an enrichment cartridge; and (iii) an automation module configured to receive the fragmentation cartridge. In some embodiments, the device comprises (i) an enrichment cartridge; and (iv) an automation module configured to receive the functionalization cartridge. In some embodiments, the device comprises (i) a fragmentation cartridge; and (iv) an automation module configured to receive the functionalization cartridge. In some embodiments, the device comprises (i) a fragmentation cartridge; (ii) an enrichment cartridge; and (iii) an automation module configured to receive the fragmentation cartridge. In some embodiments, the device comprises (i) a fragmentation cartridge; (ii) an enrichment cartridge; and (iv) an automation module configured to receive the functionalization cartridge. In some embodiments, the device comprises (ii) an enrichment cartridge; (iii) a fragmentation cartridge; and (iv) an automation module configured to receive the functionalization cartridge. In some embodiments, the device comprises (i) a fragmentation cartridge; (ii) an enrichment cartridge; (iii) a fragmentation cartridge; and (iv) an automation module configured to receive the functionalization cartridge. In some embodiments, the device produces nucleic acids with an average read-length greater than the average read-length generated using a control method. A further aspect of the present disclosure is an apparatus for preparing one or more target molecules, configured to perform two or more of the steps selected from (i), (ii), (iii), and (iv), wherein ( i), (ii), (iii), and (iv) provide a device wherein: (i) lysing a biological sample comprising one or more target molecules; (ii) enriching at least one of the one or more target molecules and/or at least one non-target molecule; (iii) fragmenting one or more target molecules; and (iv) functionalizing a terminal moiety of one or more target molecules.

일부 실시양태에서, (i), (ii), (iii), 및 (iv)로부터 선택되는 방법 단계 중 하나 이상은 카트리지에서 수행된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 단계는 동일한 카트리지에서 수행된다. 일부 실시양태에서, 카트리지는 단일-사용 카트리지 또는 다중-사용 카트리지이다. 일부 실시양태에서, 카트리지는 자동화 단계 중 임의의 하나에 사용되는 유체를 함유하고/거나 수송하도록 구성된 하나 이상의 미세유체 채널을 포함한다. 일부 실시양태에서, 카트리지는 자동화 단계 중 임의의 하나 사이에 하나 이상의 표적 분자를 함유하고/거나 수송하도록 구성된 하나 이상의 미세유체 채널을 포함한다. 일부 실시양태에서, 카트리지는 자동화 단계 중 임의의 하나 사이에 하나 이상의 표적 분자의 정제를 위한 수지를 포함한다. 일부 실시양태에서, 수지는 세파덱스(Sephadex) 수지, 임의로 G-10 세파덱스 수지이다. 일부 실시양태에서, 카트리지는 임의의 크기 배제 매질을 포함한다.In some embodiments, one or more of the method steps selected from (i), (ii), (iii), and (iv) are performed in a cartridge. In some embodiments, more than one step is performed on the same cartridge. In some embodiments, the cartridge is a single-use cartridge or a multi-use cartridge. In some embodiments, a cartridge comprises one or more microfluidic channels configured to contain and/or transport a fluid used in any one of the automated steps. In some embodiments, a cartridge comprises one or more microfluidic channels configured to contain and/or transport one or more target molecules between any one of the automated steps. In some embodiments, the cartridge includes resin for purification of one or more target molecules between any one of the automated steps. In some embodiments, the resin is Sephadex resin, optionally G-10 Sephadex resin. In some embodiments, a cartridge includes an optional size exclusion medium.

본 개시내용의 추가의 측면은 하나 이상의 표적 분자를 제조하는 방법을 제공한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 표적 분자를 제조하는 방법은 (i), (ii), (iii), 및 (iv)로부터 선택되는 단계 중 2개 이상을 포함하고, 여기서 (i), (ii), (iii), 및 (iv)는 하기와 같이 정의되고: (i) 하나 이상의 표적 분자를 포함하는 생물학적 샘플을 용해시키는 단계; (ii) 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나 및/또는 적어도 하나의 비-표적 분자를 풍부화하는 단계; (iii) 하나 이상의 표적 분자를 단편화하는 단계; 및 (iv) 하나 이상의 표적 분자의 말단 모이어티를 관능화하는 단계; 여기서 단계 (i), (ii), (iii), 또는 (iv) 중 적어도 하나는 자동화 샘플 제조 장치에서 수행된다. 일부 실시양태에서, 2개의 단계는 자동화 샘플 제조 장치에서 수행된다. 일부 실시양태에서, 3개의 단계는 자동화 샘플 제조 장치에서 수행된다. 일부 실시양태에서, 4개의 단계는 자동화 샘플 제조 장치에서 수행된다. 일부 실시양태에서, 단계 (i)은 용해 카트리지를 사용하여 수행된다. 일부 실시양태에서, 단계 (ii)는 풍부화 카트리지를 사용하여 수행된다. 일부 실시양태에서, 단계 (iii)은 단편화 카트리지를 사용하여 수행된다. 일부 실시양태에서, 단계 (iv)는 관능화 카트리지를 사용하여 수행된다.A further aspect of the present disclosure provides methods of making one or more target molecules. In some embodiments, the method of making one or more target molecules comprises two or more of the steps selected from (i), (ii), (iii), and (iv), wherein (i), (ii) , (iii), and (iv) are defined as follows: (i) lysing a biological sample comprising one or more target molecules; (ii) enriching at least one of the one or more target molecules and/or at least one non-target molecule; (iii) fragmenting one or more target molecules; and (iv) functionalizing a terminal moiety of one or more target molecules; wherein at least one of steps (i), (ii), (iii), or (iv) is performed in an automated sample preparation device. In some embodiments, the two steps are performed on an automated sample preparation device. In some embodiments, the three steps are performed on an automated sample preparation device. In some embodiments, the four steps are performed on an automated sample preparation device. In some embodiments, step (i) is performed using a dissolution cartridge. In some embodiments, step (ii) is performed using an enrichment cartridge. In some embodiments, step (iii) is performed using a fragmentation cartridge. In some embodiments, step (iv) is performed using a functionalized cartridge.

본 개시내용의 추가의 측면은 하나 이상의 표적 분자를 제조하기 위한 카트리지를 제공한다. 일부 실시양태에서, 카트리지는 (i), (ii), (iii), 및 (iv)로부터 선택되는 단계 중 2개 이상을 수행하도록 구성되고, 여기서 (ii), (iii), 및 (iv)는 하기와 같이 정의된다: (i) 하나 이상의 표적 분자를 포함하는 생물학적 샘플을 용해시키는 단계; (ii) 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나 및/또는 적어도 하나의 비-표적 분자를 풍부화하는 단계; (iii) 하나 이상의 표적 분자를 단편화하는 단계; 및 (iv) 하나 이상의 표적 분자의 말단 모이어티를 관능화하는 단계. 일부 실시양태에서, 카트리지는 단일-사용 카트리지 또는 다중-사용 카트리지이다. 일부 실시양태에서, 카트리지는 자동화 단계 중 임의의 하나에 사용되는 유체를 함유하고/거나 수송하도록 구성된 하나 이상의 미세유체 채널을 포함한다. 일부 실시양태에서, 카트리지는 자동화 단계 중 임의의 하나 사이에 하나 이상의 표적 분자를 함유하고/거나 수송하도록 구성된 하나 이상의 미세유체 채널을 포함한다. 일부 실시양태에서, 카트리지는 자동화 단계 중 임의의 하나 사이에 하나 이상의 표적 분자의 정제를 위한 수지를 포함한다. 일부 실시양태에서, 수지는 세파덱스 수지, 임의로 G-10 세파덱스 수지이다.A further aspect of the present disclosure provides a cartridge for preparing one or more target molecules. In some embodiments, the cartridge is configured to perform two or more of the steps selected from (i), (ii), (iii), and (iv), wherein (ii), (iii), and (iv) is defined as: (i) lysing a biological sample comprising one or more target molecules; (ii) enriching at least one of the one or more target molecules and/or at least one non-target molecule; (iii) fragmenting one or more target molecules; and (iv) functionalizing a terminal moiety of one or more target molecules. In some embodiments, the cartridge is a single-use cartridge or a multi-use cartridge. In some embodiments, a cartridge comprises one or more microfluidic channels configured to contain and/or transport a fluid used in any one of the automated steps. In some embodiments, a cartridge comprises one or more microfluidic channels configured to contain and/or transport one or more target molecules between any one of the automated steps. In some embodiments, the cartridge includes resin for purification of one or more target molecules between any one of the automated steps. In some embodiments, the resin is a Sephadex resin, optionally a G-10 Sephadex resin.

일부 실시양태에서, 생물학적 샘플은 단일 세포, 포유동물 세포 조직, 동물 샘플, 진균 샘플, 또는 식물 샘플이다. 일부 실시양태에서, 생물학적 샘플은 혈액 샘플, 타액 샘플, 객담 샘플, 대변 샘플, 소변 샘플, 협측 스왑 샘플, 양막 샘플, 정액 샘플, 윤활액 샘플, 척수 샘플, 또는 흉수 샘플이다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 표적 분자는 핵산이다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 표적 분자는 단백질이다.In some embodiments, a biological sample is a single cell, mammalian cell tissue, animal sample, fungal sample, or plant sample. In some embodiments, the biological sample is a blood sample, saliva sample, sputum sample, stool sample, urine sample, buccal swab sample, amnion sample, semen sample, synovial fluid sample, spinal cord sample, or pleural fluid sample. In some embodiments, one or more target molecules are nucleic acids. In some embodiments, one or more target molecules are proteins.

일부 실시양태에서, 장치는 장치에 의해 수용된 카트리지 중 임의의 하나 내로, 내에, 또는 외로 하나 이상의 유체를 수송하도록 구성된 연동 펌프를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 장치는 장치에 의해 수용된 카트리지의 임의의 미세유체 채널 내에, 또는 그를 통해 하나 이상의 유체를 수송하도록 구성된 연동 펌프를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 장치는 1000 마이크로리터 이하, 100 마이크로리터 이하, 50 마이크로리터 이하, 또는 10 마이크로리터 이하의 유체 유동 분해능으로 유체를 수송하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 장치는 2개 이상의 카트리지를 동시에 수용하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 장치는 장치에 의해 수용된 2개 이상의 카트리지 사이의 유체 연통을 동시에 확립하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 장치는 2개 이상의 카트리지를 순차적으로 수용하도록 구성된다.In some embodiments, the device further comprises a peristaltic pump configured to transport one or more fluids into, into, or out of any one of the cartridges received by the device. In some embodiments, the device further comprises a peristaltic pump configured to transport one or more fluids in or through any microfluidic channels of a cartridge received by the device. In some embodiments, the device is configured to transport a fluid with a fluid flow resolution of 1000 microliters or less, 100 microliters or less, 50 microliters or less, or 10 microliters or less. In some embodiments, the device is configured to simultaneously receive two or more cartridges. In some embodiments, the device is configured to simultaneously establish fluid communication between two or more cartridges received by the device. In some embodiments, the device is configured to sequentially receive two or more cartridges.

일부 실시양태에서, 장치는 시퀀싱 모듈을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 장치는 하나 이상의 표적 분자를 시퀀싱 모듈에 전달하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 시퀀싱 모듈은 핵산 시퀀싱을 수행한다. 일부 실시양태에서, 핵산 시퀀싱은 단일-분자 실시간 시퀀싱, 합성에 의한 시퀀싱, 라이게이션에 의한 시퀀싱, 나노포어 시퀀싱, 및/또는 생거(Sanger) 시퀀싱을 포함한다. 일부 실시양태에서, 시퀀싱 모듈은 단백질 시퀀싱을 수행한다. 일부 실시양태에서, 단백질 시퀀싱은 에드만 분해 또는 질량 분광법을 포함한다. 일부 실시양태에서, 시퀀싱 모듈은 단일-분자 단백질 시퀀싱을 수행한다.In some embodiments, the device further comprises a sequencing module. In some embodiments, a device is configured to deliver one or more target molecules to a sequencing module. In some embodiments, a sequencing module performs nucleic acid sequencing. In some embodiments, nucleic acid sequencing comprises single-molecule real-time sequencing, sequencing-by-synthesis, sequencing-by-ligation, nanopore sequencing, and/or Sanger sequencing. In some embodiments, a sequencing module performs protein sequencing. In some embodiments, protein sequencing comprises Edman digestion or mass spectrometry. In some embodiments, a sequencing module performs single-molecule protein sequencing.

일부 실시양태에서, 용해 카트리지는 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하고, 하나 이상의 표적 분자를 포함하는 생물학적 샘플을 취수하고 용해된 샘플을 생산하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 풍부화 카트리지는 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하고, 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나를 풍부화하여 풍부화된 샘플을 생산하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 단편화 카트리지는 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하고, 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나를 소화시키거나 단편화하여 단편화된 샘플을 생산하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 관능화 카트리지는 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하고, 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나의 말단 모이어티를 관능화하여 관능화된 샘플을 형성하도록 구성된다.In some embodiments, a lysis cartridge comprises one or more microfluidic channels and is configured to take a biological sample comprising one or more target molecules and produce a lysed sample. In some embodiments, an enrichment cartridge comprises one or more microfluidic channels and is configured to enrich for at least one of the one or more target molecules to produce an enriched sample. In some embodiments, a fragmentation cartridge comprises one or more microfluidic channels and is configured to digest or fragment at least one of the one or more target molecules to produce a fragmented sample. In some embodiments, the functionalization cartridge comprises one or more microfluidic channels and is configured to functionalize a terminal moiety of at least one of the one or more target molecules to form a functionalized sample.

일부 실시양태에서, 임의의 하나의 카트리지는 임의의 다른 카트리지로부터의 샘플 또는 표적 분자(들)를 수용하도록 위치된다. 일부 실시양태에서, 임의의 하나의 카트리지는 하나 이상의 미세유체 채널에 의해 임의의 다른 카트리지에 연결된다.In some embodiments, any one cartridge is positioned to receive a sample or target molecule(s) from any other cartridge. In some embodiments, any one cartridge is connected to any other cartridge by one or more microfluidic channels.

일부 실시양태에서, 용해 카트리지는 샘플을 용해시키지만 하나 이상의 표적 분자를 분해하거나 단편화하지 않는 시약을 포함한다. 일부 실시양태에서, 용해 카트리지는 하나 이상의 표적 분자가 샘플의 비-표적 분자로부터 적어도 부분적으로 단리되거나 정제되는 것을 촉진시키는 시약을 포함한다. 일부 실시양태에서, 시약은 세정제, 산, 및/또는 염기를 포함한다. 일부 실시양태에서, 시약은 용해 완충제를 포함한다. 일부 실시양태에서, 용해 완충제는 RIPA 완충제, GCl (구아니딘-HCl) 완충제, 및 GlyNP40 완충제로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, 용해 카트리지 중의 하나 이상의 미세유체 채널은 세포 및/또는 조직의 전단 (예를 들어, 세포 및/또는 조직의 전단 유동)을 촉진시킨다. 일부 실시양태에서, 용해 카트리지는 세포 및/또는 조직의 기계적 전단을 촉진시키는 바늘 통로를 포함한다. 일부 실시양태에서, 바늘 통로는 0.1 내지 1 mm의 내경을 갖는다. 일부 실시양태에서, 용해 카트리지 중의 하나 이상의 미세유체 채널은 포스트 어레이를 포함한다. 일부 실시양태에서, 용해 카트리지는 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃, 20 내지 30 ℃, 25 내지 40 ℃, 30 내지 50 ℃, 35 내지 50 ℃, 또는 50 내지 75 ℃)에서 가열되도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 장치는 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃, 20 내지 30 ℃, 25 내지 40 ℃, 30 내지 50 ℃, 35 내지 50 ℃, 또는 50 내지 75 ℃)에서 용해 카트리지를 가열하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 장치는 용해 카트리지를 마이크로파 또는 초음파처리로 처리하도록 구성된다.In some embodiments, a lysis cartridge includes reagents that lyse the sample but do not degrade or fragment one or more target molecules. In some embodiments, the lysis cartridge comprises reagents that facilitate at least partial isolation or purification of one or more target molecules from non-target molecules in the sample. In some embodiments, reagents include detergents, acids, and/or bases. In some embodiments, reagents include a lysis buffer. In some embodiments, the lysis buffer is selected from the group consisting of RIPA buffer, GCl (guanidine-HCl) buffer, and GlyNP40 buffer. In some embodiments, one or more microfluidic channels in the lysis cartridge promote shearing of cells and/or tissue (eg, shear flow of cells and/or tissue). In some embodiments, the lysis cartridge includes a needle passageway that facilitates mechanical shearing of cells and/or tissue. In some embodiments, the needle passage has an inside diameter of 0.1 to 1 mm. In some embodiments, one or more microfluidic channels in a lysis cartridge comprises an array of posts. In some embodiments, the dissolution cartridge is configured to be heated at an elevated temperature (eg, 20 to 60 °C, 20 to 30 °C, 25 to 40 °C, 30 to 50 °C, 35 to 50 °C, or 50 to 75 °C) . In some embodiments, the device is configured to heat the dissolution cartridge at an elevated temperature (e.g., 20 to 60 °C, 20 to 30 °C, 25 to 40 °C, 30 to 50 °C, 35 to 50 °C, or 50 to 75 °C). It consists of In some embodiments, the device is configured to subject the lysis cartridge to microwave or sonication.

일부 실시양태에서, 풍부화 카트리지는 하나 이상의 친화성 매트릭스를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 친화성 매트릭스는 풍부화 카트리지의 미세유체 채널에 있다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 표적 분자는 핵산이고, 고정화된 포획 프로브는 올리고뉴클레오티드 포획 프로브이고, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브는 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 상보적인 서열을 포함한다. 일부 실시양태에서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브는 표적 분자에 적어도 80%, 90% 95%, 또는 100% 상보적인 서열을 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 표적 분자는 단백질이고, 고정화된 포획 프로브는 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나에 결합하는 단백질 포획 프로브이다. 일부 실시양태에서, 단백질 포획 프로브는 압타머 또는 항체이다. 일부 실시양태에서, 단백질 포획 프로브는 10-9 내지 10-8 M, 10-8 내지 10-7 M, 10-7 내지 10-6 M, 10-6 내지 10-5 M, 10-5 내지 10-4 M, 10-4 내지 10-3 M, 또는 10-3 내지 10-2 M의 결합 친화도로 표적 단백질에 결합한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 표적 분자는 핵산이고, 고정화된 포획 프로브는 올리고뉴클레오티드 포획 프로브이고, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브는 적어도 하나의 비-표적 분자에 적어도 부분적으로 상보적인 서열을 포함한다. 일부 실시양태에서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브는 비-표적 분자에 적어도 80%, 90% 95%, 또는 100% 상보적인 서열을 포함한다. 일부 실시양태에서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브는 하나 이상의 표적 분자에 상보적이지 않다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 표적 분자는 단백질이고, 고정화된 포획 프로브는 적어도 하나의 비-표적 분자에 결합하는 단백질 포획 프로브이다. 일부 실시양태에서, 단백질 포획 프로브는 10-9 내지 10-8 M, 10-8 내지 10-7 M, 10-7 내지 10-6 M, 10-6 내지 10-5 M, 10-5 내지 10-4 M, 10-4 내지 10-3 M, 또는 10-3 내지 10-2 M의 결합 친화도로 비-표적 단백질에 결합한다. 일부 실시양태에서, 단백질 포획 프로브는 하나 이상의 표적 분자에 결합하지 않는다. 일부 실시양태에서, 풍부화 카트리지는 비-표적 분자의 샘플을 고갈시키도록 구성된다.In some embodiments, an enrichment cartridge comprises one or more affinity matrices. In some embodiments, one or more affinity matrices are in a microfluidic channel of an enrichment cartridge. In some embodiments, the one or more target molecules are nucleic acids, the immobilized capture probe is an oligonucleotide capture probe, and the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least partially complementary to at least one of the one or more target molecules. In some embodiments, an oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least 80%, 90% 95%, or 100% complementary to a target molecule. In some embodiments, the one or more target molecules are proteins and the immobilized capture probe is a protein capture probe that binds at least one of the one or more target molecules. In some embodiments, a protein capture probe is an aptamer or antibody. In some embodiments, the protein capture probe is 10 -9 to 10 -8 M, 10 -8 to 10 -7 M, 10 -7 to 10 -6 M, 10 -6 to 10 -5 M, 10 -5 to 10 It binds to the target protein with a binding affinity of -4 M, 10 -4 to 10 -3 M, or 10 -3 to 10 -2 M. In some embodiments, the one or more target molecules are nucleic acids, the immobilized capture probe is an oligonucleotide capture probe, and the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least partially complementary to at least one non-target molecule. In some embodiments, an oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least 80%, 90% 95%, or 100% complementary to a non-target molecule. In some embodiments, the oligonucleotide capture probe is not complementary to one or more target molecules. In some embodiments, the one or more target molecules are proteins and the immobilized capture probe is a protein capture probe that binds at least one non-target molecule. In some embodiments, the protein capture probe is 10 -9 to 10 -8 M, 10 -8 to 10 -7 M, 10 -7 to 10 -6 M, 10 -6 to 10 -5 M, 10 -5 to 10 Binds to a non-target protein with a binding affinity of −4 M, 10 −4 to 10 −3 M, or 10 −3 to 10 −2 M. In some embodiments, a protein capture probe does not bind one or more target molecules. In some embodiments, an enrichment cartridge is configured to deplete a sample of non-target molecules.

일부 실시양태에서, 단편화 카트리지는 샘플 및/또는 하나 이상의 표적 분자를 소화시키거나 단편화하는 비-효소적 시약을 포함한다. 일부 실시양태에서, 샘플 및/또는 하나 이상의 표적 분자를 소화시키거나 단편화하는 비-효소적 시약은 세정제, 산, 및/또는 염기를 포함한다. 일부 실시양태에서, 샘플 및/또는 하나 이상의 표적 분자를 소화시키거나 단편화하는 비-효소적 시약은 시아노겐 브로마이드, 히드록실아민, 아이오도소벤조산, 디메틸 술폭시드, 염산, BNPS-스카톨 [2-(2-니트로페닐술페닐)-3-메틸인돌], 및/또는 2-니트로-5-티오시아노벤조산을 포함한다. 일부 실시양태에서, 단편화 카트리지는 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나를 소화시키거나 단편화하는 하나 이상의 효소적 시약을 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 효소적 시약은 하나 이상의 프로테아제를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 프로테아제는 트립신, 키모트립신, LysC, LysN, AspN, GluC 및 ArgC로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 효소적 시약은 하나 이상의 엔도뉴클레아제 또는 엑소뉴클레아제를 포함한다. 일부 실시양태에서, 단편화 카트리지는 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃, 20 내지 30 ℃, 25 내지 40 ℃, 30 내지 50 ℃, 35 내지 50 ℃, 또는 50 내지 75 ℃)에서 가열될 수 있다. 일부 실시양태에서, 장치는 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃, 20 내지 30 ℃, 25 내지 40 ℃, 30 내지 50 ℃, 35 내지 50 ℃, 또는 50 내지 75 ℃)에서 단편화 카트리지를 가열하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 장치는 단편화 카트리지를 마이크로파 또는 초음파처리로 처리하도록 구성된다.In some embodiments, a fragmentation cartridge comprises a non-enzymatic reagent that digests or fragments a sample and/or one or more target molecules. In some embodiments, non-enzymatic reagents that digest or fragment a sample and/or one or more target molecules include detergents, acids, and/or bases. In some embodiments, the non-enzymatic reagent that digests or fragments the sample and/or one or more target molecules is cyanogen bromide, hydroxylamine, iodosobenzoic acid, dimethyl sulfoxide, hydrochloric acid, BNPS-skatole [2 -(2-nitrophenylsulfenyl)-3-methylindole], and/or 2-nitro-5-thiocyanobenzoic acid. In some embodiments, a fragmentation cartridge comprises one or more enzymatic reagents that digest or fragment at least one of the one or more target molecules. In some embodiments, the one or more enzymatic reagents include one or more proteases. In some embodiments, the one or more proteases are selected from the group consisting of trypsin, chymotrypsin, LysC, LysN, AspN, GluC and ArgC. In some embodiments, the one or more enzymatic reagents include one or more endonucleases or exonucleases. In some embodiments, the fragmentation cartridge may be heated at an elevated temperature (e.g., 20 to 60 °C, 20 to 30 °C, 25 to 40 °C, 30 to 50 °C, 35 to 50 °C, or 50 to 75 °C). . In some embodiments, the device is configured to heat the fragmentation cartridge at an elevated temperature (e.g., 20 to 60 °C, 20 to 30 °C, 25 to 40 °C, 30 to 50 °C, 35 to 50 °C, or 50 to 75 °C). It consists of In some embodiments, the device is configured to subject the fragmentation cartridge to microwave or sonication.

일부 실시양태에서, 관능화 카트리지는 하나 이상의 표적 분자의, 또는 그의 하나 이상의 단편의 모이어티 M0을 변형된 모이어티 M1로 공유 변형시키는 시약을 포함하는 제1 챔버를 포함한다. 일부 실시양태에서, 시약은 비-효소적이다. 일부 실시양태에서, 공유 변형은 위치특이적이다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 표적 분자의, 또는 그의 하나 이상의 단편의 부분은 C-말단 카르복실레이트 기 또는 C-말단 아미노 기이다. 일부 실시양태에서, 시약은 완충제, 염, 유기 화합물, 산, 및/또는 염기를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 표적 분자의, 또는 그의 하나 이상의 단편의 부분은 C-말단 아미노 기이고, 공유 변형은 디아조 전달이다. 일부 실시양태에서, 모이어티 M0은 -NH2이고, 모이어티 M1은 -N3이다. 일부 실시양태에서, 시약은 이미다졸-1-술포닐 아지드 및 구리 염 (예를 들어, 황산구리), 및 약 9 내지 11의 pH를 갖는 완충제 (예를 들어 약 9 내지 11의 pH를 갖는 탄산칼슘 완충제)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 시약은 임의의 아지드 전달제를 포함한다. 일부 실시양태에서, 시약은 트리플루오로메탄술포닐 아지드를 포함한다. 일부 실시양태에서, 아지드 전달제는 벤젠술포닐-아지드를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제1 챔버는 하나 이상의 미세유체 채널, 및/또는 임의로 정제 챔버를 통해 제2 챔버에 연결된다. 일부 실시양태에서, 제2 챔버는 모이어티 M1을 공유 변형시켜 관능화된 펩티드를 생산하는 시약을 포함한다. 일부 실시양태에서, 공유 변형은 전자고리화 클릭 반응이다. 일부 실시양태에서, 시약은 DBCO-표지된 DNA-스트렙타비딘 접합체 및 완충제를 포함하고, 임의로 여기서 DBCO-표지된 DNA-스트렙타비딘 접합체는 제2 챔버의 표면에 고정화된다. 일부 실시양태에서, 관능화된 펩티드는 DBCO-표지된 DNA-스트렙타비딘 접합체로 관능화된다.In some embodiments, a functionalization cartridge comprises a first chamber comprising a reagent that covalently transforms moiety M0 of one or more target molecules, or of one or more fragments thereof, with modified moiety M1. In some embodiments, reagents are non-enzymatic. In some embodiments, covalent modifications are regiospecific. In some embodiments, a portion of one or more target molecules, or of one or more fragments thereof, is a C-terminal carboxylate group or a C-terminal amino group. In some embodiments, reagents include buffers, salts, organic compounds, acids, and/or bases. In some embodiments, a portion of one or more target molecules, or of one or more fragments thereof, is a C-terminal amino group and the covalent modification is a diazo transfer. In some embodiments, moiety M0 is -NH 2 and moiety M1 is -N 3 . In some embodiments, the reagents are imidazole-1-sulfonyl azide and a copper salt (e.g., copper sulfate), and a buffer having a pH of about 9-11 (e.g., carbonic acid having a pH of about 9-11). calcium buffer). In some embodiments, the reagent includes an optional azide delivery agent. In some embodiments, the reagent includes trifluoromethanesulfonyl azide. In some embodiments, the azide delivery agent comprises benzenesulfonyl-azide. In some embodiments, the first chamber is connected to the second chamber through one or more microfluidic channels, and/or optionally a purification chamber. In some embodiments, the second chamber contains reagents that covalently modify moiety M1 to produce a functionalized peptide. In some embodiments, the covalent modification is an electrocyclization click reaction. In some embodiments, the reagent comprises a DBCO-labeled DNA-streptavidin conjugate and a buffer, optionally wherein the DBCO-labeled DNA-streptavidin conjugate is immobilized to the surface of the second chamber. In some embodiments, the functionalized peptide is functionalized with a DBCO-labeled DNA-streptavidin conjugate.

일부 실시양태에서, 정제 챔버는 변형된 표적 분자, 또는 그의 단편의 정제 또는 풍부화를 촉진시키는 수지를 포함하는, 제1 챔버 및 제2 챔버 사이에 위치된다. 일부 실시양태에서, 수지는 세파덱스 수지, 임의로 G-10 세파덱스 수지이다. 일부 실시양태에서, 관능화 카트리지는 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃, 20 내지 30 ℃, 25 내지 40 ℃, 30 내지 50 ℃, 35 내지 50 ℃, 또는 50 내지 75 ℃)에서 가열될 수 있다. 일부 실시양태에서, 장치는 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃, 20 내지 30 ℃, 25 내지 40 ℃, 30 내지 50 ℃, 35 내지 50 ℃, 또는 50 내지 75 ℃)에서 관능화 카트리지를 가열하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 관능화 카트리지는 마이크로파 또는 초음파처리로 처리될 수 있다.In some embodiments, a purification chamber is located between a first chamber and a second chamber containing a resin that facilitates purification or enrichment of the modified target molecule, or fragments thereof. In some embodiments, the resin is a Sephadex resin, optionally a G-10 Sephadex resin. In some embodiments, the functionalization cartridge can be heated to an elevated temperature (e.g., 20 to 60 °C, 20 to 30 °C, 25 to 40 °C, 30 to 50 °C, 35 to 50 °C, or 50 to 75 °C). have. In some embodiments, the device heats the functionalized cartridge at an elevated temperature (e.g., 20 to 60 °C, 20 to 30 °C, 25 to 40 °C, 30 to 50 °C, 35 to 50 °C, or 50 to 75 °C). is configured to In some embodiments, functionalized cartridges may be subjected to microwave or sonication.

일부 실시양태에서, 정제는 관능화된 샘플을 크기 배제 매질을 통해 통과시키는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 크기 배제 매질은 칼럼일 수 있다. 칼럼은 탈염 칼럼일 수 있다. 일부 실시양태에서, 칼럼은 제바(Zeba) 칼럼 (예를 들어 제바 7 kDa 또는 제바 40 kDa 칼럼)이다. 일부 실시양태에서, 크기 배제 매질은 유체 장치의 일부이다. 일부 실시양태에서, 크기 배제 매질은 시스템의 일부이지만, 그 시스템의 유체 장치의 일부는 아니다.In some embodiments, purification comprises passing the functionalized sample through a size exclusion medium. In some embodiments, the size exclusion medium can be columnar. The column may be a desalting column. In some embodiments, the column is a Zeba column (eg a Zeba 7 kDa or Zeba 40 kDa column). In some embodiments, the size exclusion medium is part of a fluidic device. In some embodiments, the size exclusion medium is part of a system, but is not part of a fluidic device of the system.

일부 실시양태에서, 단백질을 정제하는 것은 면역침전을 통한 정제를 포함한다. 일부 실시양태에서, 면역침전은 표적 단백질에 특이적으로 결합하는 항체를 사용하여 샘플 (예를 들어, 관능화 전 또는 후의 샘플)로부터 표적 단백질을 침전시키는 것을 포함한다.In some embodiments, purifying the protein comprises purification via immunoprecipitation. In some embodiments, immunoprecipitation comprises precipitating a target protein from a sample (eg, a sample before or after functionalization) using an antibody that specifically binds the target protein.

일부 실시양태에서, 하나 이상의 미세유체 채널은 유체(들) 및/또는 시약(들)을 함유하고/거나 수송하도록 구성된다.In some embodiments, one or more microfluidic channels are configured to contain and/or transport fluid(s) and/or reagent(s).

일부 실시양태에서, 카트리지 중 임의의 하나는 채널을 포함하는 표면을 갖는 베이스 층을 포함한다. 일부 실시양태에서, 채널은 하나 이상의 미세유체 채널을 포함한다. 일부 실시양태에서, 채널의 적어도 일부의 적어도 부분은 채널의 베이스에 단일 정점을 갖고 베이스 층의 표면에 2개의 다른 정점을 갖는 실질적으로 삼각형-형상의 횡단면을 갖는다. 일부 실시양태에서, 카트리지 중 임의의 하나의 채널의 적어도 일부의 적어도 부분은 채널의 표면 개구를 실질적으로 밀봉하도록 구성된 엘라스토머를 포함하는 표면 층을 갖는다. 일부 실시양태에서, 엘라스토머는 실리콘을 포함한다. 일부 실시양태에서, 채널의 적어도 일부의 적어도 하나의 부분은 생물학적 물질과 혼화성인 실질적으로 강성 물질을 포함하는 벽 및 베이스를 갖는다. 일부 실시양태에서, 카트리지 중 임의의 하나는 하나 이상의 유체 저장소를 포함한다. 일부 실시양태에서, 채널의 적어도 일부는 온도 구역에서 저장소에 연결한다. 일부 실시양태에서, 채널의 적어도 일부는 전기영동 겔에 연결한다.In some embodiments, any one of the cartridges includes a base layer having a surface that includes channels. In some embodiments, the channels include one or more microfluidic channels. In some embodiments, at least a portion of at least some of the channels have a substantially triangular-shaped cross-section with a single vertex at the base of the channel and two other vertices at the surface of the base layer. In some embodiments, at least a portion of at least a portion of the channels of any one of the cartridges has a surface layer comprising an elastomer configured to substantially seal surface openings of the channels. In some embodiments, the elastomer includes silicone. In some embodiments, at least one portion of at least some of the channels has walls and a base comprising a substantially rigid material that is compatible with the biological material. In some embodiments, any one of the cartridges includes one or more fluid reservoirs. In some embodiments, at least a portion of the channels connect to a reservoir in a temperature zone. In some embodiments, at least a portion of the channel connects to an electrophoretic gel.

도 1은 (예를 들어, 본 개시내용의 자동화 샘플 제조 장치 또는 카트리지를 사용한) 생물학적 샘플로부터 표적 분자를 제조하는 예시 방법을 나타낸다.
도 2는 (예를 들어, 본 개시내용의 자동화 샘플 제조 장치 또는 카트리지를 사용한) 표적 단백질의 샘플 제조를 위한 예시 작업흐름을 나타낸다.
도 3은 (예를 들어, 본 개시내용의 자동화 장치 또는 카트리지를 사용한) 샘플 용해를 위한 예시 작업흐름을 나타낸다.
도 4는 (예를 들어, 본 개시내용의 자동화 장치 또는 카트리지를 사용한) 표적 분자의 샘플 풍부화의 예시 작업흐름을 나타낸다.
도 5는 (예를 들어, 본 개시내용의 자동화 장치 또는 카트리지를 사용한) 표적 분자의 소화를 위한 예시 작업흐름을 나타낸다.
도 6 내지 7은 (예를 들어, 본 개시내용의 자동화 장치 또는 카트리지를 사용한) 표적 단백질의 C-말단 관능화를 위한 예시 작업흐름을 나타낸다.
도 8은 일부 실시양태에 따른, 채널 (102)의 폭을 따라 카트리지 (100)의 횡단면도의 개략도를 나타낸다.
도 9a 내지 9b는 본 개시내용의 예시적인 카트리지의 상면도 개략도 (도 9a) 및 화상을 나타낸다.
도 10a 내지 10b는 수동으로 추출되고 정제된 DNA로부터 생성된 라이브러리에 비해 본 개시내용의 샘플 제조 장치를 사용하여 자동화 종단간 (DNA 추출-내지-완성된 라이브러리) 샘플 제조로 생성된 DNA 라이브러리로부터의 시퀀싱 데이터 출력을 나타낸다.
도 11a 내지 11d는 상업적 및 수동 방법을 사용하여 크기 선택된 샘플로부터 유래된 DNA 라이브러리에 비해 본 개시내용의 샘플 제조 장치를 사용하여 자동화 종단간 (DNA 추출-내지-완성된 라이브러리) 샘플 제조로 생성된 DNA 라이브러리로부터의 시퀀싱 데이터 출력을 나타낸다.
도 12는 C-말단 카르복실레이트 커플링 절차의 예를 나타낸다.
도 13은 C-말단 카르복실레이트 커플링 절차의 예를 나타낸다.
도 14a 내지 14d는 C-말단 커플링 절차의 예를 나타낸다. 도 14a는 아스파르트산 및 글루탐산 말단화된 펩티드의 대표적인 관능화를 나타낸다. 도 14b는 리신 및 아르기닌 말단화된 펩티드의 대표적인 관능화를 나타낸다. 도 14c는 리신 말단화된 펩티드의 관능화 전의 술피드 모이어티의 예시적인 보호 (반응 1), 및 고농도의 친핵체 및 커플링 시약을 사용하여 극복될 수 있는 경쟁적 분자내 고리화의 예 (반응 2)를 나타낸다. 도 14d는 리신 말단화된 펩티드의 모델 관능화 (반응 3), 및 내부 글루탐산 및 아스파르트산 잔기를 갖는 아르기닌 말단화된 펩티드의 모델 관능화 (반응 4)를 나타낸다.
도 15는 모델 C-말단 리신 커플링 절차를 나타낸다.
도 16a 내지 16c는 모델 C-말단 리신 커플링 절차에 관한 데이터를 나타낸다. 도 16a 및 도 16b는 QP126의 N-말단에 대한 결합 사건을 나타낸다. 적색 화살표는 효소 (펩티다제)가 첨가되고, 그 후 상이한 아미노산에의 Clps의 결합으로 인해 펄싱 거동의 변화가 관찰되는 경우를 나타낸다. 도 16c는 태그부착된 단편이 볼드체로 표시된 전장 CRP 서열을 나타낸다.
도 17은 4-니트로비닐 술폰아미드 시약을 사용한 C-말단 리신 커플링 절차의 예를 나타낸다.
도 18a 내지 18b는 디아조 전달 화학울 사용한 예시적인 C-말단 리신 커플링 절차에 관한 스킴을 나타낸다. 도 18a는 부위-선택적 디아조 전달을 나타낸다. 도 18b는 디펩티드를 사용한 부위-선택적 디아조 전달, 이어서 가수분해를 나타낸다.
도 19는 디아조 전달을 사용한 리신 커플링 절차의 예를 나타낸다.
도 20은 고체-상 및 용액-상 펩티드 활성화 방법의 대표적인 스킴을 나타낸다.
도 21은 고정화된 카르보디이미드 시약을 사용한 관능화 프로세스의 예를 나타낸다.
도 22는 펩티드 표면 고정화의 예를 나타낸다.
도 23a 내지 23b는 펩티드 시퀀싱의 대표적인 예를 나타낸다. 도 23a는 말단 아미노산 인식 및 절단의 반복적 사이클에 의한 펩티드 시퀀싱의 대표적인 예를 나타낸다. 도 23b는 단일 반응 혼합물에서의 표지된 아미노산 인식 분자 및 엑소펩티다제를 사용한 동적 펩티드 시퀀싱의 대표적인 예를 나타낸다.
도 24a 내지 24f는 본 개시내용의 예시적인 샘플 제조 장치의 개략도를 나타낸다.
도 25 내지 26은 (예를 들어, 본 개시내용의 자동화 장치 또는 카트리지를 사용한) 표적 단백질의 C-말단 관능화를 위한 예시 작업흐름을 나타낸다.
도 27a 내지 27d는 특정 실시양태에 따른, 예시적인 유체 장치에서 제조된 펩티드 샘플의 시퀀싱의 결과를 나타낸다.
1 shows an exemplary method of preparing a target molecule from a biological sample (eg, using an automated sample preparation device or cartridge of the present disclosure).
2 shows an exemplary workflow for sample preparation of a target protein (eg, using an automated sample preparation device or cartridge of the present disclosure).
3 shows an exemplary workflow for sample lysis (eg, using an automated device or cartridge of the present disclosure).
4 shows an exemplary workflow of sample enrichment of a target molecule (eg, using an automated device or cartridge of the present disclosure).
5 shows an exemplary workflow for digestion of a target molecule (eg, using an automated device or cartridge of the present disclosure).
6-7 show an example workflow for C-terminal functionalization of a target protein (eg, using an automated device or cartridge of the present disclosure).
8 shows a schematic diagram of a cross-sectional view of cartridge 100 along the width of channel 102, in accordance with some embodiments.
9A-9B show a top view schematic ( FIG. 9A ) and images of an exemplary cartridge of the present disclosure.
Figures 10A-10B show data from DNA libraries generated with automated end-to-end (DNA extraction-to-finished libraries) sample preparation using the sample preparation apparatus of the present disclosure compared to libraries generated from manually extracted and purified DNA. Indicates sequencing data output.
11A-11D show the results of automated end-to-end (DNA extraction-to-finished library) sample preparation using the sample preparation apparatus of the present disclosure compared to DNA libraries derived from size-selected samples using commercial and manual methods. Sequencing data output from a DNA library is shown.
12 shows an example of a C-terminal carboxylate coupling procedure.
13 shows an example of a C-terminal carboxylate coupling procedure.
14A to 14D show examples of C-terminal coupling procedures. 14A shows representative functionalization of aspartic acid and glutamic acid terminated peptides. 14B shows representative functionalization of lysine and arginine terminated peptides. 14C shows exemplary protection of sulfide moieties prior to functionalization of lysine-terminated peptides (Reaction 1), and competitive intramolecular cyclization that can be overcome using high concentrations of nucleophiles and coupling reagents (Reaction 2). ). 14D shows model functionalization of lysine-terminated peptides (Reaction 3), and model functionalization of arginine-terminated peptides with internal glutamic acid and aspartic acid residues (Reaction 4).
15 shows a model C-terminal lysine coupling procedure.
16A-16C show data for the model C-terminal lysine coupling procedure. 16A and 16B show binding events to the N-terminus of QP126. The red arrow indicates the case where an enzyme (peptidase) is added, after which a change in pulsing behavior is observed due to binding of Clps to a different amino acid. 16C shows the full-length CRP sequence with tagged fragments indicated in bold.
17 shows an example of a C-terminal lysine coupling procedure using a 4-nitrovinyl sulfonamide reagent.
18A-18B show schemes for exemplary C-terminal lysine coupling procedures using diazo delivery chemistries. 18A shows site-selective diazo delivery. 18B shows site-selective diazo delivery using a dipeptide followed by hydrolysis.
19 shows an example of a lysine coupling procedure using diazo delivery.
20 shows representative schemes of solid-phase and solution-phase peptide activation methods.
21 shows an example of a functionalization process using an immobilized carbodiimide reagent.
22 shows an example of peptide surface immobilization.
23A-23B show representative examples of peptide sequencing. 23A shows a representative example of peptide sequencing by iterative cycles of terminal amino acid recognition and cleavage. 23B shows a representative example of dynamic peptide sequencing using labeled amino acid recognition molecules and exopeptidases in a single reaction mixture.
24A-24F show schematic diagrams of exemplary sample preparation devices of the present disclosure.
25-26 show an example workflow for C-terminal functionalization of a target protein (eg, using an automated device or cartridge of the present disclosure).
27A-27D show results of sequencing of peptide samples prepared in an exemplary fluidic device, in accordance with certain embodiments.

샘플 제조 프로세스sample manufacturing process

일부 측면에서, 본 개시내용은 예를 들어, 검출 및/또는 분석을 위한 샘플을 제조하는 프로세스를 제공한다. 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 프로세스는 샘플에서 하나 이상의 표적 분자의 신원 또는 서열 (예를 들어, 뉴클레오티드 서열 또는 아미노산 서열)을 포함한 샘플의 특성 또는 특징을 확인하는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 프로세스는 하나 이상의 샘플 변환 단계, 예컨대 샘플 용해, 샘플 정제, 샘플 단편화, 단편화된 샘플의 정제, 라이브러리 제조 (예를 들어, 핵산 라이브러리 제조), 라이브러리 제제의 정제, 샘플 풍부화 (예를 들어, 친화성 SCODA를 사용하여), 및/또는 표적 분자의 검출/분석을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플은 정제된 샘플, 세포 용해물, 단일-세포, 세포의 집단, 또는 조직일 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플은 임의의 생물학적 샘플이다. 일부 실시양태에서, 샘플 (예를 들어, 생물학적 샘플)은 혈액, 타액, 객담, 대변, 소변 또는 협측 스왑 샘플이다. 일부 실시양태에서, 생물학적 샘플은 인간, 비-인간 영장류, 설치류, 개, 고양이, 말, 또는 임의의 다른 포유동물로부터의 것이다. 일부 실시양태에서, 생물학적 샘플은 박테리아 세포 배양물 (예를 들어, 이. 콜라이(E. coli) 박테리아 세포 배양물)로부터의 것이다. 박테리아 세포 배양물은 그람 양성 박테리아 세포 및/또는 그람-음성 박테리아 세포를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플은 메타게놈 샘플 또는 환경적 샘플로부터 사용자-개발된 방법을 통해 이전에 추출된 핵산 또는 단백질의 정제된 샘플이다. 혈액 샘플은 대상체 (예를 들어, 인간 대상체)로부터 신선하게 채혈된 혈액 샘플 또는 건조된 혈액 샘플 (예를 들어, 고체 매질 (예를 들어, 구트리에(Guthrie) 카드) 상에 보존됨)일 수 있다. 혈액 샘플은 전혈, 혈청, 혈장, 적혈구, 및/또는 백혈구를 포함할 수 있다.In some aspects, the present disclosure provides a process for preparing a sample, eg, for detection and/or analysis. In some embodiments, the processes described herein can be used to ascertain a property or characteristic of a sample, including the identity or sequence (eg, nucleotide sequence or amino acid sequence) of one or more target molecules in the sample. In some embodiments, a process comprises one or more sample transformation steps, such as sample lysis, sample purification, sample fragmentation, purification of fragmented samples, library preparation (e.g., nucleic acid library preparation), purification of library preparation, sample enrichment (e.g. eg, using affinity SCODA), and/or detection/analysis of the target molecule. In some embodiments, a sample can be a purified sample, cell lysate, single-cell, population of cells, or tissue. In some embodiments, a sample is any biological sample. In some embodiments, the sample (eg, biological sample) is a blood, saliva, sputum, stool, urine, or buccal swab sample. In some embodiments, the biological sample is from a human, non-human primate, rodent, dog, cat, horse, or any other mammal. In some embodiments, the biological sample is from a bacterial cell culture (eg, an E. coli bacterial cell culture). A bacterial cell culture may include gram-positive bacterial cells and/or gram-negative bacterial cells. In some embodiments, the sample is a purified sample of nucleic acids or proteins previously extracted from a metagenome sample or environmental sample through a user-developed method. The blood sample may be a freshly drawn blood sample or a dried blood sample (eg, preserved on a solid medium (eg, a Guthrie card)) from a subject (eg, a human subject). can A blood sample may include whole blood, serum, plasma, red blood cells, and/or white blood cells.

일부 실시양태에서, 샘플 (예를 들어, 세포 또는 조직을 포함하는 샘플)은 본 개시내용에 따른 프로세스에서 제조될, 예를 들어, 용해될 (예를 들어, 파괴될, 분해될 및/또는 다르게는 소화될) 수 있다. 일부 실시양태에서, 제조되는, 예를 들어, 용해되는 샘플은 배양된 세포, 생검 (예를 들어, 암 환자, 예를 들어, 인간 암 환자로부터의 종양 생검)으로부터의 조직 샘플, 또는 임의의 다른 임상적 샘플을 포함한다. 일부 실시양태에서, 세포 또는 조직을 포함하는 샘플은 상기 세포 또는 조직으로부터 표적 분자 (예를 들어, 표적 핵산 또는 표적 단백질)를 방출시키는 공지된 물리적 또는 화학적 방법론 중 임의의 하나를 사용하여 용해된다. 일부 실시양태에서, 샘플은 전해적 방법, 효소적 방법, 세정제-기반 방법, 및/또는 기계적 균질화를 사용하여 용해될 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플 (예를 들어, 복합체 조직, 그람 양성 또는 그람-음성 박테리아)은 연속적으로 수행되는 다중 용해 방법을 요구할 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플이 세포 또는 조직을 포함하지 않는 경우 (예를 들어, 정제된 핵산을 포함하는 샘플), 용해 단계는 생략될 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플의 용해는 표적 핵산(들)을 단리하기 위해 수행된다. 일부 실시양태에서, 샘플의 용해는 표적 단백질(들)을 단리하기 위해 수행된다. 일부 실시양태에서, 용해 방법은 샘플을 분쇄하는 분쇄기의 사용, 초음파처리, 표면 음파 (SAW), 동결-해동 사이클, 가열, 세정제의 첨가, 단백질 변성제 (예를 들어, 효소, 예컨대 히드롤라제 또는 프로테아제)의 첨가, 및/또는 세포벽 소화 효소 (예를 들어, 리소자임 또는 지몰라제)의 첨가를 추가로 포함한다. 용해를 위한 예시적인 세정제 (예를 들어, 비-이온성 세정제)는 폴리옥시에틸렌 지방 알콜 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 블록 공중합체, 폴리소르베이트 및 알킬페놀 에톡실레이트, 바람직하게는 노닐페놀 에톡실레이트, 알킬글루코시드 및/또는 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르를 포함한다. 일부 실시양태에서, 용해 방법은 샘플을 목적하는 온도 (예를 들어, 적어도 60℃, 적어도 70℃, 적어도 80℃, 적어도 90℃, 또는 적어도 95℃)에서 적어도 1 내지 30분, 1 내지 25분, 5 내지 25분, 5 내지 20분, 10 내지 30분, 5 내지 10분, 10 내지 20분, 또는 적어도 5분 동안 가열하는 것을 수반한다.In some embodiments, a sample (e.g., a sample comprising cells or tissues) is to be prepared, e.g., lysed (e.g., destroyed, degraded, and/or otherwise) in a process according to the present disclosure. can be digested). In some embodiments, the prepared, e.g., lysed, sample is a cultured cell, biopsy (e.g., a tissue sample from a cancer patient, eg, a tumor biopsy from a human cancer patient), or any other clinical sample. In some embodiments, a sample comprising cells or tissues is lysed using any one of the known physical or chemical methodologies that release a target molecule (eg, a target nucleic acid or target protein) from the cell or tissue. In some embodiments, samples may be lysed using electrolytic methods, enzymatic methods, detergent-based methods, and/or mechanical homogenization. In some embodiments, a sample (eg, complex tissue, gram positive or gram-negative bacteria) may require multiple lysis methods performed in series. In some embodiments, if the sample does not contain cells or tissues (eg, a sample containing purified nucleic acids), the lysis step can be omitted. In some embodiments, lysis of the sample is performed to isolate the target nucleic acid(s). In some embodiments, lysis of the sample is performed to isolate the target protein(s). In some embodiments, the lysis method includes use of a grinder to grind the sample, sonication, surface acoustic wave (SAW), freeze-thaw cycles, heating, addition of detergents, protein denaturing agents (e.g., enzymes such as hydrolases or protease), and/or the addition of a cell wall digestive enzyme (eg, lysozyme or zymolase). Exemplary detergents for dissolution (e.g., non-ionic detergents) include polyoxyethylene fatty alcohol ethers, polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyoxyethylene-polyoxypropylene block copolymers, polysorbates, and alkylphenols. oxylates, preferably nonylphenol ethoxylates, alkylglucosides and/or polyoxyethylene alkyl phenyl ethers. In some embodiments, the dissolution method involves placing the sample at a desired temperature (e.g., at least 60°C, at least 70°C, at least 80°C, at least 90°C, or at least 95°C) for at least 1 to 30 minutes, 1 to 25 minutes , heating for 5 to 25 minutes, 5 to 20 minutes, 10 to 30 minutes, 5 to 10 minutes, 10 to 20 minutes, or at least 5 minutes.

일부 실시양태에서, 샘플은 완충제 시스템의 존재 하에서 제조되고, 예를 들어, 용해된다. 이 완충제 시스템은 본원에 기재된 방법을 포함한 임의의 공지된 용해 방법론 동안 샘플을 현탁시키기 위해, 및/또는 샘플을 안정화하기 위해 샘플의 슬러리를 제조하는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플은 RIPA 완충제, 구아니딘-HCl 완충제를 포함하는 GCI 완충제, Gly-NP40 완충제, TRIS 완충제, HEPES 완충제, 또는 임의의 다른 공지된 완충 용액의 존재 하에서 제조되고, 예를 들어, 용해된다.In some embodiments, a sample is prepared, eg, lysed, in the presence of a buffer system. This buffer system can be used to suspend the sample during any known dissolution methodology, including those described herein, and/or to prepare a slurry of the sample to stabilize the sample. In some embodiments, the sample is prepared in the presence of RIPA buffer, GCI buffer including guanidine-HCl buffer, Gly-NP40 buffer, TRIS buffer, HEPES buffer, or any other known buffer solution, e.g., lysis do.

본원에 기재된 많은 용해 방법은 샘플의 세포벽이 파괴되도록 샘플을 기계적으로 균질화함으로써 샘플이 용해되는 것을 허용한다. 예를 들어, 기계적 균질화에 의해 용해를 유발하는 방법은 비드-타격, 가열 (예를 들어, 세포벽을 파괴하는데 충분한 높은 온도, 예를 들어, 50℃, 60℃, 70℃, 80℃, 90℃, 또는 95℃ 초과로), 시린지/바늘/마이크로채널 통로 (전단을 유발하기 위해), 초음파처리, 또는 그라인더로의 침연을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시양태에서, 임의의 용해 방법론은 임의의 다른 용해 방법론과 조합될 수 있다. 예를 들어, 임의의 용해 방법론은 용해의 속도를 빠르게 하기 위해 가열 및/또는 초음파처리 및/또는 시린지/바늘/마이크로채널 통로와 조합될 수 있다.Many of the lysis methods described herein allow a sample to be lysed by mechanically homogenizing the sample such that the sample's cell walls are disrupted. For example, methods for inducing lysis by mechanical homogenization include bead-stripping, heating (e.g., a temperature high enough to break the cell wall, e.g., 50°C, 60°C, 70°C, 80°C, 90°C). , or above 95° C.), syringe/needle/microchannel passage (to induce shear), sonication, or maceration with a grinder. In some embodiments, any dissolution methodology can be combined with any other dissolution methodology. For example, any dissolution methodology can be combined with heating and/or sonication and/or syringe/needle/microchannel pathways to speed up dissolution.

일부 실시양태에서, 샘플 제조는 세포 파괴 (즉, 용해 후 원하지 않는 세포 및 조직 요소의 후속 제거)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 세포 파괴는 단백질 및/또는 핵산 침전을 수반한다. 일부 실시양태에서, 침전 후, 용해되고 파괴된 샘플은 원심분리로 처리된다. 일부 실시양태에서, 원심분리 후, 상청액은 버려진다. 침전은 문헌 [Winter, D. and H. Steen (2011). "Optimization of cell lysis and protein digestion protocols for the analysis of HeLa S3 cells by LC-MS/MS." PROTEOMICS 11(24): 4726-4730]에 기재된 방법을 포함하나 이에 제한되지는 않는 다수의 프로세스를 통해 달성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 단백질 또는 펩티드는 면역침전된다. 일부 실시양태에서, 침전된 단백질 및/또는 핵산의 원심분리에 이어서 상청액의 버림 및 펠릿 분획의 후속 세척 (예를 들어, 클로로포름/메탄올 또는 트리클로로아세트산을 사용한 세척)이 이어진다.In some embodiments, sample preparation includes cell disruption (ie, lysis followed by subsequent removal of unwanted cells and tissue elements). In some embodiments, cell destruction involves protein and/or nucleic acid precipitation. In some embodiments, after settling, the lysed and disrupted sample is subjected to centrifugation. In some embodiments, after centrifugation, the supernatant is discarded. Precipitation is described by Winter, D. and H. Steen (2011). "Optimization of cell lysis and protein digestion protocols for the analysis of HeLa S3 cells by LC-MS/MS." PROTEOMICS 11(24): 4726-4730. In some embodiments, a protein or peptide is immunoprecipitated. In some embodiments, centrifugation of precipitated proteins and/or nucleic acids is followed by discarding of the supernatant and subsequent washing of the pellet fraction (eg, washing with chloroform/methanol or trichloroacetic acid).

일부 실시양태에서, 샘플은 용해 완충제 (예를 들어, GCI 완충제 (6M 구아니딘 HCl, 0.1 M TEAB, 1% 트리톤(Triton) X-100, 표준 완충제, 및 1mM EDTA/EGTA))의 존재 하에서 용해를 사용하여 제조되고, 바늘 전단에 의해 (예를 들어, 26.5 게이지 바늘을 통한 샘플의 통과에 의해, 예를 들어, 4℃에서) 파괴된다. 일부 실시양태에서, 용해되고 파괴된 샘플은 단백질 및/또는 핵산의 침전으로 추가로 처리되고 (예를 들어, 트리클로로아세트산을 사용하여 4℃에서 볼텍싱하면서), 임의로 이어서 원심분리로 처리된다. 일부 실시양태에서, 샘플은 도 3에 기재된 바와 같이 제조된다.In some embodiments, the sample is subjected to lysis in the presence of a lysis buffer (e.g., GCI buffer (6M Guanidine HCl, 0.1 M TEAB, 1% Triton X-100, standard buffer, and 1 mM EDTA/EGTA)). prepared using, by needle shear (e.g., by passing the sample through a 26.5 gauge needle, e.g. at 4°C) is destroyed. In some embodiments, the lysed and disrupted sample is further processed to precipitate proteins and/or nucleic acids (e.g., while vortexing at 4° C. with trichloroacetic acid), optionally followed by centrifugation. In some embodiments, samples are prepared as described in FIG. 3 .

일부 실시양태에서, 샘플 (예를 들어, 표적 핵산 또는 표적 단백질을 포함하는 샘플)은 본 개시내용에 따른 프로세스에서 예를 들어, 용해 후에 정제될 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플은 크로마토그래피 (예를 들어, 샘플에 선택적으로 결합하는 친화성 크로마토그래피) 또는 전기영동을 사용하여 정제될 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플은 침전제의 존재 하에서 정제될 수 있다. 일부 실시양태에서, 정제 단계 또는 방법 후, 샘플은 용리 완충제를 사용하여 정제 매트릭스 (예를 들어, 친화성 크로마토그래피 매트릭스)로부터 세척되고/거나 방출될 수 있다. 일부 실시양태에서, 정제 단계 또는 방법은 가역적으로 스위칭가능한 중합체, 예컨대 전기활성 중합체의 사용을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플은 다공성 매트릭스 (예를 들어, 셀룰로스 아세테이트, 아가로스, 아크릴아미드)를 통한 샘플의 전기영동적 통과에 의해 정제될 수 있다.In some embodiments, a sample (eg, a sample comprising a target nucleic acid or target protein) may be purified, eg, after lysis, in a process according to the present disclosure. In some embodiments, a sample may be purified using chromatography (eg, affinity chromatography that selectively binds to the sample) or electrophoresis. In some embodiments, a sample may be purified in the presence of a precipitating agent. In some embodiments, after a purification step or method, the sample may be washed and/or released from the purification matrix (eg, affinity chromatography matrix) using an elution buffer. In some embodiments, a purification step or method may include the use of a reversibly switchable polymer, such as an electroactive polymer. In some embodiments, a sample may be purified by electrophoretic passage of the sample through a porous matrix (eg, cellulose acetate, agarose, acrylamide).

일부 실시양태에서, 샘플 (예를 들어, 표적 핵산 또는 표적 단백질을 포함하는 샘플)은 본 개시내용에 따른 프로세스에서 단편화될 (즉, 소화될) 수 있다. 일부 실시양태에서, 핵산 샘플은 단편화되어 서열 특이적 확인을 위한 작은 (<1 킬로베이스) 단편 내지 긴 판독물 시퀀싱 적용을 위한 큰 (최대 10+ 킬로베이스) 단편을 생성할 수 있다. 핵산 또는 단백질의 단편화는 일부 실시양태에서, 기계적 (예를 들어, 유체 전단), 화학적 (예를 들어, 철 (Fe+) 절단) 및/또는 효소적 (예를 들어, 제한 효소, 트랜스포사제를 사용한 태그부착) 방법을 사용하여 달성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 단백질 샘플은 단편화되어 임의의 길이의 펩티드 단편을 생성할 수 있다. 단백질의 단편화는 일부 실시양태에서, 화학적 및/또는 효소적 (예를 들어, 단백질분해 효소, 예컨대 트립신) 방법을 사용하여 달성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 평균 단편 길이는 반응 시간, 온도, 및 샘플 및/또는 효소 (예를 들어, 제한 효소, 트랜스포사제)의 농도에 의해 제어될 수 있다. 일부 실시양태에서, 핵산은 핵산이 형광 분자 (예를 들어, 형광단)로 동시에 단편화되고 표지되도록 태그부착에 의해 단편화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 단편화된 샘플은 작은 및/또는 비목적하는 단편 뿐만 아니라 단편화 단계 동안 사용된 잔류의 탑재물, 화학물질 및/또는 효소 (예를 들어, 트랜스포사제)를 제거하기 위해 정제 (예를 들어, 크로마토그래피 또는 전기영동)의 라운드로 처리될 수 있다. 예를 들어, 단편화된 샘플 (예를 들어, 핵산을 포함하는 샘플)은 효소 (예를 들어, 트랜스포사제)로부터 정제될 수 있고, 여기서 정제는 효소를 변성시키는 것 (예를 들어, 열, 화학적 (예를 들어 SDS), 및 효소적 (예를 들어 프로테이나제 K) 프로세스의 조합에 의해)을 포함한다.In some embodiments, a sample (eg, a sample comprising a target nucleic acid or target protein) may be fragmented (ie, digested) in a process according to the present disclosure. In some embodiments, a nucleic acid sample may be fragmented to generate small (<1 kilobase) fragments for sequence specific identification to large (up to 10+ kilobase) fragments for long read sequencing applications. Fragmentation of a nucleic acid or protein is, in some embodiments, mechanical (e.g., fluid shear), chemical (eg, iron (Fe+) cleavage) and/or enzymatic (eg, tagging using restriction enzymes, transposase) methods. In some embodiments, a protein sample can be fragmented to generate peptide fragments of any length. Fragmentation of a protein may be achieved, in some embodiments, using chemical and/or enzymatic (eg, proteolytic enzymes such as trypsin) methods. In some embodiments, average fragment length can be controlled by reaction time, temperature, and concentration of sample and/or enzyme (eg, restriction enzyme, transposase). In some embodiments, a nucleic acid can be fragmented by tagging such that the nucleic acid is simultaneously fragmented and labeled with a fluorescent molecule (eg, a fluorophore). In some embodiments, the fragmented sample is purified (e.g., transposase) to remove small and/or undesired fragments as well as residual payloads, chemicals, and/or enzymes (e.g., transposases) used during the fragmentation step. eg, rounds of chromatography or electrophoresis). For example, a fragmented sample (e.g., a sample comprising nucleic acids) can be purified from an enzyme (e.g., a transposase), wherein purification involves denaturing the enzyme (e.g., heat, by a combination of chemical (eg SDS), and enzymatic (eg proteinase K) processes).

일부 실시양태에서, 표적 분자(들)는 풍부화 전에 단편화/소화된다. 일부 실시양태에서, 표적 분자는 풍부화 후에 단편화/소화된다. 일부 실시양태에서, 표적 분자(들)는 표적 분자(들)의 임의의 풍부화 없이 단편화/소화된다.In some embodiments, the target molecule(s) are fragmented/digested prior to enrichment. In some embodiments, the target molecule is fragmented/digested after enrichment. In some embodiments, the target molecule(s) are fragmented/digested without any enrichment of the target molecule(s).

단편화/소화는 임의의 공지된 방법을 사용하여 수행될 수 있지만, 전형적으로 비-효소적 또는 효소적 방법을 수반할 것이다. 비-효소적 방법은 전형적으로 그것이 속도, 단순성, 견고성, 및 자동화의 용이성과 관련되기 때문에 이점을 갖는다. 이들 접근법은 화학적 실체, 예컨대 시아노겐 브로마이드, 히드록실아민, 아이오도소벤조산, 디메틸 술폭시드-염산, BNPS-스카톨 [2-(2-니트로페닐술페닐) -3-메틸인돌], 또는 2-니트로-5-티오시아노벤조산을 사용한 산 가수분해 및/또는 절단을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 전기화학적 산화 및/또는 마이크로파와 함께의 소화를 포함한 비-효소적, 전기-물리적 소화 방법은 또한 채용되었다. 효소적 방법은 전형적으로 단백질을 성분 펩티드로 단편화하는 프로테아제를 이용한다. 이들 효소는 트립신 (전형적으로 생성되는 펩티드의 크기 및 펩티드의 카르복실 말단에서의 염기성 잔기의 생성을 위해 선호됨), 키모트립신, LysC, LysN, AspN, GluC 및/또는 ArgC를 포함한다.Fragmentation/digestion can be performed using any known method, but will typically involve non-enzymatic or enzymatic methods. Non-enzymatic methods typically have advantages as they are related to speed, simplicity, robustness, and ease of automation. These approaches include chemical entities such as cyanogen bromide, hydroxylamine, iodosobenzoic acid, dimethyl sulfoxide-hydrochloric acid, BNPS-skatole [2-(2-nitrophenylsulfenyl)-3-methylindole], or 2 - acid hydrolysis and/or cleavage with nitro-5-thiocyanobenzoic acid, but is not limited thereto. Non-enzymatic, electro-physical digestion methods including electrochemical oxidation and/or digestion with microwaves have also been employed. Enzymatic methods typically use proteases to fragment proteins into component peptides. These enzymes include trypsin (typically favored for the size of the resulting peptide and for the production of basic residues at the carboxyl terminus of the peptide), chymotrypsin, LysC, LysN, AspN, GluC and/or ArgC.

효소적 단편화/소화 방법은 사용의 용이성, 속도, 자동화 및/또는 유효성을 위해 최적화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 효소적 방법은 고체 기재 상의 효소 고정화를 포함한다. 일부 실시양태에서, 효소적 방법은 유동에서 (예를 들어, 미세유체 채널에서) 수행된다.Enzymatic fragmentation/digestion methods can be optimized for ease of use, speed, automation, and/or effectiveness. In some embodiments, an enzymatic method involves immobilization of an enzyme on a solid substrate. In some embodiments, an enzymatic method is performed in a flow (eg, in a microfluidic channel).

단편화/소화 방법은 자동화 장치 또는 모듈을 사용하여 수행될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가로, 단편화/소화 방법은 수동으로 수행될 수 있다. 효소적 소화는 효소의 임의의 수 또는 조합을 이용할 수 있고, 임의의 공지된 비-효소적 방법을 추가로 포함할 수 있다.The fragmentation/digestion method can be performed using an automated device or module. Alternatively, or in addition, the fragmentation/digestion method can be performed manually. Enzymatic digestion may utilize any number or combination of enzymes and may further include any known non-enzymatic method.

일부 실시양태에서, 단편화/소화 프로세스는 도 5에 기재된 바와 같다. 일부 실시양태에서, 표적 단백질(들)을 포함하는 샘플은 먼저 변성되고 환원된다 (예를 들어, 아세토니트릴 및 TCEP를 사용하여). 일부 실시양태에서, 단편화되는 표적 단백질(들)은 아미노산 측쇄 (예를 들어, 시스테인 블록)의 캡핑으로 처리된다 (예를 들어, 아미노산 측쇄 캡핑제를 사용하여). 일부 실시양태에서, 표적 단백질(들)은 트립신 및 LysC의 혼합물을 사용하여 단편화된다 (예를 들어, 120분 동안). 효소적 반응은 켄칭될 수 있다 (예를 들어, 탄산나트륨 완충제를 사용하여).In some embodiments, the fragmentation/digestion process is as described in FIG. 5 . In some embodiments, a sample comprising the target protein(s) is first denatured and then reduced (e.g., using acetonitrile and TCEP). In some embodiments, the target protein(s) to be fragmented are subjected to capping of amino acid side chains (eg, cysteine blocks) (eg, using an amino acid side chain capping agent). In some embodiments, the target protein(s) are fragmented using a mixture of trypsin and LysC (e.g., for 120 minutes). Enzymatic reactions can be quenched (e.g. using sodium carbonate buffer).

임의의 적합한 환원제는 샘플 내의 표적 단백질을 환원시키는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 환원제는 디술피드-결합을 환원시키는데 적합하다. 일부 실시양태에서, 환원제는 디술피드 결합을 가역적으로 환원시킬 수 있다. 적합한 가역적 환원제는 디티오트레이톨 (DTT), β-메르캅토에탄올 (BME), 및/또는 글루타티온 (GSH)과 같은 화합물을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 환원제는 디술피드 결합을 비가역적으로 환원시킬 수 있다. 적합한 비가역적 환원제는 트리스(2-카르복시에틸)포스핀 (TCEP)과 같은 화합물을 포함할 수 있다. 일부 구체적인 실시양태에서, 환원제는 트리스(2-카르복시에틸)포스핀 (TCEP)을 포함한다.Any suitable reducing agent may be used to reduce the target protein in the sample. In some embodiments, the reducing agent is suitable for reducing disulfide-bonds. In some embodiments, the reducing agent can reversibly reduce disulfide bonds. Suitable reversible reducing agents may include compounds such as dithiothreitol (DTT), β-mercaptoethanol (BME), and/or glutathione (GSH). In some embodiments, a reducing agent can irreversibly reduce disulfide bonds. Suitable irreversible reducing agents may include compounds such as tris(2-carboxyethyl)phosphine (TCEP). In some specific embodiments, the reducing agent includes tris(2-carboxyethyl)phosphine (TCEP).

임의의 적합한 아미노산 측쇄 캡핑제는 펩티드 샘플 내의 단백질의 아미노산 측쇄를 캡핑하는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 아미노산 측쇄 캡핑제는 디술피드 결합의 형성을 방지한다. 일부 실시양태에서, 아미노산 측쇄 캡핑제는 아미노산 측쇄가 추가의 반응성, 예컨대 친핵체/친전자체 또는 산화환원 반응성을 겪는 것을 방지한다. 일부 실시양태에서, 아미노산 측쇄 캡핑제는 시스테인 캡핑제이다. 일부 실시양태에서, 아미노산 측쇄 캡핑제는 술프히드릴-반응성 알킬화 시약 (예를 들어 시스테인 알킬화제)이다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 아미노산 측쇄 캡핑제는 할로아세트아미드 (예를 들어 클로로아세트아미드, 아이오도아세트아미드) 또는 할로아세테이트/할로아세트산 (예를 들어, 클로로아세테이트/클로로아세트산, 아이오도아세테이트/아이오도아세트산)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 아미노산 측쇄 캡핑제는 방향족 벤질 할라이드이다. 적합한 시스테인 알킬화제의 다른 예는 4-비닐피리딘, 아크릴아미드, 및 메탄티오술포네이트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 아미노산 측쇄 캡핑제는 아이오도아세트아미드를 포함한다.Any suitable amino acid side chain capping agent can be used to cap amino acid side chains of proteins in a peptide sample. In some embodiments, amino acid side chain capping agents prevent the formation of disulfide bonds. In some embodiments, amino acid side chain capping agents prevent amino acid side chains from undergoing additional reactivity, such as nucleophilic/electrophilic or redox reactivity. In some embodiments, the amino acid side chain capping agent is a cysteine capping agent. In some embodiments, the amino acid side chain capping agent is a sulfhydryl-reactive alkylating reagent (eg a cysteine alkylating agent). For example, in some embodiments, the amino acid side chain capping agent is a haloacetamide (e.g. chloroacetamide, iodoacetamide) or a haloacetate/haloacetic acid (e.g. chloroacetate/chloroacetic acid, iodoacetate /iodoacetic acid). In some embodiments, the amino acid side chain capping agent is an aromatic benzyl halide. Other examples of suitable cysteine alkylating agents include 4-vinylpyridine, acrylamide, and methanethiosulfonate. In some embodiments, the amino acid side chain capping agent comprises iodoacetamide.

일부 실시양태에서, 표적 핵산을 포함하는 샘플은 본 개시내용에 따른 프로세스에서 후속 분석 (예를 들어, 게놈 시퀀싱)을 위한 핵산 라이브러리를 생성하는데 사용될 수 있다. 핵산 라이브러리는 선형 라이브러리 또는 원형 라이브러리일 수 있다. 일부 실시양태에서, 원형 라이브러리의 핵산은 하류 선형화를 허용하는 요소 (예를 들어, 엔도뉴클레아제 제한 부위, 우라실의 혼입)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 핵산 라이브러리는 정제될 수 있다 (예를 들어, 크로마토그래피, 예를 들어, 친화성 크로마토그래피), 또는 전기영동을 사용하여.In some embodiments, a sample comprising target nucleic acids can be used to generate a nucleic acid library for subsequent analysis (eg, genome sequencing) in a process according to the present disclosure. A nucleic acid library can be a linear library or a circular library. In some embodiments, the nucleic acids of the circular library may include elements that allow for downstream linearization (eg, endonuclease restriction sites, incorporation of uracil). In some embodiments, a nucleic acid library can be purified (eg, by chromatography, eg, affinity chromatography), or using electrophoresis.

일부 실시양태에서, 핵산 (예를 들어, 선형 핵산)의 라이브러리는 효소 (예를 들어, Taq DNA 리가제, 엔도뉴클레아제 IV, Bst DNA 폴리머라제, Fpg, 우라실-DNA 글리코실라제, T4 엔도뉴클레아제 V 및/또는 엔도뉴클레아제 VIII)의 조합이 핵산의 3' 단부를 연장하여, 5' 탑재물에 대한 상보체를 생성하고, 핵산에서 임의의 무염기 부위 또는 닉을 복구하는 프로세스인 단부-복구를 사용하여 제조된다. 일부 실시양태에서, 선형 핵산의 라이브러리는 폴리머라제 복합체의 형성 전에 고유한 시퀀싱 프라이머를 개별적 핵산 단편 프라이머에 어닐링할 필요를 제거할 수 있는 프로세스인 자기-프라이밍 헤어핀 어댑터를 사용하여 제조된다. 단부-복구 후, 핵산 (예를 들어, 선형 핵산)의 라이브러리는 크기-선택적 매트릭스 (예를 들어, 아가로스 겔)를 통한 핵산의 통과를 사용하여, 신선한 완충제 내로의 후속 용리를 갖는 고체-상 흡착을 사용하여 정제될 수 있다. 크기-선택적 매트릭스는 표적 핵산의 크기보다 더 작은 핵산 단편을 제거하는데 사용될 수 있다.In some embodiments, a library of nucleic acids (e.g., linear nucleic acids) comprises an enzyme (e.g., Taq DNA ligase, endonuclease IV, Bst DNA polymerase, Fpg, uracil-DNA glycosylase, T4 endo A process in which a combination of nuclease V and/or endonuclease VIII) extends the 3' end of a nucleic acid, creating a complement to the 5' payload, and repairing any free bases or nicks in the nucleic acid Manufactured using phosphorus end-repair. In some embodiments, libraries of linear nucleic acids are prepared using self-priming hairpin adapters, a process that can eliminate the need to anneal unique sequencing primers to individual nucleic acid fragment primers prior to formation of polymerase complexes. After end-repair, the library of nucleic acids (eg, linear nucleic acids) is solid-phase with subsequent elution into fresh buffer, using passage of the nucleic acids through a size-selective matrix (eg, agarose gel). It can be purified using adsorption. A size-selective matrix can be used to remove nucleic acid fragments that are smaller than the size of the target nucleic acid.

일부 실시양태에서, 샘플 (예를 들어, 표적 핵산 또는 표적 단백질을 포함하는 샘플)은 본 개시내용에 따른 프로세스에서 표적 분자에 대해 풍부화될 수 있다. 풍부화는 전형적으로 비-풍부화된 샘플의 복잡성이 시퀀싱 플랫폼의 용량을 초과하는 경우, 또는 표적 분자가 샘플에 낮은 풍부도로 존재하는 경우 (예를 들어, 그것이 시퀀싱 플랫폼에 의해 용이하게 검출될 수 없도록) 사용된다. 풍부화는 표적 분자를 선택적으로 증폭시키는 메커니즘의 사용을 수반한다. 이 풍부화는 표적 분자(들) (예를 들어, 표적 단백질(들) 또는 표적 핵산(들))를 선택적으로 증폭시키기 위해 항체, 압타머, 크기-기반 선택, 또는 정전기적 전하-기반 선택의 사용을 수반할 수 있다.In some embodiments, a sample (eg, a sample comprising a target nucleic acid or target protein) may be enriched for a target molecule in a process according to the present disclosure. Enrichment typically occurs when the complexity of the non-enriched sample exceeds the capacity of the sequencing platform, or when the target molecule is present in low abundance in the sample (e.g., such that it cannot be readily detected by the sequencing platform). used Enrichment involves the use of mechanisms that selectively amplify target molecules. This enrichment is accomplished using antibodies, aptamers, size-based selection, or electrostatic charge-based selection to selectively amplify the target molecule(s) (e.g., target protein(s) or target nucleic acid(s)). may entail

풍부화는 전형적으로 샘플 제조의 의도가 특이적 표적 분자를 시퀀싱하는 것인 경우 사용될 수 있다. 풍부화는 표적 분자가 서로에 관련되거나 동종인 경우, 프로테옴, 게놈, 또는 메타게놈 분석 또는 조사를 수행하거나(perform) 수행하기(conduct) 위해 사용될 수 있다.Enrichment can typically be used when the intent of sample preparation is to sequence a specific target molecule. Enrichment can be used to perform or conduct proteome, genomic, or metagenome analysis or investigations where the target molecules are related or homologous to each other.

일부 실시양태에서, 샘플은 전기영동적 방법을 사용하여 표적 분자에 대해 풍부화된다. 일부 실시양태에서, 샘플은 친화성 SCODA를 사용하여 표적 분자에 대해 풍부화된다. 일부 실시양태에서, 샘플은 장 역전 겔 전기영동 (FIGE)을 사용하여 표적 분자에 대해 풍부화된다. 일부 실시양태에서, 샘플은 펄스화된 장 겔 전기영동 (PFGE)을 사용하여 표적 분자에 대해 풍부화된다. 일부 실시양태에서, 풍부화 동안 사용되는 매트릭스 (예를 들어, 다공성 매질, 전기영동적 중합체 겔)는 샘플에 존재하는 표적 분자에 결합하는 고정화된 친화성 작용제 (또한 '고정화된 포획 프로브'로 공지됨)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 풍부화 동안 사용되는 매트릭스는 1, 2, 3, 4, 5개, 또는 그 초과의 고유한 고정화된 포획 프로브를 포함하며, 이의 각각은 고유한 표적 분자에 결합하고/거나, 상이한 결합 친화도를 갖는 동일한 표적 분자에 결합한다.In some embodiments, a sample is enriched for a target molecule using an electrophoretic method. In some embodiments, a sample is enriched for a target molecule using affinity SCODA. In some embodiments, samples are enriched for target molecules using field inversion gel electrophoresis (FIGE). In some embodiments, samples are enriched for target molecules using pulsed intestinal gel electrophoresis (PFGE). In some embodiments, the matrix (e.g., porous medium, electrophoretic polymer gel) used during enrichment is an immobilized affinity agent (also known as 'immobilized capture probe') that binds to a target molecule present in the sample. includes In some embodiments, a matrix used during enrichment comprises 1, 2, 3, 4, 5, or more unique immobilized capture probes, each of which binds a unique target molecule and/or different Bind to the same target molecule with binding affinity.

일부 실시양태에서, 고정화된 포획 프로브는 표적 핵산에 혼성화하는 올리고뉴클레오티드 포획 프로브이다. 일부 실시양태에서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브는 표적 핵산에 적어도 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 95%, 또는 100% 상보적이다. 일부 실시양태에서, 단일 올리고뉴클레오티드 포획 프로브는 적어도 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 95%, 또는 99% 서열 동일성을 공유하는 복수의 관련된 표적 핵산 (예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50개, 또는 그 초과의 관련된 표적 핵산)을 풍부화하는데 사용될 수 있다. 복수의 관련된 표적 핵산의 풍부화는 메타게놈 라이브러리의 생성을 허용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브는 관련된 표적 핵산의 차등적 풍부화를 가능하게 할 수 있다. 일부 실시양태에서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브는 그의 변형 상태 (예를 들어, 단일 뉴클레오티드 다형성, 메틸화 상태, 아세틸화 상태)에 있어서 상이한 동일한 서열의 핵산에 비해 표적 핵산의 풍부화를 가능하게 할 수 있다. 일부 실시양태에서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브는 관심의 특이적 유전자 (예를 들어, HLA)에 대한 인간 게놈 DNA를 풍부화하는데 사용된다. 관심의 특이적 유전자는 특이적 질환 상태 또는 장애와 관련된 유전자일 수 있다. 일부 실시양태에서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브는 메타게놈 샘플의 핵산(들)을 풍부화하는데 사용된다.In some embodiments, an immobilized capture probe is an oligonucleotide capture probe that hybridizes to a target nucleic acid. In some embodiments, an oligonucleotide capture probe is at least 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 95%, or 100% complementary to a target nucleic acid. In some embodiments, a single oligonucleotide capture probe comprises a plurality of related target nucleic acids (e.g., 2, 3 , 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, or more related target nucleic acids). Enrichment of multiple related target nucleic acids can allow for the creation of metagenome libraries. In some embodiments, oligonucleotide capture probes may enable differential enrichment of related target nucleic acids. In some embodiments, an oligonucleotide capture probe may enable enrichment of a target nucleic acid relative to nucleic acids of the same sequence that differ in their modification state (eg, single nucleotide polymorphism, methylation state, acetylation state). In some embodiments, oligonucleotide capture probes are used to enrich human genomic DNA for a specific gene of interest (eg, HLA). A specific gene of interest may be a gene associated with a specific disease state or disorder. In some embodiments, oligonucleotide capture probes are used to enrich for nucleic acid(s) of a metagenomic sample.

일부 실시양태에서, 0.5 내지 2 킬로베이스의 길이를 갖는 핵산 표적 분자를 풍부화하는 목적을 위해, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브는 5' 아크리다이트 모이어티를 사용하여 아크릴아미드 매트릭스에 공유 고정화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 보다 큰 핵산 표적 분자 (예를 들어, >2 킬로베이스의 길이를 가짐)를 풍부화하는 목적을 위해, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브는 아가로스 매트릭스에 고정화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브는 티올-에폭시드 화학을 사용하여 (예를 들어, 가교된 아가로스 비드에의 공유 부착된 티올-변형된 올리고뉴클레오티드에 의해) 아가로스 매트릭스에 고정화될 수 있다. 아가로스 비드에 연결된 올리고뉴클레오티드 포획 프로브는 표준 아가로스 매트릭스 내에서 조합되고 고형화될 수 있다 (예를 들어, 동일한 아가로스 백분율로).In some embodiments, for the purpose of enriching for nucleic acid target molecules having a length of 0.5 to 2 kilobases, oligonucleotide capture probes may be covalently immobilized to an acrylamide matrix using a 5' acrydite moiety. In some embodiments, for the purpose of enriching for larger nucleic acid target molecules (eg, having a length of >2 kilobases), oligonucleotide capture probes may be immobilized to an agarose matrix. In some embodiments, oligonucleotide capture probes can be immobilized to an agarose matrix using thiol-epoxide chemistry (eg, by covalently attached thiol-modified oligonucleotides to cross-linked agarose beads). . Oligonucleotide capture probes linked to agarose beads can be combined and solidified in a standard agarose matrix (eg, with the same percentage of agarose).

일부 실시양태에서, 본원에 기재된 방법을 사용한 핵산의 풍부화 (예를 들어, SCODA를 사용한 풍부화)는 약 0.5 킬로베이스 (kb), 약 1 kb, 약 1.5 kb, 약 2 kb, 약 3 kb, 약 4 kb, 약 5 kb, 약 6 kb, 약 7 kb, 약 8 kb, 약 9 kb, 약 10 kb, 약 12 kb, 약 15 kb, 약 20 kb, 또는 그 초과의 길이를 포함하는 핵산 표적 분자를 생산한다. 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 방법을 사용한 핵산의 풍부화 (예를 들어, SCODA를 사용한 풍부화)는 약 0.5 내지 2 kb, 0.5 내지 5 kb, 1 내지 2 kb, 1 내지 3 kb, 1 내지 4 kb, 1 내지 5 kb, 1 내지 10 kb, 2 내지 10 kb, 2 내지 5 kb, 5 내지 10 kb, 5 내지 15 kb, 5 내지 20 kb, 5 내지 25 kb, 10 내지 15 kb, 10 내지 20 kb, 또는 10 내지 25 kb의 길이를 포함하는 핵산 표적 분자를 생산한다.In some embodiments, enrichment of a nucleic acid using a method described herein (eg, enrichment using SCODA) is about 0.5 kilobases (kb), about 1 kb, about 1.5 kb, about 2 kb, about 3 kb, about A nucleic acid target molecule comprising a length of about 4 kb, about 5 kb, about 6 kb, about 7 kb, about 8 kb, about 9 kb, about 10 kb, about 12 kb, about 15 kb, about 20 kb, or more produces In some embodiments, enrichment of a nucleic acid using a method described herein (eg, enrichment using SCODA) is about 0.5 to 2 kb, 0.5 to 5 kb, 1 to 2 kb, 1 to 3 kb, 1 to 4 kb , 1 to 5 kb, 1 to 10 kb, 2 to 10 kb, 2 to 5 kb, 5 to 10 kb, 5 to 15 kb, 5 to 20 kb, 5 to 25 kb, 10 to 15 kb, 10 to 20 kb , or nucleic acid targeting molecules comprising a length of 10 to 25 kb.

일부 실시양태에서, 고정화된 포획 프로브는 표적 단백질 또는 펩티드 단편에 결합하는 단백질 포획 프로브 (예를 들어, 압타머 또는 항체)이다. 일부 실시양태에서, 단백질 포획 프로브는 10-9 내지 10-8 M, 10-8 내지 10-7 M, 10-7 내지 10-6 M, 10-6 내지 10-5 M, 10-5 내지 10-4 M, 10-4 내지 10-3 M, 또는 10-3 내지 10-2 M의 결합 친화도로 표적 단백질 또는 펩티드 단편에 결합한다. 일부 실시양태에서, 결합 친화도는 피코몰 내지 나노몰 범위 (예를 들어, 약 10-12 내지 약 10-9 M)이다. 일부 실시양태에서, 결합 친화도는 나노몰 내지 마이크로몰 범위 (예를 들어, 약 10-9 내지 약 10-6 M)이다. 일부 실시양태에서, 결합 친화도는 마이크로몰 내지 밀리몰 범위 (예를 들어, 약 10-6 내지 약 10-3 M)이다. 일부 실시양태에서, 결합 친화도는 피코몰 내지 마이크로몰 범위 (예를 들어, 약 10-12 내지 약 10-6 M)이다. 일부 실시양태에서, 결합 친화도는 나노몰 내지 밀리몰 범위 (예를 들어, 약 10-9 내지 약 10-3 M)이다. 일부 실시양태에서, 단일 단백질 포획 프로브는 적어도 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 95%, 또는 99% 서열 동일성을 공유하는 복수의 관련된 표적 단백질을 풍부화하는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 단일 단백질 포획 프로브는 적어도 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 95%, 또는 99% 서열 상동성을 공유하는 복수의 관련된 표적 단백질 (예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50개, 또는 그 초과의 관련된 표적 단백질)을 풍부화하는데 사용될 수 있다. 복수의 관련된 표적 단백질의 풍부화는 메타프로테오믹스 라이브러리의 생성을 허용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 단백질 포획 프로브는 관련된 표적 단백질의 차등적 풍부화를 가능하게 할 수 있다.In some embodiments, an immobilized capture probe is a protein capture probe (eg, an aptamer or antibody) that binds a target protein or peptide fragment. In some embodiments, the protein capture probe is 10 −9 to 10 −8 M, 10 −8 to 10 −7 M, 10 −7 to 10 −6 M, 10 −6 to 10 −5 M, 10 −5 to 10 It binds to a target protein or peptide fragment with a binding affinity of −4 M, 10 −4 to 10 −3 M, or 10 −3 to 10 −2 M. In some embodiments, the binding affinity is in the picomolar to nanomolar range (eg, about 10 −12 to about 10 −9 M). In some embodiments, the binding affinity is in the nanomolar to micromolar range (eg, about 10 −9 to about 10 −6 M). In some embodiments, the binding affinity is in the micromolar to millimolar range (eg, about 10 −6 to about 10 −3 M). In some embodiments, the binding affinity ranges from picomolar to micromolar (eg, from about 10 −12 to about 10 −6 M). In some embodiments, the binding affinity is in the nanomolar to millimolar range (eg, about 10 −9 to about 10 −3 M). In some embodiments, a single protein capture probe can be used to enrich for a plurality of related target proteins that share at least 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 95%, or 99% sequence identity. In some embodiments, a single protein capture probe is a plurality of related target proteins (e.g., 2, 3 , 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, or more related target proteins). Enrichment of a plurality of related target proteins can allow the creation of metaproteomics libraries. In some embodiments, protein capture probes may allow for differential enrichment of related target proteins.

일부 실시양태에서, 다수의 포획 프로브 (예를 들어, 예를 들어 감염성 작용제, 예컨대 아데노바이러스, 스타필로코쿠스, 뉴모니아, 또는 투베르쿨로시스의 결정적 표적 분자에 결합하는 다수의 포획 프로브 유형의 집단)는 풍부화 매트릭스에 고정화될 수 있다. 다수의 결정적 포획 프로브로의 풍부화 매트릭스에의 샘플의 적용은 질환 또는 상태 (예를 들어, 감염성 작용제의 존재)의 진단을 발생시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 표적 분자 또는 관련된 표적 분자는 본 개시내용에 따른 프로세스에서 비-표적 분자의 제거 후에 풍부화 매트릭스로부터 방출될 수 있다. 일부 실시양태에서, 표적 분자는 풍부화 매트릭스의 온도를 증가시킴으로써 풍부화 매트릭스로부터 방출될 수 있다. 매트릭스의 온도를 조정하는 것은 이동 속도에 추가로 영향을 미치는데, 이는 증가된 온도가 표적 분자 및 포획 프로브 사이의 보다 큰 결합 친화도를 요구하는 보다 높은 포획 프로브 엄격성을 제공하기 때문이다. 일부 실시양태에서, 관련된 표적 분자를 풍부화하는 경우, 매트릭스 온도는 계속-증가하는 상동성의 단계에서 표적 분자를 방출시키고 단리하기 위해 단계적 방식으로 점진적으로 증가될 수 있다. 일부 실시양태에서, 온도는 각각의 단계에서 또는 일정 기간 (예를 들어, 1 내지 10분, 1 내지 5분, 또는 4 내지 8분)에 걸쳐 약 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%, 또는 그 초과 증가된다. 일부 실시양태에서, 온도는 각각의 단계에서 또는 일정 기간 (예를 들어, 1 내지 10분, 1 내지 5분, 또는 4 내지 8분)에 걸쳐 5% 내지 10%, 5 내지 15%, 5% 내지 20%, 5% 내지 25%, 5% 내지 30%, 5% 내지 40%, 5% 내지 50%, 10% 내지 25%, 20% 내지 30%, 30% 내지 40%, 35% 내지 50%, 또는 40% 내지 70% 증가된다. 일부 실시양태에서, 온도는 각각의 단계에서 또는 일정 기간 (예를 들어, 1 내지 10분, 1 내지 5분, 또는 4 내지 8분)에 걸쳐 약 1 ℃, 2 ℃, 3 ℃, 4 ℃, 5 ℃, 6 ℃, 7℃, 8 ℃, 9 ℃, 또는 10 ℃ 증가된다. 일부 실시양태에서, 온도는 각각의 단계에서 또는 일정 기간 (예를 들어, 1 내지 10분, 1 내지 5분, 또는 4 내지 8분)에 걸쳐 1 내지 10 ℃, 1 내지 5 ℃, 2 내지 5 ℃, 2 내지 10 ℃, 3 내지 8 ℃, 4 내지 9 ℃, 또는 5 내지 10 ℃ 증가된다. 이는 초기 참조 표적 분자에 관하여 점점 멀어지는 표적 단백질 또는 표적 핵산의 시퀀싱을 허용하여, 신규한 단백질 (예를 들어, 효소) 또는 기능 (예를 들어, 효소적 기능 또는 유전자 기능)의 발견을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시양태에서, 다수의 포획 프로브 (예를 들어, 다수의 결정적 포획 프로브)를 사용하는 경우, 매트릭스 온도는 단계적 또는 구배 방식으로 증가되어, 상이한 표적 분자의 온도-의존적 방출을 허용하고, 대조 및 표적 분자의 존재 또는 부재를 나타내는 일련의 바코드화된 방출 밴드의 생성을 발생시킬 수 있다.In some embodiments, multiple capture probes (e.g., multiple capture probe types that bind critical target molecules of, e.g., infectious agents such as adenovirus, Staphylococcus, pneumonia, or tuberculosis) population) can be immobilized on the enrichment matrix. Application of a sample to an enrichment matrix with multiple critical capture probes can result in a diagnosis of a disease or condition (eg, the presence of an infectious agent). In some embodiments, the target molecule or related target molecule may be released from the enrichment matrix after removal of the non-target molecule in a process according to the present disclosure. In some embodiments, the target molecule can be released from the enrichment matrix by increasing the temperature of the enrichment matrix. Adjusting the temperature of the matrix further affects the rate of migration, since increased temperature provides higher capture probe stringency requiring greater binding affinity between the target molecule and the capture probe. In some embodiments, when enriching for a target molecule of interest, the matrix temperature can be gradually increased in a step-wise fashion to release and isolate the target molecule at an ever-increasing stage of homology. In some embodiments, the temperature is increased by about 5%, 10%, 15%, 20%, increased by 25%, 30%, 40%, 50%, or more. In some embodiments, the temperature is 5% to 10%, 5 to 15%, 5% at each step or over a period of time (eg, 1 to 10 minutes, 1 to 5 minutes, or 4 to 8 minutes). to 20%, 5% to 25%, 5% to 30%, 5% to 40%, 5% to 50%, 10% to 25%, 20% to 30%, 30% to 40%, 35% to 50% %, or from 40% to 70%. In some embodiments, the temperature is about 1 °C, 2 °C, 3 °C, 4 °C, increased by 5 °C, 6 °C, 7 °C, 8 °C, 9 °C, or 10 °C. In some embodiments, the temperature is 1 to 10 °C, 1 to 5 °C, 2 to 5 °C at each step or over a period of time (eg, 1 to 10 minutes, 1 to 5 minutes, or 4 to 8 minutes). °C, 2 to 10 °C, 3 to 8 °C, 4 to 9 °C, or 5 to 10 °C. This will allow for the sequencing of target proteins or target nucleic acids increasingly distant with respect to an initial reference target molecule, allowing the discovery of novel proteins (e.g., enzymes) or functions (e.g., enzymatic or gene functions). can In some embodiments, when using multiple capture probes (e.g., multiple deterministic capture probes), the matrix temperature is increased in a stepwise or gradient fashion to allow temperature-dependent release of different target molecules, control and It can result in the creation of a series of barcoded emission bands indicative of the presence or absence of the target molecule.

샘플 (예를 들어, 표적 핵산 또는 표적 단백질을 포함하는 샘플)의 풍부화는 샘플의 총 부피의 감소를 허용한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 샘플의 총 부피는 풍부화 후 적어도 10%, 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 90%, 적어도 100%, 또는 적어도 120% 감소된다. 일부 실시양태에서, 샘플의 총 부피는 풍부화 후 1 내지 20 mL 초기 부피로부터 100 내지 1000 μL 최종 부피로, 1 내지 5 mL 초기 부피로부터 100 내지 1000 μL 최종 부피로, 100 내지 1000 μL 초기 부피로부터 25 내지 100 μL 최종 부피로, 100 내지 500 μL 초기 부피로부터 10 내지 100 μL 최종 부피로, 또는 50 내지 200 μL 초기 부피로부터 1 내지 25 μL 최종 부피로 감소된다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 풍부화 후 샘플의 최종 부피는 10 내지 100 μL, 10 내지 50 μL, 10 내지 25 μL, 20 내지 100 μL, 20 내지 50 μL, 25 내지 100 μL, 25 내지 250 μL, 25 내지 1000 μL, 100 내지 1000 μL, 100 내지 500 μL, 100 내지 250 μL, 200 내지 1000 μL, 200 내지 500 μL, 200 내지 750 μL, 500 내지 1000 μL, 500 내지 1500 μL, 500 내지 750 μL, 1 내지 5 mL, 1 내지 10 mL, 1 내지 2 mL, 1 내지 3 mL, 또는 1 내지 4 mL이다.Enrichment of a sample (eg, a sample comprising a target nucleic acid or target protein) allows for a reduction in the total volume of the sample. For example, in some embodiments, the total volume of the sample after enrichment is at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90% %, at least 100%, or at least 120%. In some embodiments, the total volume of the sample is from 1 to 20 mL initial volume to 100 to 1000 μL final volume, from 1 to 5 mL initial volume to 100 to 1000 μL final volume, or from 100 to 1000 μL initial volume to 25 μL final volume after enrichment. to 100 μL final volume, from 100 to 500 μL initial volume to 10 to 100 μL final volume, or from 50 to 200 μL initial volume to 1 to 25 μL final volume. For example, in some embodiments, the final volume of the sample after enrichment is between 10 and 100 μL, 10 and 50 μL, 10 and 25 μL, 20 and 100 μL, 20 and 50 μL, 25 and 100 μL, 25 and 250 μL. , 25 to 1000 μL, 100 to 1000 μL, 100 to 500 μL, 100 to 250 μL, 200 to 1000 μL, 200 to 500 μL, 200 to 750 μL, 500 to 1000 μL, 500 to 1500 μL, 500 to 750 μL , 1 to 5 mL, 1 to 10 mL, 1 to 2 mL, 1 to 3 mL, or 1 to 4 mL.

표적 분자의 증폭에 추가로, 또는 표적 분자의 증폭에 대한 대안으로서, 샘플은 원하지 않는 비-표적 분자 (예를 들어, 고-풍부도 단백질 (예를 들어 알부민))의 고갈에 의해 풍부화될 수 있다 (예를 들어, 저 풍부도 표적 분자에 대해). 원하지 않는 비-표적 분자의 고갈은 상기 논의된 바와 유사한 포획 전략을 사용하여 수행될 수 있다. 고갈 전략을 사용하는 경우, 포획 프로브는 원하지 않는, 비-표적 분자에 결합하고, 표적 분자가 용액에 잔류하는 것을 허용할 것이다. 이 전략은 표적 분자의 풍부화 (즉, 표적 분자(들)의 증가된 상대 농도)를 동등하게 가능하게 한다.In addition to, or as an alternative to amplification of the target molecule, the sample may contain unwanted non-target molecules (e.g., can be enriched by depletion of high-abundance proteins (e.g. albumin)) (e.g., for low-abundance target molecules). Depletion of unwanted non-target molecules can be accomplished using similar capture strategies as discussed above. When using a depletion strategy, the capture probe will bind unwanted, non-target molecules and allow the target molecules to remain in solution. This strategy equally enables enrichment of the target molecule (ie, increased relative concentration of the target molecule(s)).

예를 들어, 고갈에 사용되는 고정화된 포획 프로브는 원하지 않는 비-표적 핵산에 혼성화하는 올리고뉴클레오티드 포획 프로브일 수 있다. 일부 실시양태에서, 고갈에 사용되는 올리고뉴클레오티드 포획 프로브는 원하지 않는 비-표적 핵산에 적어도 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 95%, 또는 100% 상보적이다. 일부 실시양태에서, 고갈에 사용되는 단일 올리고뉴클레오티드 포획 프로브는 적어도 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 95%, 또는 99% 서열 동일성을 공유하는 복수의 관련된 표적 핵산 (예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50개, 또는 그 초과의 관련된 표적 핵산)을 고갈시키는데 사용될 수 있다.For example, the immobilized capture probe used for depletion may be an oligonucleotide capture probe that hybridizes to an unwanted, non-target nucleic acid. In some embodiments, the oligonucleotide capture probe used for depletion is at least 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 95%, or 100% complementary to an unwanted, non-target nucleic acid. In some embodiments, a single oligonucleotide capture probe used for depletion comprises a plurality of related target nucleic acids (eg, that share at least 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 95%, or 99% sequence identity) , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, or more relevant target nucleic acids).

일부 실시양태에서, 고갈에 사용되는 고정화된 포획 프로브는 원하지 않는 비-표적 단백질 또는 펩티드 단편에 결합하는 단백질 포획 프로브 (예를 들어, 압타머 또는 항체)이다. 일부 실시양태에서, 고갈에 사용되는 단백질 포획 프로브는 10-9 내지 10-8 M, 10-8 내지 10-7 M, 10-7 내지 10-6 M, 10-6 내지 10-5 M, 10-5 내지 10-4 M, 10-4 내지 10-3 M, 또는 10-3 내지 10-2 M의 결합 친화도로 원하지 않는 비-표적 단백질 또는 펩티드 단편에 결합한다. 일부 실시양태에서, 결합 친화도는 나노몰 내지 밀리몰 범위 (예를 들어, 약 10-9 내지 약 10-3 M)이다. 일부 실시양태에서, 고갈에 사용되는 단일 단백질 포획 프로브는 적어도 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 95%, 또는 99% 서열 동일성을 공유하는 복수의 관련된 표적 단백질을 고갈시키는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 고갈에 사용되는 단일 단백질 포획 프로브는 적어도 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 95%, 또는 99% 서열 상동을 공유하는 복수의 관련된 표적 단백질 (예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50개, 또는 그 초과의 표적 단백질)을 고갈시키는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 풍부화는 표적 분자(들)의 증폭 및 고갈 (예를 들어, 고 풍부도 단백질의)을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 고갈 단계는 표적 분자(들)의 증폭 및 풍부화 전에 수행된다. 일부 실시양태에서, 풍부화 프로세스의 포획 요소 (예를 들어, 항체 또는 압타머)에 의한 표적 분자(들)의 가능한 오염을 회피하기 위해, 포획 요소는 풍부화된 샘플로부터 고갈된다 (즉, 표적 분자의 증폭 및/또는 원래 샘플로부터의 원하지 않는 비-표적 분자의 고갈에 의한 풍부화 후에).In some embodiments, the immobilized capture probe used for depletion is a protein capture probe (eg, an aptamer or antibody) that binds to an unwanted, non-target protein or peptide fragment. In some embodiments, the protein capture probe used for depletion is 10 −9 to 10 −8 M, 10 −8 to 10 −7 M, 10 −7 to 10 −6 M, 10 −6 to 10 −5 M, 10 Binds to unwanted non-target protein or peptide fragments with a binding affinity of −5 to 10 −4 M, 10 −4 to 10 −3 M, or 10 −3 to 10 −2 M. In some embodiments, the binding affinity is in the nanomolar to millimolar range (eg, about 10 −9 to about 10 −3 M). In some embodiments, a single protein capture probe used for depletion can be used to deplete a plurality of related target proteins that share at least 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 95%, or 99% sequence identity. have. In some embodiments, a single protein capture probe used for depletion has a plurality of related target proteins (e.g., 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, or more target proteins). In some embodiments, enrichment involves amplification and depletion of the target molecule(s) (e.g., of high-abundance proteins). In some embodiments, a depletion step is performed prior to amplification and enrichment of the target molecule(s). In some embodiments, to avoid possible contamination of the target molecule(s) by capture elements (e.g., antibodies or aptamers) of the enrichment process, capture elements are depleted (i.e., of the target molecule) from the enriched sample. after enrichment by amplification and/or depletion of unwanted non-target molecules from the original sample).

일부 실시양태에서, 샘플은 먼저 고갈 단계로 처리된다 (예를 들어, 원하지 않는 비-표적 단백질을 제거하기 위해). 일부 실시양태에서, 샘플은 제1 고갈 단계 후 증폭 또는 고정화된 표적 포획을 사용하여 풍부화된다 (예를 들어, 표적 단백질에 대해 선택적으로 풍부화하는 항체를 사용하여). 증폭 또는 고정화된 표적 포획 후, 샘플은 이어서 제2 고갈 단계로 처리될 수 있다 (예를 들어, 과량의 항체 또는 포획 프로브를 제거하기 위해). 일부 실시양태에서, 샘플은 예를 들어, 도 4에 기재된 바와 같이 풍부화된다.In some embodiments, the sample is first subjected to a depletion step (e.g., to remove unwanted non-target proteins). In some embodiments, the sample is enriched using amplification or immobilized target capture after the first depletion step (eg, using an antibody that selectively enriches for the target protein). After amplification or immobilized target capture, the sample can then be subjected to a second depletion step (e.g., to remove excess antibody or capture probe). In some embodiments, a sample is enriched, eg, as described in FIG. 4 .

일부 실시양태에서, 임의의 수의 풍부화 단계 (예를 들어, 표적 분자(들)의 증폭 및/또는 고갈(들))는 자동화 장치 또는 모듈 (예를 들어, 칩 또는 카트리지 상의)에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 풍부화 단계는 고체 상 구조 상에 고정화된 포획 요소 (예를 들어, 항체)를 사용하여 카트리지 상의 자동화로 처리가능하다. 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 임의의 고정화된 포획 요소 또는 프로브는 임의의 고체 지지체 구조 또는 표면 상에 있을 수 있다. 고체 지지체 구조 또는 표면은 자성일 수 있고/거나, 프릿, 필터, 칩, 또는 카트리지 표면일 수 있다. 일부 실시양태에서, 풍부화를 위한 포획 요소 또는 프로브는 상호교환될 수 있다 (예를 들어, 칩 상의 유동을 사용하여). 일부 실시양태에서, 임의의 수의 풍부화 단계는 수동으로 수행된다. 수동으로 수행되는 경우, 임의의 풍부화된 표적 분자는 이어서 본원에 기재된 자동화 샘플 제조 장치 내로 정치될 수 있다.In some embodiments, any number of enrichment steps (e.g., Amplification and/or depletion(s) of the target molecule(s) may be performed by an automated device or module (eg, on a chip or cartridge). In some embodiments, the enrichment step is amenable to automation on a cartridge using capture elements (eg, antibodies) immobilized on a solid phase structure. In some embodiments, any immobilized capture element or probe described herein can be on any solid support structure or surface. The solid support structure or surface may be magnetic and/or may be a frit, filter, chip, or cartridge surface. In some embodiments, capture elements or probes for enrichment may be interchanged (eg, using flow on a chip). In some embodiments, any number of enrichment steps are performed manually. If performed manually, any enriched target molecule can then be placed into an automated sample preparation device described herein.

일부 실시양태에서, 표적 분자 또는 표적 분자들은 본 개시내용에 따른 프로세스에서, 풍부화 및 후속 방출 후에 검출되어 상기 표적 분자(들) 및 그의 상류 샘플의 분석을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시양태에서, 표적 핵산은 유전자 시퀀싱, 흡광도, 형광, 전기 전도도, 정전용량, 표면 플라스몬 공명, 하이브리드 포획, 항체, 핵산의 직접적 표지화 (예를 들어, 단부-표지화, 표지된 태그부착 탑재물), 개재 염료 (예를 들어, 에티듐 브로마이드, SYBR 염료)로의 비-특이적 표지화, 또는 핵산 검출을 위한 임의의 다른 공지된 방법론을 사용하여 검출될 수 있다. 일부 실시양태에서, 표적 단백질 또는 펩티드 단편은 흡광도, 형광, 질량 분광법, 아미노산 시퀀싱, 또는 단백질 또는 펩티드 검출을 위한 임의의 다른 공지된 방법론을 사용하여 검출될 수 있다.In some embodiments, the target molecule or target molecules may be detected after enrichment and subsequent release in a process according to the present disclosure to allow analysis of the target molecule(s) and its upstream sample. In some embodiments, a target nucleic acid is determined by gene sequencing, absorbance, fluorescence, electrical conductivity, capacitance, surface plasmon resonance, hybrid capture, antibodies, direct labeling of the nucleic acid (e.g., end-labeling, labeled tagged payload). ), non-specific labeling with an intervening dye (eg, ethidium bromide, SYBR dye), or any other known methodology for nucleic acid detection. In some embodiments, target protein or peptide fragments can be detected using absorbance, fluorescence, mass spectrometry, amino acid sequencing, or any other known methodology for protein or peptide detection.

샘플 제조 장치 및 모듈Sample preparation device and module

분석을 위한 샘플을 제조하는 프로세스에 사용하기 위한 기구, 카트리지 (예를 들어, 채널 (예를 들어, 미세유체 채널)을 포함함), 및/또는 펌프 (예를 들어, 연동 펌프)를 포함한 장치 또는 모듈이 일반적으로 제공된다. 생물학적 샘플로부터 표적 분자의 포획, 농축, 조작, 및/또는 검출을 촉진시키는 장치는 본 개시내용에 따라 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 차세대 시퀀싱 및/또는 다른 하류 분석 기술을 위한 물질을 생산하기 위한 샘플의 자동화 프로세싱을 위한 장치 및 관련된 방법이 제공된다. 장치 및 관련된 방법은 본원의 다른 곳에 기재된 샘플 제조 또는 샘플 분석 프로세스에 따른 핵산 및/또는 단백질 프로세싱을 위한 반응을 포함한 화학적 및/또는 생물학적 반응을 수행하는데 사용될 수 있다.A device comprising an instrument, a cartridge (eg, comprising a channel (eg, a microfluidic channel)), and/or a pump (eg, a peristaltic pump) for use in a process for preparing a sample for analysis. or modules are generally provided. Devices that facilitate the capture, enrichment, manipulation, and/or detection of target molecules from a biological sample can be used in accordance with the present disclosure. In some embodiments, apparatus and related methods are provided for automated processing of samples to produce material for next-generation sequencing and/or other downstream analytical techniques. Devices and related methods can be used to perform chemical and/or biological reactions, including reactions for processing nucleic acids and/or proteins according to sample preparation or sample analysis processes described elsewhere herein.

샘플 제조 장치 또는 모듈은, 일부 실시양태에서, 임의의 수의 하기 샘플 제조 단계를 수행할 수 있다:A sample preparation device or module, in some embodiments, can perform any number of the following sample preparation steps:

(1) 세포 또는 조직 제조 (예를 들어, 용해); 및/또는(1) cell or tissue preparation (eg, lysis); and/or

(2) 적어도 하나의 표적 분자 (예를 들어, 적어도 하나의 표적 핵산 및/또는 적어도 하나의 표적 단백질)의 풍부화; 및/또는(2) enrichment of at least one target molecule (eg, at least one target nucleic acid and/or at least one target protein); and/or

(3) 적어도 하나의 표적 분자 (예를 들어, 적어도 하나의 표적 핵산 및/또는 적어도 하나의 표적 단백질)의 소화 또는 단편화; 및/또는(3) at least one target molecule (e.g., digestion or fragmentation of at least one target nucleic acid and/or at least one target protein); and/or

(4) 적어도 하나의 표적 분자의 말단 관능화 (예를 들어, 표적 단백질의 C-말단 관능화).(4) terminal functionalization of at least one target molecule (e.g., C-terminal functionalization of target protein).

일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈은 도 1에 나타내어진 바와 같이 샘플 제조 단계를 수행한다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈은 도 2에 나타내어진 바와 같이 샘플 제조 단계를 수행한다.In some embodiments, a sample preparation device or module performs a sample preparation step as shown in FIG. 1 . In some embodiments, a sample preparation device or module performs a sample preparation step as shown in FIG. 2 .

일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈은 단계 (1) 내지 (4) 모두를 수행한다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈은 단계 (1)을 수행하고, 임의로 단계 (2) 내지 (4)를 수행한다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈은 단계 (1)을 수행하고, 임의로 단계 (2) 내지 (3)을 수행한다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈은 단계 (1)을 수행하고, 임의로 단계 (2)를 수행한다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈은 단계 (1)을 수행하고, 임의로 단계 (3) 내지 (4)를 수행한다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈은 단계 (1)을 수행하고, 임의로 단계 (3)을 수행한다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈은 단계 (1)을 수행하고, 임의로 단계 (4)를 수행한다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈은 단계 (1)을 수행하지 않고, 단지 단계 (2) 내지 (4)를 수행한다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈은 단계 (1)을 수행하지 않고, 단지 단계 (3) 내지 (4)를 수행한다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈은 단계 (1)을 수행하지 않고, 단지 단계 (2) 및 (4)를 수행한다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈은 단계 (1)을 수행하지 않고, 단지 단계 (2), (3), 또는 (4) 중 하나를 수행한다. 단계의 순서는 실험에 대해 필요에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 단계 (3) - 소화 또는 단편화 - 은 단계 (2) - 풍부화에 선행할 수 있다. 일부 실시양태에서, 적어도 하나의 표적 분자는 단계 (1), 및/또는 단계 (2), 및/또는 단계 (3), 및/또는 단계 4 후에 정제될 수 있다. 일부 실시양태에서, 단계 중 임의의 하나는 수동 단계가 사이에 들어간다. 이 유연성은 사용자가 다수의 샘플 유형 및 시퀀싱 플랫폼을 다루는 것을 가능하게 한다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈은 시퀀싱 모듈 또는 장치에 표적 분자 또는 복수의 표적 분자 (예를 들어, 표적 핵산 또는 표적 단백질)를 전달하거나(deliver) 전달하도록(transfer) 위치된다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈은 시퀀싱 장치 또는 모듈에 직접적으로 (예를 들어, 물리적으로 부착됨) 또는 간접적으로 연결된다.In some embodiments, a sample preparation device or module performs all of steps (1) through (4). In some embodiments, a sample preparation device or module performs step (1), and optionally steps (2)-(4). In some embodiments, a sample preparation device or module performs step (1), and optionally steps (2)-(3). In some embodiments, a sample preparation device or module performs step (1) and optionally performs step (2). In some embodiments, a sample preparation device or module performs step (1), and optionally steps (3)-(4). In some embodiments, the sample preparation device or module performs step (1) and optionally performs step (3). In some embodiments, the sample preparation device or module performs step (1) and optionally performs step (4). In some embodiments, the sample preparation device or module does not perform step (1), but merely performs steps (2) through (4). In some embodiments, the sample preparation device or module does not perform step (1), but merely performs steps (3)-(4). In some embodiments, the sample preparation device or module does not perform step (1), but only steps (2) and (4). In some embodiments, the sample preparation device or module does not perform step (1), but only performs one of steps (2), (3), or (4). The order of steps can be changed as needed for the experiment. For example, step (3)—digestion or fragmentation—can precede step (2)—enrichment. In some embodiments, the at least one target molecule can be purified after step (1), and/or step (2), and/or step (3), and/or step 4. In some embodiments, any one of the steps is interspersed with a manual step. This flexibility enables users to handle multiple sample types and sequencing platforms. In some embodiments, a sample preparation device or module is positioned to deliver or transfer a target molecule or plurality of target molecules (eg, a target nucleic acid or target protein) to a sequencing module or device. In some embodiments, a sample preparation device or module is connected directly (eg, physically attached) or indirectly to a sequencing device or module.

일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈은 진단 목적을 위한 샘플을 제조하는데 사용된다. 일부 실시양태에서, 진단 목적을 위한 샘플을 제조하는데 사용되는 샘플 제조 장치는 진단 모듈 또는 진단 장치에 표적 분자 또는 복수의 분자 (예를 들어, 표적 핵산 또는 표적 단백질)를 전달하거나 전달하도록 위치된다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈은 진단 장치에 직접적으로 (예를 들어, 물리적으로 부착됨) 또는 간접적으로 연결된다. 일부 실시양태에서, 장치는 하나 이상의 카트리지를 수용하도록 구성된 (예를 들어, 한 번에 하나의 카트리지를 수용하도록 구성된) 카트리지 하우징을 포함한다. 도 24a는 일부 실시양태에 따른 샘플 제조 장치 (300)의 개략도를 나타낸다. 장치 (예를 들어, 카트리지 하우징을 포함하는 샘플 제조 장치)는 하나 이상의 카트리지 (또는 2개 이상, 또는 3개 이상 등)를 순차적으로 또는 동시에 수용하도록 구성될 수 있다. 샘플 제조 장치 (300)는, 예를 들어, 용해 카트리지 (301), 풍부화 카트리지 (302), 단편화 카트리지 (303), 및/또는 관능화 카트리지 (304) 중 하나 이상을 동시에 또는 순차적으로 수용하도록 구성될 수 있다. 장치는 모든 실시양태에서 도 4a에 나타내어진 4개의 카트리지 각각을 수용하도록 구성될 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서 샘플 제조 장치 (300)는 단지 용해 카트리지 (301) 및 풍부화 카트리지 (302)를 수용하도록 구성되며, 단편화 및 관능화는 자동화 방식으로라기 보다는 수동으로 수행된다.In some embodiments, a sample preparation device or module is used to prepare a sample for diagnostic purposes. In some embodiments, a sample preparation device used to prepare a sample for diagnostic purposes delivers or is positioned to deliver a target molecule or plurality of molecules (eg, a target nucleic acid or target protein) to a diagnostic module or diagnostic device. In some embodiments, a sample preparation device or module is directly connected to a diagnostic device (e.g., physically attached) or indirectly connected. In some embodiments, a device includes a cartridge housing configured to receive one or more cartridges (eg, configured to receive one cartridge at a time). 24A shows a schematic diagram of a sample preparation device 300 in accordance with some embodiments. A device (eg, a sample preparation device comprising a cartridge housing) may be configured to receive one or more cartridges (or two or more, or three or more, etc.) sequentially or simultaneously. The sample preparation device 300 is, for example, configured to simultaneously or sequentially receive one or more of the lysis cartridge 301, the enrichment cartridge 302, the fragmentation cartridge 303, and/or the functionalization cartridge 304. It can be. It should be understood that the device need not be configured to receive each of the four cartridges shown in FIG. 4A in all embodiments. For example, in some embodiments sample preparation device 300 is configured to only accept lysis cartridge 301 and enrichment cartridge 302, and fragmentation and functionalization are performed manually rather than in an automated manner.

샘플 제조 장치는 수용된 카트리지에서 (예를 들어, 카트리지의 채널/저장소 내에 또는 카트리지 내로 및/또는 그로부터) 성분 (예를 들어, 시약, 샘플)을 수송하도록 구성된 펌프를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 24b에 대해 언급하면, 샘플 제조 장치 (300)는 용해 카트리지 (301), 풍부화 카트리지 (302), 단편화 카트리지 (303), 및/또는 관능화 카트리지 (304) 중 하나 이상에서 성분을 수송하도록 구성된 펌프 (305)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 펌프는 기구 및 수용된 카트리지를 포함하고, 펌프의 기구 및 카트리지 사이의 상호작용은 유체 유동을 유발한다. 예를 들어, 펌프 (305)는 연동 펌프일 수 있고, 기구 (306)는 카트리지 (예를 들어, 카트리지 (301))에 작동적으로 커플링되어 카트리지에서 유체 운동을 유발할 수 있다 (예를 들어, 기구 (306)가 롤러를 포함하고, 카트리지 (301)가 롤러에 의해 변형가능한 유연성 표면을 포함하는 경우). 예시적인 연동 펌프 방법 및 장치의 추가의 설명은 하기에 보다 상세하게 기재된다.The sample preparation device may further include a pump configured to transport components (eg, reagents, samples) from (eg, into or into and/or from) a cartridge contained therein. For example, referring to FIG. 24B , the sample preparation device 300 may include components in one or more of the dissolution cartridge 301, the enrichment cartridge 302, the fragmentation cartridge 303, and/or the functionalization cartridge 304. may include a pump 305 configured to transport the In some embodiments, a pump includes an instrument and a contained cartridge, and interaction between the instrument and cartridge of the pump causes fluid flow. For example, pump 305 can be a peristaltic pump, and mechanism 306 can be operatively coupled to a cartridge (e.g., cartridge 301) to cause fluid motion in the cartridge (e.g., cartridge 301). , where the mechanism 306 includes a roller and the cartridge 301 includes a compliant surface deformable by the roller). Additional descriptions of exemplary peristaltic pump methods and devices are described in more detail below.

다른 곳에 언급된 바와 같이, 샘플 제조 장치로부터의 제조된 샘플은 하류 검출 모듈 (예를 들어, 시퀀싱 모듈, 진단 모듈)에 (직접적으로 또는 간접적으로) 수송될 수 있다. 예를 들어, 도 24c는 도관 (308)이 샘플 제조 장치 (300) 및 검출 모듈 (307) (예를 들어, 시퀀싱 모듈)을 연결하는 실시양태를 나타낸다. 샘플 제조 장치 (300) 및 검출 모듈 (307)은 직접적으로 연결될 (예를 들어, 물리적으로 부착될) 수 있거나, 또는 간접적으로 연결될 수 있다 (예를 들어, 하나 이상의 개재 모듈을 통해).As noted elsewhere, the prepared sample from the sample preparation device may be transported (directly or indirectly) to a downstream detection module (eg, sequencing module, diagnostic module). For example, FIG. 24C shows an embodiment in which conduit 308 connects sample preparation device 300 and detection module 307 (eg, a sequencing module). Sample preparation device 300 and detection module 307 may be directly coupled (eg, physically attached) or indirectly coupled (eg, via one or more intervening modules).

일부 실시양태에서 프로세스의 다양한 단계는 별개의 카트리지에서 수행되지만 (예를 들어, 용해 카트리지에서 용해 단계, 풍부화 카트리지에서 풍부화 단계, 단편화 카트리지에서 단편화 단계, 관능화 카트리지에서 관능화 단계), 다른 실시양태에서 2개 이상의 (또는 모든) 이러한 단계는 단일 카트리지에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 카트리지는 전체 프로세스의 상이한 단계를 위한 상이한 영역을 포함할 수 있다 (각각의 영역은 각각의 단계를 수행하기 위한 다양한 저장소, 채널, 및/또는 마이크로채널을 포함함). 도 24d는 카트리지 (401)가 용해 영역 (402), 풍부화 영역 (403), 단편화 영역 (404), 및 관능화 영역 (405)을 포함하는 한 이러한 실시양태의 개략적 예시를 도시한다. 카트리지 (401)는 4개의 이러한 단계를 위한 영역을 나타내지만, 도시는 순수하게 예시적이며, 보다 많은 또는 보다 적은 단계를 위한 보다 많은 또는 보다 적은 영역이 주어진 카트리지에 존재할 수 있음 (예를 들어, 카트리지는 단지 용해 영역 및 풍부화 영역, 또는 다양한 다른 조합을 포함할 수 있음)이 이해되어야 한다. 샘플 제조 장치 (400)는 특정 실시양태에 따르면, 도 24d에 나타내어진 바와 같이 카트리지 (401)를 수용하도록 구성될 수 있다. 도 24b 내지 24c에 기재된 실시양태에서와 같이, 샘플 제조 장치 (400)는 도 24e에 나타내어진 바와 같이, (예를 들어, 유체와 같은 성분을 수송하기 위해) 카트리지 (407)에 작동적으로 커플링시키는 기구 (407)를 포함하는 펌프 (406)를 포함할 수 있다. 추가로, 도 24f에 나타내어진 바와 같이, 도관 (408)은 특정 실시양태에 따르면, 샘플 제조 장치 (400)를 하류 검출 모듈 (409) (예를 들어, 시퀀싱 모듈, 진단 모듈)에 연결할 수 있다. 이러한 연결은 특정 실시양태에 따르면, 직접적으로 또는 간접적으로 샘플 제조 장치 (400)로부터의 제조된 샘플의 검출 모듈 (409)로의 수송을 허용할 수 있다.While in some embodiments the various steps of the process are performed in separate cartridges (e.g., lysis step in a lysis cartridge, enrichment step in an enrichment cartridge, fragmentation step in a fragmentation cartridge, functionalization step in a functionalization cartridge), in other embodiments Two or more (or all) of these steps may be performed on a single cartridge. For example, a cartridge may include different regions for different steps of the overall process (each region including various reservoirs, channels, and/or microchannels for performing each step). 24D shows a schematic illustration of such an embodiment insofar as the cartridge 401 includes a dissolution region 402 , an enrichment region 403 , a fragmentation region 404 , and a functionalization region 405 . Cartridge 401 shows areas for four such steps, but the illustration is purely illustrative, and more or fewer areas for more or fewer steps may exist in a given cartridge (e.g., It should be understood that a cartridge may contain only a lysis zone and an enrichment zone, or various other combinations. Sample preparation device 400 may be configured to receive a cartridge 401 as shown in FIG. 24D , according to certain embodiments. As in the embodiment described in FIGS. 24B-24C , sample preparation device 400 is operatively coupled to cartridge 407 (eg, to transport a component such as a fluid), as shown in FIG. 24E . and a pump 406 comprising a ringing mechanism 407. Additionally, as shown in FIG. 24F , conduit 408 can connect sample preparation device 400 to downstream detection module 409 (eg, sequencing module, diagnostic module), according to certain embodiments. . This connection may allow transport of the prepared sample from the sample preparation device 400 to the detection module 409, either directly or indirectly, according to certain embodiments.

일부 실시양태에서, 카트리지는 유체를 수용하고/거나 샘플 제조 프로세스에 사용되는 하나 이상의 시약을 함유하도록 구성된 하나 이상의 저장소 또는 반응 용기를 포함한다. 일부 실시양태에서, 카트리지는 샘플 제조 프로세스에 사용되는 유체 (예를 들어, 하나 이상의 시약을 포함하는 유체)를 함유하고/거나 수송하도록 구성된 하나 이상의 채널 (예를 들어, 미세유체 채널)을 포함한다. 시약은 완충제, 효소적 시약, 중합체 매트릭스, 포획 시약, 크기-특이적 선택 시약, 서열-특이적 선택 시약, 및/또는 정제 시약을 포함한다. 샘플 제조 프로세스에 사용하기 위한 추가의 시약은 본원의 다른 곳에 기재되어 있다.In some embodiments, a cartridge includes one or more reservoirs or reaction vessels configured to contain a fluid and/or contain one or more reagents used in a sample preparation process. In some embodiments, the cartridge is a fluid used in a sample preparation process (e.g., one or more channels (eg, microfluidic channels) configured to contain and/or transport a fluid comprising one or more reagents). Reagents include buffers, enzymatic reagents, polymer matrices, capture reagents, size-specific selection reagents, sequence-specific selection reagents, and/or purification reagents. Additional reagents for use in the sample preparation process are described elsewhere herein.

일부 실시양태에서, 카트리지는 하나 이상의 저장된 시약 (예를 들어, 액체 또는 액체 형태로의 재구성에 적합한 동결건조된 형태의)을 포함한다. 카트리지의 저장된 시약은 목적하는 프로세스를 수행하는데 적합한 시약 및/또는 목적하는 샘플 유형을 프로세싱하는데 적합한 시약을 포함한다. 일부 실시양태에서, 카트리지는 단일-사용 카트리지 (예를 들어, 일회용 카트리지) 또는 다중-사용 카트리지 (예를 들어, 재사용가능한 카트리지)이다. 일부 실시양태에서, 카트리지는 사용자-공급된 샘플을 수용하도록 구성된다. 사용자-공급된 샘플은 카트리지가 장치에 의해, 예를 들어, 사용자에 의해 수동으로 또는 자동화 프로세스에서 수용되기 전에 또는 후에 카트리지에 첨가될 수 있다. 일부 실시양태에서, 카트리지는 샘플 제조 카트리지이다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 카트리지는 샘플 (예를 들어, 생물학적 샘플)로부터 표적 분자 (예를 들어, 표적 핵산 또는 표적 단백질)를 단리하거나 정제할 수 있다.In some embodiments, the cartridge contains one or more stored reagents (eg, in liquid or lyophilized form suitable for reconstitution into liquid form). The stored reagents of the cartridge include reagents suitable for carrying out the desired process and/or suitable for processing the desired sample type. In some embodiments, the cartridge is a single-use cartridge (eg, a disposable cartridge) or a multi-use cartridge (eg, a reusable cartridge). In some embodiments, a cartridge is configured to receive a user-supplied sample. The user-supplied sample may be added to the cartridge before or after the cartridge is received by the device, eg, manually by a user or in an automated process. In some embodiments, the cartridge is a sample preparation cartridge. In some embodiments, a sample preparation cartridge is capable of isolating or purifying a target molecule (eg, a target nucleic acid or target protein) from a sample (eg, a biological sample).

도 9a는 특정 실시양태에 따른, 카트리지 (200)의 한 실시양태의 상면도 개략도를 나타낸다. 카트리지 (200)는 본 개시내용에 기재된 다양한 프로세스, 예컨대 유체 샘플 (예를 들어, 생물학적 샘플)로부터의 표적 분자의 용해, 풍부화, 고갈, 단편화, 및/또는 말단 관능화 중 하나 이상을 수행하도록 구성될 수 있다. 임의의 이들 프로세스를 위한 카트리지의 구성은 예를 들어, 카트리지에서 (예를 들어, 카트리지의 저장소, 반응 용기 또는 채널에서) 프로세스를 위해 선택되는 시약의 존재에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 9a에서의 카트리지 (200)는 프로세스의 제1 단계를 위한 시약 (예를 들어, 정제/크기 선택 시약)을 포함하거나 포함할 수 있는 제1 시약 저장소 (201), 프로세스의 제2 단계를 위한 시약 (예를 들어, 표적 분자 추출 시약)을 포함하거나 포함할 수 있는 제2 시약 저장소 (202), 및 프로세스의 제3 단계를 위한 시약 (예를 들어, 라이브러리 제조 시약)을 포함하거나 포함할 수 있는 제3 시약 저장소 (203)를 포함할 수 있다. 일부 이러한 시약은 카트리지 (예를 들어, 패키징된 소모품 카트리지)의 저장소 또는 채널에 저장될 수 있거나, 또는 시약은 기재된 임의의 프로세스 전에 또는 동안 카트리지의 저장소 또는 채널 내로 도입될 수 있다. 샘플 (예를 들어, 생물학적 샘플)은 예를 들어, 샘플 입구 또는 포트를 통해 샘플 내로 도입될 수 있다. 예를 들어, 도 8은 생물학적 샘플이 카트리지 (200)의 (예를 들어, 마이크로채널의 형태의) 채널 (205)의 네트워크에 도입될 수 있는 샘플 입구 (206)를 나타낸다. 임의의 저장소 (예를 들어, 제1 시약 저장소 (201) 등)로부터의 시약은 프로세스의 목적하는 단계 (예를 들어, 용해, 풍부화, 단편화, 관능화)를 수행하기 위해 채널 (205)을 통해 카트리지 (200)의 목적하는 영역으로 유동하게 될 수 있다. 예를 들어, 정제/크기 선택을 위한 시약은 제1 시약 저장소 (201)로부터 제4 저장소 (204)로 유동하게 될 수 있고, 샘플은 샘플 입구 (206)로부터 제4 저장소 (204)로 유동하게 될 수 있고, 상호작용시 (예를 들어, 혼합을 통해), 샘플의 정제 프로세스는 제4 저장소 (204)에서 (예를 들어, 정제/크기 선택을 통해) 진행될 수 있다. 샘플 및 시약은 임의의 다양한 기술을 통해 카트리지에서 유동하게 될 수 있다 (예를 들어, 채널을 통해). 한 이러한 기술은 연동 펌핑을 통한 유동을 유발하는 것이다. 예시적인 연동 펌핑의 추가의 설명은 하기에 기재된다. 카트리지의 다른 영역, 예컨대 예를 들어, 일부 실시양태에 따르면 라이브러리 회수를 수행하도록 구성될 수 있는 제5 저장소 (205)는 프로세스의 다른 단계를 위해 구성될 수 있다. 도 9b는 본원에 기재된 하나 이상의 프로세스를 수행하도록 구성될 수 있는 예시적인 카트리지의 화상을 나타낸다. 도 9b에 나타내어진 것 이외의 카트리지 구성이 가능하며, 도 9b는 예시적 목적을 위해 나타내어짐이 이해되어야 한다.9A shows a top view schematic diagram of one embodiment of a cartridge 200, according to certain embodiments. Cartridge 200 is configured to perform one or more of the various processes described in this disclosure, such as lysis, enrichment, depletion, fragmentation, and/or terminal functionalization of a target molecule from a fluid sample (eg, a biological sample). It can be. The configuration of a cartridge for any of these processes may be determined, for example, by the presence of reagents selected for the process in the cartridge (eg, in a reservoir, reaction vessel, or channel of the cartridge). For example, the cartridge 200 in FIG. 9A includes a first reagent reservoir 201 that contains or may contain reagents for the first step of the process (eg, purification/size selection reagents), the first step of the process A second reagent reservoir 202 that contains or may contain reagents for step 2 (eg, target molecule extraction reagents), and reagents for step 3 of the process (eg, library preparation reagents). A third reagent reservoir 203, which may or may not be included. Some such reagents may be stored in a reservoir or channel of a cartridge (eg, a packaged consumable cartridge), or the reagent may be introduced into a reservoir or channel of a cartridge before or during any of the processes described. A sample (eg, biological sample) may be introduced into the sample, for example, through a sample inlet or port. For example, FIG. 8 shows a sample inlet 206 through which a biological sample may be introduced into a network of channels 205 (eg, in the form of microchannels) of the cartridge 200 . Reagents from any reservoir (e.g., first reagent reservoir 201, etc.) are passed through channels 205 to perform the desired step of the process (e.g., lysis, enrichment, fragmentation, functionalization). It can be made to flow to the desired area of the cartridge 200. For example, reagents for purification/size selection can be flowed from the first reagent reservoir 201 to the fourth reservoir 204, and the sample can be flowed from the sample inlet 206 to the fourth reservoir 204. Upon interaction (eg, via mixing), a purification process of the sample may proceed (eg, via purification/size selection) in the fourth reservoir 204 . Samples and reagents can be made to flow in the cartridge (eg, through channels) through any of a variety of techniques. One such technique is to induce flow through peristaltic pumping. Additional descriptions of exemplary peristaltic pumping are described below. Other areas of the cartridge, such as, for example, fifth reservoir 205, which according to some embodiments may be configured to perform library retrieval, may be configured for other stages of the process. 9B shows an image of an example cartridge that can be configured to perform one or more processes described herein. It should be understood that cartridge configurations other than those shown in FIG. 9B are possible, and FIG. 9B is shown for illustrative purposes.

일부 실시양태에서, 카트리지는 본원에 기재된 바와 같은 풍부화를 위한 친화성 매트릭스를 포함한다. 일부 실시양태에서, 카트리지는 친화성 SCODA, FIGE, 또는 PFGE를 사용한 풍부화를 위한 친화성 매트릭스를 포함한다. 일부 실시양태에서, 카트리지는 표적 핵산 또는 표적 단백질에 대한 결합 친화도를 갖는 고정화된 친화성 작용제를 포함하는 친화성 매트릭스를 포함한다.In some embodiments, a cartridge comprises an affinity matrix for enrichment as described herein. In some embodiments, the cartridge comprises an affinity matrix for enrichment using affinity SCODA, FIGE, or PFGE. In some embodiments, the cartridge comprises an affinity matrix comprising an immobilized affinity agent having binding affinity for a target nucleic acid or target protein.

일부 실시양태에서, 본 개시내용의 샘플 제조 장치는 대조 방법 (예를 들어, 세이지 블루피핀(Sage BluePippin) 방법, 수동 방법 (예를 들어, 수동 비드-기반 크기 선택 방법))을 사용하여 생성된 평균 판독물-길이보다 더 긴 하류 시퀀싱 적용을 위한 평균 판독물-길이를 갖는 표적 핵산을 생산한다 (예를 들어, 풍부화하거나 정제함). 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치는 적어도 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700, 2800, 2900, 또는 3000개의 뉴클레오티드의 길이를 포함하는 시퀀싱을 위한 평균 판독물-길이를 갖는 표적 핵산을 생산한다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치는 700 내지 3000, 1000 내지 3000, 1000 내지 2500, 1000 내지 2400, 1000 내지 2300, 1000 내지 2200, 1000 내지 2100, 1000 내지 2000, 1000 내지 1900, 1000 내지 1800, 1000 내지 1700, 1000 내지 1600, 1000 내지 1500, 1000 내지 1400, 1000 내지 1300, 1000 내지 1200, 1500 내지 3000, 1500 내지 2500, 1500 내지 2000, 또는 2000 내지 3000개의 뉴클레오티드의 길이를 포함하는 시퀀싱을 위한 평균 판독물-길이를 갖는 표적 핵산을 생산한다.In some embodiments, a sample preparation device of the present disclosure is generated using a control method (eg, the Sage BluePippin method, a manual method (eg, a manual bead-based size selection method)) Produce target nucleic acids with an average read-length for downstream sequencing applications that are longer than the average read-length (eg, enrichment or purification). In some embodiments, the sample preparation device is configured to have a voltage of at least 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2400, 2500, 2600; Produce target nucleic acids with average read-lengths for sequencing that include lengths of 2700, 2800, 2900, or 3000 nucleotides. In some embodiments, the sample preparation device has a range of 700 to 3000, 1000 to 3000, 1000 to 2500, 1000 to 2400, 1000 to 2300, 1000 to 2200, 1000 to 2100, 1000 to 2000, 1000 to 1900, 1000 to 1800 to 1700, 1000 to 1600, 1000 to 1500, 1000 to 1400, 1000 to 1300, 1000 to 1200, 1500 to 3000, 1500 to 2500, 1500 to 2000, or 2000 to 3000 nucleotides in length. A target nucleic acid having read-length is produced.

본 개시내용에 따른 장치는 일반적으로 본원에 기재된 바와 같은 카트리지를 작동시키는데 사용될 수 있는 기계적 및 전자적 및/또는 광학 성분을 함유한다. 일부 실시양태에서, 장치 성분은 카트리지에 대한 또는 카트리지의 특이적 영역에 대한 특이적 온도를 달성하고 유지하도록 작동한다. 일부 실시양태에서, 장치 성분은 특이적 전압을 특이적 시간 지속기간 동안 카트리지의 전극에 적용하도록 작동한다. 일부 실시양태에서, 장치 성분은 액체를 카트리지의 저장소 및/또는 반응 용기로, 그로부터, 또는 그 사이에 이동시키도록 작동한다. 일부 실시양태에서, 장치 성분은 액체를 카트리지의 채널(들)을 통해, 예를 들어, 카트리지의 저장소 및/또는 반응 용기로, 그로부터, 또는 그 사이에 이동시키도록 작동한다. 일부 실시양태에서, 장치 성분은 카트리지의 엘라스토머성, 시약-특이적 저장소 또는 반응 용기와 상호작용하는 연동 펌핑 메커니즘 (예를 들어, 기구)을 통해 액체를 이동시킨다. 일부 실시양태에서, 장치 성분은 채널을 통해 유체를 펌핑하는 카트리지의 채널과 연관된 엘라스토머성 성분 (예를 들어, 엘라스토머를 포함하는 표면 층)과 상호작용하도록 구성된 연동 펌핑 메커니즘 (예를 들어, 기구)을 통해 액체를 이동시킨다. 장치 성분은 예를 들어, 샘플 정보가 입력될 수 있고, 특이적 프로세스가 선택될 수 있고, 실행 결과가 보고될 수 있는 사용자 인터페이스를 구동하기 위한 컴퓨터 리소스를 포함할 수 있다.Devices according to the present disclosure generally contain mechanical and electronic and/or optical components that can be used to operate a cartridge as described herein. In some embodiments, device components operate to achieve and maintain specific temperatures for a cartridge or for specific regions of a cartridge. In some embodiments, a device component operates to apply a specific voltage to an electrode of a cartridge for a specific duration of time. In some embodiments, device components operate to transfer liquid to, from, or between the cartridge's reservoir and/or reaction vessel. In some embodiments, device components operate to move liquid through the channel(s) of the cartridge, eg, into, from, or between a reservoir and/or reaction vessel of the cartridge. In some embodiments, a device component moves liquid through a peristaltic pumping mechanism (eg, instrument) that interacts with an elastomeric, reagent-specific reservoir or reaction vessel in a cartridge. In some embodiments, a device component is a peristaltic pumping mechanism (e.g., a device) configured to interact with an elastomeric component (e.g., a surface layer comprising an elastomer) associated with a channel of a cartridge to pump fluid through the channel. moves the liquid through Device components may include, for example, computer resources for running a user interface into which sample information may be entered, specific processes may be selected, and execution results may be reported.

일부 실시양태에서, 카트리지는 작은-부피 유체 (예를 들어, 1 내지 10 μL, 2 내지 10 μL, 4 내지 10 μL, 5 내지 10 μL, 1 내지 8 μL, 또는 1 내지 6 μL 유체)를 취급할 수 있다. 일부 실시양태에서, 시퀀싱 카트리지는 샘플 제조 장치 또는 모듈과 물리적으로 포매되거나 회합된다 (예를 들어, 제조된 샘플이 시퀀싱을 위한 반응 혼합물에 전달되는 것을 허용하기 위해). 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치 또는 모듈과 물리적으로 포매되거나 회합된 시퀀싱 카트리지는 페이스 밀봉 가스켓 또는 원뿔 프레스 핏 (예를 들어, 루어(Luer) 피팅)의 형태로 유체 계면을 갖는 미세유체 채널을 포함한다. 일부 실시양태에서, 유체 계면은 이어서 시퀀싱 카트리지를 샘플 제조 장치 또는 모듈로부터 물리적으로 분리하기 위해 제조된 샘플의 전달 후에 파괴될 수 있다.In some embodiments, the cartridge handles small-volume fluid (e.g., 1 to 10 μL, 2 to 10 μL, 4 to 10 μL, 5 to 10 μL, 1 to 8 μL, or 1 to 6 μL of fluid) can do. In some embodiments, a sequencing cartridge is physically embedded or associated with a sample preparation device or module (eg, to allow a prepared sample to be transferred to a reaction mixture for sequencing). In some embodiments, a sequencing cartridge physically embedded or associated with a sample preparation device or module includes a microfluidic channel having a fluidic interface in the form of a face seal gasket or conical press fit (eg, a Luer fitting). do. In some embodiments, the fluid interface can then be broken after delivery of the prepared sample to physically separate the sequencing cartridge from the sample preparation device or module.

하기 비-제한적 예는 본원에 기재된 장치, 방법, 및 조성물의 측면을 예시하는 것으로 의미된다. 본 개시내용에 따른 샘플 제조 장치 또는 모듈의 사용은 하기 기재된 단계 중 하나 이상으로 진행될 수 있다. 사용자는 장치의 뚜껑을 열고, 목적하는 프로세스를 지지하는 카트리지를 삽입할 수 있다. 사용자는 이어서 특이적 용해 용액과 조합될 수 있는 샘플을 카트리지 상의 샘플 포트에 첨가할 수 있다. 사용자는 이어서 장치 뚜껑을 닫고, 임의의 샘플 특이적 정보를 장치 상의 터치 스크린 인터페이스를 통해 입력하고, 임의의 프로세스 특이적 파라미터 (예를 들어, 목적하는 크기 선택의 범위, 표적 분자 포획을 위한 상동성의 목적하는 정도 등)를 선택하고, 샘플 제조 프로세스 실행을 개시할 수 있다. 실행 후, 사용자는 관련된 실행 데이터 (예를 들어, 실행의 성공적인 완결의 확인, 실행 특이적 계량치 등), 뿐만 아니라 프로세스 특이적 정보 (예를 들어, 생성된 샘플의 양, 특이적 표적 서열의 존재 또는 부재 등)를 수신할 수 있다. 실행에 의해 생성된 데이터는 로컬 또는 클라우드 기반일 수 있는 후속 생물정보학 분석으로 처리될 수 있다. 프로세스에 따라, 완성된 샘플은 후속 사용 (예를 들어, 게놈 시퀀싱, qPCR 정량화, 클로닝 등)을 위해 카트리지로부터 추출될 수 있다. 이어서 장치는 개방될 수 있고, 이어서 카트리지는 제거될 수 있다.The following non-limiting examples are meant to illustrate aspects of the devices, methods, and compositions described herein. Use of a sample preparation device or module according to the present disclosure may proceed with one or more of the steps described below. The user can open the lid of the device and insert the cartridge supporting the desired process. The user can then add a sample that can be combined with a specific lysis solution to the sample port on the cartridge. The user then closes the device lid, enters any sample-specific information through the touch screen interface on the device, and sets any process-specific parameters (e.g., range of desired size selection, homology to capture target molecule). degree desired, etc.), and the execution of the sample preparation process can be initiated. After a run, the user can view relevant run data (e.g., confirmation of successful completion of the run, run-specific metrics, etc.), as well as process-specific information (e.g., amount of sample produced, specific target sequence presence or absence, etc.) can be received. The data generated by the run can be processed into subsequent bioinformatics analyzes that can be local or cloud-based. Depending on the process, the finished sample can be extracted from the cartridge for subsequent use (eg, genome sequencing, qPCR quantification, cloning, etc.). The device can then be opened and the cartridge can then be removed.

일부 실시양태에서, 샘플 제조 모듈은 펌프를 포함한다. 일부 실시양태에서, 펌프는 연동 펌프이다. 일부 이러한 펌프는 본원에 기재된 유체 취급을 위한 발명적 성분 중 하나 이상을 포함한다. 예를 들어, 펌프는 기구 및/또는 카트리지를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 펌프의 기구는 롤러, 크랭크, 및 로커를 포함한다. 일부 이러한 실시양태에서, 크랭크 및 로커는 롤러에 연결된 크랭크-및-로커 메커니즘으로서 구성된다. 기구의 롤러와의 크랭크-및-로커 메커니즘의 커플링은 일부 경우에 본원에 기재된 특정 이점이 달성되는 것을 허용할 수 있다 (예를 들어, 카트리지로부터 기구의 손쉬운 이탈, 잘-계량된 스트로크 부피). 특정 실시양태에서, 펌프의 카트리지는 채널 (예를 들어, 미세유체 채널)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 카트리지의 채널의 적어도 부분은 본원에 기재된 임의의 다수의 이점에 기여할 수 있는 특정 횡단면 형상 및/또는 표면 층을 갖는다.In some embodiments, the sample preparation module includes a pump. In some embodiments, the pump is a peristaltic pump. Some such pumps include one or more of the inventive components for fluid handling described herein. For example, a pump may include an instrument and/or a cartridge. In some embodiments, the mechanism of the pump includes rollers, cranks, and rockers. In some such embodiments, the crank and rocker are configured as a crank-and-rocker mechanism connected to rollers. Coupling of the crank-and-rocker mechanism with the rollers of the instrument may in some cases allow certain advantages described herein to be achieved (e.g., easy release of the instrument from the cartridge, well-metered stroke volume). . In certain embodiments, a cartridge of a pump includes a channel (eg, a microfluidic channel). In some embodiments, at least a portion of a channel of a cartridge has a specific cross-sectional shape and/or surface layer that can contribute to any of a number of the advantages described herein.

일부 경우에 특정 유익을 제공할 수 있는 일부 카트리지의 한 비-제한적 측면은 카트리지에서의 특정 횡단면 형상을 갖는 채널의 포함이다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 카트리지는 v-형상 채널을 포함한다. 이러한 v-형상 채널을 형성하는 한 잠재적으로 편리한, 그러나 비-제한적 방식은 카트리지 내로 v-형상 홈을 성형하거나 기계가공함으로써이다. v-형상 채널 (또한 본원에서 v-홈 또는 실질적으로 삼각형-형상의 횡단면을 갖는 채널로 지칭됨)을 포함하는 것의 인식된 이점은 특정 실시양태에서 기구의 롤러가 카트리지와 결속되어 채널로부터 유체 유동을 유발하는 것이다. 예를 들어, 일부 경우에, v-형상 채널은 롤러에 대해 치수적으로 비민감하다. 다시 말해서, 일부 경우에, v-형상 채널과 적합하게 결속하기 위해 기구의 롤러 (예를 들어, 쐐기 형상 롤러)가 부착해야 하는 단일 치수는 없다. 대조적으로, 채널의 특정 통상적인 횡단면 형상, 예컨대 반-원형은 채널과 적합하게 결속하기 위해 (예를 들어, 연동 펌핑 프로세스에서 차등적인 압력을 유발하는 유체 밀봉부를 생성하기 위해) 롤러가 특정 치수 (예를 들어, 반경)를 갖는 것을 요구할 수 있다. 일부 실시양태에서, 롤러에 대해 치수적으로 비민감한 채널의 포함은 하드웨어 성분의 보다 간단하고 덜 비싼 제작 및 증가된 구성성/유연성을 발생시킬 수 있다.One non-limiting aspect of some cartridges that may provide particular benefit in some cases is the inclusion of channels in the cartridge with a particular cross-sectional shape. For example, in some embodiments, a cartridge includes v-shaped channels. One potentially convenient, but non-limiting way to form such a v-shaped channel is by molding or machining a v-shaped groove into the cartridge. A recognized advantage of including v-shaped channels (also referred to herein as v-grooves or channels having a substantially triangular-shaped cross-section) is that, in certain embodiments, the rollers of the instrument are engaged with the cartridge to allow fluid flow from the channels. is to cause For example, in some cases, the v-shaped channels are dimensionally insensitive to the rollers. In other words, in some cases, there is no single dimension that the rollers of the instrument (eg wedge-shaped rollers) must adhere to in order to properly engage the v-shaped channels. In contrast, certain conventional cross-sectional shapes of channels, such as semi-circular, require rollers to have specific dimensions (e.g., to create fluid seals that cause differential pressure in a peristaltic pumping process) to properly engage the channels ( eg radius). In some embodiments, the inclusion of dimensionally insensitive channels to the rollers may result in simpler and less expensive fabrication and increased configurability/flexibility of the hardware component.

특정 측면에서, 카트리지는 표면 층 (예를 들어, 평평한 표면 층)을 포함한다. 한 예시적인 측면은 v-홈 위에 엘라스토머 (예를 들어, 실리콘)를 포함하는 (예를 들어, 이로 본질적으로 이루어진) 막 (또한 본원에서 표면 층으로 지칭됨)을 층상화하여, 사실상, 가요성 튜브의 절반을 생성하는 것을 수반하는 잠재적으로 유리한 실시양태에 관한 것이다. 도 24는 특정 이러한 실시양태에 따른 예시적인 카트리지 (100)를 도시하며, 하기에 보다 상세하게 기재된다. 이어서, 일부 실시양태에서, 엘라스토머를 포함하는 표면 층을 채널로 변형시켜 핀치를 형성함으로써, 및 이어서 핀치를 변환함으로써, 음성 압력은 석션을 생성하는 핀치의 트레일링 연부 상에 생성될 수 있고, 양성 압력은 핀치의 리딩 연부 상에 생성되어, 핀치의 리딩 연부의 방향에서 유체를 펌핑할 수 있다. 특정 실시양태에서, 이는 카트리지 (표면 층을 갖는 채널을 포함함)를 롤러를 포함하는 기구와 접속함으로써 펌핑하며, 기구는 롤러를 표면 층의 부분과 결속시켜 표면 층의 부분을 연관된 채널의 벽 및/또는 베이스와 핀칭하고/거나, 롤링 운동에서 롤러를 연관된 채널의 벽 및/또는 베이스를 따라 변환하여 표면 층의 핀치를 벽 및/또는 베이스에 대해 변환하고/거나, 롤러를 표면 층의 제2 부분과 이탈시키는 것을 포함하는 롤러의 운동을 수행하도록 구성된다. 특정 실시양태에서, 크랭크-및-로커 메커니즘은 롤러의 이 운동을 수행하는 기구 내로 혼입된다.In certain aspects, the cartridge includes a surface layer (eg, a flat surface layer). One exemplary aspect is by layering a film (also referred to herein as a surface layer) comprising (eg, consisting essentially of) an elastomer (eg, silicone) over the v-groove, so that, in effect, a flexible It relates to potentially advantageous embodiments that involve producing half of the tubes. 24 depicts an exemplary cartridge 100 according to certain such embodiments, described in more detail below. Then, in some embodiments, by deforming the surface layer comprising the elastomer into a channel to form a pinch, and then converting the pinch, negative pressure can be created on the trailing edge of the pinch that creates suction, and positive pressure Pressure can be created on the leading edge of the pinch to pump fluid in the direction of the leading edge of the pinch. In certain embodiments, it pumps by interfacing a cartridge (comprising a channel having a surface layer) with a device that includes a roller, which engages the roller with a portion of the surface layer to cause the portion of the surface layer to be coupled to the associated channel's wall and and/or pinch with the base and/or translate the roller in a rolling motion along the wall and/or base of the associated channel to translate the pinch of the surface layer relative to the wall and/or base, and/or move the roller along the wall and/or base of the associated channel It is configured to perform a motion of the roller including disengaging with the part. In certain embodiments, a crank-and-rocker mechanism is incorporated into the mechanism that performs this motion of the rollers.

통상적인 연동 펌프는 일반적으로 배관이 펌프가 기능할 때 기구의 나머지와 항상 결속되도록, 회전 캐리지 상의 롤러를 포함하는 기구 내로 삽입된 배관을 수반한다. 대조적으로, 특정 실시양태에서, 본원에서 카트리지에서의 채널은 롤러가 수평 표면과 결속하도록, 선형이거나 적어도 하나의 선형 부분을 포함한다. 특정 실시양태에서, 롤러는 롤러가 표면 층의 부분을 연속적으로 핀칭하면서 수평 표면을 추적할 수 있도록 스프링-로딩된 작은 롤러 아암에 연결된다. 기구 (예를 들어, 기구의 롤러 아암)를 스프링 로딩하는 것은 일부 경우에 기구 (예를 들어, 롤러)에 의해 표면 층 및 카트리지의 채널에 적용되는 힘을 조절하는 것을 도울 수 있다.Conventional peristaltic pumps usually involve tubing inserted into an appliance that includes rollers on a rotating carriage so that the tubing is always engaged with the rest of the appliance when the pump is functioning. In contrast, in certain embodiments, the channels in the cartridge herein are linear or include at least one linear segment such that the roller engages a horizontal surface. In certain embodiments, the rollers are connected to small spring-loaded roller arms such that the rollers can track a horizontal surface while continuously pinching portions of the surface layer. Spring loading the mechanism (eg, the roller arm of the mechanism) can in some cases help regulate the force applied by the mechanism (eg, the roller) to the surface layer and channels of the cartridge.

특정 실시양태에서, 롤러에 연결된 크랭크-및-로커 메커니즘에서 크랭크의 각각의 회전은 별개의 펌핑 부피를 제공한다. 특정 실시양태에서, 기구를 이탈된 위치에 파킹하는 것은 간단하며, 여기서 롤러는 임의의 카트리지로부터 이탈된다. 특정 실시양태에서, 전방 및 후방 펌핑 운동은 유사한 양의 힘 (토크) (예를 들어, 10% 내)이 전방 및 후방 펌핑 운동에 요구되도록, 본원에 기재된 기구에 의해 제공된 바와 같이 상당히 대칭적이다.In certain embodiments, each rotation of a crank in a crank-and-rocker mechanism connected to a roller provides a distinct pumping volume. In certain embodiments, it is simple to park the instrument in a disengaged position, where the roller is disengaged from any cartridge. In certain embodiments, the forward and backward pumping motions are fairly symmetrical, as provided by the instruments described herein, such that a similar amount of force (torque) (eg, within 10%) is required for the forward and backward pumping motions. .

특정 실시양태에서, 기구의 특정 크기에 대해, 상대적으로 높은 크랭크 반경 (예를 들어, 2 mm 이상, 임의로 연관된 연결을 포함함)을 갖는 것이 유리할 수 있다. 결과적으로, 특정 실시양태에서, 연관된 카트리지와 결속하는 상대적으로 높은 스트로크 길이 (예를 들어, 10 mm 이상)를 갖는 것이 또한 유리할 수 있다. 상대적으로 높은 크랭크 반경 및 스트로크 길이를 갖는 것은 특정 실시양태에서, 카트리지에 대해 기구의 성분을 이동시키는 경우, 기구 및 카트리지 사이의 기계적 간섭이 없는 것을 보장한다.In certain embodiments, for certain sizes of instruments, it may be advantageous to have relatively high crank radii (eg, 2 mm or greater, optionally including associated connections). Consequently, in certain embodiments, it may also be advantageous to have a relatively high stroke length (eg, 10 mm or more) that engages an associated cartridge. Having a relatively high crank radius and stroke length ensures, in certain embodiments, that there is no mechanical interference between the instrument and the cartridge when moving components of the instrument relative to the cartridge.

특정 실시양태에서, v-형상 홈을 갖는 것은 유리하게는 쐐기-형상 연부를 갖는 다양한 크기의 롤러로의 이용을 허용한다. 대조적으로, 예를 들어, v-홈이라기 보다는 직사각형 채널을 갖는 것은 직사각형 채널과 연관된 롤러의 폭이 직사각형 채널의 폭에 관하여 보다 제어되고 정확할 것을 필요로 하게 하고, 직사각형 채널에 적용되는 힘이 보다 정확할 필요가 있게 한다. 유사하게, 반원형 횡단면을 갖는 채널(들)은 또한 연관된 롤러의 폭에 대한 보다 제어되고 정확한 치수를 요구할 수 있다.In certain embodiments, having a v-shaped groove advantageously allows for use with rollers of various sizes having wedge-shaped edges. In contrast, for example, having a rectangular channel rather than a v-groove requires that the width of the roller associated with the rectangular channel be more controlled and accurate with respect to the width of the rectangular channel, and the force applied to the rectangular channel will be more accurate. make it necessary Similarly, channel(s) with semi-circular cross-sections may also require more controlled and precise dimensions for the width of the associated rollers.

특정 실시양태에서, 본원에 기재된 기구는 기구의 적어도 부분을 복수의 차원 (예를 들어, 2차원, 3차원)으로 이동시키도록 구성된 다중-축 시스템 (예를 들어, 로봇)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다중-축 시스템은 기구의 적어도 부분을 연관된 카트리지(들) 중에서 임의의 펌핑 레인 위치로 이동시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 본원의 캐리지는 다중-축 시스템에 기능적으로 연결될 수 있다. 특정 실시양태에서, 롤러는 다중-축 시스템에 간접적으로 기능적으로 연결될 수 있다. 특정 실시양태에서, 롤러에 연결된 크랭크-및-로커 메커니즘을 포함하는 기구 부분은 다중-축 시스템에 기능적으로 연결될 수 있다. 특정 실시양태에서, 각각의 펌핑 레인은 위치에 의해 어드레스되고, 다중-축 시스템을 사용하여 본원에 기재된 기구에 의해 접근될 수 있다.In certain embodiments, an instrument described herein may include a multi-axis system (eg, a robot) configured to move at least a portion of the instrument in multiple dimensions (eg, two dimensions, three dimensions). . For example, a multi-axis system can be configured to move at least a portion of an instrument to any pumping lane position among associated cartridge(s). For example, in certain embodiments, carriages of the present disclosure may be functionally connected to a multi-axis system. In certain embodiments, the rollers may be functionally coupled indirectly to a multi-axis system. In certain embodiments, an instrument portion comprising a crank-and-rocker mechanism connected to rollers may be functionally connected to a multi-axis system. In certain embodiments, each pumping lane is addressed by location and can be accessed by instruments described herein using a multi-axis system.

핵산 시퀀싱 프로세스Nucleic Acid Sequencing Process

본 개시내용의 일부 측면은 핵산 (예를 들어, 데옥시리보핵산 또는 리보핵산)을 시퀀싱하는 것을 추가로 수반한다. 일부 측면에서, 본원에 기재된 조성물, 장치, 시스템, 및 기술은 핵산 내로 혼입된 일련의 뉴클레오티드를 확인하는데 사용될 수 있다 (예를 들어, 일련의 표지된 뉴클레오티드의 혼입의 시간-과정을 검출함으로써). 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 조성물, 장치, 시스템, 및 기술은 중합 효소 (예를 들어, RNA 폴리머라제)에 의해 합성된 주형-의존적 핵산 시퀀싱 반응 생성물 내로 혼입된 일련의 뉴클레오티드를 확인하는데 사용될 수 있다.Some aspects of the disclosure further involve sequencing the nucleic acid (eg, deoxyribonucleic acid or ribonucleic acid). In some aspects, the compositions, devices, systems, and techniques described herein can be used to identify a series of nucleotides incorporated into a nucleic acid (eg, by detecting the time-course of incorporation of a series of labeled nucleotides). In some embodiments, the compositions, devices, systems, and techniques described herein are polymerase enzymes (e.g., It can be used to identify a series of nucleotides incorporated into template-dependent nucleic acid sequencing reaction products synthesized by RNA polymerase).

따라서, 또한 표적 핵산의 서열을 결정하는 방법이 본원에서 제공된다. 일부 실시양태에서, 표적 핵산은 표적 핵산의 서열을 결정하기 전에 풍부화된다 (예를 들어, 전기영동적 방법, 예를 들어, 친화성 SCODA를 사용하여 풍부화됨). 일부 실시양태에서, 샘플 (예를 들어, 정제된 샘플, 세포 용해물, 단일-세포, 세포의 집단, 또는 조직)에 존재하는 복수의 표적 핵산 (예를 들어, 적어도 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 50개, 또는 그 초과)의 서열을 결정하는 방법이 본원에서 제공된다. 일부 실시양태에서, 샘플은 샘플에 존재하는 표적 핵산 또는 복수의 표적 핵산의 서열을 결정하기 전에 본원에 기재된 바와 같이 제조된다 (예를 들어, 용해되고/거나, 정제되고/거나, 단편화되고/거나, 표적 핵산에 대해 풍부화됨). 일부 실시양태에서, 표적 핵산은 풍부화된 표적 핵산이다 (예를 들어, 전기영동적 방법, 예를 들어, 친화성 SCODA를 사용하여 풍부화됨).Accordingly, also provided herein are methods of determining the sequence of a target nucleic acid. In some embodiments, a target nucleic acid is enriched prior to determining the sequence of the target nucleic acid (e.g., enriched using an electrophoretic method, eg, affinity SCODA). In some embodiments, a sample (e.g., A plurality of target nucleic acids (e.g., at least 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 50) present in a purified sample, cell lysate, single-cell, population of cells, or tissue , or more) are provided herein. In some embodiments, a sample is prepared as described herein (e.g., lysed, purified, fragmented, and/or , enriched for target nucleic acids). In some embodiments, a target nucleic acid is an enriched target nucleic acid (eg, enriched using an electrophoretic method, eg, affinity SCODA).

일부 실시양태에서, 시퀀싱의 방법은 (i) 표적 부피에서의 복합체를 하나 이상의 표지된 뉴클레오티드에 노출시키는 단계이며, 여기서 복합체는 샘플에 존재하는 표적 핵산 또는 복수의 핵산, 적어도 하나의 프라이머, 및 중합 효소를 포함하는 것인 단계; (ii) 하나 이상의 여기 에너지, 또는 하나 이상의 여기 에너지의 일련의 펄스를 표적 부피의 부근을 향해 지향시키는 단계; (iii) 적어도 하나의 프라이머 중 하나를 포함하는 핵산 내로의 순차적 혼입 동안 하나 이상의 표지된 뉴클레오티드로부터 복수의 방출된 광자를 검출하는 단계; 및 (iv) 방출된 광자의 하나 이상의 특징을 결정함으로써 혼입된 뉴클레오티드의 서열을 확인하는 단계를 포함한다.In some embodiments, a method of sequencing comprises (i) exposing a complex in a target volume to one or more labeled nucleotides, wherein the complex comprises a target nucleic acid or a plurality of nucleic acids present in a sample, at least one primer, and polymerization comprising an enzyme; (ii) directing one or more excitation energies, or a series of pulses of one or more excitation energies, towards the vicinity of the target volume; (iii) detecting a plurality of emitted photons from one or more labeled nucleotides during sequential incorporation into a nucleic acid comprising one of the at least one primers; and (iv) identifying the sequence of the incorporated nucleotide by determining one or more characteristics of the emitted photon.

또 다른 측면에서, 본 개시내용은 복수의 핵산 단편을 시퀀싱함으로써 샘플에 존재하는 표적 핵산 또는 복수의 표적 핵산을 시퀀싱하는 방법이며, 여기서 표적 핵산(들)은 단편을 포함하는 것인 방법을 제공한다. 특정 실시양태에서, 방법은 복수의 단편 서열을 조합하여 모 핵산 (예를 들어, 모 표적 핵산)에 대한 서열 또는 부분적 서열을 제공하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 조합의 단계는 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어에 의해 수행된다. 본원에 기재된 방법은 관련된 핵산의 세트 (예를 들어, 샘플에 존재하는 2개 이상의 핵산), 예컨대 전체 염색체 또는 게놈이 시퀀싱되는 것을 허용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 프라이머는 시퀀싱 프라이머이다. 일부 실시양태에서, 시퀀싱 프라이머는 고체 지지체에 고정화될 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 핵산 (예를 들어, 표적 핵산)에 어닐링될 수 있다. 고체 지지체는 예를 들어, 핵산 시퀀싱에 사용되는 칩 또는 카트리지 상의 샘플 웰 (예를 들어, 나노구멍, 반응 챔버)을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 시퀀싱 프라이머는 고체 지지체에 고정화될 수 있고, 핵산 (예를 들어, 표적 핵산)의 혼성화는 핵산 분자를 고체 지지체에 추가로 고정화한다. 일부 실시양태에서, 폴리머라제 (예를 들어, RNA 폴리머라제)는 고체 지지체에 고정화되고, 가용성 시퀀싱 프라이머 및 핵산은 폴리머라제에 접촉된다. 일부 실시양태에서 폴리머라제, 핵산 (예를 들어, 표적 핵산) 및 프라이머를 포함하는 복합체는 용액에서 형성되고, 복합체는 고체 지지체에 고정화된다 (예를 들어, 폴리머라제, 프라이머, 및/또는 표적 핵산의 고정화를 통해). 일부 실시양태에서, 성분 중 어느 것도 고체 지지체에 고정화되지 않는다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 폴리머라제, 표적 핵산, 및 시퀀싱 프라이머를 포함하는 복합체는 계내에서 형성되고, 복합체는 고체 지지체에 고정화되지 않는다. 일부 실시양태에서, 합성에 의한 시퀀싱 방법은 표적 핵산 분자 (예를 들어, 표적 핵산의 카피)의 집단의 존재 및/또는 표적 핵산의 집단을 달성하기 위한 표적 핵산의 증폭 (예를 들어, 폴리머라제 연쇄 반응 (PCR))의 단계를 포함할 수 있다. 그러나, 일부 실시양태에서, 합성에 의한 시퀀싱은 평가되고 있는 임의의 하나의 반응에서 단일 핵산 분자의 서열을 결정하는데 사용되고, 핵산 증폭은 표적 핵산을 제조하는데 요구되지 않을 수 있다. 일부 실시양태에서, 복수의 단일 분자 시퀀싱 반응은 본 개시내용의 측면에 따라 병렬로 (예를 들어, 단일 칩 또는 카트리지 상에서) 수행된다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 복수의 단일 분자 시퀀싱 반응은 단일 칩 또는 카트리지 상의 별개의 샘플 웰 (예를 들어, 나노구멍, 반응 챔버)에서 각각 수행된다.In another aspect, the present disclosure provides a method of sequencing a target nucleic acid or a plurality of target nucleic acids present in a sample by sequencing a plurality of nucleic acid fragments, wherein the target nucleic acid(s) comprises fragments. . In certain embodiments, a method comprises combining a plurality of fragment sequences to provide a sequence or partial sequence for a parent nucleic acid (eg, a parent target nucleic acid). In some embodiments, the step of combining is performed by computer hardware and software. The methods described herein may allow a set of related nucleic acids (eg, two or more nucleic acids present in a sample), such as an entire chromosome or genome, to be sequenced. In some embodiments, a primer is a sequencing primer. In some embodiments, sequencing primers are nucleic acids that may or may not be immobilized to a solid support (e.g., target nucleic acid). A solid support can include, for example, sample wells (eg, nanopores, reaction chambers) on a chip or cartridge used for nucleic acid sequencing. In some embodiments, sequencing primers can be immobilized to a solid support and nucleic acids (e.g., Hybridization of the target nucleic acid) further immobilizes the nucleic acid molecule to the solid support. In some embodiments, a polymerase (e.g., RNA polymerase) is immobilized on a solid support, and soluble sequencing primers and nucleic acids are contacted to the polymerase. In some embodiments, a polymerase, a nucleic acid (e.g., A complex comprising a target nucleic acid) and a primer is formed in solution, and the complex is immobilized to a solid support (eg, via immobilization of a polymerase, a primer, and/or a target nucleic acid). In some embodiments, none of the components are immobilized to a solid support. For example, in some embodiments, a complex comprising a polymerase, a target nucleic acid, and a sequencing primer is formed in situ and the complex is not immobilized to a solid support. In some embodiments, a sequencing-by-synthesis method involves the presence of a population of target nucleic acid molecules (e.g., copies of a target nucleic acid) and/or amplification of a target nucleic acid to achieve a population of target nucleic acids (e.g., polymerase chain reaction (PCR)). However, in some embodiments, sequencing by synthesis is used to determine the sequence of a single nucleic acid molecule in any one reaction being evaluated, and nucleic acid amplification may not be required to prepare a target nucleic acid. In some embodiments, a plurality of single molecule sequencing reactions are performed in parallel (eg, on a single chip or cartridge) according to aspects of the present disclosure. For example, in some embodiments, multiple single molecule sequencing reactions are each performed in separate sample wells (eg, nanopores, reaction chambers) on a single chip or cartridge.

일부 실시양태에서, 표적 핵산 분자의 시퀀싱은 표적 핵산의 적어도 2개의 (예를 들어, 적어도 3, 적어도 4, 적어도 5, 적어도 6, 적어도 7, 적어도 8, 적어도 9, 적어도 10, 적어도 11, 적어도 12, 적어도 13, 적어도 14, 적어도 15, 적어도 16, 적어도 17, 적어도 18, 적어도 19, 적어도 20, 적어도 25, 적어도 30, 적어도 35, 적어도 40, 적어도 45, 적어도 50, 적어도 60, 적어도 70, 적어도 80, 적어도 90, 적어도 100개, 또는 그 초과의) 뉴클레오티드를 확인하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 적어도 2개의 뉴클레오티드는 인접한 뉴클레오티드이다. 일부 실시양태에서, 적어도 2개의 아미노산은 비-인접한 뉴클레오티드이다. 일부 실시양태에서, 표적 핵산의 시퀀싱은 표적 핵산에서 모든 뉴클레오티드의 100% 미만 (예를 들어, 99% 미만, 95% 미만, 90% 미만, 85% 미만, 80% 미만, 75% 미만, 70% 미만, 65% 미만, 60% 미만, 55% 미만, 50% 미만, 45% 미만, 40% 미만, 35% 미만, 30% 미만, 25% 미만, 20% 미만, 15% 미만, 10% 미만, 5% 미만, 1% 미만 또는 그 미만)의 확인을 포함한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 표적 핵산의 시퀀싱은 표적 핵산에서 뉴클레오티드의 한 유형의 100% 미만의 확인을 포함한다. 일부 실시양태에서, 표적 핵산의 시퀀싱은 표적 핵산에서 뉴클레오티드의 각각의 유형의 100% 미만의 확인을 포함한다.In some embodiments, sequencing of a target nucleic acid molecule comprises at least two (e.g., at least 3, at least 4, at least 5, at least 6, at least 7, at least 8, at least 9, at least 10, at least 11, at least 12, at least 13, at least 14, at least 15, at least 16, at least 17, at least 18, at least 19, at least 20, at least 25, at least 30, at least 35, at least 40, at least 45, at least 50, at least 60, at least 70, at least 80, at least 90, at least 100, or more) nucleotides. In some embodiments, at least 2 nucleotides are contiguous nucleotides. In some embodiments, at least 2 amino acids are non-contiguous nucleotides. In some embodiments, sequencing of a target nucleic acid comprises less than 100% (e.g., less than 99%, less than 95%, less than 90%, less than 85%, less than 80%, less than 75%, 70%) of all nucleotides in the target nucleic acid. less than, less than 65%, less than 60%, less than 55%, less than 50%, less than 45%, less than 40%, less than 35%, less than 30%, less than 25%, less than 20%, less than 15%, less than 10%, less than 5%, less than 1% or less). For example, in some embodiments, sequencing of a target nucleic acid comprises identifying less than 100% of one type of nucleotide in the target nucleic acid. In some embodiments, sequencing the target nucleic acid comprises identifying less than 100% of each type of nucleotide in the target nucleic acid.

말단 관능화terminal functionalization

표적 분자는 말단 단부 또는 위치에서 관능화될 수 있다. 예를 들어, 표적 단백질은 그의 N-말단 단부 또는 그의 C-말단 단부에서 관능화될 수 있다. 표적 핵산은 그의 5' 단부 또는 그의 3' 단부에서 관능화될 수 있다. 핵염기 (예를 들어, 구아니딘) 또는 당 모이어티 (예를 들어, 리보스 또는 데옥시리보스)는 관능화될 수 있다.A target molecule can be functionalized at the distal end or position. For example, a target protein can be functionalized at its N-terminal end or at its C-terminal end. A target nucleic acid can be functionalized at either its 5' end or its 3' end. Nucleobases (eg guanidine) or sugar moieties (eg ribose or deoxyribose) may be functionalized.

C-말단 카르복실레이트 관능화C-terminal carboxylate functionalization

한 측면에서, 본 개시내용은 In one aspect, the disclosure provides

a. 복수의 화학식 (I)의 펩티드 또는 그의 염을 화학식 (II)의 화합물과 반응시켜 복수의 화학식 (III)의 화합물 또는 그의 염을 수득하는 단계; 및a. reacting a plurality of peptides of formula (I) or salts thereof with a compound of formula (II) to obtain a plurality of compounds of formula (III) or salts thereof; and

b. 복수의 화학식 (III)의 화합물, 또는 그의 염을 화학식 (IV)의 화합물과 반응시켜 복수의 화학식 (V)의 화합물을 수득하는 단계b. reacting a plurality of compounds of formula (III) , or salts thereof, with a compound of formula (IV) to obtain a plurality of compounds of formula (V)

를 포함하는 펩티드의 선택적 C-말단 관능화의 방법을 제공하고; 여기서 m, n, P, R(CO2H)n, HX, X, L1, L2, R1, R2, Y 및 Z는 하기와 같이 정의된다.Provides a method of selective C-terminal functionalization of a peptide comprising; Here, m, n, P, R(CO 2 H) n , HX, X, L 1 , L 2 , R 1 , R 2 , Y and Z are defined as follows.

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m은 1 내지 25의 정수이다 (포함적). 특정 실시양태에서, m은 1 내지 10이다 (포함적). 특정 실시양태에서, m은 5 내지 10이다 (포함적). 특정 실시양태에서, m은 1 내지 5이다 (포함적). 특정 실시양태에서, m은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 8 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 또는 25이다.m is an integer from 1 to 25 (inclusive). In certain embodiments, m is from 1 to 10 (inclusive). In certain embodiments, m is 5 to 10 (inclusive). In certain embodiments, m is 1 to 5 (inclusive). In certain embodiments, m is 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 8 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 , 24, or 25.

n은 1 또는 2이다. 특정 실시양태에서, n은 1이다. 특정 실시양태에서, n은 2이다.n is 1 or 2; In certain embodiments, n is 1. In certain embodiments, n is 2.

각각의 P는 독립적으로 펩티드이다. 특정 실시양태에서, P는 2 내지 100개의 아미노산 잔기를 갖는다. 특정 실시양태에서, P는 2 내지 30개의 아미노산 잔기를 갖는다.Each P is independently a peptide. In certain embodiments, P has 2 to 100 amino acid residues. In certain embodiments, P has 2 to 30 amino acid residues.

각각의 R(CO2H)n은 독립적으로 n개의 카르복실레이트 모이어티를 갖는 아미노산 잔기이다. n은 1 또는 2이다. 특정 실시양태에서, n은 1이다. n이 1인 경우, R(CO2H)n은 리신 또는 아르기닌이다. 특정 실시양태에서, R(CO2H)n은 리신이다. 또 다른 특정 실시양태에서, R(CO2H)n은 아르기닌이다. 특정 실시양태에서, n은 2이다. n이 2인 경우, R(CO2H)n은 글루탐산 또는 아스파르트산이다. 특정 실시양태에서, R(CO2H)n은 글루탐산이다. 또 다른 특정 실시양태에서, R(CO2H)n은 아스파르트산이다.Each R(CO 2 H) n is independently an amino acid residue having n carboxylate moieties. n is 1 or 2; In certain embodiments, n is 1. When n is 1, R(CO 2 H) n is lysine or arginine. In certain embodiments, R(CO 2 H) n is lysine. In another specific embodiment, R(CO 2 H) n is arginine. In certain embodiments, n is 2. When n is 2, R(CO 2 H) n is glutamic acid or aspartic acid. In certain embodiments, R(CO 2 H) n is glutamic acid. In another specific embodiment, R(CO 2 H) n is aspartic acid.

HX는 아실화될 수 있는 친핵성 모이어티이고, 여기서 H는 양성자이다. X는 하나 이상의 헤테로원자이다. 특정 실시양태에서, X는 O, S, 또는 NH, 또는 NO이다.HX is a nucleophilic moiety that can be acylated, where H is a proton. X is one or more heteroatoms. In certain embodiments, X is O, S, or NH, or NO.

L1은 링커이다. 특정 실시양태에서, L1은 치환된 또는 비치환된 지방족 쇄이고, 여기서 하나 이상의 탄소 원자는 임의로, 독립적으로 헤테로원자, 아릴, 헤테로아릴, 시클로알킬, 또는 헤테로시클릴 모이어티에 의해 대체된다. 특정 실시양태에서, L1은 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)이다. 다른 실시양태에서, L1은 펩티드, 또는 올리고뉴클레오티드이다. 특정 실시양태에서, L1은 5 nm 미만이다. 특정 실시양태에서 L1은 1 nm 미만이다.L 1 is a linker. In certain embodiments, L 1 is a substituted or unsubstituted aliphatic chain, wherein one or more carbon atoms are optionally, independently, replaced by a heteroatom, aryl, heteroaryl, cycloalkyl, or heterocyclyl moiety. In certain embodiments, L 1 is polyethylene glycol (PEG). In other embodiments, L 1 is a peptide, or oligonucleotide. In certain embodiments, L 1 is less than 5 nm. In certain embodiments L 1 is less than 1 nm.

L2는 링커이거나, 또는 부재한다. 특정 실시양태에서, L2는 부재한다. 특정 실시양태에서, L2는 치환된 또는 비치환된 지방족 쇄이고, 여기서 하나 이상의 탄소 원자는 임의로, 독립적으로 헤테로원자, 아릴, 헤테로아릴, 시클로알킬, 또는 헤테로시클릴 모이어티에 의해 대체된다. 특정 실시양태에서, L2는 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)이다. 다른 실시양태에서, L2는 펩티드, 또는 올리고뉴클레오티드이다. 특정 실시양태에서 L2는 5 내지 20 nm이다 (포함적).L 2 is a linker or absent. In certain embodiments, L 2 is absent. In certain embodiments, L 2 is a substituted or unsubstituted aliphatic chain, wherein one or more carbon atoms are optionally, independently, replaced by a heteroatom, aryl, heteroaryl, cycloalkyl, or heterocyclyl moiety. In certain embodiments, L 2 is polyethylene glycol (PEG). In other embodiments, L 2 is a peptide, or oligonucleotide. In certain embodiments L 2 is between 5 and 20 nm (inclusive).

R1은 클릭 화학 핸들을 포함하는 모이어티이다. 특정 실시양태에서, R1은 아지드, 테트라진, 니트릴 옥시드, 알킨 또는 스트레인드 알켄을 포함하는 모이어티이다. 특정 실시양태에서, 알킨은 1차 알킨이다. 특정 실시양태에서, 알킨은 시클릭 (예를 들어, 모노- 또는 폴리시클릭) 알킨 (예를 들어, 디아릴시클로옥틴, 또는 비사이클[6.1.0]노닌)이다. 특정 실시양태에서, 스트레인드 알켄은 트랜스-시클로옥텐이다. 특정 실시양태에서, R1은 아지드를 포함하는 모이어티이다. 특정 실시양태에서, 테트라진은 하기 구조를 포함한다:R 1 is a moiety comprising a click chemistry handle. In certain embodiments, R 1 is a moiety comprising an azide, tetrazine, nitrile oxide, alkyne, or strained alkene. In certain embodiments, the alkyne is a primary alkyne. In certain embodiments, the alkyne is a cyclic (eg, mono- or polycyclic) alkyne (eg, diarylcyclooctyne, or bicyclic[6.1.0]nonine). In certain embodiments, the strained alkene is trans-cyclooctene. In certain embodiments, R 1 is a moiety comprising an azide. In certain embodiments, the tetrazine comprises the structure:

Figure pct00006
Figure pct00006

R2는 R1에 상보적인 클릭 화학 핸들을 포함하는 모이어티이다. R2의 클릭 화학 핸들은 R1과 클릭 반응 (즉, 5-원 헤테로시클릭 고리를 형성하는 전자고리화 반응)을 겪을 수 있다. 예를 들어, R1이 아지드, 니트릴 옥시드, 또는 테트라진을 포함하는 경우, R2는 알킨 또는 스트레인드 알켄을 포함할 수 있다. 반대로, R1이 알킨 또는 스트레인드 알켄을 포함하는 경우, R2는 아지드, 니트릴 옥시드, 또는 테트라진을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, R2는 아지드, 테트라진, 니트릴 옥시드, 알킨 또는 스트레인드 알켄을 포함하는 모이어티이다. 특정 실시양태에서, 알킨은 1차 알킨이다. 특정 실시양태에서, 알킨은 시클릭 (예를 들어, 모노- 또는 폴리시클릭) 알킨 (예를 들어, 디아릴시클로옥틴, 또는 비사이클[6.1.0]노닌)이다. 특정 특정 실시양태에서, R2는 BCN을 포함한다. 다른 특정 실시양태에서, R2는 DBCO를 포함한다. 특정 실시양태에서, 스트레인드 알켄은 트랜스-시클로옥텐이다. 특정 실시양태에서, 테트라진은 하기 구조를 포함한다:R 2 is a moiety comprising a click chemistry handle complementary to R 1 . The click chemistry handle of R 2 can undergo a click reaction with R 1 (ie, an electrocyclization reaction to form a 5-membered heterocyclic ring). For example, when R 1 includes an azide, nitrile oxide, or tetrazine, R 2 can include an alkyne or strained alkene. Conversely, when R 1 includes an alkyne or strained alkene, R 2 can include an azide, nitrile oxide, or tetrazine. In certain embodiments, R 2 is a moiety comprising an azide, tetrazine, nitrile oxide, alkyne or strained alkene. In certain embodiments, the alkyne is a primary alkyne. In certain embodiments, the alkyne is a cyclic (eg, mono- or polycyclic) alkyne (eg, diarylcyclooctyne, or bicyclic[6.1.0]nonine). In certain particular embodiments, R 2 comprises BCN. In certain other embodiments, R 2 includes DBCO. In certain embodiments, the strained alkene is trans-cyclooctene. In certain embodiments, the tetrazine comprises the structure:

Figure pct00007
Figure pct00007

Y는 R1 및 R2의 클릭 반응으로부터 초래되는 모이어티이다. Y는 R1 및 R2의 반응성 클릭 화학 핸들 사이의 전자고리화 반응 (예를 들어, 3+2 시클로첨가, 또는 4+2 시클로첨가)로부터 초래되는 5-원 헤테로시클릭 고리이다. 특정 실시양태에서, Y는 1,2,3-트리아졸릴, 4,5-디히드로-1,2,3-트리아졸릴, 이속사졸릴, 4,5-디히드로이속사졸릴, 또는 1,4-디히드로피리다질 모이어티를 포함하는 디라디칼이다.Y is a moiety resulting from the click reaction of R 1 and R 2 . Y is a 5-membered heterocyclic ring resulting from an electrocyclization reaction (eg, 3+2 cycloaddition, or 4+2 cycloaddition) between the reactive click chemistry handles of R 1 and R 2 . In certain embodiments, Y is 1,2,3-triazolyl, 4,5-dihydro-1,2,3-triazolyl, isoxazolyl, 4,5-dihydroisoxazolyl, or 1,4- It is a diradical containing a dihydropyridazyl moiety.

Z는 수용성 모이어티이다. 특정 실시양태에서, Z는 그것이 부착되는 화합물에 수-가용성을 부여한다. 특정 실시양태에서, Z는 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)을 포함한다. 특정 실시양태에서, Z는 단일-가닥 DNA를 포함한다. 특정 특정 실시양태에서, Z는 Q24를 포함한다. 특정 실시양태에서, Z는 이중-가닥 DNA를 포함한다. 특정 실시양태 (예를 들어, 화학식 (V)의 화합물)에서, Z는 비오틴 (예를 들어, 비스비오틴)을 추가로 포함한다. Z가 비오틴 (예를 들어, 비스비오틴)을 포함하는 경우, Z는 스트렙타비딘을 추가로 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, Z는 이중-가닥 DNA를 포함한다. 일부 실시양태에서, Z의 모이어티는 또 다른 분자 또는 표면에 분자내로 결합하여, 예를 들어, Z를 포함하는 화합물을 분자 또는 표면에 고착시킬 수 있다.Z is a water soluble moiety. In certain embodiments, Z imparts water solubility to the compound to which it is attached. In certain embodiments, Z includes polyethylene glycol (PEG). In certain embodiments, Z comprises single-stranded DNA. In certain particular embodiments, Z comprises Q24. In certain embodiments, Z comprises double-stranded DNA. In certain embodiments (eg, a compound of Formula (V) ), Z further comprises biotin (eg, bisbiotin). When Z comprises biotin (eg, bisbiotin), Z may further comprise streptavidin. In certain embodiments, Z comprises double-stranded DNA. In some embodiments, a moiety of Z may be bound intramolecularly to another molecule or surface, for example anchoring a compound comprising Z to a molecule or surface.

특정 실시양태에서, 화학식 (II)의 화합물은 화학식 (IIa)의 것이다:In certain embodiments, the compound of formula (II) is of formula (IIa) :

Figure pct00008
Figure pct00008

특정 실시양태에서, 화학식 (III)은 화학식 (IIIa)의 것이다:In certain embodiments, formula (III) is of formula (IIIa) :

Figure pct00009
Figure pct00009

특정 실시양태에서, n은 1이다. 특정 실시양태에서, n은 2이다. 특정 실시양태에서, m은 1이다. 특정 실시양태에서, m은 5이다.In certain embodiments, n is 1. In certain embodiments, n is 2. In certain embodiments, m is 1. In certain embodiments, m is 5.

특정 실시양태에서, 화학식 (IV)는 TCO, 및 단일-가닥 DNA를 포함한다. 특정 실시양태에서, 화학식 (IV)는 비오틴 (예를 들어, 비스비오틴)을 추가로 포함한다. 특정 실시양태에서, 화학식 (IV)는 Q24-BisBt-BCN이다. 특정 실시양태에서, 화학식 (IV)는 Q24- BisBt-DBCO이다. 특정 실시양태에서, 화학식 (IV)는 Q24- BisBt-TCO이다. 일반적으로, 화학식 (IV)는 분지화 모이어티 (예를 들어, 1, 3, 5-트리카르복실레이트 모이어티)를 포함할 수있고, 여기서 2개의 분지는 비오틴 모이어티에의 직접적 또는 간접적 부착이고, 제3 분지는 수용성 모이어티 (예를 들어, 폴리뉴클레오티드, 예컨대 Q24)에의 부착이다. 도 18b 및 도 20에 나타내어진 바와 같이, 특정 실시양태에서 화학식 (IV)는 (i) 비스비오틴-아지드 관능화된 링커 및 (ii) 알킨 (예를 들어, BCN)-관능화된 폴리뉴클레오티드 (예를 들어 Q24)를 포함하는 단편의 클릭-커플링으로부터 유래된 트리아졸 모이어티를 포함한다. 클릭-커플링된 생성물은 추가의 클릭 핸들 R2, 예컨대 BCN 또는 DBCO를 도입하도록 유도체화될 수 있다.In certain embodiments, Formula (IV) includes TCO, and single-stranded DNA. In certain embodiments, formula (IV) further comprises biotin (eg, bisbiotin). In certain embodiments, formula (IV) is Q24-BisBt-BCN. In certain embodiments, formula (IV) is Q24-BisBt-DBCO. In certain embodiments, formula (IV) is Q24-BisBt-TCO. In general, formula (IV) can include a branching moiety (eg, a 1, 3, 5-tricarboxylate moiety), wherein the two branches are direct or indirect attachments to a biotin moiety and , the third branch is attachment to a water soluble moiety (eg, a polynucleotide such as Q24). 18B and 20 , in certain embodiments, formula (IV) is (i) a bisbiotin-azide functionalized linker and (ii) an alkyne (eg, BCN)-functionalized polynucleotide (eg Q24). Click-coupled products can be derivatized to introduce additional click handles R 2 , such as BCN or DBCO.

특정 실시양태에서, 화학식 (V)는 화학식 (Va)의 것이다:In certain embodiments, formula (V) is of formula (Va) :

Figure pct00010
Figure pct00010

여기서 m, n은 1 또는 2이고; L2, Y, 및 Z는 상기 정의된 바와 같다. 특정 특정 실시양태에서, n은 1이다. 특정 특정 실시양태에서, n은 2이다. 특정 특정 실시양태에서, m은 1이다. 특정 특정 실시양태에서, m은 5이다. 특정 특정 실시양태에서, L2는 부재한다. 특정 실시양태에서, Y는 1,2,3-트리아졸릴, 4,5-디히드로-1,2,3-트리아졸릴, 이속사졸릴, 4,5-디히드로이속사졸릴, 및 1,4-디히드로피리다질로부터 선택되는 모이어티를 포함한다. 특정 실시양태에서, Z는 단일-가닥 DNA를 포함한다. 특정 실시양태에서, Z는 이중-가닥 DNA를 포함한다. 특정 실시양태에서, Z는 비오틴 (예를 들어, 비스비오틴)을 포함한다. 특정 실시양태에서, Z는 스트렙타비딘을 추가로 포함한다.where m and n are 1 or 2; L 2 , Y, and Z are as defined above. In certain particular embodiments, n is 1. In certain particular embodiments, n is 2. In certain particular embodiments, m is 1. In certain particular embodiments, m is 5. In certain particular embodiments, L 2 is absent. In certain embodiments, Y is 1,2,3-triazolyl, 4,5-dihydro-1,2,3-triazolyl, isoxazolyl, 4,5-dihydroisoxazolyl, and 1,4- and a moiety selected from dihydropyridazyl. In certain embodiments, Z comprises single-stranded DNA. In certain embodiments, Z comprises double-stranded DNA. In certain embodiments, Z includes biotin (eg, bisbiotin). In certain embodiments, Z further comprises streptavidin.

특정 실시양태에서, 단계 (a)의 반응은 카르보디이미드 시약의 존재 하에서 수행된다. 특정 실시양태에서, 카르보디이미드 시약은 수용성이다. 특정 실시양태에서, 카르보디이미드 시약은 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드 (EDC)이다. 특정 실시양태에서, 단계 (a)의 반응은 3 내지 5의 범위의 pH에서 수행된다. 특정 실시양태에서 (예를 들어, 1 mM 미만의 총 펩티드 농도에 대한 경우), EDC의 농도는 약 10 mM이고, 화학식 (II)의 화합물의 농도는 약 20 mM이다. 특정 실시양태에서 (예를 들어, 하기 기재된 바와 같이, 트립신/LysC 소화와 관련하여) 화학식 (II)의 화합물의 농도는 약 50 mM일 수 있고, EDC의 농도는 C-말단 분자내 고리화를 억제하기 위해 약 25 mM일 수 있다.In certain embodiments, the reaction of step (a) is performed in the presence of a carbodiimide reagent. In certain embodiments, the carbodiimide reagent is water soluble. In certain embodiments, the carbodiimide reagent is 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDC). In certain embodiments, the reaction of step (a) is conducted at a pH ranging from 3 to 5. In certain embodiments (eg, for total peptide concentrations of less than 1 mM), the concentration of EDC is about 10 mM and the concentration of the compound of formula (II) is about 20 mM. In certain embodiments (e.g., with respect to trypsin/LysC digestion, as described below) the concentration of compound of formula (II) can be about 50 mM and the concentration of EDC is to prevent C-terminal intramolecular cyclization. may be about 25 mM to inhibit.

단계 (a)의 특정 실시양태에서, 복수의 화학식 (III)의 화합물은 단계 (b) 전에, 예를 들어, 화합물을 G10 세파덱스 칼럼을 통해 통과시키고/거나 화합물을 C18 수지 칼럼을 통해 통과시킴으로써 풍부화된다. C18 수지-기반 풍부화의 사용은 화학식 (II)의 화합물이 약 200 g/mol 초과인 경우 특히 유용하다. G-10 세파덱스가 풍부화에 사용되는 경우, 용리 완충제는 0.5x PBS (pH 7.0)일 수 있다. C18 수지가 풍부화에 사용되는 경우, 용리 완충제는 물 중 80% 아세토니트릴을 갖는 0.1% 포름산일 수 있다. C18 용리액은 건조되고, 잔류물은 단계(b) 전에 0.5x PBS에 재-현탁될 수 있다.In certain embodiments of step (a), the plurality of compounds of formula (III) are prepared prior to step (b), for example by passing the compounds through a G10 Sephadex column and/or passing the compounds through a C18 resin column. enriched The use of C18 resin-based enrichment is particularly useful when the compound of formula (II) is greater than about 200 g/mol. If G-10 Sephadex is used for enrichment, the elution buffer can be 0.5x PBS (pH 7.0). If C18 resin is used for enrichment, the elution buffer may be 0.1% formic acid with 80% acetonitrile in water. The C18 eluate can be dried and the residue re-suspended in 0.5x PBS before step (b).

특정 실시양태에서, 단계 (a)의 반응은 고정화된 카르보디이미드 시약의 존재 하에서 수행된다. 예를 들어, 카르보디이미드 시약은 고정성인 및/또는 반응 용매에서 불용성인 모이어티에 공유 부착되고, 그에 의해 과량의 시약 및/또는 반응 부산물 및/또는 비반응된 펩티드의 분리를 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 도 20을 참조한다. 특정 실시양태에서, 고정화된 카르보디이미드 시약은 수지, 예컨대 폴리스티렌 (PS)에 공유 부착된 카르보디이미드 모이어티를 포함한다. 특정 실시양태에서, PS-고정화된 카르보디이미드 시약은 하기 화학식의 것이다:In certain embodiments, the reaction of step (a) is performed in the presence of an immobilized carbodiimide reagent. For example, a carbodiimide reagent can be covalently attached to a moiety that is immobilized and/or insoluble in the reaction solvent, thereby facilitating separation of excess reagent and/or reaction by-products and/or unreacted peptides. . For example, see FIG. 20 . In certain embodiments, the immobilized carbodiimide reagent comprises a carbodiimide moiety covalently attached to a resin, such as polystyrene (PS). In certain embodiments, the PS-immobilized carbodiimide reagent is of the formula:

Figure pct00011
Figure pct00011

특정 실시양태에서, 단계 (a)의 반응이 고정화된 카르보디이미드 시약, 예를 들어, 본원에 기재된 바와 같은 PS-고정화된 시약의 존재 하에서 수행되는 경우, 반응은 4 내지 5의 범위의 pH에서 및/또는 주위 온도에서 및 또는 약 20분 동안 수행된다.In certain embodiments, when the reaction of step (a) is performed in the presence of an immobilized carbodiimide reagent, e.g., a PS-immobilized reagent as described herein, the reaction is carried out at a pH ranging from 4 to 5. and/or at ambient temperature and/or for about 20 minutes.

특정 실시양태에서, 고정화된 카르보디이미드 시약, 예를 들어, 본원에 기재된 바와 같은 PS-고정화된 시약의 존재 하에서 단계 (a)의 반응을 수행하는 것은 모든 비반응된 (즉, 비-아실화된) 펩티드의 제거를 용이하게 하는데, 이는 비반응된 펩티드가 고정화된 카르보디이미드 시약에 공유 결합되어 잔류하기 때문이다.In certain embodiments, carrying out the reaction of step (a) in the presence of an immobilized carbodiimide reagent, e.g., a PS-immobilized reagent as described herein, results in all unreacted (i.e., non-acylated) ) facilitates the removal of peptides, since unreacted peptides remain covalently bound to the immobilized carbodiimide reagent.

고정화된 카르보디이미드 시약을 사용한 예시적인 프로세스는 도 21에 나타내어진다. 자동화 적합성 프로세스에 대한 예시적인 흐름도는 도 7에 나타내어진다.An exemplary process using an immobilized carbodiimide reagent is shown in FIG. 21 . An exemplary flow diagram for an automated conformance process is shown in FIG. 7 .

단계 (b)의 특정 실시양태에서, 복수의 화학식 (III)의 화합물 및 화학식 (IV)의 화합물 사이의 클릭 반응은 비촉매된다. 특정 실시양태에서, 클릭 반응은 예를 들어, 구리 염 (예를 들어, Cu+ 염, 또는 계내에서 Cu+ 염으로 환원되는 Cu2+ 염)을 사용하여 촉매된다. 적합한 Cu2+ 염은 CuSO4를 포함한다. 특정 실시양태에서, 단계 (b)의 반응은 반응 혼합물을 가열하는 것을 포함한다.In certain embodiments of step (b), the click reaction between the plurality of compounds of formula (III) and the compound of formula (IV) is uncatalyzed. In certain embodiments, the click reaction is catalyzed using, for example, a copper salt (eg, a Cu + salt, or a Cu 2+ salt that is reduced to a Cu + salt in situ). Suitable Cu 2+ salts include CuSO 4 . In certain embodiments, the reaction of step (b) comprises heating the reaction mixture.

특정 실시양태에서, 화학식 (IV)의 화합물은 복수의 화학식 (III)의 화합물에 첨가된다. 특정 실시양태에서, 화학식 (IV)의 화합물 및 복수의 화학식 (III)의 화합물의 총 농도는 10 μM 내지 1 mM의 범위에서 유지된다.In certain embodiments, the compound of formula (IV) is added to a plurality of compounds of formula (III) . In certain embodiments, the total concentration of the compound of formula (IV) and the plurality of compounds of formula (III) is maintained in the range of 10 μM to 1 mM.

단계 (b)의 특정 실시양태에서, Z가 단일-가닥 DNA를 포함하는 경우, 방법은 상보적 DNA 가닥을 단일-가닥 DNA에 혼성화하여 Z가 이중-가닥 DNA를 포함하는 화합물을 수득하는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태에서, 단일-가닥 DNA는 Q24이고, 상보적 DNA 가닥은 Cy3B이다.In certain embodiments of step (b), when Z comprises single-stranded DNA, the method further comprises hybridizing a complementary DNA strand to the single-stranded DNA to obtain a compound wherein Z comprises double-stranded DNA. to include In certain embodiments, the single-stranded DNA is Q24 and the complementary DNA strand is Cy3B.

단계 (b)의 특정 실시양태에서, Z가 비오틴 (예를 들어, 비스비오틴)을 포함하는 경우, 방법은 비오틴 (예를 들어, 비스비오틴)을 스트렙타비딘과 접촉시켜 Z가 비오틴 (예를 들어, 비스비오틴) 및 스트렙타비딘을 포함하는 화합물을 수득하는 것을 추가로 포함한다.In certain embodiments of step (b), when Z comprises biotin (eg bisbiotin), the method comprises contacting biotin (eg bisbiotin) with streptavidin so that Z is biotin (eg bisbiotin) eg, bisbiotin) and streptavidin.

특정 실시양태에서, 복수의 화학식 (I)의 펩티드, 또는 그의 염은 단백질을 효소적 소화로 처리하여 복수의 화학식 (I)의 펩티드, 또는 그의 염을 포함하는 소화적 혼합물을 수득함으로써 수득된다. 특정 실시양태에서, 효소적 소화는 단백질의 아스파르트산 및/또는 글루탐산 잔기의 C-말단 결합을 절단하는 것을 포함한다. 특정 구체적인 실시양태에서, 효소적 소화는 Glu-C 소화이다.In certain embodiments, a plurality of peptides of formula (I) , or salts thereof, are obtained by subjecting proteins to enzymatic digestion to obtain a digestive mixture comprising a plurality of peptides of formula (I) , or salts thereof. In certain embodiments, enzymatic digestion comprises cleaving the C-terminal linkage of aspartic acid and/or glutamic acid residues of the protein. In certain specific embodiments, the enzymatic digestion is Glu-C digestion.

특정 실시양태에서, 20 μg 단백질의 소화 후, 복수의 화학식 (I)의 펩티드, 또는 그의 염의 총 농도는 100 μM 미만이다.In certain embodiments, after digestion of 20 μg protein, the total concentration of the plurality of peptides of formula (I) , or salts thereof, is less than 100 μM.

특정 실시양태에서, 효소적 소화는 포스페이트 완충제 (pH 7.8) 또는 중탄산암모늄 완충제 (pH 4.0)에서 수행된다.In certain embodiments, enzymatic digestion is performed in phosphate buffer (pH 7.8) or ammonium bicarbonate buffer (pH 4.0).

특정 실시양태에서, 효소적 소화는 단백질의 리신 및/또는 아르기닌 잔기의 C-말단 결합을 절단하는 것을 포함한다. 특정 구체적인 실시양태에서, 효소적 소화는 트립신+Lys-C 소화이다.In certain embodiments, enzymatic digestion involves cleaving the C-terminal bonds of lysine and/or arginine residues of the protein. In certain specific embodiments, the enzymatic digestion is trypsin+Lys-C digestion.

특정 실시양태에서, 단백질의 카르복실산 모이어티는, 존재하는 경우, 효소적 소화 전에 보호된다. 예를 들어, 단백질의 카르복실산 모이어티는, 존재하는 경우, 효소적 소화 전에 에스테르화될 수 있다. 특정 구체적인 실시양태에서, 에스테르화된 카르복실산은 메틸 에스테르이다.In certain embodiments, the carboxylic acid moiety of the protein, if present, is protected prior to enzymatic digestion. For example, carboxylic acid moieties of the protein, if present, can be esterified prior to enzymatic digestion. In certain specific embodiments, the esterified carboxylic acid is a methyl ester.

특정 실시양태에서, 단백질의 술피드 모이어티는 효소적 소화 전에 보호된다. 특정 구체적인 실시양태에서, 술피드 모이어티는 단백질을 트리스(카르복시에틸)포스핀 (TCEP) 및 아이오도아세트아미드(ICM), 또는 말레이미드에 노출시킴으로써 보호된다.In certain embodiments, the sulfide moiety of the protein is protected prior to enzymatic digestion. In certain specific embodiments, the sulfide moiety is protected by exposing the protein to tris(carboxyethyl)phosphine (TCEP) and iodoacetamide (ICM), or maleimide.

특정 실시양태에서, 방법은 단계 (a) 전에 소화적 혼합물을 풍부화하는 단계를 추가로 포함한다.In certain embodiments, the method further comprises enriching the digestive mixture prior to step (a).

C-말단 아민 관능화C-terminal amine functionalization

또 다른 측면에서, 본 개시내용은 In another aspect, the present disclosure provides

a. 복수의 화학식 (VI)의 펩티드 또는 그의 염을 화학식 (VII)의 화합물과 반응시켜 복수의 화학식 (VIII)의 화합물, 또는 그의 염을 수득하는 단계; 및a. reacting a plurality of peptides of formula (VI) or salts thereof with a compound of formula (VII) to obtain a plurality of compounds of formula (VIII) , or salts thereof; and

b. 복수의 화학식 (VIII)의 화합물, 또는 그의 염을 화학식 (IX)의 화합물과 반응시켜 복수의 화학식 (X)의 화합물을 수득하는 단계b. reacting a plurality of compounds of formula (VIII) , or salts thereof, with a compound of formula (IX) to obtain a plurality of compounds of formula (X)

를 포함하는 펩티드의 선택적 C-말단 아민 관능화의 방법을 제공하고; 여기서 P, L3, L4, R3, R4, Y1, 및 Z1은 하기 정의되는 바와 같다.Provides a method of selective C-terminal amine functionalization of peptides comprising; wherein P, L 3 , L 4 , R 3 , R 4 , Y 1 , and Z 1 are as defined below.

Figure pct00012
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Figure pct00013
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Figure pct00014
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Figure pct00015
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Figure pct00016
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각각의 P는 독립적으로 펩티드이다. 특정 실시양태에서, P는 2 내지 100개의 아미노산 잔기를 갖는다. 특정 실시양태에서, P는 2 내지 30개의 아미노산 잔기를 갖는다.Each P is independently a peptide. In certain embodiments, P has 2 to 100 amino acid residues. In certain embodiments, P has 2 to 30 amino acid residues.

L3은 링커이다. 특정 실시양태에서, L3은 치환된 또는 비치환된 지방족 쇄이고, 여기서 하나 이상의 탄소 원자는 임의로, 독립적으로 헤테로원자, 아릴, 헤테로아릴, 시클로알킬, 또는 헤테로시클릴 모이어티에 의해 대체된다. 특정 실시양태에서, L3은 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)이다. 다른 실시양태에서, L3은 펩티드, 또는 올리고뉴클레오티드이다.L 3 is a linker. In certain embodiments, L 3 is a substituted or unsubstituted aliphatic chain, wherein one or more carbon atoms are optionally, independently, replaced by a heteroatom, aryl, heteroaryl, cycloalkyl, or heterocyclyl moiety. In certain embodiments, L 3 is polyethylene glycol (PEG). In other embodiments, L 3 is a peptide, or oligonucleotide.

L4는 링커이거나, 또는 부재한다. 특정 실시양태에서, L4는 부재한다. 특정 실시양태에서, L4는 치환된 또는 비치환된 지방족 쇄이고, 여기서 하나 이상의 탄소 원자는 임의로, 독립적으로 헤테로원자, 아릴, 헤테로아릴, 시클로알킬, 또는 헤테로시클릴 모이어티에 의해 대체된다. 특정 실시양태에서, L4는 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)이다. 다른 실시양태에서, L4는 펩티드, 또는 올리고뉴클레오티드이다.L 4 is a linker or absent. In certain embodiments, L 4 is absent. In certain embodiments, L 4 is a substituted or unsubstituted aliphatic chain, wherein one or more carbon atoms are optionally, independently, replaced by a heteroatom, aryl, heteroaryl, cycloalkyl, or heterocyclyl moiety. In certain embodiments, L 4 is polyethylene glycol (PEG). In other embodiments, L 4 is a peptide, or oligonucleotide.

R3은 클릭 화학 핸들을 포함하는 모이어티이다. 특정 실시양태에서, R3은 아지드, 테트라진, 니트릴 옥시드, 알킨 또는 스트레인드 알켄을 포함하는 모이어티이다. 특정 실시양태에서, 알킨은 1차 알킨이다. 특정 실시양태에서, 알킨은 시클릭 (예를 들어, 모노- 또는 폴리시클릭) 알킨 (예를 들어, 디아릴시클로옥틴, 또는 비사이클[6.1.0]노닌)이다. 특정 실시양태에서, 스트레인드 알켄은 트랜스-시클로옥텐이다. 특정 실시양태에서, R1은 아지드를 포함하는 모이어티이다. 특정 실시양태에서, 테트라진은 하기 구조를 포함한다:R 3 is a moiety containing a click chemistry handle. In certain embodiments, R 3 is a moiety comprising an azide, tetrazine, nitrile oxide, alkyne or strained alkene. In certain embodiments, the alkyne is a primary alkyne. In certain embodiments, the alkyne is a cyclic (eg, mono- or polycyclic) alkyne (eg, diarylcyclooctyne, or bicyclic[6.1.0]nonine). In certain embodiments, the strained alkene is trans-cyclooctene. In certain embodiments, R 1 is a moiety comprising an azide. In certain embodiments, the tetrazine comprises the structure:

Figure pct00017
Figure pct00017

R4는 치환된 또는 비치환된 아릴 또는 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴이다. 특정 실시양태에서, R4는 치환된 또는 비치환된 페닐이다. 특정 특정 실시양태에서, R4는 페닐이다. 특정 특정 실시양태에서, R4는 4-니트로페닐이다.R 4 is substituted or unsubstituted aryl or substituted or unsubstituted heteroaryl. In certain embodiments, R 4 is substituted or unsubstituted phenyl. In certain particular embodiments, R 4 is phenyl. In certain particular embodiments, R 4 is 4-nitrophenyl.

R5는 R3에 상보적인 클릭 화학 핸들을 포함하는 모이어티이다. R5의 클릭 화학 핸들은 R3과 클릭 반응 (즉, 5-원 헤테로시클릭 고리를 형성하는 전자고리화 반응)을 겪을 수 있다. 예를 들어, R3이 아지드, 니트릴 옥시드, 또는 테트라진을 포함하는 경우, R5는 알킨 또는 스트레인드 알켄을 포함할 수 있다. 반대로, R3이 알킨 또는 스트레인드 알켄을 포함하는 경우, R5는 아지드, 니트릴 옥시드, 또는 테트라진을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, R5는 아지드, 테트라진, 니트릴 옥시드, 알킨 또는 스트레인드 알켄을 포함하는 모이어티이다. 특정 실시양태에서, 알킨은 1차 알킨이다. 특정 실시양태에서, 알킨은 시클릭 (예를 들어, 모노- 또는 폴리시클릭) 알킨 (예를 들어, 디아릴시클로옥틴, 또는 비사이클[6.1.0]노닌)이다. 특정 특정 실시양태에서, R5는 BCN을 포함한다. 다른 특정 실시양태에서, R5는 DBCO를 포함한다. 특정 실시양태에서, 스트레인드 알켄은 트랜스-시클로옥텐이다. 특정 실시양태에서, 테트라진은 하기 구조를 포함한다:R 5 is a moiety comprising a click chemistry handle complementary to R 3 . The click chemistry handle of R 5 can undergo a click reaction with R 3 (ie, an electrocyclization reaction to form a 5-membered heterocyclic ring). For example, when R 3 includes an azide, nitrile oxide, or tetrazine, R 5 can include an alkyne or strained alkene. Conversely, when R 3 includes an alkyne or strained alkene, R 5 can include an azide, nitrile oxide, or tetrazine. In certain embodiments, R 5 is a moiety comprising an azide, tetrazine, nitrile oxide, alkyne or strained alkene. In certain embodiments, the alkyne is a primary alkyne. In certain embodiments, the alkyne is a cyclic (eg, mono- or polycyclic) alkyne (eg, diarylcyclooctyne, or bicyclic[6.1.0]nonine). In certain particular embodiments, R 5 comprises BCN. In certain other embodiments, R 5 includes DBCO. In certain embodiments, the strained alkene is trans-cyclooctene. In certain embodiments, the tetrazine comprises the structure:

Figure pct00018
Figure pct00018

Y1은 R3 및 R5의 클릭 반응으로부터 초래되는 모이어티이다. Y1은 R3 및 R5의 반응성 클릭 화학 핸들 사이의 전자고리화 반응 (예를 들어, 3+2 시클로첨가, 또는 4+2 시클로첨가)로부터 초래되는 5-원 헤테로시클릭 고리이다. 특정 실시양태에서, Y1은 1,2,3-트리아졸릴, 4,5-디히드로-1,2,3-트리아졸릴, 이속사졸릴, 4,5-디히드로이속사졸릴, 또는 1,4-디히드로피리다질 모이어티를 포함하는 디라디칼이다.Y 1 is a moiety resulting from the click reaction of R 3 and R 5 . Y 1 is a 5-membered heterocyclic ring resulting from an electrocyclization reaction (eg, 3+2 cycloaddition, or 4+2 cycloaddition) between the reactive click chemistry handles of R 3 and R 5 . In certain embodiments, Y 1 is 1,2,3-triazolyl, 4,5-dihydro-1,2,3-triazolyl, isoxazolyl, 4,5-dihydroisoxazolyl, or 1,4 - is a diradical containing a dihydropyridazyl moiety.

Z1은 수용성 모이어티이다. 특정 실시양태에서, Z1은 그것이 부착되는 화합물에 수-가용성을 부여한다. 특정 실시양태에서, Z1은 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)을 포함한다. 특정 실시양태에서, Z1은 단일-가닥 DNA를 포함한다. 특정 특정 실시양태에서, Z1은 Q24를 포함한다. 특정 실시양태에서, Z1은 단일-가닥 DNA를 포함한다. 특정 실시양태 (예를 들어, 화학식 (V)의 화합물)에서, Z1은 비오틴 (예를 들어, 비스비오틴)을 추가로 포함한다. Z1이 비오틴 (예를 들어, 비스비오틴)을 포함하는 경우, Z1은 스트렙타비딘을 추가로 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, Z1은 이중-가닥 DNA를 포함한다. 일부 실시양태에서, Z1의 모이어티는 또 다른 분자 또는 표면에 분자내로 결합하여, 예를 들어 Z1을 포함하는 화합물을 분자 또는 표면에 고착시킬 수 있다.Z 1 is a water soluble moiety. In certain embodiments, Z 1 confers water-solubility to the compound to which it is attached. In certain embodiments, Z 1 comprises polyethylene glycol (PEG). In certain embodiments, Z 1 comprises single-stranded DNA. In certain particular embodiments, Z1 includes Q24. In certain embodiments, Z1 comprises single-stranded DNA. In certain embodiments (eg, a compound of Formula (V) ), Z 1 further comprises biotin (eg, bisbiotin). When Z 1 includes biotin (eg, bis-biotin), Z 1 may further include streptavidin. In certain embodiments, Z 1 comprises double-stranded DNA. In some embodiments, a moiety of Z 1 may be bound intramolecularly to another molecule or surface, eg anchoring a compound comprising Z 1 to a molecule or surface.

특정 실시양태에서, 화학식 (VII)의 화합물은In certain embodiments, the compound of formula (VII)

Figure pct00019
Figure pct00019

로부터 선택된다.is selected from

특정 실시양태에서, 화학식 (VIII)은 화학식 (VIIIa) 또는 화학식 (VIIIb)의 것이다:In certain embodiments, formula (VIII) is of formula (VIIIa) or formula (VIIIb) :

Figure pct00020
.
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.

특정 실시양태에서, 화학식 (IX)는 TCO, 단일-가닥 DNA, 및 비오틴 (예를 들어, 비스비오틴)을 포함한다. 특정 실시양태에서, 화학식 (IX)는 Q24-BisBt-BCN이다. 특정 실시양태에서, 화학식 (IX)는 Q24- BisBt-DBCO이다. 특정 실시양태에서, 화학식 (IX)는 Q24- BisBt-TCO이다. 일반적으로, 화학식 (IX)는 분지화 모이어티 (예를 들어, 1, 3, 5-트리카르복실레이트 모이어티)를 포함할 수 있고, 여기서 2개의 분지는 비오틴 모이어티에의 직접적 또는 간접적 부착이고, 제3 분지는 수용성 모이어티 (예를 들어, 폴리뉴클레오티드, 예컨대 Q24)에의 부착이다. 특정 실시양태에서 화학식 (IX)는 (i) 비스비오틴-아지드 관능화된 링커 및 (ii) 알킨 (예를 들어, BCN)-관능화된 폴리뉴클레오티드 (예를 들어 Q24)를 포함하는 단편의 클릭-커플링으로부터 유래된 트리아졸 모이어티를 포함한다. 클릭-커플링된 생성물은 추가의 클릭 핸들 R5, 예컨대 BCN 또는 DBCO를 도입하도록 유도체화될 수 있다.In certain embodiments, Formula (IX) includes TCO, single-stranded DNA, and biotin (eg, bisbiotin). In certain embodiments, formula (IX) is Q24-BisBt-BCN. In certain embodiments, Formula (IX) is Q24-BisBt-DBCO. In certain embodiments, Formula (IX) is Q24-BisBt-TCO. In general, formula (IX) can include a branching moiety (eg, a 1, 3, 5-tricarboxylate moiety), wherein the two branches are direct or indirect attachments to a biotin moiety and , the third branch is attachment to a water soluble moiety (eg, a polynucleotide such as Q24). In certain embodiments, formula (IX) is a fragment comprising (i) a bisbiotin-azide functionalized linker and (ii) an alkyne (eg, BCN)-functionalized polynucleotide (eg, Q24). It contains a triazole moiety derived from click-coupling. Click-coupled products can be derivatized to introduce additional click handles R 5 , such as BCN or DBCO.

특정 실시양태에서, 단계 (a)의 반응은 약 20 mM 내지 500 mM의 범위의 농도 및 약 9 내지 11의 범위의 pH를 갖는 완충제, 및 총 부피의 약 20 내지 70%의 범위의 아세토니트릴의 존재 하에서 수행된다. 특정 실시양태에서, 단계 (a)의 반응은 pH 9.5 완충제/아세토니트릴 (1:3 v/v)에서 대략 37 ℃에서 수행된다. 특정 실시양태에서, 단계 (a)의 반응은 약 500 μM 내지 50 mM의 화학식 (VII)의 화합물의 농도를 사용하여 수행된다.In certain embodiments, the reaction of step (a) comprises a buffer having a concentration in the range of about 20 mM to 500 mM and a pH in the range of about 9 to 11, and acetonitrile in the range of about 20 to 70% of the total volume. performed in the presence of In certain embodiments, the reaction of step (a) is performed at approximately 37° C. in pH 9.5 buffer/acetonitrile (1:3 v/v). In certain embodiments, the reaction of step (a) is performed using a concentration of the compound of formula (VII) between about 500 μM and 50 mM.

특정 실시양태에서, 복수의 화학식 (VIII)의 화합물은 단계 (b) 전에 풍부화된다. 특정 실시양태에서, 풍부화는 에틸 아세테이트/헥산 추출을 포함한다. 에틸 아세테이트/헥산에 대한 적합한 범위는 헥산 중 20 내지 100 부피 % 에틸 아세테이트를 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 특정 실시양태에서, 추출에 사용되는 유기 용매의 부피는 수성 층의 부피의 약 10x이다. 다른 수 비혼화성 유기 용매, 예를 들어, 디에틸 에테르, 디클로로메탄, 클로로포름, 벤젠, 톨루엔, 및 n-1-부탄올은 추출에 사용될 수 있다.In certain embodiments, the plurality of compounds of formula (VIII) are enriched prior to step (b). In certain embodiments, enrichment includes ethyl acetate/hexane extraction. A suitable range for ethyl acetate/hexanes includes, but is not limited to, 20 to 100 volume % ethyl acetate in hexanes. In certain embodiments, the volume of organic solvent used for extraction is about 10x the volume of the aqueous layer. Other water immiscible organic solvents such as diethyl ether, dichloromethane, chloroform, benzene, toluene, and n-1-butanol can be used for extraction.

특정 실시양태에서, 단계 (b)의 반응은 화학식 (VIII)의 화합물을 약 1 당량의 화학식 (IX)의 화합물과 반응시키는 것을 포함한다. 특정 실시양태에서, 단계 (b)의 반응은 반응 혼합물을 가열하는 것을 포함한다.In certain embodiments, the reaction of step (b) comprises reacting a compound of formula (VIII) with about 1 equivalent of a compound of formula (IX) . In certain embodiments, the reaction of step (b) comprises heating the reaction mixture.

단계 (b)의 특정 실시양태에서, Z1이 단일-가닥 DNA를 포함하는 경우, 방법은 상보적 DNA 가닥을 단일-가닥 DNA에 혼성화하여 Z1이 이중-가닥 DNA를 포함하는 화합물을 수득하는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태에서, 단일-가닥 DNA는 Q24이고, 상보적 DNA 가닥은 Cy3B이다.In certain embodiments of step (b), when Z 1 comprises single-stranded DNA, the method comprises hybridizing a complementary DNA strand to the single-stranded DNA to obtain a compound wherein Z 1 comprises double-stranded DNA. additionally include In certain embodiments, the single-stranded DNA is Q24 and the complementary DNA strand is Cy3B.

단계 (b)의 특정 실시양태에서, Z1이 비오틴 (예를 들어, 비스비오틴)을 포함하는 경우, 방법은 비오틴 (예를 들어, 비스비오틴)을 스트렙타비딘과 접촉시켜 Z1이 비오틴 (예를 들어, 비스비오틴) 및 스트렙타비딘을 포함하는 화합물을 수득하는 것을 추가로 포함한다.In certain embodiments of step (b), when Z 1 comprises biotin (eg, bisbiotin), the method comprises contacting biotin (eg, bisbiotin) with streptavidin so that Z 1 is biotin ( eg, bisbiotin) and streptavidin.

특정 실시양태에서, 복수의 화학식 (VI)의 펩티드, 또는 그의 염은 단백질을 효소적 소화로 처리하여 복수의 화학식 (VI)의 펩티드, 또는 그의 염을 포함하는 소화적 혼합물을 수득함으로써 수득된다. 효소적 소화는 단백질의 리신 및/또는 아르기닌 잔기의 C-말단 결합을 절단하는 것을 포함한다. 특정 실시양태에서, 효소적 소화는 트립신, Lys-C, 또는 이들의 조합을 사용하여 수행된다. 특정 실시양태에서, 효소적 소화는 단백질을 트리스(Tris)-HCl 완충제 (pH 8.5)에서 트립신 및 Lys-C와 반응시키는 것을 포함한다. 특정 실시양태에서, 20 μg 단백질의 소화 후, 복수의 화학식 (VI)의 펩티드, 또는 그의 염의 총 농도는 100 μM 미만이다.In certain embodiments, a plurality of peptides of formula (VI) , or salts thereof, are obtained by subjecting proteins to enzymatic digestion to obtain a digestive mixture comprising a plurality of peptides of formula (VI) , or salts thereof. Enzymatic digestion involves cleaving the C-terminal linkages of lysine and/or arginine residues of proteins. In certain embodiments, enzymatic digestion is performed using trypsin, Lys-C, or a combination thereof. In certain embodiments, enzymatic digestion involves reacting the protein with trypsin and Lys-C in Tris-HCl buffer (pH 8.5). In certain embodiments, after digestion of 20 μg protein, the total concentration of the plurality of peptides of formula (VI) , or salts thereof, is less than 100 μM.

특정 실시양태에서, 단백질의 술피드 모이어티는 효소적 소화 전에 보호된다. 특정 구체적인 실시양태에서, 술피드 모이어티는 단백질을 트리스(카르복시에틸)포스핀 (TCEP) 및 아이오도아세트아미드(ICM), 또는 말레이미드에 노출시킴으로써 보호된다.In certain embodiments, the sulfide moiety of the protein is protected prior to enzymatic digestion. In certain specific embodiments, the sulfide moiety is protected by exposing the protein to tris(carboxyethyl)phosphine (TCEP) and iodoacetamide (ICM), or maleimide.

특정 실시양태에서, 방법은 단계 (a) 전에 소화적 혼합물을 풍부화하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태에서, 소화적 혼합물은 풍부화 또는 정제 없이 펩티드의 선택적 C-말단 아민 관능화의 방법에 사용된다.In certain embodiments, the method further comprises enriching the digestive mixture prior to step (a). In certain embodiments, the digestive mixture is used in a method of selective C-terminal amine functionalization of peptides without enrichment or purification.

디아조 전달을 통한 선택적 아민 관능화Selective Amine Functionalization via Diazo Transfer

시퀀싱 전에, 소화된 펩티드는 펩티드를 시퀀싱 기재 상에 고정화할 수 있는 모이어티로 관능화되어야 한다. 따라서, 본 개시내용은 복수의 화학식 (XI)의 펩티드, 또는 그의 염을 Cu2+, 또는 그의 전구체, 및 약 10 내지 11의 pH를 갖는 완충제를 포함하는 조건 하에서 화학식 (XII)의 화합물과 반응시켜 복수의 화학식 (XIII)의 ε-아지도 화합물, 또는 그의 염을 수득하는 것을 포함하는 펩티드의 선택적 N-관능화의 방법을 제공한다.Prior to sequencing, digested peptides must be functionalized with moieties capable of immobilizing the peptides onto the sequencing substrate. Accordingly, the present disclosure provides the reaction of a plurality of peptides of Formula (XI) , or salts thereof, with a compound of Formula (XII) under conditions comprising Cu 2+ , or a precursor thereof, and a buffer having a pH of about 10 to 11 to obtain a plurality of ε-azido compounds of formula (XIII) , or salts thereof.

Figure pct00021
Figure pct00021

여기서 각각의 P는 독립적으로 N-말단 아민을 갖는 펩티드이다.wherein each P is independently a peptide with an N-terminal amine.

Figure pct00022
Figure pct00022

Figure pct00023
Figure pct00023

각각의 P는 독립적으로 N-말단 아민을 갖는 펩티드이다. 특정 실시양태에서, P는 2 내지 100개의 아미노산 잔기를 갖는다. 특정 실시양태에서, P는 2 내지 30개의 아미노산 잔기를 갖는다. 일부 실시양태에서, 반응에서 펩티드의 농도는 필요한 임의의 생각할 수 있는 농도이다.Each P is independently a peptide with an N-terminal amine. In certain embodiments, P has 2 to 100 amino acid residues. In certain embodiments, P has 2 to 30 amino acid residues. In some embodiments, the concentration of peptide in a reaction is any conceivable concentration required.

특정 실시양태에서, Cu2+ 염은 CuCl2, CuBr2, Cu(OH)2, 또는 CuSO4이다. 특정 실시양태에서, Cu2+ 염은 CuSO4이다. 특정 실시양태에서, Cu2+ 염의 몰량은 화학식 (XI)의 화합물의 몰량의 약 2.5배이다. 특정 특정 실시양태에서, Cu2+ 염의 농도는 약 250 μM이다. 일부 실시양태에서, Cu2+ 염의 농도는 1 내지 5 mM 또는 100 내지 1000 μM이다.In certain embodiments, the Cu 2+ salt is CuCl 2 , CuBr 2 , Cu(OH) 2 , or CuSO 4 . In certain embodiments, the Cu 2+ salt is CuSO 4 . In certain embodiments, the molar amount of the Cu 2+ salt is about 2.5 times the molar amount of the compound of formula (XI) . In certain particular embodiments, the concentration of the Cu 2+ salt is about 250 μM. In some embodiments, the concentration of the Cu 2+ salt is between 1 and 5 mM or between 100 and 1000 μM.

특정 실시양태에서, 조건은 약 20 내지 30 ℃, 예를 들어, 20 내지 25 ℃, 22 내지 27 ℃, 25 내지 30 ℃, 20 ℃, 21 ℃, 22 ℃, 23 ℃, 24 ℃, 25 ℃, 26 ℃, 27 ℃, 28 ℃, 29 ℃, 또는 30 ℃에서의 반응을 추가로 포함한다.In certain embodiments, the conditions are about 20 to 30 °C, e.g., 20 to 25 °C, 22 to 27 °C, 25 to 30 °C, 20 °C, 21 °C, 22 °C, 23 °C, 24 °C, 25 °C, further comprising a reaction at 26 °C, 27 °C, 28 °C, 29 °C, or 30 °C.

특정 실시양태에서, 조건은 약 30 내지 60분, 예를 들어, 30 내지 35분, 35 내지 40분, 40 내지 45분, 45 내지 50분, 50 내지 55분, 또는 55 내지 60분 동안의 반응을 추가로 포함한다.In certain embodiments, the conditions react for about 30 to 60 minutes, e.g., 30 to 35 minutes, 35 to 40 minutes, 40 to 45 minutes, 45 to 50 minutes, 50 to 55 minutes, or 55 to 60 minutes. additionally includes

특정 실시양태에서, 완충제는 약 10.5의 pH를 갖는다. 특정 실시양태에서, 완충제는 비카르보네이트, 예를 들어, 중탄산나트륨을 포함한다. 특정 실시양태에서, 완충제는 카르보네이트, 예를 들어, 탄산칼륨을 포함한다. 특정 실시양태에서, 완충제는 포스페이트, 예를 들어, 인산칼륨을 포함한다. 일부 실시양태에서, 완충제는 아미노 기를 포함하지 않는다. 일부 실시양태에서, 완충제는 굿(Good) 완충제 (예를 들어, HEPES, TRIS)이다. 특정 실시양태에서, 완충제는 10 mM 내지 1M, 예를 들어, 10 내지 100mM, 50 내지 500 mM, 50 내지 100 mM, 또는 100 mM의 범위의 농도를 갖는다.In certain embodiments, the buffer has a pH of about 10.5. In certain embodiments, the buffering agent comprises a bicarbonate, such as sodium bicarbonate. In certain embodiments, the buffering agent comprises a carbonate, such as potassium carbonate. In certain embodiments, the buffering agent comprises a phosphate, such as potassium phosphate. In some embodiments, the buffering agent does not include amino groups. In some embodiments, the buffer is a good buffer (eg, HEPES, TRIS). In certain embodiments, the buffer has a concentration in the range of 10 mM to 1 M, eg, 10 to 100 mM, 50 to 500 mM, 50 to 100 mM, or 100 mM.

특정 실시양태에서, 화학식 (XI)의 화합물의 농도는 약 100 μM이다. 일부 실시양태에서, 화학식 (XI)의 화합물의 농도는 약 50 μM이다. 일부 실시양태에서, 화학식 (XI)의 화합물의 농도는 1 nM 내지 1 mM이다.In certain embodiments, the concentration of the compound of Formula (XI) is about 100 μM. In some embodiments, the concentration of the compound of Formula (XI) is about 50 μM. In some embodiments, the concentration of the compound of Formula (XI) is between 1 nM and 1 mM.

특정 실시양태에서, 반응에 사용되는 화학식 (XII)의 화합물의 양은 반응에 사용되는 화학식 (XI)의 화합물의 양에 비해 10 내지 30 몰 당량, 예를 들어, 약 20 몰 당량이다. 특정 실시양태에서, 화학식 (XII)의 화합물의 농도는 약 1 내지 3 mM, 예를 들어, 약 2 mM이다.In certain embodiments, the amount of compound of formula (XII) used in the reaction is from 10 to 30 molar equivalents, for example about 20 molar equivalents, relative to the amount of compound of formula (XI) used in the reaction. In certain embodiments, the concentration of the compound of Formula (XII) is between about 1 and 3 mM, for example about 2 mM.

특정 실시양태에서, 디아조 전달 반응의 N-말단:ε 선택성은 적어도 약 90%이다.In certain embodiments, the N-terminal:ε selectivity of the diazo transfer reaction is at least about 90%.

일부 실시양태에서, 방법은 복수의 화학식 (XIII)의 화합물, 또는 그의 염을 풍부화하는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태에서, 과량의 화학식 (XII)의 화합물은 정제 카트리지, 예를 들어, G-10 세파덱스 칼럼을 사용하여 반응 혼합물로부터 제거된다. 특정 실시양태에서, G-10 세파덱스 칼럼을 사용한 과량의 화학식 (XIII)의 제거는 25 mM HEPES, 25 mM KOAc, pH 7.8로의 완충제 교환을 포함한다.In some embodiments, the method further comprises enriching the plurality of compounds of Formula (XIII) , or salts thereof. In certain embodiments, excess compound of formula (XII) is removed from the reaction mixture using a purification cartridge, such as a G-10 Sephadex column. In certain embodiments, removal of excess Formula (XIII) using a G-10 Sephadex column comprises buffer exchange with 25 mM HEPES, 25 mM KOAc, pH 7.8.

일부 실시양태에서, 복수의 화학식 (XI)의 펩티드, 또는 그의 염은 단백질을 본원에 기재된 바와 같이 효소적 소화로 처리하여 복수의 화학식 (XI)의 펩티드, 또는 그의 염을 포함하는 소화적 혼합물을 수득함으로써 수득된다. 효소적 소화는 단백질의 아스파르트산 및/또는 글루탐산 잔기의 C-말단 결합을 절단하는 것을 포함한다.In some embodiments, a plurality of peptides of formula (XI) , or salts thereof, are subjected to enzymatic digestion as described herein to obtain a digestive mixture comprising a plurality of peptides of formula (XI) , or salts thereof. obtained by obtaining Enzymatic digestion involves cleaving the C-terminal linkage of aspartic acid and/or glutamic acid residues of a protein.

일부 실시양태에서, 효소적 소화는 트립신+Lys-C 소화이다. 일부 실시양태에서, 트립신+Lys-C 소화는 단백질을 pH 9.5 완충제에서 실온에서 트립신 및 Lys-C와 반응시키는 것을 포함한다.In some embodiments, the enzymatic digestion is trypsin+Lys-C digestion. In some embodiments, trypsin+Lys-C digestion comprises reacting the protein with trypsin and Lys-C in pH 9.5 buffer at room temperature.

일부 실시양태에서, 방법은 복수의 화학식 (XIII)의 화합물 또는 그의 염을 DBCO-표지된 DNA-스트렙타비딘 접합체와 반응시키며, 그에 따라 화학식 (XIII)의 화합물, 또는 그의 염의 아지드 모이어티가 DBCO (디아릴시클로옥틴)의 알킨 모이어티와 전자고리화 반응을 겪어 복수의 펩티드-DNA-스트렙타비딘 접합체를 형성하도록 하는 것을 추가로 포함한다.In some embodiments, the method reacts a plurality of compounds of formula (XIII), or salts thereof, with a DBCO-labeled DNA-streptavidin conjugate, such that the azide moiety of the compound of formula (XIII) , or salts thereof, is further comprising undergoing an electrocyclization reaction with the alkyne moiety of DBCO (diarylcyclooctyne) to form a plurality of peptide-DNA-streptavidin conjugates.

일부 실시양태에서, DBCO-표지된 DNA-스트렙타비딘은 화학식 (XIV)의 것이고:In some embodiments, the DBCO-labeled DNA-streptavidin is of formula (XIV) :

Figure pct00024
Figure pct00024

여기서 R6은 DBCO이고; L5는 링커이거나 또는 부재하고; Z2는 dsDNA-스트렙타비딘 접합체이고;wherein R 6 is DBCO; L 5 is a linker or absent; Z 2 is a dsDNA-streptavidin conjugate;

복수의 펩티드-DNA-스트렙타비딘 접합체는 화학식 (XV)의 것, 또는 그의 염이다:A plurality of peptide-DNA-streptavidin conjugates are of formula (XV) , or a salt thereof:

Figure pct00025
Figure pct00025

여기서 Y2는 화학식 (XIIIb)의 아지드 모이어티 및 R6과의 클릭 반응으로부터 초래되는 모이어티이다.wherein Y 2 is a moiety resulting from a click reaction with an azide moiety of formula (XIIIb) and R 6 .

R6은 화학식 (XIIIb)의 아지드 모이어티에 상보적인 클릭 화학 핸들을 포함하는 모이어티이다. R6의 클릭 화학 핸들은 화학식 (XIIIb)의 아지드 모이어티와 클릭 반응 (즉, 5-원 헤테로시클릭 고리를 형성하는 전자고리화 반응)을 겪을 수 있다. 특정 실시양태에서, R6은 알킨 또는 스트레인드 알켄을 포함한다. 특정 실시양태에서, 알킨은 1차 알킨이다. 특정 실시양태에서, 알킨은 시클릭 (예를 들어, 모노- 또는 폴리시클릭) 알킨 (예를 들어, 디아릴시클로옥틴, 또는 비사이클[6.1.0]노닌)이다. 특정 특정 실시양태에서, R6은 BCN을 포함한다. 다른 특정 실시양태에서, R6은 DBCO를 포함한다. 특정 실시양태에서, 스트레인드 알켄은 트랜스-시클로옥텐이다.R 6 is a moiety comprising a click chemistry handle complementary to the azide moiety of formula (XIIIb) . The click chemistry handle of R 6 can undergo a click reaction (ie, an electrocyclization reaction to form a 5-membered heterocyclic ring) with an azide moiety of formula (XIIIb) . In certain embodiments, R 6 comprises an alkyne or strained alkene. In certain embodiments, the alkyne is a primary alkyne. In certain embodiments, the alkyne is a cyclic (eg, mono- or polycyclic) alkyne (eg, diarylcyclooctyne, or bicyclic[6.1.0]nonine). In certain particular embodiments, R 6 comprises BCN. In certain other embodiments, R 6 includes DBCO. In certain embodiments, the strained alkene is trans-cyclooctene.

특정 실시양태에서, L5는 부재한다. 특정 실시양태에서, L5는 치환된 또는 비치환된 지방족 쇄이고, 여기서 하나 이상의 탄소 원자는 임의로 헤테로원자, 아릴, 헤테로아릴, 시클로알킬, 또는 헤테로시클릴 모이어티에 의해 대체된다. 특정 실시양태에서, L5는 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)이다. 다른 실시양태에서, L5는 펩티드, 또는 올리고뉴클레오티드이다.In certain embodiments, L 5 is absent. In certain embodiments, L 5 is a substituted or unsubstituted aliphatic chain, wherein one or more carbon atoms are optionally replaced by a heteroatom, aryl, heteroaryl, cycloalkyl, or heterocyclyl moiety. In certain embodiments, L 5 is polyethylene glycol (PEG). In other embodiments, L 5 is a peptide, or oligonucleotide.

특정 실시양태에서, Z2는 시스 형태의 스트렙타비딘에 특이적으로 결합하여, 표면 고정화를 위해 다른 시스-결합 부위를 자유롭게 남기는 비스-비오틴 태그로부터 제조된다.In certain embodiments, Z 2 is prepared from a bis-biotin tag that specifically binds to the cis form of streptavidin, leaving the other cis-binding site free for surface immobilization.

특정 실시양태에서, Z2는 PEG를 포함한다. 특정 실시양태에서, Z2는 비오틴 (예를 들어, 비스비오틴)을 추가로 포함한다. 특정 실시양태에서, Z2가 단일-가닥 DNA를 포함하는 경우, 방법은 상보적 DNA 가닥을 단일-가닥 DNA에 혼성화하여 Z2가 이중-가닥 DNA를 포함하는 화합물을 수득하는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태에서, 단일-가닥 DNA는 Q24이고, 상보적 DNA 가닥은 Cy3B이다.In certain embodiments, Z 2 comprises PEG. In certain embodiments, Z 2 further comprises biotin (eg, bisbiotin). In certain embodiments, when Z 2 comprises single-stranded DNA, the method further comprises hybridizing the complementary DNA strand to the single-stranded DNA to obtain a compound in which Z 2 comprises double-stranded DNA . In certain embodiments, the single-stranded DNA is Q24 and the complementary DNA strand is Cy3B.

특정 실시양태에서, 화학식 (XIV)는 Q24-BisBt-BCN이다. 특정 실시양태에서, 화학식 (XIV)는 Q24- BisBt-DBCO이다. 특정 실시양태에서, 화학식 (XIV)는 Q24- BisBt-TCO이다. 일반적으로, 화학식 (XIV)는 분지화 모이어티 (예를 들어, 1, 3, 5-트리카르복실레이트 모이어티)를 포함할 수 있고, 여기서 2개의 분지는 비오틴 모이어티에의 직접적 또는 간접적 부착이고, 제3 분지는 수용성 모이어티 (예를 들어, 폴리뉴클레오티드, 예컨대 Q24)에의 부착이다. 특정 실시양태에서 화학식 (XIV)는 (i) 비스비오틴-아지드 관능화된 링커 및 (ii) 알킨 (예를 들어, BCN)-관능화된 폴리뉴클레오티드 (예를 들어 Q24)를 포함하는 단편의 클릭-커플링으로부터 유래된 트리아졸 모이어티를 포함한다. 클릭-커플링된 생성물은 추가의 클릭 핸들 R6, 예컨대 BCN 또는 DBCO를 도입하도록 유도체화될 수 있다.In certain embodiments, formula (XIV) is Q24-BisBt-BCN. In certain embodiments, Formula (XIV) is Q24-BisBt-DBCO. In certain embodiments, Formula (XIV) is Q24-BisBt-TCO. In general, Formula (XIV) can include a branching moiety (eg, a 1, 3, 5-tricarboxylate moiety), wherein the two branches are direct or indirect attachments to a biotin moiety and , the third branch is attachment to a water soluble moiety (eg, a polynucleotide such as Q24). In certain embodiments, formula (XIV) is a fragment comprising (i) a bisbiotin-azide functionalized linker and (ii) an alkyne (eg, BCN)-functionalized polynucleotide (eg, Q24). It contains a triazole moiety derived from click-coupling. Click-coupled products can be derivatized to introduce additional click handles R 6 , such as BCN or DBCO.

특정 실시양태에서, Z2가 비오틴 (예를 들어, 비스비오틴)을 포함하는 경우, 방법은 비오틴 (예를 들어, 비스비오틴)을 스트렙타비딘과 접촉시켜 Z2가 비오틴 (예를 들어, 비스비오틴) 및 스트렙타비딘을 포함하는 화합물을 수득하는 것을 추가로 포함한다.In certain embodiments, when Z 2 comprises biotin (eg, bisbiotin), the method comprises contacting biotin (eg, bisbiotin) with streptavidin so that Z 2 is biotin (eg, bisbiotin). biotin) and streptavidin.

특정 실시양태에서, 펩티드의 선택적 N-관능화의 방법은 도 6에 나타내어진 바와 같은 하나 이상의 단계에 따라 수행된다.In certain embodiments, the method of selective N-functionalization of a peptide is performed according to one or more steps as shown in FIG. 6 .

클릭 화학click chemistry

특정 실시양태에서, 호스트를 태그에 접합시키는데 사용되는 반응은 "클릭 화학" 반응 (예를 들어, 휘스겐(Huisgen) 알킨-아지드 시클로첨가)이다. 관련 기술분야에 공지된 임의의 "클릭 화학" 반응은 이 목적을 위해 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 클릭 화학은 2001년에 샤프리스(Sharpless)에 의해 도입된 화학적 접근법이며, 작은 단위를 함께 연결함으로써 물질을 빠르게 및 신뢰성 있게 생성하도록 적합화된 화학을 기재한다. 예를 들어, 문헌 [Kolb, Finn and Sharpless, Angewandte Chemie International Edition (2001) 40: 2004-2021]; [Evans, Australian Journal of Chemistry (2007) 60: 384-395)]을 참조한다. 예시적인 커플링 반응 (이의 일부는 "클릭 화학"으로서 분류될 수 있음)은 활성화된 산 또는 아실 할라이드로부터의 에스테르, 티오에스테르, 아미드의 형성 (예를 들어, 예컨대 펩티드 커플링); 친핵성 이동 반응 (예를 들어, 예컨대 할라이드의 친핵성 이동 또는 스트레인드 고리 시스템의 개환); 아지드-알킨 휘스겐 시클로첨가; 티올-인 첨가; 이민 형성; 미카엘(Michael) 첨가 (예를 들어, 말레이미드 첨가); 및 디엘스-알더(Diels-Alder) 반응 (예를 들어, 테트라진 [4 + 2] 시클로첨가)을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.In certain embodiments, the reaction used to conjure the host to the tag is a “click chemistry” reaction (eg, Huisgen alkyne-azide cycloaddition). It should be understood that any "click chemistry" reaction known in the art can be used for this purpose. Click chemistry is a chemical approach introduced by Sharpless in 2001 and describes chemistry adapted to rapidly and reliably create materials by linking small units together. See, eg, Kolb, Finn and Sharpless, Angewandte Chemie International Edition (2001) 40: 2004-2021; See Evans, Australian Journal of Chemistry (2007) 60: 384-395). Exemplary coupling reactions (some of which may be classified as "click chemistry") include formation of esters, thioesters, amides from activated acids or acyl halides (eg, such as peptide coupling); nucleophilic shift reactions (eg, such as nucleophilic shifts of halides or ring opening of strained ring systems); azide-alkyne Huisgen cycloaddition; thiol-phosphorus addition; immigration formation; Michael addition (e.g. maleimide addition); and Diels-Alder reactions (eg, tetrazine [4 + 2] cycloaddition).

용어 "클릭 화학"은 반응성 기를 포함하는 작은 단위를 함께 연결함으로써 공유 결합을 빠르게 및 신뢰성 있게 생성하도록 적합화된 화학을 기재하는, 더 스크립스 리서치 인스티튜트(The Scripps Research Institute)의 케이. 배리 샤프리스(K. Barry Sharpless)에 의해 도입된 화학적 합성 기술을 지칭한다. 예를 들어, 문헌 [Kolb, Finn and Sharpless Angewandte Chemie International Edition (2001) 40: 2004-2021]; [Evans, Australian Journal of Chemistry (2007) 60: 384-395)]을 참고한다. 예시적인 반응은 아지드-알킨 휘스겐 시클로첨가; 및 디엘스-알더 반응 (예를 들어, 테트라진 [4 + 2] 시클로첨가)을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시양태에서, 클릭 화학 반응은 모듈식이고/거나, 범위에 있어서 광범위하고/거나, 높은 화학적 수율을 제공하고/거나, 해롭지 않은 부산물을 생성하고/거나, 입체특이적이고/거나, 단일 반응 생성물과의 반응에 바람직한 > 84 kJ/mol의 큰 열역학적 구동력을 나타내고/거나, 생리학적 조건 하에서 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 클릭 화학 반응은 높은 원자 경제학을 나타내고/거나, 간단한 반응 조건 하에서 수행될 수 있고/거나, 용이하게 입수가능한 출발 물질 및 시약을 사용하고/거나, 독성 용매를 사용하지 않거나 양성 또는 용이하게 제거되는 용매 (바람직하게는 물)를 사용하고/거나, 비-크로마토그래피적 방법 (결정화 또는 증류)에 의한 간단한 생성물 단리를 제공한다.The term “click chemistry” describes chemistry adapted to rapidly and reliably create covalent bonds by linking together small units containing reactive groups, K. of The Scripps Research Institute. Refers to a chemical synthesis technique introduced by K. Barry Sharpless. See, eg, Kolb, Finn and Sharpless Angewandte Chemie International Edition (2001) 40: 2004-2021; See Evans, Australian Journal of Chemistry (2007) 60: 384-395). Exemplary reactions include azide-alkyne Huisgen cycloaddition; and Diels-Alder reactions (eg, tetrazine [4 + 2] cycloaddition). In some embodiments, a click chemistry reaction is modular, broad in scope, provides high chemical yield, produces harmless by-products, stereospecific, and/or a single reaction product. and/or can be carried out under physiological conditions. In some embodiments, a click chemistry reaction exhibits high atom economics, can be performed under simple reaction conditions, uses readily available starting materials and reagents, and/or does not use toxic solvents or uses benign or Uses easily removable solvents (preferably water) and/or provides simple product isolation by non-chromatographic methods (crystallization or distillation).

본원에 사용된 용어 "클릭 화학 핸들"은 클릭 화학 반응에 참여할 수 있는 반응물, 또는 반응성 기를 지칭한다. 예를 들어, 스트레인드 알킨, 예를 들어, 시클로옥틴은 클릭 화학 핸들인데, 이는 그것이 스트레인-촉진된 시클로첨가에 참여할 수 있기 때문이다 (예를 들어, 표 1 참조). 일반적으로, 클릭 화학 반응은 서로와 반응할 수 있는 클릭 화학 핸들을 포함하는 적어도 2개의 분자를 요구한다. 서로와 반응성인 이러한 클릭 화학 핸들 쌍은 때때로 본원에서 파트너 클릭 화학 핸들로 지칭된다. 예를 들어, 아지드는 시클로옥틴 또는 임의의 다른 알킨에 대한 파트너 클릭 화학 핸들이다. 본 발명의 일부 측면에 따라 사용하는데 적합한 예시적인 클릭 화학 핸들은 본원에, 예를 들어 표 1 및 2에 기재되어 있다. 다른 적합한 클릭 화학 핸들은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다.As used herein, the term "click chemistry handle" refers to a reactant, or reactive group, capable of participating in a click chemistry reaction. For example, strained alkynes, such as cyclooctyne, are click chemical handles because they can participate in strain-facilitated cycloadditions (see, eg, Table 1). Generally, click chemistry reactions require at least two molecules containing click chemistry handles that can react with each other. Pairs of such click chemistry handles that are reactive with each other are sometimes referred to herein as partner click chemistry handles. For example, an azide is a partner click chemical handle to cyclooctyne or any other alkyne. Exemplary click chemistry handles suitable for use according to some aspects of the present invention are set forth herein, for example in Tables 1 and 2. Other suitable click chemistry handles are known to those skilled in the art.

Figure pct00026
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표 1: 예시적인 클릭 화학 핸들 및 반응. Table 1 : Exemplary click chemistry handles and reactions.

일부 실시양태에서, 금속 촉매, 예를 들어, 구리 (II)의 존재 하에서 반응하여 공유 결합을 형성할 수 있는 클릭 화학 핸들이 사용된다. 일부 실시양태에서, 금속 촉매의 부재 하에서 반응하여 공유 결합을 형성할 수 있는 클릭 화학 핸들이 사용된다. 이러한 클릭 화학 핸들은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 널리 공지되어 있으며, 문헌 [Becer, Hoogenboom, and Schubert, Click Chemistry beyond Metal-Catalyzed Cycloaddition, Angewandte Chemie International Edition (2009) 48: 4900 - 4908]에 기재된 클릭 화학 핸들을 포함한다.In some embodiments, a click chemistry handle is used that can react to form covalent bonds in the presence of a metal catalyst, such as copper (II). In some embodiments, click chemistry handles are used that can react to form covalent bonds in the absence of a metal catalyst. Such click chemistry handles are well known to those skilled in the art and described in Becer, Hoogenboom, and Schubert, Click Chemistry beyond Metal-Catalyzed Cycloaddition, Angewandte Chemie International Edition (2009) 48: 4900 - 4908. Includes click chemistry handle.

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표 2: 예시적인 클릭 화학 핸들 및 반응. Table 2 : Exemplary click chemistry handles and reactions.

문헌 [From Becer, Hoogenboom, and Schubert, Click Chemistry Beyond Metal-Catalyzed Cycloaddition, Angewandte Chemie International Edition (2009) 48: 4900 - 4908]로부터.From Becer, Hoogenboom, and Schubert, Click Chemistry Beyond Metal-Catalyzed Cycloaddition , Angewandte Chemie International Edition (2009) 48: 4900 - 4908.

본원에 기재된 접합의 방법에 사용하는데 적합한 추가의 클릭 화학 핸들은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 널리 공지되어 있으며, 이러한 클릭 화학 핸들은 PCT/US2012/044584 및 그 안의 참고문헌에 기재된 클릭 화학 반응 파트너, 기, 및 핸들을 포함하나 이에 제한되지는 않으며, 이 참고문헌은 클릭 화학 핸들 및 방법론에 대해 본원에 참조로 포함된다.Additional click chemistry handles suitable for use in the methods of conjugation described herein are well known to those skilled in the art, and such click chemistry handles include the click chemistry reaction partners described in PCT/US2012/044584 and references therein. , groups, and handles, which references are incorporated herein by reference for click chemistry handles and methodologies.

화합물compound

특정 측면에서, 본 개시내용은 다양한 실시양태에서 본원에 기재된 바와 같은 화학식 (II), (IIa), (III), (IIIa), (IV), (V), (Va), (VII), (VIII), (VIIIa), (VIIIb), (XIV), (X), (XI), (XII), (XIIIa), (XIIIb), (XV)의 화합물, 및 그의 염을 제공한다.In certain aspects, the present disclosure provides, in various embodiments, Formulas (II), (IIa), (III), (IIIa), (IV), (V), (Va), (VII), (VIII), (VIIIa), (VIIIb), (XIV), (X), (XI), (XII), (XIIIa), (XIIIb), (XV), and salts thereof.

특정 실시양태에서, 화합물은 수용성이다.In certain embodiments, the compound is water soluble.

특정 실시양태에서, 화합물은 단백질 및 펩티드의 분석, 예컨대 펩티드 시퀀싱에 관한 적용에 유용하다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 화학식 (V), (X), (XV)의 화합물, 및 그의 염은 표면에 공유 또는 비-공유 부착될 수 있다.In certain embodiments, the compounds are useful for applications involving the analysis of proteins and peptides, such as peptide sequencing. For example, in certain embodiments, compounds of Formulas (V), (X), (XV) , and salts thereof may be covalently or non-covalently attached to a surface.

정의Justice

하기 설명에서, 특정 구체적인 상세사항은 본 발명의 다양한 실시양태의 철저한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 관련 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 이들 상세사항 없이 실시될 수 있음을 이해할 것이다.In the following description, certain specific details are set forth to provide a thorough understanding of the various embodiments of the present invention. However, one skilled in the relevant art will understand that the present invention may be practiced without these details.

맥락이 달리 요구하지 않는 한, 본 명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐, 단어 "포함하다(comprise)" 및 그의 파생어, 예컨대 "포함하다(comprises)" 및 "포함하는"은 개방, 포함적 의미로 (즉, "포함하나 이에 제한되지는 않는")으로 해석되어야 한다.Throughout this specification and claims, unless the context requires otherwise, the word “comprise” and its derivatives, such as “comprises” and “comprising,” are used in an open, inclusive sense ( ie, "including but not limited to").

달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 명세서 및 청구범위에 사용된 단수 형태는 맥락이 명백하게 달리 나타내지 않는 한, 복수 언급대상을 포함한다.Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. As used in the specification and claims, the singular forms "a" and "an" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.

용어 "지방족"은 알킬, 알케닐, 알키닐, 및 카르보시클릭 기를 지칭한다. 마찬가지로, 용어 "헤테로지방족"은 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 및 헤테로시클릭 기를 지칭한다.The term "aliphatic" refers to alkyl, alkenyl, alkynyl, and carbocyclic groups. Likewise, the term “heteroaliphatic” refers to heteroalkyl, heteroalkenyl, heteroalkynyl, and heterocyclic groups.

용어 "알킬"은 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 포화 탄화수소 기의 라디칼을 지칭한다 ("C1-20 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-10 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-9 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-8 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-7 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-6 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-5 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-4 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-3 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1 내지 2개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-2 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2-6 알킬"). C1-6 알킬 기의 예는 메틸 (C1), 에틸 (C2), 프로필 (C3) (예를 들어, n-프로필, 이소프로필), 부틸 (C4) (예를 들어, n-부틸, tert-부틸, sec-부틸, 이소-부틸), 펜틸 (C5) (예를 들어, n-펜틸, 3-펜타닐, 아밀, 네오펜틸, 3-메틸-2-부타닐, 3차 아밀), 및 헥실 (C6) (예를 들어, n-헥실)을 포함한다. 알킬 기의 추가의 예는 n-헵틸 (C7), n-옥틸 (C8) 등을 포함한다. 달리 특정되지 않는 한, 알킬 기의 각각의 경우는 독립적으로 비치환되거나 ("비치환된 알킬") 또는 하나 이상의 치환기 (예를 들어, 할로겐, 예컨대 F)로 치환된다 ("치환된 알킬"). 특정 실시양태에서, 알킬 기는 비치환된 C1-10 알킬 (예컨대 비치환된 C1-6 알킬, 예를 들어, -CH3 (Me), 비치환된 에틸 (Et), 비치환된 프로필 (Pr, 예를 들어, 비치환된 n-프로필 (n-Pr), 비치환된 이소프로필 (i-Pr)), 비치환된 부틸 (Bu, 예를 들어, 비치환된 n-부틸 (n-Bu), 비치환된 tert-부틸 (tert-Bu 또는 t-Bu), 비치환된 sec-부틸 (sec-Bu 또는 s-Bu), 비치환된 이소부틸 (i-Bu))이다. 특정 실시양태에서, 알킬 기는 치환된 C1-10 알킬 (예컨대 치환된 C1-6 알킬, 예를 들어, -CH2F, -CHF2, -CF3 또는 벤질 (Bn))이다. 알킬 기는 분지형 또는 비분지형일 수 있다.The term “alkyl” refers to a radical of a straight-chain or branched saturated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms (“C 1-20 alkyl”). In some embodiments, an alkyl group has 1 to 10 carbon atoms (“C 1-10 alkyl”). In some embodiments, an alkyl group has 1 to 9 carbon atoms (“C 1-9 alkyl”). In some embodiments, an alkyl group has 1 to 8 carbon atoms (“C 1-8 alkyl”). In some embodiments, an alkyl group has 1 to 7 carbon atoms (“C 1-7 alkyl”). In some embodiments, an alkyl group has 1 to 6 carbon atoms (“C 1-6 alkyl”). In some embodiments, an alkyl group has 1 to 5 carbon atoms (“C 1-5 alkyl”). In some embodiments, an alkyl group has 1 to 4 carbon atoms (“C 1-4 alkyl”). In some embodiments, an alkyl group has 1 to 3 carbon atoms (“C 1-3 alkyl”). In some embodiments, an alkyl group has 1 to 2 carbon atoms (“C 1-2 alkyl”). In some embodiments, an alkyl group has 1 carbon atom (“C 1 alkyl”). In some embodiments, an alkyl group has 2 to 6 carbon atoms (“C 2-6 alkyl”). Examples of C 1-6 alkyl groups include methyl (C 1 ), ethyl (C 2 ), propyl (C 3 ) (eg n-propyl, isopropyl), butyl (C 4 ) (eg n -butyl, tert-butyl, sec-butyl, iso-butyl), pentyl (C 5 ) (eg n-pentyl, 3-pentanyl, amyl, neopentyl, 3-methyl-2-butanyl, tertiary amyl), and hexyl (C 6 ) (eg, n-hexyl). Further examples of alkyl groups include n-heptyl (C 7 ), n-octyl (C 8 ), and the like. Unless otherwise specified, each instance of an alkyl group is independently unsubstituted ("unsubstituted alkyl") or substituted with one or more substituents (eg, halogen, such as F) ("substituted alkyl") . In certain embodiments, an alkyl group is an unsubstituted C 1-10 alkyl (such as unsubstituted C 1-6 alkyl, eg, —CH 3 (Me), unsubstituted ethyl (Et), unsubstituted propyl ( Pr, e.g., unsubstituted n-propyl (n-Pr), unsubstituted isopropyl (i-Pr)), unsubstituted butyl (Bu, e.g., unsubstituted n-butyl (n- Bu), unsubstituted tert-butyl (tert-Bu or t -Bu), unsubstituted sec-butyl (sec-Bu or s-Bu), unsubstituted isobutyl (i-Bu)). In embodiments, an alkyl group is a substituted C 1-10 alkyl (such as a substituted C 1-6 alkyl, eg, -CH 2 F, -CHF 2 , -CF 3 or benzyl (Bn)). or unbranched.

용어 "알케닐"은 1 내지 20개의 탄소 원자 및 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합 (예를 들어, 1, 2, 3, 또는 4개의 이중 결합)을 갖는 직쇄 또는 분지형 탄화수소 기의 라디칼을 지칭한다. 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-20 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-12 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 1 내지 11개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-11 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-10 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-9 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-8 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-7 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-6 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-5 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-4 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-3 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 1 내지 2개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-2 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 1개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1 알케닐"). 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합은 내부 (예컨대 2-부테닐에서) 또는 말단 (예컨대 1-부테닐에서)일 수 있다. C1-4 알케닐 기의 예는 메틸리데닐 (C1), 에테닐 (C2), 1-프로페닐 (C3), 2-프로페닐 (C3), 1-부테닐 (C4), 2-부테닐 (C4), 부타디에닐 (C4) 등을 포함한다. C1-6 알케닐 기의 예는 상기 언급된 C2-4 알케닐 기 뿐만 아니라 펜테닐 (C5), 펜타디에닐 (C5), 헥세닐 (C6) 등을 포함한다. 알케닐의 추가의 예는 헵테닐 (C7), 옥테닐 (C8), 옥타트리에닐 (C8) 등을 포함한다. 달리 특정되지 않는 한, 알케닐 기의 각각의 경우는 독립적으로 비치환되거나 ("비치환된 알케닐") 또는 하나 이상의 치환기로 치환된다 ("치환된 알케닐"). 특정 실시양태에서, 알케닐 기는 비치환된 C1-20 알케닐이다. 특정 실시양태에서, 알케닐 기는 치환된 C1-20 알케닐이다. 알케닐 기에서, 입체화학이 특정되지 않은 C=C 이중 결합 (예를 들어, -CH=CHCH3 또는

Figure pct00028
)은 (E)- 또는 (Z)-배치이다.The term "alkenyl" refers to a radical of a straight-chain or branched hydrocarbon group having from 1 to 20 carbon atoms and at least one carbon-carbon double bond (eg, 1, 2, 3, or 4 double bonds). . In some embodiments, an alkenyl group has 1 to 20 carbon atoms (“C 1-20 alkenyl”). In some embodiments, an alkenyl group has 1 to 12 carbon atoms (“C 1-12 alkenyl”). In some embodiments, an alkenyl group has 1 to 11 carbon atoms (“C 1-11 alkenyl”). In some embodiments, an alkenyl group has 1 to 10 carbon atoms (“C 1-10 alkenyl”). In some embodiments, an alkenyl group has 1 to 9 carbon atoms (“C 1-9 alkenyl”). In some embodiments, an alkenyl group has 1 to 8 carbon atoms (“C 1-8 alkenyl”). In some embodiments, an alkenyl group has 1 to 7 carbon atoms (“C 1-7 alkenyl”). In some embodiments, an alkenyl group has 1 to 6 carbon atoms (“C 1-6 alkenyl”). In some embodiments, an alkenyl group has 1 to 5 carbon atoms (“C 1-5 alkenyl”). In some embodiments, an alkenyl group has 1 to 4 carbon atoms (“C 1-4 alkenyl”). In some embodiments, an alkenyl group has 1 to 3 carbon atoms (“C 1-3 alkenyl”). In some embodiments, an alkenyl group has 1 to 2 carbon atoms (“C 1-2 alkenyl”). In some embodiments, an alkenyl group has 1 carbon atom (“C 1 alkenyl”). The one or more carbon-carbon double bonds may be internal (eg in 2-butenyl) or terminal (eg in 1-butenyl). Examples of C 1-4 alkenyl groups include methylidenyl (C 1 ), ethenyl (C 2 ), 1-propenyl (C 3 ), 2-propenyl (C 3 ), 1-butenyl (C 4 ), 2-butenyl (C 4 ), butadienyl (C 4 ) and the like. Examples of C 1-6 alkenyl groups include pentenyl (C 5 ), pentadienyl (C 5 ), hexenyl (C 6 ), and the like, as well as the aforementioned C 2-4 alkenyl groups. Further examples of alkenyl include heptenyl (C 7 ), octenyl (C 8 ), octatrienyl (C 8 ), and the like. Unless otherwise specified, each instance of an alkenyl group is independently unsubstituted (“unsubstituted alkenyl”) or substituted with one or more substituents (“substituted alkenyl”). In certain embodiments, an alkenyl group is an unsubstituted C 1-20 alkenyl. In certain embodiments, an alkenyl group is a substituted C 1-20 alkenyl. In an alkenyl group, a C=C double bond of unspecified stereochemistry (eg -CH=CHCH 3 or
Figure pct00028
) is (E)- or (Z)-configuration.

용어 "헤테로알케닐"은 모 쇄 내에 (예를 들어, 그의 인접한 탄소 원자 사이에 삽입된) 및/또는 모 쇄의 하나 이상의 말단 위치(들)에 놓인 산소, 질소, 또는 황으로부터 선택되는 적어도 하나의 헤테로원자 (예를 들어, 1, 2, 3, 또는 4개의 헤테로원자)를 추가로 포함하는 알케닐 기를 지칭한다. 특정 실시양태에서, 헤테로알케닐 기는 1 내지 20개의 탄소 원자, 적어도 하나의 이중 결합, 및 모 쇄 내에 1개 이상의 헤테로원자를 갖는 기를 지칭한다 ("헤테로C1-20 알케닐"). 특정 실시양태에서, 헤테로알케닐 기는 1 내지 12개의 탄소 원자, 적어도 하나의 이중 결합, 및 모 쇄 내에 1개 이상의 헤테로원자를 갖는 기를 지칭한다 ("헤테로C1-12 알케닐"). 특정 실시양태에서, 헤테로알케닐 기는 1 내지 11개의 탄소 원자, 적어도 하나의 이중 결합, 및 모 쇄 내에 1개 이상의 헤테로원자를 갖는 기를 지칭한다 ("헤테로C1-11 알케닐"). 특정 실시양태에서, 헤테로알케닐 기는 1 내지 10개의 탄소 원자, 적어도 하나의 이중 결합, 및 모 쇄 내에 1개 이상의 헤테로원자를 갖는 기를 지칭한다 ("헤테로C1-10 알케닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알케닐 기는 1 내지 9개의 탄소 원자, 적어도 하나의 이중 결합, 및 모 쇄 내에 1개 이상의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-9 알케닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알케닐 기는 1 내지 8개의 탄소 원자, 적어도 하나의 이중 결합, 및 모 쇄 내에 1개 이상의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-8 알케닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알케닐 기는 1 내지 7개의 탄소 원자, 적어도 하나의 이중 결합, 및 모 쇄 내에 1개 이상의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-7 알케닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알케닐 기는 1 내지 6개의 탄소 원자, 적어도 하나의 이중 결합, 및 모 쇄 내에 1개 이상의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-6 알케닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알케닐 기는 1 내지 5개의 탄소 원자, 적어도 하나의 이중 결합, 및 모 쇄 내에 1 또는 2개의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-5 알케닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알케닐 기는 1 내지 4개의 탄소 원자, 적어도 하나의 이중 결합, 및 모 쇄 내에 1 또는 2개의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-4 알케닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알케닐 기는 1 내지 3개의 탄소 원자, 적어도 하나의 이중 결합, 및 모 쇄 내에 1개의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-3 알케닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알케닐 기는 1 내지 2개의 탄소 원자, 적어도 하나의 이중 결합, 및 모 쇄 내에 1개의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-2 알케닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알케닐 기는 1 내지 6개의 탄소 원자, 적어도 하나의 이중 결합, 및 모 쇄 내에 1 또는 2개의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-6 알케닐"). 달리 특정되지 않는 한, 헤테로알케닐 기의 각각의 경우는 독립적으로 비치환되거나 ("비치환된 헤테로알케닐") 또는 하나 이상의 치환기로 치환된다 ("치환된 헤테로알케닐"). 특정 실시양태에서, 헤테로알케닐 기는 비치환된 헤테로C1-20 알케닐이다. 특정 실시양태에서, 헤테로알케닐 기는 치환된 헤테로C1-20 알케닐이다.The term “heteroalkenyl” refers to at least one selected from oxygen, nitrogen, or sulfur located within the parent chain (e.g., inserted between adjacent carbon atoms thereof) and/or at one or more terminal position(s) of the parent chain. refers to an alkenyl group that further comprises a heteroatom of (eg, 1, 2, 3, or 4 heteroatoms). In certain embodiments, a heteroalkenyl group refers to a group having 1 to 20 carbon atoms, at least one double bond, and 1 or more heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-20 alkenyl”). In certain embodiments, a heteroalkenyl group refers to a group having 1 to 12 carbon atoms, at least one double bond, and 1 or more heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-12 alkenyl”). In certain embodiments, a heteroalkenyl group refers to a group having 1 to 11 carbon atoms, at least one double bond, and 1 or more heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-11 alkenyl”). In certain embodiments, a heteroalkenyl group refers to a group having 1 to 10 carbon atoms, at least one double bond, and 1 or more heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-10 alkenyl”). In some embodiments, a heteroalkenyl group has 1 to 9 carbon atoms, at least one double bond, and 1 or more heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-9 alkenyl”). In some embodiments, a heteroalkenyl group has 1 to 8 carbon atoms, at least one double bond, and 1 or more heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-8 alkenyl”). In some embodiments, a heteroalkenyl group has 1 to 7 carbon atoms, at least one double bond, and 1 or more heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-7 alkenyl”). In some embodiments, a heteroalkenyl group has 1 to 6 carbon atoms, at least one double bond, and 1 or more heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-6 alkenyl”). In some embodiments, a heteroalkenyl group has 1 to 5 carbon atoms, at least one double bond, and 1 or 2 heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-5 alkenyl”). In some embodiments, a heteroalkenyl group has 1 to 4 carbon atoms, at least one double bond, and 1 or 2 heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-4 alkenyl”). In some embodiments, a heteroalkenyl group has 1 to 3 carbon atoms, at least one double bond, and 1 heteroatom within the parent chain (“heteroC 1-3 alkenyl”). In some embodiments, a heteroalkenyl group has 1 to 2 carbon atoms, at least one double bond, and 1 heteroatom within the parent chain (“heteroC 1-2 alkenyl”). In some embodiments, a heteroalkenyl group has 1 to 6 carbon atoms, at least one double bond, and 1 or 2 heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-6 alkenyl”). Unless otherwise specified, each instance of a heteroalkenyl group is independently unsubstituted ("unsubstituted heteroalkenyl") or substituted with one or more substituents ("substituted heteroalkenyl"). In certain embodiments, a heteroalkenyl group is an unsubstituted heteroC 1-20 alkenyl. In certain embodiments, a heteroalkenyl group is a substituted heteroC 1-20 alkenyl.

용어 "알키닐"은 1 내지 20개의 탄소 원자 및 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합 (예를 들어, 1, 2, 3, 또는 4개의 삼중 결합)을 갖는 직쇄 또는 분지형 탄화수소 기의 라디칼을 지칭한다 ("C1-20 알키닐"). 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-10 알키닐"). 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-9 알키닐"). 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-8 알키닐"). 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-7 알키닐"). 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-6 알키닐"). 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-5 알키닐"). 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-4 알키닐"). 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-3 알키닐"). 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 1 내지 2개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-2 알키닐"). 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 1개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1 알키닐"). 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합은 내부 (예컨대 2-부티닐에서) 또는 말단 (예컨대 1-부티닐에서)일 수 있다. C1-4 알키닐 기의 예는 제한 없이, 메틸리디닐 (C1), 에티닐 (C2), 1-프로피닐 (C3), 2-프로피닐 (C3), 1-부티닐 (C4), 2-부티닐 (C4) 등을 포함한다. C1-6 알케닐 기의 예는 상기 언급된 C2-4 알키닐 기 뿐만 아니라 펜티닐 (C5), 헥시닐 (C6) 등을 포함한다. 알키닐의 추가의 예는 헵티닐 (C7), 옥티닐 (C8) 등을 포함한다. 달리 특정되지 않는 한, 알키닐 기의 각각의 경우는 독립적으로 비치환되거나 ("비치환된 알키닐") 또는 하나 이상의 치환기로 치환된다 ("치환된 알키닐"). 특정 실시양태에서, 알키닐 기는 비치환된 C1-20 알키닐이다. 특정 실시양태에서, 알키닐 기는 치환된 C1-20 알키닐이다.The term "alkynyl" refers to a radical of a straight-chain or branched hydrocarbon group having from 1 to 20 carbon atoms and at least one carbon-carbon triple bond (eg, 1, 2, 3, or 4 triple bonds). ("C 1-20 alkynyl"). In some embodiments, an alkynyl group has 1 to 10 carbon atoms (“C 1-10 alkynyl”). In some embodiments, an alkynyl group has 1 to 9 carbon atoms (“C 1-9 alkynyl”). In some embodiments, an alkynyl group has 1 to 8 carbon atoms (“C 1-8 alkynyl”). In some embodiments, an alkynyl group has 1 to 7 carbon atoms (“C 1-7 alkynyl”). In some embodiments, an alkynyl group has 1 to 6 carbon atoms (“C 1-6 alkynyl”). In some embodiments, an alkynyl group has 1 to 5 carbon atoms (“C 1-5 alkynyl”). In some embodiments, an alkynyl group has 1 to 4 carbon atoms (“C 1-4 alkynyl”). In some embodiments, an alkynyl group has 1 to 3 carbon atoms (“C 1-3 alkynyl”). In some embodiments, an alkynyl group has 1 to 2 carbon atoms (“C 1-2 alkynyl”). In some embodiments, an alkynyl group has 1 carbon atom (“C 1 alkynyl”). The one or more carbon-carbon triple bonds may be internal (eg in 2-butynyl) or terminal (eg in 1-butynyl). Examples of C 1-4 alkynyl groups include, but are not limited to, methylidinyl (C 1 ), ethynyl (C 2 ), 1-propynyl (C 3 ), 2-propynyl (C 3 ), 1-butynyl (C 4 ), 2-butynyl (C 4 ), and the like. Examples of C 1-6 alkenyl groups include the aforementioned C 2-4 alkynyl groups as well as pentynyl (C 5 ), hexynyl (C 6 ), and the like. Further examples of alkynyl include heptynyl (C 7 ), octynyl (C 8 ), and the like. Unless otherwise specified, each instance of an alkynyl group is independently unsubstituted (“unsubstituted alkynyl”) or substituted with one or more substituents (“substituted alkynyl”). In certain embodiments, an alkynyl group is an unsubstituted C 1-20 alkynyl. In certain embodiments, an alkynyl group is a substituted C 1-20 alkynyl.

용어 "헤테로알키닐"은 모 쇄 내에 (예를 들어, 그의 인접한 탄소 원자 사이에 삽입된) 및/또는 모 쇄의 하나 이상의 말단 위치(들)에 놓인 산소, 질소, 또는 황으로부터 선택되는 적어도 하나의 헤테로원자 (예를 들어, 1, 2, 3, 또는 4개의 헤테로원자)를 추가로 포함하는 알키닐 기를 지칭한다. 특정 실시양태에서, 헤테로알키닐 기는 1 내지 20개의 탄소 원자, 적어도 하나의 삼중 결합, 및 모 쇄 내에 1개 이상의 헤테로원자를 갖는 기를 지칭한다 ("헤테로C1-20 알키닐"). 특정 실시양태에서, 헤테로알키닐 기는 1 내지 10개의 탄소 원자, 적어도 하나의 삼중 결합, 및 모 쇄 내에 1개 이상의 헤테로원자를 갖는 기를 지칭한다 ("헤테로C1-10 알키닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알키닐 기는 1 내지 9개의 탄소 원자, 적어도 하나의 삼중 결합, 및 모 쇄 내에 1개 이상의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-9 알키닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알키닐 기는 1 내지 8개의 탄소 원자, 적어도 하나의 삼중 결합, 및 모 쇄 내에 1개 이상의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-8 알키닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알키닐 기는 1 내지 7개의 탄소 원자, 적어도 하나의 삼중 결합, 및 모 쇄 내에 1개 이상의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-7 알키닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알키닐 기는 1 내지 6개의 탄소 원자, 적어도 하나의 삼중 결합, 및 모 쇄 내에 1개 이상의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-6 알키닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알키닐 기는 1 내지 5개의 탄소 원자, 적어도 하나의 삼중 결합, 및 모 쇄 내에 1 또는 2개의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-5 알키닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알키닐 기는 1 내지 4개의 탄소 원자, 적어도 하나의 삼중 결합, 및 모 쇄 내에 1 또는 2개의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-4 알키닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알키닐 기는 1 내지 3개의 탄소 원자, 적어도 하나의 삼중 결합, 및 모 쇄 내에 1개의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-3 알키닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알키닐 기는 1 내지 2개의 탄소 원자, 적어도 하나의 삼중 결합, 및 모 쇄 내에 1개의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-2 알키닐"). 일부 실시양태에서, 헤테로알키닐 기는 1 내지 6개의 탄소 원자, 적어도 하나의 삼중 결합, 및 모 쇄 내에 1 또는 2개의 헤테로원자를 갖는다 ("헤테로C1-6 알키닐"). 달리 특정되지 않는 한, 헤테로알키닐 기의 각각의 경우는 독립적으로 비치환되거나 ("비치환된 헤테로알키닐") 또는 하나 이상의 치환기로 치환된다 ("치환된 헤테로알키닐"). 특정 실시양태에서, 헤테로알키닐 기는 비치환된 헤테로C1-20 알키닐이다. 특정 실시양태에서, 헤테로알키닐 기는 치환된 헤테로C1-20 알키닐이다.The term "heteroalkynyl" refers to at least one selected from oxygen, nitrogen, or sulfur located within the parent chain (e.g., inserted between adjacent carbon atoms thereof) and/or at one or more terminal position(s) of the parent chain. refers to an alkynyl group further comprising heteroatoms of (eg, 1, 2, 3, or 4 heteroatoms). In certain embodiments, a heteroalkynyl group refers to a group having 1 to 20 carbon atoms, at least one triple bond, and 1 or more heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-20 alkynyl”). In certain embodiments, a heteroalkynyl group refers to a group having 1 to 10 carbon atoms, at least one triple bond, and 1 or more heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-10 alkynyl”). In some embodiments, a heteroalkynyl group has 1 to 9 carbon atoms, at least one triple bond, and 1 or more heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-9 alkynyl”). In some embodiments, a heteroalkynyl group has 1 to 8 carbon atoms, at least one triple bond, and 1 or more heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-8 alkynyl”). In some embodiments, a heteroalkynyl group has 1 to 7 carbon atoms, at least one triple bond, and 1 or more heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-7 alkynyl”). In some embodiments, a heteroalkynyl group has 1 to 6 carbon atoms, at least one triple bond, and 1 or more heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-6 alkynyl”). In some embodiments, a heteroalkynyl group has 1 to 5 carbon atoms, at least one triple bond, and 1 or 2 heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-5 alkynyl”). In some embodiments, a heteroalkynyl group has 1 to 4 carbon atoms, at least one triple bond, and 1 or 2 heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-4 alkynyl”). In some embodiments, a heteroalkynyl group has 1 to 3 carbon atoms, at least one triple bond, and 1 heteroatom within the parent chain (“heteroC 1-3 alkynyl”). In some embodiments, a heteroalkynyl group has 1 to 2 carbon atoms, at least one triple bond, and 1 heteroatom within the parent chain (“heteroC 1-2 alkynyl”). In some embodiments, a heteroalkynyl group has 1 to 6 carbon atoms, at least one triple bond, and 1 or 2 heteroatoms within the parent chain (“heteroC 1-6 alkynyl”). Unless otherwise specified, each instance of a heteroalkynyl group is independently unsubstituted (“unsubstituted heteroalkynyl”) or substituted with one or more substituents (“substituted heteroalkynyl”). In certain embodiments, a heteroalkynyl group is an unsubstituted heteroC 1-20 alkynyl. In certain embodiments, a heteroalkynyl group is a substituted heteroC 1-20 alkynyl.

"아르알킬"은 "알킬"의 하위세트이고, 아릴 기에 의해 치환된 알킬 기를 지칭하며, 여기서 부착점은 알킬 모이어티 상에 있다."Aralkyl" is a subset of "alkyl" and refers to an alkyl group substituted by an aryl group, wherein the point of attachment is on an alkyl moiety.

용어 "시클로알킬"은 3 내지 10개의 고리 탄소 원자를 갖는 시클릭 알킬 라디칼을 지칭한다 ("C3-10 시클로알킬"). 일부 실시양태에서, 시클로알킬 기는 3 내지 8개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C3-8 시클로알킬"). 일부 실시양태에서, 시클로알킬 기는 3 내지 6개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C3-6 시클로알킬"). 일부 실시양태에서, 시클로알킬 기는 5 내지 6개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C5-6 시클로알킬"). 일부 실시양태에서, 시클로알킬 기는 5 내지 10개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C5-10 시클로알킬"). C5-6 시클로알킬 기의 예는 시클로펜틸 (C5) 및 시클로헥실 (C5)을 포함한다. C3-6 시클로알킬 기의 예는 상기 언급된 C5-6 시클로알킬 기 뿐만 아니라 시클로프로필 (C3) 및 시클로부틸 (C4)을 포함한다. C3-8 시클로알킬 기의 예는 상기 언급된 C3-6 시클로알킬 기 뿐만 아니라 시클로헵틸 (C7) 및 시클로옥틸 (C8)을 포함한다. 달리 특정되지 않는 한, 시클로알킬 기의 각각의 경우는 독립적으로 비치환되거나 ("비치환된 시클로알킬") 또는 하나 이상의 치환기로 치환된다 ("치환된 시클로알킬"). 특정 실시양태에서, 시클로알킬 기는 비치환된 C3-10 시클로알킬이다. 특정 실시양태에서, 시클로알킬 기는 치환된 C3-10 시클로알킬이다.The term “cycloalkyl” refers to a cyclic alkyl radical having 3 to 10 ring carbon atoms (“C 3-10 cycloalkyl”). In some embodiments, a cycloalkyl group has 3 to 8 ring carbon atoms (“C 3-8 cycloalkyl”). In some embodiments, a cycloalkyl group has 3 to 6 ring carbon atoms (“C 3-6 cycloalkyl”). In some embodiments, a cycloalkyl group has 5 to 6 ring carbon atoms (“C 5-6 cycloalkyl”). In some embodiments, a cycloalkyl group has 5 to 10 ring carbon atoms (“C 5-10 cycloalkyl”). Examples of C 5-6 cycloalkyl groups include cyclopentyl (C 5 ) and cyclohexyl (C 5 ). Examples of C 3-6 cycloalkyl groups include the aforementioned C 5-6 cycloalkyl groups as well as cyclopropyl (C 3 ) and cyclobutyl (C 4 ). Examples of C 3-8 cycloalkyl groups include the aforementioned C 3-6 cycloalkyl groups as well as cycloheptyl (C 7 ) and cyclooctyl (C 8 ). Unless otherwise specified, each instance of a cycloalkyl group is independently unsubstituted (“unsubstituted cycloalkyl”) or substituted with one or more substituents (“substituted cycloalkyl”). In certain embodiments, a cycloalkyl group is an unsubstituted C 3-10 cycloalkyl. In certain embodiments, a cycloalkyl group is a substituted C 3-10 cycloalkyl.

본원에 사용된 용어 "헤테로알킬"은 구성요소 탄소 원자 중 하나 이상이 헤테로원자 또는 임의로 치환된 헤테로원자, 예를 들어, 질소 (예를 들어,

Figure pct00029
), 산소 (예를 들어,
Figure pct00030
), 또는 황 (예를 들어,
Figure pct00031
)에 의해 대체된 본원에 정의된 바와 같은 알킬 기를 지칭한다. 헤테로알킬 기는 임의로 본원에 기재된 임의의 치환기로부터 독립적으로 선택되는 1, 2, 3개, 또는 2개 이상의 탄소의 알킬 기의 경우, 4, 5, 또는 6개의 치환기로 치환될 수 있다. 헤테로알킬 기 치환기는 (1) 카르보닐; (2) 할로; (3) C6-C10 아릴; 및 (4) C3-C10 카르보시클릴을 포함한다. 헤테로알킬렌은 2가 헤테로알킬 기이다.As used herein, the term "heteroalkyl" means that one or more of the constituent carbon atoms is a heteroatom or an optionally substituted heteroatom, such as nitrogen (eg,
Figure pct00029
), oxygen (eg
Figure pct00030
), or sulfur (eg
Figure pct00031
) refers to an alkyl group as defined herein replaced by Heteroalkyl groups may be optionally substituted with 4, 5, or 6 substituents in the case of alkyl groups of 1, 2, 3, or 2 or more carbons independently selected from any of the substituents described herein. Heteroalkyl group substituents are (1) carbonyl; (2) halo; (3) C 6 -C 10 aryl; and (4) C 3 -C 10 carbocyclyl. Heteroalkylene is a divalent heteroalkyl group.

본원에 사용된 용어 "알콕시"는 -ORa를 지칭하고, 여기서 Ra는 예를 들어, 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 알킬아릴, 카르보시클릴, 헤테로시클릴, 또는 헤테로아릴이다. 알콕시 기의 예는 메톡시, 에톡시, 이소프로폭시, tert-부톡시, 페녹시, 및 벤질옥시를 포함한다.As used herein, the term “alkoxy” refers to —OR a , where R a is, for example, an alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, alkylaryl, carbocyclyl, heterocyclyl, or heteroaryl. Examples of alkoxy groups include methoxy, ethoxy, isopropoxy, tert-butoxy, phenoxy, and benzyloxy.

용어 "아릴"은 방향족 고리 시스템에 제공된 6 내지 14개의 고리 탄소 원자 및 0개의 헤테로원자를 갖는 모노시클릭 또는 폴리시클릭 (예를 들어, 비시클릭 또는 트리시클릭) 4n+2 방향족 고리 시스템 (예를 들어, 시클릭 어레이에서 공유된 6, 10, 또는 14개의 π 전자를 가짐)의 라디칼을 지칭한다 ("C6-14 아릴"). 일부 실시양태에서, 아릴 기는 6개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C6 아릴"; 예를 들어, 페닐). 일부 실시양태에서, 아릴 기는 10개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C10 아릴"; 예를 들어, 나프틸, 예컨대 1-나프틸 및 2-나프틸). 일부 실시양태에서, 아릴 기는 14개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C14 아릴"; 예를 들어, 안트라실). "아릴"은 또한 상기 정의된 바와 같은 아릴 고리가 하나 이상의 카르보시클릴 또는 헤테로시클릴 기와 융합된 고리 시스템을 포함하고, 여기서 라디칼 또는 부착점은 아릴 고리 상에 있고, 이러한 경우, 탄소 원자의 번호는 아릴 고리 시스템에서 탄소 원자의 번호를 계속 지정한다. 달리 특정되지 않는 한, 아릴 기의 각각의 경우는 독립적으로 비치환되거나 ("비치환된 아릴") 또는 하나 이상의 치환기 (예를 들어, -F, -OH 또는 -O(C1-6 알킬)로 치환된다 ("치환된 아릴"). 특정 실시양태에서, 아릴 기는 비치환된 C6-14 아릴이다. 특정 실시양태에서, 아릴 기는 치환된 C6-14 아릴이다.The term “aryl” refers to a monocyclic or polycyclic (eg, bicyclic or tricyclic) 4n+2 aromatic ring system (eg, bicyclic or tricyclic) having 6 to 14 ring carbon atoms and 0 heteroatoms provided in the aromatic ring system. eg, having 6, 10, or 14 π electrons shared in a cyclic array) (“C 6-14 aryl”). In some embodiments, an aryl group has 6 ring carbon atoms (“C 6 aryl”; eg, phenyl). In some embodiments, an aryl group has 10 ring carbon atoms (“C 10 aryl”; eg, naphthyl, such as 1-naphthyl and 2-naphthyl). In some embodiments, an aryl group has 14 ring carbon atoms (“C 14 aryl”; eg, anthracyl). “Aryl” also includes ring systems in which an aryl ring as defined above is fused with one or more carbocyclyl or heterocyclyl groups, wherein the radical or point of attachment is on the aryl ring, in which case the number of carbon atoms continues to number the carbon atoms in the aryl ring system. Unless otherwise specified, each instance of an aryl group is independently unsubstituted (“unsubstituted aryl”) or one or more substituents (eg, -F, -OH or -O(C 1-6 alkyl) ("Substituted aryl"). In certain embodiments, an aryl group is an unsubstituted C 6-14 aryl. In certain embodiments, an aryl group is a substituted C 6-14 aryl.

용어 "아릴옥시"는 -O-아릴 치환기를 지칭한다.The term "aryloxy" refers to an -O-aryl substituent.

용어 "헤테로아릴"은 방향족 고리 시스템에 제공된 고리 탄소 원자 및 1 내지 4개의 고리 헤테로원자를 갖는 5 내지 14원 모노시클릭 또는 폴리시클릭 (예를 들어, 비시클릭, 트리시클릭) 4n+2 방향족 고리 시스템 (예를 들어, 시클릭 어레이에서 공유된 6, 10, 또는 14개의 π 전자를 가짐)의 라디칼을 지칭하고, 여기서 각각의 헤테로원자는 독립적으로 질소, 산소, 및 황으로부터 선택된다 ("5 내지 14원 헤테로아릴"). 하나 이상의 질소 원자를 함유하는 헤테로아릴 기에서, 부착점은 원자가가 허용하는 바와 같이 탄소 또는 질소 원자일 수 있다. 헤테로아릴 폴리시클릭 고리 시스템은 하나 또는 둘 다의 고리에 하나 이상의 헤테로원자를 포함할 수 있다. "헤테로아릴"은 상기 정의된 바와 같은 헤테로아릴 고리가 하나 이상의 카르보시클릴 또는 헤테로시클릴 기와 융합된 고리 시스템을 포함하고, 여기서 부착점은 헤테로아릴 고리 상에 있고, 이러한 경우, 고리 구성원의 번호는 헤테로아릴 고리 시스템에서의 고리 구성원의 번호를 계속 지정한다. "헤테로아릴"은 또한 상기 정의된 바와 같은 헤테로아릴 고리가 하나 이상의 아릴 기와 융합된 고리 시스템을 포함하고, 여기서 부착점은 아릴 또는 헤테로아릴 고리 중 어느 하나 상에 있고, 이러한 경우, 고리 구성원의 번호는 융합된 폴리시클릭 (아릴/헤테로아릴) 고리 시스템에서의 고리 구성원의 번호를 지정한다. 하나의 고리가 헤테로원자를 함유하지 않는 폴리시클릭 헤테로아릴 기 (예를 들어, 인돌릴, 퀴놀리닐, 카르바졸릴 등)에서, 부착점은 어느 하나의 고리, 예를 들어 헤테로원자를 보유하는 고리 (예를 들어, 2-인돌릴) 또는 헤테로원자를 함유하지 않는 고리 (예를 들어, 5-인돌릴) 상에 있을 수 있다. 특정 실시양태에서, 헤테로아릴은 치환된 또는 비치환된, 5- 또는 6-원, 모노시클릭 헤테로아릴이고, 여기서 헤테로아릴 고리 시스템에서의 1, 2, 3, 또는 4개의 원자는 독립적으로 산소, 질소, 또는 황이다. 특정 실시양태에서, 헤테로아릴은 치환된 또는 비치환된, 9- 또는 10-원, 비시클릭 헤테로아릴이고, 여기서 헤테로아릴 고리 시스템에서의 1, 2, 3, 또는 4개의 원자는 독립적으로 산소, 질소, 또는 황이다. 일부 실시양태에서, 헤테로아릴 기는 방향족 고리 시스템에 제공된 고리 탄소 원자 및 1 내지 4개의 고리 헤테로원자를 갖는 5 내지 10원 방향족 고리 시스템이고, 여기서 각각의 헤테로원자는 독립적으로 질소, 산소, 및 황으로부터 선택된다 ("5 내지 10원 헤테로아릴"). 일부 실시양태에서, 헤테로아릴 기는 방향족 고리 시스템에 제공된 고리 탄소 원자 및 1 내지 4개의 고리 헤테로원자를 갖는 5 내지 8원 방향족 고리 시스템이고, 여기서 각각의 헤테로원자는 독립적으로 질소, 산소, 및 황으로부터 선택된다 ("5 내지 8원 헤테로아릴"). 일부 실시양태에서, 헤테로아릴 기는 방향족 고리 시스템에 제공된 고리 탄소 원자 및 1 내지 4개의 고리 헤테로원자를 갖는 5 내지 6원 방향족 고리 시스템이고, 여기서 각각의 헤테로원자는 독립적으로 질소, 산소, 및 황으로부터 선택된다 ("5 내지 6원 헤테로아릴"). 일부 실시양태에서, 5 내지 6원 헤테로아릴은 질소, 산소, 및 황으로부터 선택되는 1 내지 3개의 고리 헤테로원자를 갖는다. 일부 실시양태에서, 5 내지 6원 헤테로아릴은 질소, 산소, 및 황으로부터 선택되는 1 내지 2개의 고리 헤테로원자를 갖는다. 일부 실시양태에서, 5 내지 6원 헤테로아릴은 질소, 산소, 및 황으로부터 선택되는 1개의 고리 헤테로원자를 갖는다. 달리 특정되지 않는 한, 헤테로아릴 기의 각각의 경우는 독립적으로 비치환되거나 ("비치환된 헤테로아릴") 또는 하나 이상의 치환기로 치환된다 ("치환된 헤테로아릴"). 특정 실시양태에서, 헤테로아릴 기는 비치환된 5 내지 14원 헤테로아릴이다. 특정 실시양태에서, 헤테로아릴 기는 치환된 5 내지 14원 헤테로아릴이다.The term “heteroaryl” refers to a 5 to 14 membered monocyclic or polycyclic (eg, bicyclic, tricyclic) 4n+2 aromatic ring having ring carbon atoms and 1 to 4 ring heteroatoms provided in an aromatic ring system. system (e.g., having 6, 10, or 14 π electrons shared in a cyclic array), wherein each heteroatom is independently selected from nitrogen, oxygen, and sulfur ("5 to 14-membered heteroaryl"). In heteroaryl groups containing one or more nitrogen atoms, the point of attachment may be a carbon or nitrogen atom, as valency permits. Heteroaryl polycyclic ring systems can include one or more heteroatoms in one or both rings. "Heteroaryl" includes ring systems in which a heteroaryl ring as defined above is fused with one or more carbocyclyl or heterocyclyl groups, wherein the point of attachment is on the heteroaryl ring, in which case the number of ring members continues to designate the number of ring members in the heteroaryl ring system. "Heteroaryl" also includes ring systems in which a heteroaryl ring as defined above is fused with one or more aryl groups, wherein the point of attachment is on either the aryl or heteroaryl ring, in which case the number of ring members designates the number of ring members in the fused polycyclic (aryl/heteroaryl) ring system. In polycyclic heteroaryl groups in which one ring contains no heteroatoms (e.g., indolyl, quinolinyl, carbazolyl, etc.), the point of attachment is to either ring, e.g., containing a heteroatom. It may be on a ring (eg 2-indolyl) or on a ring that does not contain heteroatoms (eg 5-indolyl). In certain embodiments, heteroaryl is a substituted or unsubstituted, 5- or 6-membered, monocyclic heteroaryl, wherein 1, 2, 3, or 4 atoms in the heteroaryl ring system are independently oxygen. , nitrogen, or sulfur. In certain embodiments, heteroaryl is a substituted or unsubstituted, 9- or 10-membered, bicyclic heteroaryl, wherein 1, 2, 3, or 4 atoms in the heteroaryl ring system are independently oxygen, nitrogen, or sulfur. In some embodiments, a heteroaryl group is a 5-10 membered aromatic ring system having ring carbon atoms and 1-4 ring heteroatoms provided in the aromatic ring system, wherein each heteroatom is independently selected from nitrogen, oxygen, and sulfur. ("5 to 10 membered heteroaryl"). In some embodiments, a heteroaryl group is a 5-8 membered aromatic ring system having ring carbon atoms and 1-4 ring heteroatoms provided in the aromatic ring system, wherein each heteroatom is independently selected from nitrogen, oxygen, and sulfur. (“5 to 8 membered heteroaryl”). In some embodiments, a heteroaryl group is a 5-6 membered aromatic ring system having ring carbon atoms and 1-4 ring heteroatoms provided in the aromatic ring system, wherein each heteroatom is independently selected from nitrogen, oxygen, and sulfur. (“5- to 6-membered heteroaryl”). In some embodiments, the 5-6 membered heteroaryl has 1-3 ring heteroatoms selected from nitrogen, oxygen, and sulfur. In some embodiments, the 5-6 membered heteroaryl has 1-2 ring heteroatoms selected from nitrogen, oxygen, and sulfur. In some embodiments, the 5-6 membered heteroaryl has 1 ring heteroatom selected from nitrogen, oxygen, and sulfur. Unless otherwise specified, each instance of a heteroaryl group is independently unsubstituted (“unsubstituted heteroaryl”) or substituted with one or more substituents (“substituted heteroaryl”). In certain embodiments, a heteroaryl group is an unsubstituted 5-14 membered heteroaryl. In certain embodiments, a heteroaryl group is a substituted 5-14 membered heteroaryl.

용어 "헤테로시클릴" 또는 "헤테로시클릭"은 고리 탄소 원자 및 1 내지 4개의 고리 헤테로원자를 갖는 3- 내지 14-원 비-방향족 고리 시스템의 라디칼을 지칭하고, 여기서 각각의 헤테로원자는 독립적으로 질소, 산소, 및 황으로부터 선택된다 ("3 내지 14원 헤테로시클릴"). 하나 이상의 질소 원자를 함유하는 헤테로시클릴 기에서, 부착점은 원자가가 허용하는 바와 같이 탄소 또는 질소 원자일 수 있다. 헤테로시클릴 기는 모노시클릭 ("모노시클릭 헤테로시클릴") 또는 폴리시클릭 (예를 들어, 융합된, 가교된 또는 스피로 고리 시스템, 예컨대 비시클릭 시스템 ("비시클릭 헤테로시클릴") 또는 트리시클릭 시스템 ("트리시클릭 헤테로시클릴")) 중 어느 하나일 수 있고, 포화일 수 있거나 또는 하나 이상의 탄소-탄소 이중 또는 삼중 결합을 함유할 수 있다. 헤테로시클릴 폴리시클릭 고리 시스템은 하나 또는 둘 다의 고리에 하나 이상의 헤테로원자를 포함할 수 있다. "헤테로시클릴"은 또한 상기 정의된 바와 같은 헤테로시클릴 고리가 하나 이상의 카르보시클릴 기와 융합된 고리 시스템 (여기서 부착점은 카르보시클릴 또는 헤테로시클릴 고리 중 어느 하나 상에 있음), 또는 상기 정의된 바와 같은 헤테로시클릴 고리가 하나 이상의 아릴 또는 헤테로아릴 기와 융합된 고리 시스템 (여기서 부착점은 헤테로시클릴 고리 상에 있음)을 포함하고, 이러한 경우, 고리 구성원의 번호는 헤테로시클릴 고리 시스템에서의 고리 구성원의 번호를 계속 지정한다. 달리 특정되지 않는 한, 헤테로시클릴의 각각의 경우는 독립적으로 비치환되거나 ("비치환된 헤테로시클릴") 또는 하나 이상의 치환기로 치환된다 ("치환된 헤테로시클릴"). 특정 실시양태에서, 헤테로시클릴 기는 비치환된 3 내지 14원 헤테로시클릴이다. 특정 실시양태에서, 헤테로시클릴 기는 치환된 3 내지 14원 헤테로시클릴이다. 특정 실시양태에서, 헤테로시클릴은 치환된 또는 비치환된, 3- 내지 7-원, 모노시클릭 헤테로시클릴이고, 여기서 헤테로시클릭 고리 시스템에서의 1, 2, 또는 3개의 원자는 독립적으로 원자가가 허용하는 바와 같이 산소, 질소, 또는 황이다.The term "heterocyclyl" or "heterocyclic" refers to a radical of a 3- to 14-membered non-aromatic ring system having ring carbon atoms and 1 to 4 ring heteroatoms, wherein each heteroatom is independently is selected from nitrogen, oxygen, and sulfur ("3 to 14 membered heterocyclyl"). In heterocyclyl groups containing one or more nitrogen atoms, the point of attachment may be a carbon or nitrogen atom, as valency permits. Heterocyclyl groups are monocyclic (“monocyclic heterocyclyl”) or polycyclic (e.g., fused, bridged or spiro ring systems such as bicyclic systems (“bicyclic heterocyclyl”) or tricyclic click system ("tricyclic heterocyclyl")), may be saturated, or may contain one or more carbon-carbon double or triple bonds. Heterocyclyl polycyclic ring systems can contain one or more heteroatoms in one or both rings. "Heterocyclyl" also refers to a ring system in which a heterocyclyl ring is fused with one or more carbocyclyl groups, as defined above, wherein the point of attachment is on either the carbocyclyl or heterocyclyl ring, or Includes ring systems in which a heterocyclyl ring as defined is fused with one or more aryl or heteroaryl groups, wherein the point of attachment is on the heterocyclyl ring, in which case the numbering of the ring members is the heterocyclyl ring system Continue to number the ring members in . Unless otherwise specified, each instance of heterocyclyl is independently unsubstituted (“unsubstituted heterocyclyl”) or substituted with one or more substituents (“substituted heterocyclyl”). In certain embodiments, a heterocyclyl group is an unsubstituted 3-14 membered heterocyclyl. In certain embodiments, a heterocyclyl group is a substituted 3-14 membered heterocyclyl. In certain embodiments, heterocyclyl is a substituted or unsubstituted, 3- to 7-membered, monocyclic heterocyclyl, wherein 1, 2, or 3 atoms in the heterocyclic ring system are independently Oxygen, nitrogen, or sulfur, as the valency permits.

일부 실시양태에서, 헤테로시클릴 기는 고리 탄소 원자 및 1 내지 4개의 고리 헤테로원자를 갖는 5 내지 10원 비-방향족 고리 시스템이고, 여기서 각각의 헤테로원자는 독립적으로 질소, 산소, 및 황으로부터 선택된다 ("5 내지 10원 헤테로시클릴"). 일부 실시양태에서, 헤테로시클릴 기는 고리 탄소 원자 및 1 내지 4개의 고리 헤테로원자를 갖는 5 내지 8원 비-방향족 고리 시스템이고, 여기서 각각의 헤테로원자는 독립적으로 질소, 산소, 및 황으로부터 선택된다 ("5 내지 8원 헤테로시클릴"). 일부 실시양태에서, 헤테로시클릴 기는 고리 탄소 원자 및 1 내지 4개의 고리 헤테로원자를 갖는 5 내지 6원 비-방향족 고리 시스템이고, 여기서 각각의 헤테로원자는 독립적으로 질소, 산소, 및 황으로부터 선택된다 ("5 내지 6원 헤테로시클릴"). 일부 실시양태에서, 5 내지 6원 헤테로시클릴은 질소, 산소, 및 황으로부터 선택되는 1 내지 3개의 고리 헤테로원자를 갖는다. 일부 실시양태에서, 5 내지 6원 헤테로시클릴은 질소, 산소, 및 황으로부터 선택되는 1 내지 2개의 고리 헤테로원자를 갖는다. 일부 실시양태에서, 5 내지 6원 헤테로시클릴은 질소, 산소, 및 황으로부터 선택되는 1개의 고리 헤테로원자를 갖는다.In some embodiments, a heterocyclyl group is a 5 to 10 membered non-aromatic ring system having ring carbon atoms and 1 to 4 ring heteroatoms, wherein each heteroatom is independently selected from nitrogen, oxygen, and sulfur. (“5- to 10-membered heterocyclyl”). In some embodiments, a heterocyclyl group is a 5-8 membered non-aromatic ring system having ring carbon atoms and 1-4 ring heteroatoms, wherein each heteroatom is independently selected from nitrogen, oxygen, and sulfur. ("5 to 8 membered heterocyclyl"). In some embodiments, a heterocyclyl group is a 5-6 membered non-aromatic ring system having ring carbon atoms and 1-4 ring heteroatoms, wherein each heteroatom is independently selected from nitrogen, oxygen, and sulfur. (“5- to 6-membered heterocyclyl”). In some embodiments, the 5-6 membered heterocyclyl has 1-3 ring heteroatoms selected from nitrogen, oxygen, and sulfur. In some embodiments, the 5-6 membered heterocyclyl has 1-2 ring heteroatoms selected from nitrogen, oxygen, and sulfur. In some embodiments, the 5-6 membered heterocyclyl has 1 ring heteroatom selected from nitrogen, oxygen, and sulfur.

용어 "카르보닐"은 모 분자에 직접적으로 부착된 탄소가 sp2 혼성화되고, 산소, 질소 또는 황 원자로 치환된 기, 예를 들어, 케톤 (예를 들어, -C(=O)Raa), 카르복실산 (예를 들어, -CO2H), 알데히드 (-CHO), 에스테르 (예를 들어, -CO2Raa, -C(=O)SRaa, -C(=S)SRaa), 아미드 (예를 들어, -C(=O)N(Rbb)2, -C(=O)NRbbSO2Raa, -C(=S)N(Rbb)2), 및 이민 (예를 들어, -C(=NRbb)Raa, -C(=NRbb)ORaa), -C(=NRbb)N(Rbb)2)으로부터 선택되는 기를 지칭하고, 여기서 Raa 및 Rbb는 본원에서 정의된 바와 같다.The term “carbonyl” refers to a group in which the carbon directly attached to the parent molecule is sp 2 hybridized and substituted with an oxygen, nitrogen or sulfur atom, such as a ketone (eg, —C(=O)R aa ); Carboxylic acids (eg -CO 2 H), aldehydes (-CHO), esters (eg -CO 2 R aa , -C(=O)SR aa , -C(=S)SR aa ), amides (eg, -C(=O)N(R bb ) 2 , -C(=O)NR bb SO 2 R aa , -C(=S)N(R bb ) 2 ), and imines (eg, -C(=NR bb )R aa , -C(=NR bb )OR aa ), -C(=NR bb ) N(R bb ) 2 ), wherein R aa and R bb are as defined herein.

본원에 사용된 용어 "아미노"는 -N(RN)2를 나타내고, 여기서 각각의 RN은 독립적으로, H, OH, NO2, N(RN0)2, SO2ORN0, SO2RN0, SORN0, N-보호기, 알킬, 알콕시, 아릴, 시클로알킬, 아실 (예를 들어, 아세틸, 트리플루오로아세틸, 또는 본원에 기재된 다른 것들)이고, 이들 나열된 RN 기의 각각은 임의로 치환될 수 있거나; 또는 2개의 RN은 조합되어 알킬렌 또는 헤테로알킬렌을 형성하고, 각각의 RN0은 독립적으로, H, 알킬, 또는 아릴이다. 본 개시내용의 아미노 기는 비치환된 아미노 (즉, -NH2) 또는 치환된 아미노 (즉, -N(RN)2)일 수 있다.As used herein, the term “amino” refers to —N(R N ) 2 , wherein each R N is independently H, OH, NO 2 , N(R N0 ) 2 , SO 2 OR N0 , SO 2 R N0 , SOR N0 , an N-protecting group, alkyl, alkoxy, aryl, cycloalkyl, acyl (eg, acetyl, trifluoroacetyl, or others described herein), each of these listed R N groups being optionally substituted can be; or two R N are combined to form an alkylene or heteroalkylene, and each R N0 is independently H, alkyl, or aryl. An amino group of the present disclosure can be unsubstituted amino (ie, -NH 2 ) or substituted amino (ie, -N(R N ) 2 ).

본원에 사용된 용어 "치환된"은 적어도 하나의 수소 원자가 비-수소 원자, 예컨대 할로겐 원자, 예컨대 F, Cl, Br, 및 I; 기 중의 산소 원자, 예컨대 히드록실 기, 알콕시 기, 및 에스테르 기; 기 중의 황 원자, 예컨대 티올 기, 티오알킬 기, 술폰 기, 술포닐 기, 및 술폭시드 기; 기 중의 질소 원자, 예컨대 아민, 아미드, 알킬아민, 디알킬아민, 아릴아민, 알킬아릴아민, 디아릴아민, N-옥시드, 이미드, 및 엔아민; 기 중의 규소 원자, 예컨대 트리알킬실릴 기, 디알킬아릴실릴 기, 알킬디아릴실릴 기, 및 트리아릴실릴 기; 및 다양한 다른 기 중의 다른 헤테로원자 (그러나 이에 제한되지는 않음)에의 결합에 의해 대체됨을 의미한다. "치환된"은 또한 하나 이상의 수소 원자가 헤테로원자, 예컨대 옥소, 카르보닐, 카르복실, 및 에스테르 기 중의 산소; 및 기, 예컨대 이민, 옥시드, 히드라존, 및 니트릴 중의 질소에의 보다 높은-차수 결합 (예를 들어, 이중- 또는 삼중-결합)에 의해 대체됨을 의미한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서 "치환된"은 하나 이상의 수소 원자가 NRgRh, NRgC(=O)Rh, NRgC(=O)NRgRh, NRgC(=O)ORh, NRgSO2Rh, OC(=O)NRgRh, ORg, SRg, SORg, SO2Rg, OSO2Rg, SO2ORg, =NSO2Rg, 및 SO2NRgRh로 대체됨을 의미한다. "치환된은 또한 하나 이상의 수소 원자가 C(=O)Rg, C(=O)ORg, C(=O)NRgRh, CH2SO2Rg, CH2SO2NRgRh로 대체됨을 의미한다. 상기에서, Rg 및 Rh는 동일하거나 상이하고, 독립적으로 수소, 알킬, 알콕시, 알킬아미닐, 티오알킬, 아릴, 아르알킬, 시클로알킬, 시클로알킬알킬, 할로알킬, 헤테로시클릴, N-헤테로시클릴, 헤테로시클릴알킬, 헤테로아릴, N-헤테로아릴 및/또는 헤테로아릴알킬이다. "치환된"은 추가로 하나 이상의 수소 원자가 아미닐, 시아노, 히드록실, 이미노, 니트로, 옥소, 티옥소, 할로, 알킬, 알콕시, 알킬아미닐, 티오알킬, 아릴, 아르알킬, 시클로알킬, 시클로알킬알킬, 할로알킬, 헤테로시클릴, N-헤테로시클릴, 헤테로시클릴알킬, 헤테로아릴, N-헤테로아릴 및/또는 헤테로아릴알킬 기에의 결합에 의해 대체됨을 의미한다. 또한, 상기 치환기의 각각은 또한 임의로 상기 치환기 중 하나 이상으로 치환될 수 있다.As used herein, the term "substituted" means that at least one hydrogen atom is a non-hydrogen atom, such as a halogen atom, such as F, Cl, Br, and I; oxygen atoms in groups such as hydroxyl groups, alkoxy groups, and ester groups; sulfur atoms in groups such as thiol groups, thioalkyl groups, sulfone groups, sulfonyl groups, and sulfoxide groups; nitrogen atoms in groups such as amines, amides, alkylamines, dialkylamines, arylamines, alkylarylamines, diarylamines, N-oxides, imides, and enamines; silicon atoms in groups such as trialkylsilyl groups, dialkylarylsilyl groups, alkyldiarylsilyl groups, and triarylsilyl groups; and to other heteroatoms (but not limited to) in various other groups. "Substituted" also means that one or more hydrogen atoms are heteroatoms such as oxygen in oxo, carbonyl, carboxyl, and ester groups; and higher-order bonds (eg, double- or triple-bonds) to nitrogen in groups such as imines, oxides, hydrazones, and nitriles. For example, in some embodiments “substituted” means that one or more hydrogen atoms are NR g R h , NR g C(=0)R h , NR g C(=0)NR g R h , NR g C(=0 )OR h , NRgSO 2 R h , OC(=O)NR g R h , OR g , SR g , SOR g , SO 2 Rg, OSO 2 R g , SO 2 OR g , =NSO 2 R g , and SO 2 NR g R h . "Substituted is also one or more hydrogen atoms C(=O)R g , C(=O)OR g , C(=O)NR g R h , CH 2 SO 2 R g , CH 2 SO 2 NR g R h Wherein R g and R h are the same or different and are independently hydrogen, alkyl, alkoxy, alkylaminyl, thioalkyl, aryl, aralkyl, cycloalkyl, cycloalkylalkyl, haloalkyl, Heterocyclyl, N-heterocyclyl, heterocyclylalkyl, heteroaryl, N-heteroaryl and/or heteroarylalkyl "substituted" further means that one or more hydrogen atoms are aminyl, cyano, hydroxyl, imino, nitro, oxo, thioxo, halo, alkyl, alkoxy, alkylaminyl, thioalkyl, aryl, aralkyl, cycloalkyl, cycloalkylalkyl, haloalkyl, heterocyclyl, N-heterocyclyl, heterocycle In addition, each of the foregoing substituents may also be optionally substituted with one or more of the foregoing substituents.

본원에 사용된 용어 "그의 염" 또는 "그의 염들"은 관련 기술분야에 널리 공지된 염을 지칭한다. 예를 들어, 버지(Berge) 등은 본원에 참조로 포함되는 문헌 [J. Pharmaceutical Sciences, 1977, 66, 1-19]에서 제약상 허용되는 염을 상세하게 기재한다. 적합한 염에 대한 추가의 정보는 본원에 참조로 포함되는 문헌 [Remington's Pharmaceutical Sciences, 17th ed., Mack Publishing Company, Easton, Pa., 1985]에서 발견될 수 있다.As used herein, the term “salt thereof” or “salts thereof” refers to salts well known in the art. For example, Berge et al., incorporated herein by reference [J. Pharmaceutical Sciences, 1977, 66, 1-19] describe pharmaceutically acceptable salts in detail. Additional information on suitable salts may be found in Remington's Pharmaceutical Sciences, 17th ed., Mack Publishing Company, Easton, Pa., 1985, incorporated herein by reference.

본 발명의 화합물의 염은 적합한 무기 및 유기 산 및 염기로부터 유래된 것들을 포함한다. 산 부가 염의 예는 무기 산, 예컨대 염산, 브롬화수소산, 인산, 황산, 및 과염소산으로 또는 유기 산, 예컨대 아세트산, 옥살산, 말레산, 타르타르산, 시트르산, 숙신산 또는 말론산으로 형성된 또는 관련 기술분야에 사용되는 다른 방법, 예컨대 이온 교환을 사용함으로써 형성된 아미노 기의 염이다. 다른 제약상 허용되는 염은 아디페이트, 알기네이트, 아스코르베이트, 아스파르테이트, 벤젠술포네이트, 벤조에이트, 비술페이트, 보레이트, 부티레이트, 캄포레이트, 캄포르술포네이트, 시트레이트, 시클로펜탄프로피오네이트, 디글루코네이트, 도데실술페이트, 에탄술포네이트, 포르메이트, 푸마레이트, 글루코헵토네이트, 글리세로포스페이트, 글루코네이트, 헤미술페이트, 헵타노에이트, 헥사노에이트, 히드로아이오다이드, 2-히드록시-에탄술포네이트, 락토비오네이트, 락테이트, 라우레이트, 라우릴 술페이트, 말레이트, 말레에이트, 말로네이트, 메탄술포네이트, 2-나프탈렌술포네이트, 니코티네이트, 니트레이트, 올레에이트, 옥살레이트, 팔미테이트, 파모에이트, 펙티네이트, 퍼술페이트, 3-페닐프로피오네이트, 포스페이트, 피크레이트, 피발레이트, 프로피오네이트, 스테아레이트, 숙시네이트, 술페이트, 타르트레이트, 티오시아네이트, p-톨루엔술포네이트, 운데카노에이트, 발레레이트 염 등을 포함한다. 적절한 염기로부터 유래된 염은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 암모늄 및 N+(C1-4알킬)4 염을 포함한다. 대표적인 알칼리 또는 알칼리 토금속 염은 나트륨, 리튬, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등을 포함한다. 추가의 제약상 허용되는 염은, 적절한 경우, 비독성 암모늄, 4급 암모늄, 및 카운터 이온을 사용하여 형성된 아민 양이온, 예컨대 할라이드, 히드록시드, 카르복실레이트, 술페이트, 포스페이트, 니트레이트, 저급 알킬 술포네이트 및 아릴 술포네이트를 포함한다.Salts of the compounds of this invention include those derived from suitable inorganic and organic acids and bases. Examples of acid addition salts are salts formed with inorganic acids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, and perchloric acid or with organic acids such as acetic acid, oxalic acid, maleic acid, tartaric acid, citric acid, succinic acid or malonic acid, or used in the related art. It is a salt of an amino group formed by using another method, such as ion exchange. Other pharmaceutically acceptable salts include adipates, alginates, ascorbates, aspartates, benzenesulfonates, benzoates, bisulfates, borates, butyrates, camphorates, camphorsulfonates, citrates, cyclopentanepropio nate, digluconate, dodecylsulfate, ethanesulfonate, formate, fumarate, glucoheptonate, glycerophosphate, gluconate, hemisulphate, heptanoate, hexanoate, hydroiodide, 2- Hydroxy-ethanesulfonate, lactobionate, lactate, laurate, lauryl sulfate, maleate, maleate, malonate, methanesulfonate, 2-naphthalenesulfonate, nicotinate, nitrate, oleate , oxalate, palmitate, pamoate, pectinate, persulfate, 3-phenylpropionate, phosphate, picrate, pivalate, propionate, stearate, succinate, sulfate, tartrate, thiocyanate , p-toluenesulfonate, undecanoate, valerate salts, and the like. Salts derived from appropriate bases include alkali metal, alkaline earth metal, ammonium and N + (C 1-4 alkyl) 4 salts. Representative alkali or alkaline earth metal salts include sodium, lithium, potassium, calcium, magnesium and the like. Additional pharmaceutically acceptable salts include, where appropriate, non-toxic ammonium, quaternary ammonium, and amine cations formed using counter ions such as halides, hydroxides, carboxylates, sulfates, phosphates, nitrates, lower alkyl sulfonates and aryl sulfonates.

"단백질", "펩티드", 또는 "폴리펩티드"는 펩티드 결합에 의해 함께 연결된 아미노산 잔기의 중합체를 포함한다. 상기 용어는 임의의 크기, 구조, 또는 기능의 단백질, 폴리펩티드, 및 펩티드를 지칭한다. 전형적으로, 단백질 또는 펩티드는 적어도 3개의 아미노산의 길이일 것이다. 일부 실시양태에서, 펩티드는 약 3 내지 약 100개의 아미노산의 길이 (예를 들어, 약 5 내지 약 25, 약 10 내지 약 80, 약 15 내지 약 70, 또는 약 20 내지 약 40개의 아미노산의 길이)이다. 일부 실시양태에서, 펩티드는 약 6 내지 약 40개의 아미노산의 길이 (예를 들어, 약 6 내지 약 30, 약 10 내지 약 30, 약 15 내지 약 40, 또는 약 20 내지 약 30개의 아미노산의 길이)이다. 일부 실시양태에서, 복수의 펩티드는 복수의 각각의 펩티드 분자가 복수의 임의의 다른 펩티드 분자와는 상이한 아미노산 서열을 포함하는 복수의 펩티드 분자를 지칭할 수 있다. 일부 실시양태에서, 복수의 펩티드는 적어도 1개의 펩티드 및 최대 1,000개의 펩티드 (예를 들어, 적어도 1개의 펩티드 및 최대 10, 50, 100, 250, 또는 500개의 펩티드)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 복수의 펩티드는 1 내지 5, 5 내지 10, 1 내지 15, 15 내지 20, 10 내지 100, 50 내지 250, 100 내지 500, 500 내지 1,000개, 또는 그 초과의 상이한 펩티드를 포함한다. 단백질은 개별적 단백질 또는 단백질의 집합을 지칭할 수 있다. 발명적 단백질은 바람직하게는 단지 천연 아미노산을 함유하지만, 비-천연 아미노산 (즉, 자연에서 발생하지 않지만 폴리펩티드 쇄 내로 혼입될 수 있는 화합물) 및/또는 관련 기술분야에 공지된 바와 같은 아미노산 유사체는 대안적으로 채용될 수 있다. 또한, 단백질에서 아미노산 중 하나 이상은 예를 들어, 화학적 실체, 예컨대 탄수화물 기, 히드록실 기, 포스페이트 기, 파르네실 기, 이소파르네실 기, 지방산 기, 접합 또는 관능화를 위한 링커, 또는 다른 변형의 첨가에 의해 변형될 수 있다. 단백질은 또한 단일 분자일 수 있거나 또는 다중-분자 복합체일 수 있다. 단백질 또는 펩티드는 천연 발생 단백질 또는 펩티드의 단편일 수 있다. 단백질은 천연 발생, 재조합, 합성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 본원에서 실질적으로 임의의 복수 및/또는 단수 형태의 사용에 관하여, 관련 기술분야의 통상의 기술자는 맥락 및/또는 적용에 적절한 바와 같이 복수로부터 단수로 및/또는 단수로부터 복수로 해석할 수 있다. 다양한 단수/복수 순열은 명확성을 위해 본원에 명백하게 제시될 수 있다.A "protein", "peptide", or "polypeptide" includes a polymer of amino acid residues linked together by peptide bonds. The term refers to proteins, polypeptides, and peptides of any size, structure, or function. Typically, a protein or peptide will be at least 3 amino acids in length. In some embodiments, the peptide is about 3 to about 100 amino acids in length (e.g., about 5 to about 25, about 10 to about 80, about 15 to about 70, or about 20 to about 40 amino acids in length) to be. In some embodiments, the peptide is about 6 to about 40 amino acids in length (e.g., about 6 to about 30, about 10 to about 30, about 15 to about 40, or about 20 to about 30 amino acids in length) to be. In some embodiments, a plurality of peptides may refer to a plurality of peptide molecules wherein each peptide molecule of the plurality comprises a different amino acid sequence than any other peptide molecule of the plurality. In some embodiments, the plurality of peptides is at least one peptide and up to 1,000 peptides (e.g., at least 1 peptide and up to 10, 50, 100, 250, or 500 peptides). In some embodiments, the plurality of peptides comprises 1 to 5, 5 to 10, 1 to 15, 15 to 20, 10 to 100, 50 to 250, 100 to 500, 500 to 1,000, or more different peptides. do. A protein may refer to an individual protein or a collection of proteins. Inventive proteins preferably contain only natural amino acids, but non-natural amino acids (i.e., compounds that do not occur in nature but can be incorporated into a polypeptide chain) and/or amino acid analogs as known in the art are alternatives. can be recruited adversarially. In addition, one or more of the amino acids in the protein may be, for example, a chemical entity, such as a carbohydrate group, a hydroxyl group, a phosphate group, a farnesyl group, an isofarnesyl group, a fatty acid group, a linker for conjugation or functionalization, or other modifications. can be modified by the addition of Proteins can also be single molecules or multi-molecular complexes. A protein or peptide may be a fragment of a naturally occurring protein or peptide. A protein may be naturally occurring, recombinant, synthetic, or any combination thereof. With regard to the use of substantially any plural and/or singular form herein, those skilled in the art may interpret from plural to singular and/or from singular to plural, as appropriate to the context and/or application. Various singular/plural permutations may be expressly presented herein for clarity.

일반적으로, 본원에, 및 특히 첨부된 청구범위 (예를 들어, 첨부된 청구범위의 본문)에 사용된 용어는 일반적으로 "개방" 용어로서 의도됨이 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다 (예를 들어, 용어 "포함하는"은 "포함하나 이에 제한되지는 않는"으로 해석되어야 하고, 용어 "갖는"은 "적어도 갖는"으로 해석되어야 하고, 용어 "포함하다"는 "포함하나 이에 제한되지는 않는다"로 해석되어야 하는 등임). 도입된 청구항 나열의 구체적인 수가 의도되는 경우, 이러한 의도는 청구항에 명백하게 나열될 것이고, 이러한 나열의 부재 하에서, 이러한 의도는 존재하지 않음이 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 추가로 이해될 것이다. 예를 들어, 이해를 돕는 것으로서, 하기 첨부된 청구범위는 청구항 나열을 도입하기 위해 도입적 어구 "적어도 하나" 및 "하나 이상"의 사용을 함유할 수 있다. 그러나, 이러한 어구의 사용은, 심지어 동일한 청구항이 도입적 어구 "하나 이상" 또는 "적어도 하나" 및 부정 관사를 포함하는 경우에도, 부정 관사에 의한 청구항 나열의 도입이 이러한 도입된 청구항 나열을 함유하는 임의의 특정 청구항을 단지 하나의 이러한 나열을 함유하는 실시양태에 제한함을 암시하는 것으로 해석되지 않아야 하고 (예를 들어, 부정관사는 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 함); 동일한 것이 청구항 나열을 도입하는데 사용된 정관사의 사용에 대해서도 사실이다. 또한, 도입된 청구항 나열의 구체적인 수가 명백하게 나열되는 경우에도, 관련 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 나열이 적어도 나열된 수를 의미하는 것으로 해석되어야 함을 인식할 것이다 (예를 들어, "2개의 나열"의 맨 나열은, 다른 수식어 없이, 적어도 2개의 나열, 또는 2개 이상의 나열을 의미함). 더욱이, "A, B, 및 C 등 중 적어도 하나"와 유사한 관례가 사용되는 경우, 일반적으로 이러한 구조는 관련 기술분야의 통상의 기술자가 관습을 이해할 것이라는 의미로 의도된다 (예를 들어, "A, B, 및 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템은 A 단독, B 단독, C 단독, 함께 A 및 B, 함께 A 및 C, 함께 B 및 C, 및/또는 함께 A, B, 및 C 등을 갖는 시스템을 포함할 것이나 이에 제한되지는 않음). "A, B, 또는 C 등 중 적어도 하나"와 유사한 관례가 사용되는 경우, 일반적으로 이러한 구조는 관련 기술분야의 통상의 기술자가 관례를 이해할 것이라는 의미로 의도된다 (예를 들어, "A, B, 또는 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 A 단독, B 단독, C 단독, 함께 A 및 B, 함께 A 및 C, 함께 B 및 C, 및/또는 함께 A, B, 및 C 등을 갖는 시스템을 포함할 것이나 이에 제한되지는 않음). 설명에서든, 청구범위에서든, 또는 도면에서든, 2개 이상의 대안적 용어를 제시하는 사실상 임의의 이접적 단어 및/또는 어구는 용어 중 하나, 용어 중 어느 하나, 또는 둘 다의 용어를 포함하는 가능성을 고려하는 것으로 이해되어야 함이 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 추가로 이해될 것이다. 예를 들어, 어구 "A 또는 B"는 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 또한, 본 개시내용의 특색 또는 측면이 마쿠쉬 군의 용어로 기재되는 경우, 관련 기술분야의 통상의 기술자는 본 개시내용이 또한 그에 의해 마쿠쉬 군의 임의의 개별적 구성원 또는 구성원의 하위그룹의 용어로 기재됨을 인식할 것이다.In general, it will be understood by those skilled in the art that terms used herein, and in particular in the appended claims (eg, the body of the appended claims), are generally intended as "open" terms. (e.g., the term "comprising" should be interpreted as "including but not limited to", the term "having" should be interpreted as "having at least", and the term "comprises" should be interpreted as "including but not limited to" (which should be construed as, but not limited to, etc.). It will be further understood by those skilled in the art that where a specific number of an introduced claim recitation is intended, such an intent will be explicitly recited in the claim, and in the absence of such recitation, no such intent is present. For example, as an aid to understanding, the following appended claims may contain usage of the introductory phrases “at least one” and “one or more” to introduce claim recitations. However, the use of this phrase does not prevent the introduction of a claim recitation by an indefinite article from containing such an introduced claim recitation, even when the same claim contains the introductory phrase “one or more” or “at least one” and an indefinite article. should not be construed as implying that any particular claim is limited to the embodiment containing only one such recitation (e.g., the indefinite article should be construed to mean "at least one" or "one or more" ); The same is true of the use of the definite article used to introduce claim enumeration. Furthermore, even where a specific number of an introduced claim recitation is explicitly recited, those skilled in the art will recognize that such recitation should be construed to mean at least the recited number (e.g., "two recitations"). means at least two sequences, or more than two sequences, without other modifiers). Moreover, when a convention similar to "at least one of A, B, and C, etc." is used, such construction is generally intended to mean that those skilled in the art will understand the convention (e.g., "A A system having at least one of A alone, B alone, C alone, A and B together, A and C together, B and C together, and/or a system having A, B, and C together, etc. (including but not limited to).) When a convention similar to "at least one of A, B, or C, etc." is used, such construction is generally meant to mean that those skilled in the art will understand the convention. (e.g., "a system having at least one of A, B, or C" means A alone, B alone, C alone, A and B together, A and C together, B and C together, and/or together (including, but not limited to, systems with A, B, and C, etc.) virtually any disjunctive word and/or It will be further understood by those skilled in the art that the phrase should be understood to contemplate the possibility of including one of the terms, either of the terms, or both terms. For example, the phrase "A or B" will be understood to include the possibilities of "A" or "B" or "A and B." Also, when a feature or aspect of the present disclosure is described in terms of the Markush group, the related art Those skilled in the art will recognize that this disclosure is also thereby described in terms of any individual member or subgroup of members of the Markush group.

관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것인 바와 같이, 임의의 및 모든 목적을 위해, 예컨대 기록된 설명을 제공하는 관점에서, 본원에 개시된 모든 범위는 또한 임의의 및 모든 가능한 하위-범위 및 그의 하위-범위의 조합을 포괄한다. 임의의 열거된 범위는 동일한 범위가 적어도 동등한 절반, 1/3, 1/4, 1/5, 1/10 등으로 나누어지는 것을 충분히 기재하고 가능하게 하는 것으로 용이하게 인식될 수 있다. 비-제한적 예로서, 본원에서 논의된 각각의 범위는 하부 1/3, 중간 1/3 및 상부 1/3 등으로 용이하게 나누어질 수 있다. 또한 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것인 바와 같이, "최대", "적어도", "초과", "미만" 등과 같은 모든 언어는 나열된 수를 포함하고, 상기 논의된 바와 같이 하위-범위로 후속적으로 나누어질 수 있는 범위를 지칭한다. 마지막으로, 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것인 바와 같이, 범위는 각각의 개별적 구성원을 포함한다. 따라서, 예를 들어, 1 내지 3개의 물품을 갖는 군은 1, 2, 또는 3개의 물품을 갖는 군을 지칭한다. 유사하게, 1 내지 5개의 물품을 갖는 군은 1, 2, 3, 4, 또는 5개의 물품을 갖는 군을 지칭하는 등이다.As will be understood by one of ordinary skill in the relevant art, for any and all purposes, such as in terms of providing a written description, all ranges disclosed herein also encompass any and all possible sub-ranges and It covers combinations of its sub-ranges. Any recited range can be readily recognized as sufficiently delineating and enabling the same range to be divided into at least equal halves, thirds, quarters, fifths, tenths, etc. As a non-limiting example, each of the ranges discussed herein can be readily divided into lower thirds, middle thirds, and upper thirds, etc. Also, as will be understood by one of ordinary skill in the relevant art, all language such as "at most", "at least", "greater than", "less than", etc. include the listed numbers, and as discussed above sub- Refers to a range that can subsequently be divided into ranges. Finally, as will be understood by those skilled in the art, ranges include each individual member. Thus, for example, a group having 1 to 3 items refers to a group having 1, 2, or 3 items. Similarly, a group having 1 to 5 items refers to a group having 1, 2, 3, 4, or 5 items, and so on.

관련 기술분야의 통상의 기술자는 본원에 기재된 특정 화합물이 하나 이상의 상이한 이성질체 (예를 들어, 입체이성질체, 기하 이성질체, 호변이성질체) 및/또는 동위원소 (예를 들어, 하나 이상의 원자가 원자의 상이한 동위원소로 치환됨, 예컨대 중수소에 대해 치환된 수소) 형태로 존재할 수 있음을 인정할 것이다. 달리 지시되거나 맥락으로부터 명백하지 않는 한, 나타내어진 구조는 개별적으로 또는 조합으로 임의의 이러한 이성질체 또는 동위원소 형태를 나타내는 것으로 이해될 수 있다.Those of ordinary skill in the art will understand that certain compounds described herein can form one or more different isomers (e.g., stereoisomers, geometric isomers, tautomers) and/or isotopes (e.g., different isotopes of one or more valence atoms). , eg hydrogen substituted for deuterium) form. Unless otherwise indicated or clear from context, a depicted structure may be understood to represent any such isomeric or isotopic form, either individually or in combination.

펩티드 표면 고정화Peptide surface immobilization

특정 단일 분자 분석 방법에서, 분석되는 분자는 분자가 용액 중의 다른 반응 성분으로부터 간섭 없이 모니터링될 수 있도록 표면 상으로 고정화된다. 일부 실시양태에서, 분자의 표면 고정화는 분자가 분자를 수반하는 반응의 실시간 모니터링을 위해 표면의 목적하는 영역에 국한되는 것을 허용한다.In certain single molecule assay methods, the molecule to be analyzed is immobilized onto a surface so that the molecule can be monitored without interference from other reactive components in solution. In some embodiments, surface immobilization of the molecule allows the molecule to be localized to a desired area of the surface for real-time monitoring of reactions involving the molecule.

따라서, 일부 측면에서, 본 출원은 본원에 기재된 화합물 중 임의의 하나를 고체 지지체의 표면에 부착시킴으로써 펩티드를 표면에 고정화하는 방법을 제공한다. 일부 실시양태에서, 방법은 화학식 (V), (X), (XV)의 화합물, 또는 그의 염을 고체 지지체의 표면에 접촉시키는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 표면은 펩티드의 관능화된 말단 단부에의 부착 (예를 들어, 공유 또는 비-공유 부착)을 위해 구성된 상보적 관능성 모이어티로 관능화된다. 일부 실시양태에서, 고체 지지체는 고체 지지체의 표면에서 형성된 복수의 샘플 웰을 포함한다. 일부 실시양태에서, 방법은 단일 펩티드를 복수의 샘플 웰의 각각의 표면에 고정화하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 샘플 웰 당 단일 펩티드를 국한시키는 것은 단일 분자 검출 방법, 예를 들어, 단일 분자 펩티드 시퀀싱을 위해 유리하다.Thus, in some aspects, the present application provides a method of immobilizing a peptide to a surface by attaching any one of the compounds described herein to the surface of a solid support. In some embodiments, the method comprises contacting the surface of a solid support with a compound of Formula (V), (X), (XV) , or a salt thereof. In some embodiments, the surface is functionalized with complementary functional moieties configured for attachment (eg, covalent or non-covalent attachment) to the functionalized terminal end of the peptide. In some embodiments, a solid support comprises a plurality of sample wells formed at a surface of the solid support. In some embodiments, a method comprises immobilizing a single peptide to the surface of each of a plurality of sample wells. In some embodiments, localizing a single peptide per sample well is a single molecule detection method, e.g., It is advantageous for single molecule peptide sequencing.

일부 실시양태에서, 본원에 사용된 표면은 기재 또는 고체 지지체의 표면을 지칭한다. 일부 실시양태에서, 고체 지지체는 침착된 물질, 예컨대 본원에 기재된 관능화된 펩티드를 지지할 수 있는 표면, 예컨대 수용 표면을 갖는 물질, 층, 또는 다른 구조를 지칭한다. 일부 실시양태에서, 기재의 수용 표면은 임의로 나노스케일 또는 마이크로스케일 함입 특색, 예컨대 샘플 웰의 어레이를 포함한 하나 이상의 특색을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 어레이는 요소, 예컨대 센서 또는 샘플 웰의 평면 배열이다. 어레이는 1 또는 2차원일 수 있다. 1차원 어레이는 제1 치수에서 요소의 하나의 행 또는 열 및 제2 치수에서 복수의 행 또는 열을 갖는 어레이이다. 제1 및 제2 치수에서 행 또는 열의 수는 동일할 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 일부 실시양태에서, 어레이는 예를 들어, 102, 103, 104, 105, 106, 또는 107개의 샘플 웰을 포함할 수 있다.In some embodiments, surface as used herein refers to the surface of a substrate or solid support. In some embodiments, a solid support refers to a material, layer, or other structure having a surface, such as a receptive surface, capable of supporting a deposited material, such as a functionalized peptide described herein. In some embodiments, the receiving surface of the substrate may optionally have one or more features, including nanoscale or microscale intrusion features, such as an array of sample wells. In some embodiments, an array is a planar arrangement of elements, such as sensors or sample wells. Arrays can be 1 or 2 dimensional. A one-dimensional array is an array having one row or column of elements in a first dimension and multiple rows or columns in a second dimension. The number of rows or columns in the first and second dimensions may or may not be the same. In some embodiments, an array can include, for example, 10 2 , 10 3 , 10 4 , 10 5 , 10 6 , or 10 7 sample wells.

펩티드 표면 고정화의 예시 스킴은 도 9에 나타내어진다. 나타내어진 바와 같이, 패널 (I) 내지 (II)는 관능화된 말단 단부 (902)를 포함하는 펩티드 (900)를 고정화하는 프로세스를 도시한다. 패널 (I)에서, 샘플 웰을 포함하는 고체 지지체가 나타내어진다. 일부 실시양태에서, 샘플 웰은 비-금속성 층 (910)을 포함하는 바닥 표면 및 금속성 층 (912)을 포함하는 측벽 표면에 의해 형성된다. 일부 실시양태에서, 비-금속성 층 (910)은 투명한 층 (예를 들어, 유리, 실리카)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 금속성 층 (912)은 금속 옥시드 표면 (예를 들어, 이산화티타늄)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 금속성 층 (912)은 부동화 코팅 (914) (예를 들어, 인-함유 층, 예컨대 오르가노포스포네이트 층)을 포함한다. 나타내어진 바와 같이, 비-금속성 층 (910)을 포함하는 바닥 표면은 상보적 관능성 모이어티 (904)를 포함한다. 선택적 표면 변형 및 관능화의 방법은 미국 특허 공개 번호 2018/0326412 및 미국 가출원 번호 62/914,356에 추가로 상세하게 기재되어 있으며, 이들의 각각의 내용은 본원에 참조로 포함된다.An exemplary scheme of peptide surface immobilization is shown in FIG. 9 . As indicated, panels (I) to (II) depict the process of immobilizing a peptide 900 comprising a functionalized terminal end 902 . In panel (I), a solid support containing sample wells is shown. In some embodiments, a sample well is formed by a bottom surface comprising non-metallic layer 910 and a sidewall surface comprising metallic layer 912 . In some embodiments, the non-metallic layer 910 includes a transparent layer (eg, glass, silica). In some embodiments, metallic layer 912 includes a metal oxide surface (eg, titanium dioxide). In some embodiments, metallic layer 912 includes a passivating coating 914 (eg, a phosphorus-containing layer such as an organophosphonate layer). As shown, the bottom surface comprising non-metallic layer 910 includes complementary functional moieties 904 . Methods of selective surface modification and functionalization are described in further detail in US Patent Publication No. 2018/0326412 and US Provisional Application No. 62/914,356, the contents of each of which are incorporated herein by reference.

일부 실시양태에서, 관능화된 말단 단부 (902)를 포함하는 펩티드 (900)는 고체 지지체의 상보적 관능성 모이어티 (904)와 접촉되어 공유 또는 비-공유 연결 기를 형성한다. 일부 실시양태에서, 관능화된 말단 단부 (902) 및 상보적 관능성 모이어티 (904)는 예를 들어, 펩티드 (900) 및 고체 지지체 사이에 공유 연결 기를 형성하는 파트너 클릭 화학 핸들을 포함한다. 적합한 클릭 화학 핸들은 본원의 다른 곳에 기재되어 있다. 일부 실시양태에서, 관능화된 말단 단부 (902) 및 상보적 관능성 모이어티 (904)는 예를 들어, 펩티드 (900) 및 고체 지지체 사이에 비-공유 연결 기를 형성하는 비-공유 결합 파트너를 포함한다. 비-공유 결합 파트너의 예는 상보적 올리고뉴클레오티드 가닥 (예를 들어, DNA, RNA, 및 그의 변이체를 포함한 상보적 핵산 가닥), 단백질-단백질 결합 파트너 (예를 들어, 바르나제 및 바르스타), 및 단백질-리간드 결합 파트너 (예를 들어, 비오틴 및 스트렙타비딘)를 포함한다.In some embodiments, a peptide ( 900 ) comprising a functionalized terminal end ( 902 ) is contacted with a complementary functional moiety ( 904 ) of a solid support to form a covalent or non-covalent linking group. In some embodiments, functionalized terminal end ( 902 ) and complementary functional moiety ( 904 ) comprise partner click chemical handles that form a covalent linking group between, for example, peptide ( 900 ) and a solid support. Suitable click chemistry handles are described elsewhere herein. In some embodiments, functionalized terminal end ( 902 ) and complementary functional moiety ( 904 ) form a non-covalent binding partner, for example forming a non-covalent linking group between peptide ( 900 ) and a solid support. include An example of a non-covalent binding partner is a complementary oligonucleotide strand (e.g., complementary nucleic acid strands, including DNA, RNA, and variants thereof), protein-protein binding partners (e.g., Barnaze and Barsta), and protein-ligand binding partners (e.g., biotin and streptavidin).

패널 (II)에서, 펩티드 (900)는 관능화된 말단 단부 (902) 및 상보적 관능성 모이어티 (904)를 접촉시킴으로써 형성된 연결 기를 통해 바닥 표면에 고정화되어 나타내어진다. 이 예에서, 펩티드 (900)는 패널 (III)의 확대된 영역에 도시된 비-공유 연결 기를 통해 부착된다. 나타내어진 바와 같이, 일부 실시양태에서, 비-공유 연결 기는 아비딘 단백질 (920)을 포함한다. 아비딘 단백질은 일반적으로 아비딘 단백질의 4개의 서브유닛의 각각에 비오틴 결합 부위를 갖는 비오틴-결합 단백질이다. 아비딘 단백질은 예를 들어, 아비딘, 스트렙타비딘, 트랍타비딘, 타마비딘, 브라다비딘, 크세나비딘, 및 그의 동족체 및 변이체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 아비딘 단백질 (920)은 스트렙타비딘이다. 아비딘 단백질 (920)의 다가성은 다양한 연결 배치를 허용할 수 있는데, 이는 4개의 결합 부위의 각각이 독립적으로 비오틴 분자에 결합할 수 있기 때문이다 (백색 원으로서 나타내어짐).In panel (II), peptide 900 is shown immobilized to the bottom surface via a linking group formed by contacting a functionalized terminal end 902 and a complementary functional moiety 904 . In this example, peptide ( 900 ) is attached via a non-covalent linking group shown in the enlarged region of panel (III). As shown, in some embodiments, the non-covalent linking group comprises an avidin protein ( 920 ). Avidin proteins are generally biotin-binding proteins that have a biotin binding site on each of the four subunits of the avidin protein. Avidin proteins include, for example, avidin, streptavidin, trapavidin, tamavidin, bradavidin, xenavidin, and homologs and variants thereof. In some embodiments, the avidin protein ( 920 ) is streptavidin. The multiplicity of the avidin protein ( 920 ) can allow for a variety of linkage configurations, since each of the four binding sites can independently bind a biotin molecule (shown as white circles).

패널 (III)에 나타내어진 바와 같이, 일부 실시양태에서, 비-공유 연결은 제1 비스-비오틴 모이어티 (922) 및 제2 비스-비오틴 모이어티 (924)에 결합된 아비딘 단백질 (920)에 의해 형성된다. 일부 실시양태에서, 관능화된 말단 단부 (902)는 제1 비스-비오틴 모이어티 (922)를 포함하고, 상보적 관능성 모이어티 (904)는 제2 비스-비오틴 모이어티 (924)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 관능화된 말단 단부 (902)는 상보적 관능성 모이어티 (904)와 접촉되기 전에 아비딘 단백질 (920)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상보적 관능성 모이어티 (904)는 관능화된 말단 단부 (902)와 접촉되기 전에 아비딘 단백질 (920)을 포함한다.As shown in panel (III), in some embodiments, the non-covalent linkage is to an avidin protein ( 920 ) bound to a first bis-biotin moiety ( 922 ) and a second bis-biotin moiety ( 924 ) is formed by In some embodiments, the functionalized terminal end ( 902 ) comprises a first bis-biotin moiety ( 922 ) and the complementary functional moiety ( 904 ) comprises a second bis-biotin moiety ( 924 ) do. In some embodiments, functionalized terminal end ( 902 ) comprises an avidin protein ( 920 ) before being contacted with complementary functional moiety ( 904 ). In some embodiments, complementary functional moiety ( 904 ) comprises an avidin protein ( 920 ) prior to being contacted with functionalized terminal end ( 902 ).

일부 실시양태에서, 관능화된 말단 단부 (902)는 제1 비스-비오틴 모이어티 (922) 및 수용성 모이어티를 포함하고, 여기서 수용성 모이어티는 제1 비스-비오틴 모이어티 (922) 및 펩티드 (900)의 아미노산 (예를 들어, 말단 아미노산) 사이에 연결을 형성한다. 수용성 모이어티는 본원의 다른 곳에 상세하게 기재되어 있다.In some embodiments, the functionalized terminal end ( 902 ) comprises a first bis-biotin moiety ( 922 ) and a water soluble moiety, wherein the water soluble moiety comprises a first bis-biotin moiety ( 922 ) and a peptide ( 900 ) of amino acids (eg, terminal amino acids). Water-soluble moieties are described in detail elsewhere herein.

단백질 시퀀싱 프로세스Protein sequencing process

본 개시내용의 측면은 또한 단백질 시퀀싱 및 확인의 방법, 단백질 시퀀싱 및 확인의 방법, 아미노산 확인의 방법, 및 이러한 방법을 수행하기 위한 조성물, 시스템, 및 장치를 수반한다. 이러한 단백질 시퀀싱 및 확인은 일부 실시양태에서, 본원에 보다 상세하게 기재된 샘플 제조 및/또는 게놈 시퀀싱을 수행하는 동일한 기기로 수행된다. 일부 측면에서, 표적 단백질의 서열을 결정하는 방법이 기재된다. 일부 실시양태에서, 표적 단백질은 표적 단백질의 서열을 결정하기 전에 풍부화된다 (예를 들어, 전기영동적 방법, 예를 들어, 친화성 SCODA를 사용하여 풍부화됨). 일부 측면에서, 샘플 (예를 들어, 정제된 샘플, 세포 용해물, 단일-세포, 세포의 집단, 또는 조직)에 존재하는 복수의 단백질 (예를 들어, 적어도 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 50개, 또는 그 초과)의 서열을 결정하는 방법이 기재된다. 일부 실시양태에서, 샘플은 샘플에 존재하는 표적 단백질 또는 복수의 단백질의 서열을 결정하기 전에 본원에 기재된 바와 같이 제조된다 (예를 들어, 용해되고/거나, 정제되고/거나, 단편화되고/거나, 표적 단백질에 대해 풍부화됨). 일부 실시양태에서, 표적 단백질은 풍부화된 표적 단백질이다 (예를 들어, 전기영동적 방법, 예를 들어, 친화성 SCODA를 사용하여 풍부화됨).Aspects of the present disclosure also involve methods of protein sequencing and identification, methods of protein sequencing and identification, methods of amino acid identification, and compositions, systems, and apparatus for performing such methods. Such protein sequencing and confirmation is, in some embodiments, performed on the same instrument that performs sample preparation and/or genome sequencing, described in more detail herein. In some aspects, methods of determining the sequence of a target protein are described. In some embodiments, a target protein is enriched prior to determining the sequence of the target protein (e.g., enriched using an electrophoretic method, eg, affinity SCODA). In some aspects, a sample (e.g., a plurality of proteins (e.g., at least 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 50, or more) are described. In some embodiments, a sample is prepared as described herein prior to determining the sequence of a target protein or plurality of proteins present in the sample (eg, lysed, purified, fragmented, and/or enriched for target protein). In some embodiments, the target protein is an enriched target protein (eg, enriched using an electrophoretic method, eg, affinity SCODA).

일부 실시양태에서, 본 개시내용은 혼합물로부터 단백질의 아미노산의 하나 이상의 유형을 확인함으로써 복수의 단백질을 포함하는 샘플에서 개별적 단백질을 시퀀싱하고/거나 확인하는 방법을 제공한다. 일부 실시양태에서, 단백질의 하나 이상의 아미노산 (예를 들어, 말단 아미노산)은 표지되고 (예를 들어, 직접적으로 또는 간접적으로, 예를 들어 결합제를 사용하여), 단백질에서의 표지된 아미노산의 상대 위치가 결정된다. 일부 실시양태에서, 단백질에서의 아미노산의 상대 위치는 일련의 아미노산 표지화 및 절단 단계를 사용하여 결정된다. 일부 실시양태에서, 단백질에서의 표지된 아미노산의 상대 위치는 표지된 단백질을 공극 (예를 들어, 단백질 채널)을 통해 전위시키고, 단백질 분자에서의 표지된 아미노산의 상대 위치를 결정하기 위해 공극을 통한 전위 동안 표지된 아미노산(들)으로부터 신호 (예를 들어, 푀르스터(Foerster) 공명 에너지 전달 (FRET) 신호)를 검출함으로써 단백질로부터 아미노산을 제거하지 않고 결정될 수 있다.In some embodiments, the present disclosure provides methods for sequencing and/or identifying individual proteins in a sample comprising a plurality of proteins by identifying one or more types of amino acids in the proteins from a mixture. In some embodiments, one or more amino acids (e.g., terminal amino acids) of a protein are labeled (e.g., directly or indirectly, e.g., using a binding agent), and the relative position of the labeled amino acids in the protein. is determined In some embodiments, the relative position of amino acids in a protein is determined using a series of amino acid labeling and cleavage steps. In some embodiments, the relative position of a labeled amino acid in a protein is measured by translocating the labeled protein through a pore (e.g., a protein channel) and through the pore to determine the relative position of the labeled amino acid in the protein molecule. It can be determined without removing the amino acid from the protein by detecting the signal (eg, Foerster resonance energy transfer (FRET) signal) from the labeled amino acid(s) during translocation.

일부 실시양태에서, 말단 아미노산 (예를 들어, N-말단 또는 C-말단 아미노산)의 신원은 말단 아미노산이 제거되고, 말단 단부에서의 다음 아미노산의 신원이 평가되기 전에 결정되며; 이 프로세스는 단백질에서의 복수의 연속적 아미노산이 평가될 때까지 반복될 수 있다. 일부 실시양태에서, 아미노산의 신원을 평가하는 것은 존재하는 아미노산의 유형을 결정하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 아미노산의 유형을 결정하는 것은 실제 아미노산 신원을 결정하는 것 (예를 들어, 예를 들어 개별적 말단 아미노산에 대해 특이적인 결합제를 사용하여 천연-발생 20종의 아미노산 중, 어느 아미노산인지를 결정하는 것)을 포함한다. 그러나, 일부 실시양태에서, 말단 아미노산 유형의 신원을 평가하는 것은 단백질의 말단에 존재할 수 있는 잠재적 아미노산의 하위세트를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이는 아미노산이 하나 이상의 특이적 아미노산이 아님 (즉, 및 따라서 임의의 다른 아미노산일 수 있음)을 결정함으로써 달성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이는 아미노산의 특정된 하위세트 중 어느 것이 (예를 들어, 크기, 전하, 소수성, 결합 특성에 기반하여) 단백질의 말단에 있을 수 있는지 (예를 들어, 2개 이상의 말단 아미노산의 특정된 하위세트에 결합하는 결합제를 사용하여) 결정함으로써 달성될 수 있다.In some embodiments, terminal amino acids (e.g., the identity of the N-terminal or C-terminal amino acid) is determined before the terminal amino acid is removed and the identity of the next amino acid at the terminal end is evaluated; This process can be repeated until multiple consecutive amino acids in the protein have been evaluated. In some embodiments, assessing the identity of an amino acid comprises determining the type of amino acid present. In some embodiments, determining the type of amino acid is determining the actual amino acid identity (e.g., which of the 20 naturally-occurring amino acids, e.g., using specific binding agents for individual terminal amino acids to determine). However, in some embodiments, assessing the identity of terminal amino acid types may include determining a subset of potential amino acids that may be present at the ends of a protein. In some embodiments, this may be accomplished by determining that an amino acid is not one or more specific amino acids (ie, and thus may be any other amino acid). In some embodiments, this determines which of a specified subset of amino acids can be at the end of a protein (e.g., based on size, charge, hydrophobicity, binding properties) (e.g., of two or more terminal amino acids). (using a binding agent that binds to a specified subset).

일부 실시양태에서, 단백질은 복수의 보다 작은 단백질로 소화될 수 있고, 서열 정보는 이들 보다 작은 단백질 중 하나 이상으로부터 얻어질 수 있다 (예를 들어, 단백질의 말단 아미노산을 순차적으로 평가하고, 그 아미노산을 제거하여 다음 아미노산을 말단에 노출시키는 것을 수반하는 방법을 사용하여).In some embodiments, a protein can be digested into a plurality of smaller proteins, and sequence information can be obtained from one or more of these smaller proteins (e.g., by sequentially evaluating the terminal amino acids of the protein and those amino acids). using a method that entails exposing the next amino acid at the terminus by removing

일부 실시양태에서, 단백질은 그의 아미노 (N) 말단으로부터 시퀀싱된다. 일부 실시양태에서, 단백질은 그의 카르복시 (C) 말단으로부터 시퀀싱된다. 일부 실시양태에서, 단백질의 제1 말단 (예를 들어, N 또는 C 말단)은 고정화되고, 다른 말단 (예를 들어, C 또는 N 말단)은 본원에 기재된 바와 같이 시퀀싱된다.In some embodiments, a protein is sequenced from its amino (N) terminus. In some embodiments, a protein is sequenced from its carboxy (C) terminus. In some embodiments, a first end (eg, N or C terminus) of a protein is immobilized and the other end (eg C or N terminus) is sequenced as described herein.

본원에 사용된 단백질을 시퀀싱하는 것은 단백질에 대한 서열 정보를 결정하는 것을 지칭한다. 일부 실시양태에서, 이는 단백질의 부분 (또는 전부)에 대한 각각의 순차적 아미노산의 신원을 결정하는 것을 수반할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이는 단편 (예를 들어, 표적 단백질의 단편 또는 복수의 단백질을 포함하는 샘플의 단편)의 신원을 결정하는 것을 수반할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이는 단백질 내의 아미노산의 하위세트의 신원을 평가하는 것 (예를 들어, 및 단백질에서의 각각의 아미노산의 신원을 결정하지 않으면서 하나 이상의 아미노산 유형의 상대 위치를 결정하는 것)을 수반할 수 있다. 일부 실시양태에서 아미노산 함량 정보는 단백질에서의 아미노산의 상이한 유형의 상대 위치를 직접적으로 결정하지 않으면서 단백질로부터 얻어질 수 있다. 아미노산 함량 단독은 존재하는 단백질의 신원을 추론하는데 사용될 수 있다 (예를 들어, 아미노산 함량을 단백질 정보의 데이터베이스와 비교하고, 어느 단백질(들)이 동일한 아미노산 함량을 갖는지를 결정함으로써).Sequencing a protein as used herein refers to determining sequence information about a protein. In some embodiments, this may involve determining the identity of each sequential amino acid for part (or all) of a protein. In some embodiments, this may involve determining the identity of a fragment (eg, a fragment of a target protein or a fragment of a sample comprising a plurality of proteins). In some embodiments, this includes assessing the identity of a subset of amino acids in a protein (eg, and determining the relative position of one or more types of amino acids without determining the identity of each amino acid in the protein). may entail In some embodiments amino acid content information can be obtained from a protein without directly determining the relative positions of different types of amino acids in the protein. Amino acid content alone can be used to infer the identity of proteins present (eg, by comparing amino acid content to a database of protein information and determining which protein(s) have the same amino acid content).

일부 실시양태에서, (예를 들어, 효소적 및/또는 화학적 절단을 통해) 표적 단백질 또는 복수의 단백질을 포함하는 샘플로부터 수득된 복수의 단백질 단편에 대한 서열 정보는 샘플에 존재하는 표적 단백질 또는 복수의 단백질의 서열을 재구축하거나 추론하기 위해 분석될 수 있다. 따라서, 일부 실시양태에서, 아미노산의 하나 이상의 유형은 아미노산의 하나 이상의 유형에 선택적으로 결합하는 하나 이상의 표지된 친화성 시약의 발광을 검출함으로써 확인된다. 일부 실시양태에서, 아미노산의 하나 이상의 유형은 표지된 단백질의 발광을 검출함으로써 확인된다.In some embodiments, sequence information for a target protein or a plurality of protein fragments obtained from a sample comprising a plurality of proteins (eg, via enzymatic and/or chemical cleavage) is the target protein or plurality present in the sample. can be analyzed to reconstruct or infer the sequence of the protein of Thus, in some embodiments, one or more types of amino acids are identified by detecting luminescence of one or more labeled affinity reagents that selectively bind to one or more types of amino acids. In some embodiments, one or more types of amino acids are identified by detecting the luminescence of a labeled protein.

일부 실시양태에서, 본 개시내용은 단백질의 말단에 존재하는 일련의 아미노산을 시간 경과에 따라 확인함으로써 (예를 들어, 말단에서의 아미노산의 반복적 검출 및 절단에 의해) 단백질을 시퀀싱하기 위한 조성물, 장치, 및 방법을 제공한다. 추가의 다른 실시양태에서, 본 개시내용은 단백질의 표지된 아미노 함량을 확인하고, 참조 서열 데이터베이스와 비교함으로써 단백질을 시퀀싱하기 위한 조성물, 장치, 및 방법을 제공한다.In some embodiments, the present disclosure provides a composition, apparatus for sequencing a protein by identifying over time a series of amino acids present at the termini of the protein (eg, by iterative detection and cleavage of amino acids at the termini). , and methods are provided. In still other embodiments, the present disclosure provides compositions, devices, and methods for sequencing proteins by determining the labeled amino content of the protein and comparing it to a reference sequence database.

일부 실시양태에서, 본 개시내용은 단백질의 복수의 단편을 시퀀싱함으로써 단백질을 시퀀싱하기 위한 조성물, 장치, 및 방법을 제공한다. 일부 실시양태에서, 단백질을 시퀀싱하는 것은 복수의 단백질 단편에 대한 서열 정보를 조합하여 단백질에 대한 서열을 확인하고/거나 결정하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 서열 정보를 조합하는 것은 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어에 의해 수행될 수 있다. 본원에 기재된 방법은 관련된 단백질의 세트, 예컨대 유기체의 전체 프로테옴이 시퀀싱되는 것을 허용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 복수의 단일 분자 시퀀싱 반응은 본 개시내용의 측면에 따라 병렬로 (예를 들어, 단일 칩 또는 카트리지 상에서) 수행된다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 복수의 단일 분자 시퀀싱 반응은 단일 칩 또는 카트리지 상의 별개의 샘플 웰에서 각각 수행된다.In some embodiments, the present disclosure provides compositions, devices, and methods for sequencing a protein by sequencing a plurality of fragments of the protein. In some embodiments, sequencing a protein comprises combining sequence information for a plurality of protein fragments to identify and/or determine a sequence for the protein. In some embodiments, combining sequence information may be performed by computer hardware and software. The methods described herein can allow a set of related proteins, such as an organism's entire proteome, to be sequenced. In some embodiments, a plurality of single molecule sequencing reactions are performed in parallel (eg, on a single chip or cartridge) according to aspects of the present disclosure. For example, in some embodiments, a plurality of single molecule sequencing reactions are each performed in separate sample wells on a single chip or cartridge.

일부 실시양태에서, 본원에서 제공된 방법은 복수의 단백질을 포함하는 샘플에서 개별적 단백질의 시퀀싱 및 확인에 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 개시내용은 복수의 단백질을 포함하는 샘플에서 개별적 단백질을 고유하게 확인하는 방법을 제공한다. 일부 실시양태에서, 개별적 단백질은 단백질의 부분적 아미노산 서열을 결정함으로써 혼합된 샘플에서 검출된다. 일부 실시양태에서, 단백질의 부분적 아미노산 서열은 대략 5 내지 50, 10 내지 50, 25 내지 50, 25 내지 100, 또는 50 내지 100개의 아미노산의 인접한 스트레치 내이다. 임의의 특정 이론에 구애되기를 원하지는 않지만, 대부분의 인간 단백질은 프로테오믹 데이터베이스를 참고로 불완전한 서열 정보를 사용하여 확인될 수 있는 것으로 예상된다. 예를 들어, 인간 프로테옴의 간단한 모델링은 단백질의 대략 98%가 6 내지 40개의 아미노산의 스트레치 내에서 아미노산의 단지 4개의 유형을 검출함으로써 고유하게 확인될 수 있음을 보였다 (예를 들어, 문헌 [Swaminathan, et al. PLoS Comput Biol. 2015, 11(2):e1004080]; 및 [Yao, et al. Phys. Biol. 2015, 12(5):055003] 참조). 따라서, 복수의 단백질을 포함하는 샘플은 대략 6 내지 40개의 아미노산의 짧은 단백질 단편으로 단편화될 (예를 들어, 화학적으로 분해될, 효소적으로 분해될) 수 있고, 이 단백질-기반 라이브러리의 시퀀싱은 원래 샘플에 존재하는 단백질의 각각의 신원 및 풍부도를 밝힐 것이다. 선택적 아미노산 표지화 및 부분적 서열 정보를 결정함으로써 단백질을 확인하기 위한 조성물 및 방법은 발명의 명칭이 "단일 분자 펩티드 시퀀싱"인 2015년 9월 15일에 출원된 미국 특허 출원 번호 15/510,962에 상세하게 기재되어 있으며, 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.In some embodiments, the methods provided herein can be used for sequencing and identification of individual proteins in a sample comprising a plurality of proteins. In some embodiments, the present disclosure provides methods for uniquely identifying individual proteins in a sample comprising a plurality of proteins. In some embodiments, individual proteins are detected in a mixed sample by determining partial amino acid sequences of the proteins. In some embodiments, a partial amino acid sequence of a protein is within a contiguous stretch of approximately 5 to 50, 10 to 50, 25 to 50, 25 to 100, or 50 to 100 amino acids. While not wishing to be bound by any particular theory, it is expected that most human proteins can be identified using incomplete sequence information by reference to proteomic databases. For example, simple modeling of the human proteome has shown that approximately 98% of proteins can be uniquely identified by detecting only 4 types of amino acids within a stretch of 6 to 40 amino acids (see, e.g., Swaminathan , et al. PLoS Comput Biol. 2015, 11(2):e1004080] and [Yao, et al. Phys. Biol. 2015, 12(5):055003). Thus, a sample comprising multiple proteins can be fragmented (eg, chemically digested, enzymatically digested) into short protein fragments of approximately 6 to 40 amino acids, and sequencing of this protein-based library It will reveal the identity and abundance of each of the proteins present in the original sample. Compositions and methods for identifying proteins by selective amino acid labeling and determining partial sequence information are described in detail in US Patent Application Serial No. 15/510,962, filed September 15, 2015, entitled "Single Molecule Peptide Sequencing" , which is incorporated herein by reference in its entirety.

본 개시내용에 따른 시퀀싱은 일부 측면에서, 기재의 (예를 들어, 예를 들어 본원에 기재된 바와 같은 시퀀싱 장치 또는 모듈에서 고체 지지체, 예를 들어 칩 또는 카트리지의) 표면 상에 단백질 (예를 들어, 표적 단백질)을 고정화하는 것을 수반할 수 있다. 일부 실시양태에서, 단백질은 기재 상의 샘플 웰의 표면 상에 (예를 들어, 샘플 웰의 바닥 표면 상에) 고정화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 단백질의 N-말단 아미노산은 고정화된다 (예를 들어, 표면에 부착됨). 일부 실시양태에서, 단백질의 C-말단 아미노산은 고정화된다 (예를 들어, 표면에 부착됨). 일부 실시양태에서, 하나 이상의 비-말단 아미노산은 고정화된다 (예를 들어, 표면에 부착됨). 고정화된 아미노산(들)은 예를 들어 본 개시내용에 기재된 바와 같이 임의의 적합한 공유 또는 비-공유 연결을 사용하여 부착될 수 있다. 일부 실시양태에서, 복수의 단백질은 예를 들어 기재 상의 샘플 웰의 어레이에서 복수의 샘플 웰 (예를 들어, 각각의 샘플 웰의 표면, 예를 들어 바닥 표면에 부착된 하나의 단백질을 가짐)에 부착된다.Sequencing according to the present disclosure, in some aspects, involves proteins (e.g., on the surface of a solid support, e.g., a chip or cartridge, e.g., in a sequencing device or module as described herein) of a substrate. , target protein). In some embodiments, a protein may be immobilized on a surface of a sample well on a substrate (eg, on a bottom surface of a sample well). In some embodiments, the N-terminal amino acid of the protein is immobilized (eg, attached to a surface). In some embodiments, the C-terminal amino acid of the protein is immobilized (e.g., attached to the surface). In some embodiments, one or more non-terminal amino acids are immobilized (eg, attached to a surface). The immobilized amino acid(s) may be attached using any suitable covalent or non-covalent linkage, for example as described in this disclosure. In some embodiments, the plurality of proteins are present in a plurality of sample wells (e.g., with one protein attached to a surface, eg, a bottom surface, of each sample well), e.g., in an array of sample wells on a substrate. attached

일부 실시양태에서, 말단 아미노산 (예를 들어, N-말단 또는 C-말단 아미노산)의 신원이 결정되고, 이어서 말단 아미노산이 제거되고, 말단 단부에서의 다음 아미노산의 신원이 결정된다. 이 프로세스는 단백질에서 복수의 연속적 아미노산이 결정될 때까지 반복될 수 있다. 일부 실시양태에서, 아미노산의 신원을 결정하는 것은 존재하는 아미노산의 유형을 결정하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 아미노산의 유형을 결정하는 것은 예를 들어 천연-발생 20종의 아미노산 중 어느 것이 말단 아미노산인지 (예를 들어, 개별적 말단 아미노산에 대해 특이적인 결합제를 사용하여) 결정함으로써 실제 아미노산 신원을 결정하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 아미노산의 유형은 알라닌, 아르기닌, 아스파라긴, 아스파르트산, 시스테인, 글루타민, 글루탐산, 글리신, 히스티딘, 이소류신, 류신, 리신, 메티오닌, 페닐알라닌, 프롤린, 셀레노시스테인, 세린, 트레오닌, 트립토판, 티로신 및 발린으로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, 말단 아미노산 유형의 신원을 결정하는 것은 단백질의 말단에 존재할 수 있는 잠재적 아미노산의 하위세트를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이는 아미노산이 하나 이상의 특이적 아미노산이 아님 (및 따라서 임의의 다른 아미노산일 수 있음)을 결정함으로써 달성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이는 아미노산의 특정된 하위세트 중 어느 것이 (예를 들어, 크기, 전하, 소수성, 번역후 변형, 결합 특성에 기반하여) 단백질의 말단에 있을 수 있는지 (예를 들어, 2개 이상의 말단 아미노산의 특정된 하위세트에 결합하는 결합제를 사용하여) 결정함으로써 달성될 수 있다.In some embodiments, the identity of a terminal amino acid (eg, an N-terminal or C-terminal amino acid) is determined, then the terminal amino acid is removed, and the identity of the next amino acid at the terminal end is determined. This process can be repeated until a plurality of contiguous amino acids in the protein have been determined. In some embodiments, determining the identity of an amino acid comprises determining the type of amino acid present. In some embodiments, determining the type of amino acid is the actual amino acid identity, for example by determining which of the 20 naturally-occurring amino acids is a terminal amino acid (eg, using a binding agent specific for the individual terminal amino acid). includes determining In some embodiments, the type of amino acid is alanine, arginine, asparagine, aspartic acid, cysteine, glutamine, glutamic acid, glycine, histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, proline, selenocysteine, serine, threonine, tryptophan, selected from tyrosine and valine. In some embodiments, determining the identity of a terminal amino acid type may include determining a subset of potential amino acids that may be present at the end of a protein. In some embodiments, this may be accomplished by determining that an amino acid is not one or more specific amino acids (and thus may be any other amino acid). In some embodiments, this determines which of a specified subset of amino acids can be at the end of a protein (e.g., based on size, charge, hydrophobicity, post-translational modifications, binding properties) (e.g., two (using a binding agent that binds to a specified subset of the above terminal amino acids).

일부 실시양태에서, 말단 아미노산 유형의 신원을 평가하는 것은 아미노산이 번역후 변형을 포함하는 것을 결정하는 것을 포함한다. 번역후 변형의 비-제한적 예는 아세틸화, ADP-리보실화, 카스파제 절단, 시트룰린화, 포르밀화, N-연결된 글리코실화, O-연결된 글리코실화, 히드록실화, 메틸화, 미리스토일화, 네딜화, 질화, 산화, 팔미토일화, 인산화, 프레닐화, S-니트로실화, 황산화, 수모일화, 및 유비퀴틴화를 포함한다.In some embodiments, assessing the identity of terminal amino acid types comprises determining which amino acids contain post-translational modifications. Non-limiting examples of post-translational modifications include acetylation, ADP-ribosylation, caspase cleavage, citrullination, formylation, N-linked glycosylation, O-linked glycosylation, hydroxylation, methylation, myristoylation, four dylation, nitration, oxidation, palmitoylation, phosphorylation, prenylation, S-nitrosylation, sulfation, sumoylation, and ubiquitination.

일부 실시양태에서, 단백질 또는 단백질은 복수의 보다 작은 단백질로 소화될 수 있고, 서열 정보는 이들 보다 작은 단백질 중 하나 이상으로부터 얻어질 수 있다 (예를 들어, 단백질의 말단 아미노산을 순차적으로 평가하고, 그 아미노산을 제거하여 다음 아미노산을 말단에 노출시키는 것을 포함하는 방법을 사용하여).In some embodiments, a protein or proteins can be digested into a plurality of smaller proteins, and sequence information can be obtained from one or more of these smaller proteins (e.g., by sequentially evaluating the terminal amino acids of the protein, using a method that involves removing that amino acid to expose the terminus of the next amino acid).

일부 실시양태에서, 단백질 분자의 시퀀싱은 단백질 분자에서 적어도 2개의 (예를 들어, 적어도 3, 적어도 4, 적어도 5, 적어도 6, 적어도 7, 적어도 8, 적어도 9, 적어도 10, 적어도 11, 적어도 12, 적어도 13, 적어도 14, 적어도 15, 적어도 16, 적어도 17, 적어도 18, 적어도 19, 적어도 20, 적어도 25, 적어도 30, 적어도 35, 적어도 40, 적어도 45, 적어도 50, 적어도 60, 적어도 70, 적어도 80, 적어도 90, 적어도 100개, 또는 그 초과의) 아미노산을 확인하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 적어도 2개의 아미노산은 인접한 아미노산이다. 일부 실시양태에서, 적어도 2개의 아미노산은 비-인접한 아미노산이다.In some embodiments, sequencing of a protein molecule comprises at least two (e.g., at least 3, at least 4, at least 5, at least 6, at least 7, at least 8, at least 9, at least 10, at least 11, at least 12 , at least 13, at least 14, at least 15, at least 16, at least 17, at least 18, at least 19, at least 20, at least 25, at least 30, at least 35, at least 40, at least 45, at least 50, at least 60, at least 70, at least 80, at least 90, at least 100, or more) amino acids. In some embodiments, at least two amino acids are contiguous amino acids. In some embodiments, at least two amino acids are non-adjacent amino acids.

일부 실시양태에서, 단백질 분자의 시퀀싱은 단백질 분자에서 모든 아미노산의 100% 미만 (예를 들어, 99% 미만, 95% 미만, 90% 미만, 85% 미만, 80% 미만, 75% 미만, 70% 미만, 65% 미만, 60% 미만, 55% 미만, 50% 미만, 45% 미만, 40% 미만, 35% 미만, 30% 미만, 25% 미만, 20% 미만, 15% 미만, 10% 미만, 5% 미만, 1% 미만 또는 그 미만)의 확인을 포함한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 단백질 분자의 시퀀싱은 단백질 분자에서 아미노산의 하나의 유형의 100% 미만의 확인 (예를 들어, 단백질 분자에서 하나의 유형의 모든 아미노산의 부분의 확인)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 단백질 분자의 시퀀싱은 단백질 분자에서 아미노산의 각각의 유형의 100% 미만의 확인을 포함한다.In some embodiments, sequencing of a protein molecule comprises less than 100% (e.g., less than 99%, less than 95%, less than 90%, less than 85%, less than 80%, less than 75%, 70%) of all amino acids in the protein molecule. less than, less than 65%, less than 60%, less than 55%, less than 50%, less than 45%, less than 40%, less than 35%, less than 30%, less than 25%, less than 20%, less than 15%, less than 10%, less than 5%, less than 1% or less). For example, in some embodiments, sequencing of a protein molecule includes identification of less than 100% of one type of amino acid in a protein molecule (eg, identification of a portion of all amino acids of one type in a protein molecule). . In some embodiments, sequencing of a protein molecule comprises identifying less than 100% of each type of amino acid in the protein molecule.

일부 실시양태에서, 단백질 분자의 시퀀싱은 단백질에서 아미노산의 적어도 1, 적어도 5, 적어도 10, 적어도 15, 적어도 20, 적어도 25, 적어도 30, 적어도 35, 적어도 40, 적어도 45, 적어도 50, 적어도 55, 적어도 60, 적어도 65, 적어도 70, 적어도 75, 적어도 80, 적어도 85, 적어도 90, 적어도 95, 적어도 100개 또는 그 초과의 유형의 확인을 포함한다.In some embodiments, sequencing of a protein molecule comprises at least 1, at least 5, at least 10, at least 15, at least 20, at least 25, at least 30, at least 35, at least 40, at least 45, at least 50, at least 55, at least 60, at least 65, at least 70, at least 75, at least 80, at least 85, at least 90, at least 95, at least 100 or more types of identification.

반복적 말단 아미노산 검출 및 절단에 의한 단백질 시퀀싱의 비-제한적 예는 도 14a에 도시된다. 일부 실시양태에서, 단백질 시퀀싱은 연결 기 (1002)를 통해 고체 지지체의 표면 (1004)에 고정화된 (예를 들어, 샘플 웰의 바닥 또는 측벽 표면에 부착된) 단백질 (1000)을 제공하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 연결 기 (1002)는 단백질 (1000)의 관능화된 말단 단부 및 표면 (1004)의 상보적 관능성 모이어티 사이의 공유 또는 비-공유 연결에 의해 형성된다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 연결 기 (1002)는 단백질 (1000)의 비오틴 모이어티 (예를 들어, 본 개시내용에 따라 관능화됨) 및 표면 (1004)의 아비딘 단백질 사이의 비-공유 연결에 의해 형성된다. 일부 실시양태에서, 연결 기 (1002)는 핵산을 포함한다.A non-limiting example of protein sequencing by repetitive terminal amino acid detection and truncation is shown in FIG. 14A . In some embodiments, protein sequencing comprises providing a protein ( 1000 ) immobilized via a linking group ( 1002 ) to a surface ( 1004 ) of a solid support (e.g., attached to a bottom or sidewall surface of a sample well) do. In some embodiments, linking group ( 1002 ) is formed by a covalent or non-covalent linkage between the functionalized terminal end of protein ( 1000 ) and a complementary functional moiety on surface ( 1004 ). For example, in some embodiments, linking group ( 1002 ) is a biotin moiety of protein ( 1000 ) (eg, functionalized according to the present disclosure) and the avidin protein of the surface ( 1004 ). In some embodiments, linking group ( 1002 ) comprises a nucleic acid.

일부 실시양태에서, 단백질 (1000)은 다른 말단 단부가 시퀀싱 반응에서 말단 아미노산의 검출 및 절단을 위해 자유롭도록 하나의 말단 단부에서 관능화 모이어티를 통해 표면 (1004)에 고정화된다. 따라서, 일부 실시양태에서, 특정 단백질 시퀀싱 반응에 사용되는 시약은 단백질 (1000)의 비-고정화된 (예를 들어, 유리) 말단에서 말단 아미노산과 우선적으로 상호작용한다. 이러한 방식으로, 단백질 (1000)은 검출 및 절단의 반복된 사이클에 걸쳐 고정화되어 잔류한다. 이를 위해, 일부 실시양태에서, 링커 (1002)는 예를 들어, 표면 (1004)으로부터의 단백질 (1000)의 탈착을 제한하기 위해, 검출 및 절단에 사용되는 조건의 목적하는 세트에 따라 디자인될 수 있다. 적합한 링커 조성 및 단백질을 관능화하기 위한 기술 (예를 들어, 단백질을 표면에 고정화하는데 사용될 수 있는)은 본원의 다른 곳에 상세하게 기재되어 있다.In some embodiments, protein ( 1000 ) is immobilized to surface ( 1004 ) via a functionalization moiety at one terminal end such that the other terminal end is free for detection and cleavage of terminal amino acids in a sequencing reaction. Thus, in some embodiments, reagents used in certain protein sequencing reactions preferentially interact with terminal amino acids at the non-immobilized (eg, free) end of the protein ( 1000 ). In this way, the protein ( 1000 ) remains immobilized over repeated cycles of detection and cleavage. To this end, in some embodiments, linker 1002 can be designed according to a desired set of conditions used for detection and cleavage, for example to limit detachment of protein 1000 from surface 1004 . have. Suitable linker compositions and techniques for functionalizing proteins (eg, which can be used to immobilize proteins to surfaces) are described in detail elsewhere herein.

일부 실시양태에서, 도 14a에 나타내어진 바와 같이, 단백질 시퀀싱은 (1) 단백질 (1000)을 말단 아미노산의 하나 이상의 유형과 회합하는 하나 이상의 아미노산 인식 분자와 접촉시킴으로써 진행될 수 있다. 나타내어진 바와 같이, 일부 실시양태에서, 표지된 아미노산 인식 분자 (1006)는 말단 아미노산과 회합함으로써 단백질 (1000)과 상호작용한다.In some embodiments, as shown in FIG. 14A , protein sequencing can proceed by (1) contacting the protein ( 1000 ) with one or more amino acid recognition molecules that associate with one or more types of terminal amino acids. As shown, in some embodiments, a labeled amino acid recognition molecule ( 1006 ) interacts with a protein ( 1000 ) by associating with a terminal amino acid.

일부 실시양태에서, 방법은 표지된 아미노산 인식 분자 (1006)를 검출함으로써 단백질 (1000)의 아미노산 (말단 아미노산)을 확인하는 것을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 검출은 표지된 아미노산 인식 분자 (1006)로부터의 발광을 검출하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 발광은 표지된 아미노산 인식 분자 (1006)와 고유하게 연관되고, 발광은 그에 의해 표지된 아미노산 인식 분자 (1006)가 선택적으로 결합하는 아미노산의 유형과 연관된다. 따라서, 일부 실시양태에서, 아미노산의 유형은 표지된 아미노산 인식 분자 (1006)의 하나 이상의 발광 특성을 결정함으로써 확인된다.In some embodiments, the method further comprises identifying amino acids (terminal amino acids) of the protein ( 1000 ) by detecting labeled amino acid recognition molecules ( 1006 ). In some embodiments, detecting comprises detecting luminescence from a labeled amino acid recognition molecule ( 1006 ). In some embodiments, the luminescence is uniquely associated with the labeled amino acid recognition molecule ( 1006 ), and the luminescence is associated with the type of amino acid to which the labeled amino acid recognition molecule ( 1006 ) selectively binds. Thus, in some embodiments, the type of amino acid is identified by determining one or more luminescent properties of a labeled amino acid recognition molecule ( 1006 ).

일부 실시양태에서, 단백질 시퀀싱은 (2) 단백질 (1000)을 단백질 (1000)의 말단 아미노산에 결합하고 이를 절단하는 엑소펩티다제 (1008)와 접촉시킴으로써 말단 아미노산을 제거함으로써 진행된다. 엑소펩티다제 (1008)에 의한 말단 아미노산의 제거시, 단백질 시퀀싱은 (3) 단백질 (1000) (n-1개의 아미노산을 가짐)을 말단 아미노산 인식 및 절단의 추가의 사이클로 처리함으로써 진행된다. 일부 실시양태에서, 단계 (1) 내지 (3)은 예를 들어, 동적 펩티드 시퀀싱 반응에서와 같이 동일한 반응 혼합물에서 일어난다. 일부 실시양태에서, 단계 (1) 내지 (3)은 관련 기술분야에 공지된 다른 방법, 예컨대 에드만 분해에 의한 펩티드 시퀀싱을 사용하여 수행될 수 있다.In some embodiments, protein sequencing proceeds by (2) removing terminal amino acids by contacting protein ( 1000 ) with exopeptidase ( 1008 ), which binds to and cleave terminal amino acids of protein (1000). Upon removal of terminal amino acids by exopeptidase ( 1008 ), protein sequencing proceeds by (3) subjecting the protein ( 1000 ) (with n-1 amino acids) to additional cycles of terminal amino acid recognition and cleavage. In some embodiments, steps (1) to (3) occur in the same reaction mixture, eg, as in a dynamic peptide sequencing reaction. In some embodiments, steps (1) to (3) may be performed using other methods known in the art, such as peptide sequencing by Edman digestion.

에드만 분해는 단백질의 말단 아미노산을 변형시키고 절단하는 반복된 사이클을 수반하고, 여기서 각각의 연속적으로 절단된 아미노산을 확인하여 단백질의 아미노산 서열을 결정한다. 도 14a를 언급하면, 통상적인 에드만 분해에 의한 펩티드 시퀀싱은 (1) 단백질 (1000)을 말단 아미노산의 하나 이상의 유형에 선택적으로 결합하는 하나 이상의 아미노산 인식 분자와 접촉시킴으로써 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 단계 (1)은 단백질 (1000)에 선택적으로 결합하지 않는 임의의 하나 이상의 표지된 아미노산 인식 분자를 제거하는 것을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 단계 (2)는 말단 아미노산을 이소티오시아네이트 (예를 들어, PITC)와 접촉시켜 이소티오시아네이트-변형된 말단 아미노산을 형성함으로써 단백질 (1000)의 말단 아미노산 (예를 들어, 유리 말단 아미노산)을 변형시키는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 이소티오시아네이트-변형된 말단 아미노산은 비변형된 말단 아미노산보다 절단 시약 (예를 들어, 화학적 또는 효소적 절단 시약)에 의한 제거에 더 감수성이다.Edman degradation involves repeated cycles of modifying and truncating the terminal amino acids of a protein, where each successively truncated amino acid is identified to determine the protein's amino acid sequence. Referring to FIG. 14A , peptide sequencing by conventional Edman digestion can be performed by (1) contacting a protein ( 1000 ) with one or more amino acid recognition molecules that selectively bind to one or more types of terminal amino acids. In some embodiments, step (1) further comprises removing any one or more labeled amino acid recognition molecules that do not selectively bind to protein ( 1000 ). In some embodiments, step (2) is the terminal amino acid (eg, PITC) of the protein ( 1000 ) by contacting the terminal amino acid with an isothiocyanate (eg, PITC) to form an isothiocyanate-modified terminal amino acid. , free terminal amino acids). In some embodiments, isothiocyanate-modified terminal amino acids are more susceptible to removal by cleavage reagents (eg, chemical or enzymatic cleavage reagents) than unmodified terminal amino acids.

일부 실시양태에서, 에드만 분해는 (2) 단백질 (1000)을 이소티오시아네이트-변형된 말단 아미노산에 특이적으로 결합하고 이를 절단하는 엑소펩티다제 (1008)와 접촉시킴으로써 말단 아미노산을 제거함으로써 진행된다. 일부 실시양태에서, 엑소펩티다제 (1008)는 변형된 시스테인 프로테아제를 포함한다. 일부 실시양태에서, 엑소펩티다제 (1008)는 변형된 시스테인 프로테아제, 예컨대 트리파노소마 크루지(Trypanosoma cruzi)로부터의 시스테인 프로테아제를 포함한다 (예를 들어, 문헌 [Borgo, et al. (2015) Protein Science 24:571-579] 참조). 추가의 다른 실시양태에서, 단계 (2)는 단백질 (1000)을 이소티오시아네이트-변형된 말단 아미노산을 절단하는데 충분한 화학적 (예를 들어, 산성, 염기성) 조건으로 처리함으로써 말단 아미노산을 제거하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 에드만 분해는 (3) 말단 아미노산 절단 후 단백질 (1000)을 세척함으로써 진행된다. 일부 실시양태에서, 세척은 엑소펩티다제 (1008)를 제거하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 세척은 단백질 (1000)을 중성 pH 조건으로 복원하는 것을 포함한다 (예를 들어, 산성 또는 염기성 조건에 의한 화학적 절단 후). 일부 실시양태에서, 에드만 분해에 의한 시퀀싱은 단계 (1) 내지 (3)을 복수의 사이클 동안 반복하는 것을 포함한다.In some embodiments, Edman degradation is performed by (2) removing terminal amino acids by contacting the protein ( 1000 ) with an exopeptidase ( 1008 ) that specifically binds to and cleaves isothiocyanate-modified terminal amino acids. It goes on. In some embodiments, exopeptidase ( 1008 ) comprises a modified cysteine protease. In some embodiments, the exopeptidase ( 1008 ) is a modified cysteine protease, such as from Trypanosoma cruzi. cysteine proteases (see, e.g., Borgo, et al. (2015) Protein Science 24:571-579]). In yet another embodiment, step (2) comprises removing terminal amino acids by subjecting the protein ( 1000 ) to chemical (eg, acidic, basic) conditions sufficient to cleave the isothiocyanate-modified terminal amino acids. include In some embodiments, Edman degradation proceeds by washing the protein ( 1000 ) after (3) terminal amino acid cleavage. In some embodiments, washing comprises removing exopeptidase ( 1008 ). In some embodiments, washing comprises restoring the protein ( 1000 ) to neutral pH conditions (eg, after chemical cleavage by acidic or basic conditions). In some embodiments, sequencing by Edman decomposition comprises repeating steps (1) to (3) for a plurality of cycles.

일부 실시양태에서, 펩티드 시퀀싱은 동적 펩티드 시퀀싱 반응에서 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 도 10a를 다시 언급하면, 단계 (1) 및 단계 (2)를 수행하는데 필요한 시약은 단일 반응 혼합물 내에서 배합된다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 단계 (1) 및 (2)는 하나의 반응 혼합물을 또 다른 것에 대해 교환하지 않고 및 통상적인 에드만 분해에서와 같은 세척 단계 없이 수행될 수 있다. 따라서, 이 실시양태에서, 단일 반응 혼합물은 표지된 아미노산 인식 분자 (1006) 및 엑소펩티다제 (1008)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 엑소펩티다제 (1008)는 표지된 아미노산 인식 분자 (1006)의 그것 미만인 농도로 혼합물에 존재한다. 일부 실시양태에서, 엑소펩티다제 (1008)는 표지된 아미노산 인식 분자 (1006)의 그것 미만인 결합 친화도로 단백질 (1000)에 결합한다.In some embodiments, peptide sequencing may be performed in a dynamic peptide sequencing reaction. In some embodiments, referring again to FIG. 10A , the reagents required to perform steps (1) and (2) are combined within a single reaction mixture. For example, in some embodiments, steps (1) and (2) can be performed without exchanging one reaction mixture for another and without washing steps as in conventional Edman digests. Thus, in this embodiment, a single reaction mixture comprises a labeled amino acid recognition molecule ( 1006 ) and an exopeptidase ( 1008 ). In some embodiments, the exopeptidase ( 1008 ) is present in the mixture at a concentration less than that of the labeled amino acid recognition molecule ( 1006 ). In some embodiments, an exopeptidase ( 1008 ) binds a protein ( 1000 ) with a binding affinity that is less than that of a labeled amino acid recognition molecule ( 1006 ).

일부 실시양태에서, 동적 단백질 시퀀싱은 말단 아미노산과 표지된 아미노산 인식 분자 및 절단 시약 (예를 들어, 엑소펩티다제)의 결합 상호작용을 평가함으로써 실시간으로 수행된다. 도 14b는 별개의 결합 사건이 신호 출력의 신호 펄스를 발생시키는 시퀀싱의 방법의 예를 나타낸다. 도 14b의 삽도 패널 (좌측)은 이 접근법에 의한 실시간 시퀀싱의 일반적 스킴을 예시한다. 나타내어진 바와 같이, 표지된 아미노산 인식 분자는 말단 아미노산 (여기서 페닐알라닌으로 나타내어짐)과 회합하고 (예를 들어, 그에 결합하고), 그로부터 해리하며, 이는 말단 아미노산을 확인하는데 사용될 수 있는 신호 출력의 일련의 펄스를 발생시킨다. 일부 실시양태에서, 일련의 펄스는 상응하는 말단 아미노산의 신원을 진단할 수 있는 펄싱 패턴 (예를 들어, 특징적 패턴)을 제공한다.In some embodiments, dynamic protein sequencing is performed in real time by evaluating binding interactions of terminal amino acids with labeled amino acid recognition molecules and cleavage reagents (eg, exopeptidases). 14B shows an example of a method of sequencing in which discrete combining events generate signal pulses of signal output. The inset panel of FIG. 14B (left) illustrates the general scheme of real-time sequencing by this approach. As shown, the labeled amino acid recognition molecule associates with (e.g., binds to) and dissociates from a terminal amino acid (represented herein as phenylalanine), resulting in a series of signal outputs that can be used to identify terminal amino acids. generates a pulse of In some embodiments, a series of pulses provides a pulsing pattern (eg, a characteristic pattern) by which the identity of the corresponding terminal amino acid can be diagnosed.

도 14b의 삽도 패널 (좌측)에 추가로 나타내어진 바와 같이, 일부 실시양태에서, 시퀀싱 반응 혼합물은 엑소펩티다제를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 엑소펩티다제는 표지된 아미노산 인식 분자의 그것 미만인 농도로 혼합물에 존재한다. 일부 실시양태에서, 엑소펩티다제는 그것이 말단 아미노산의 대부분의 또는 모든 유형을 절단하도록 폭넓은 특이성을 나타낸다. 따라서, 동적 시퀀싱 접근법은 엑소펩티다제 절단 활성에 의해 촉매되는 분해 반응의 과정에 걸쳐 단백질의 말단에서 인식 분자 결합을 모니터링하는 것을 수반할 수 있다.As further shown in the inset panel of FIG . 14B (left), in some embodiments, the sequencing reaction mixture further comprises an exopeptidase. In some embodiments, the exopeptidase is present in the mixture at a concentration less than that of the labeled amino acid recognition molecule. In some embodiments, an exopeptidase exhibits broad specificity such that it cleave most or all types of terminal amino acids. Thus, a dynamic sequencing approach may involve monitoring recognition molecule binding at the end of a protein over the course of a degradation reaction catalyzed by exopeptidase cleavage activity.

도 14b는 시간 경과에 따른 신호 출력 강도의 진행을 추가로 나타낸다 (우측 패널). 일부 실시양태에서, 엑소펩티다제(들)에 의한 말단 아미노산 절단은 표지된 아미노산 인식 분자의 결합 펄스보다 더 낮은 빈도로 일어난다. 이러한 방식으로, 단백질의 아미노산은 실시간 시퀀싱 프로세스에서 카운팅되고/거나 확인될 수 있다. 일부 실시양태에서, 아미노산 인식 분자의 하나의 유형은 아미노산의 하나 초과의 유형과 회합될 수 있고, 여기서 상이한 특징적 패턴은 표지된 아미노산 인식 분자의 하나의 유형과 말단 아미노산의 상이한 유형의 회합에 상응한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 상이한 특징적 패턴 (페닐알라닌 (F, Phe), 트립토판 (W, Trp), 및 티로신 (Y, Tyr)의 각각에 의해 예시된 바와 같음)은 분해의 과정에 걸친 표지된 아미노산 인식 분자 (예를 들어, ClpS 단백질)의 하나의 유형과 말단 아미노산의 상이한 유형의 회합에 상응한다. 일부 실시양태에서, 각각 아미노산의 상이한 하위세트와 회합할 수 있는 복수의 표지된 아미노산 인식 분자가 사용될 수 있다. 14B further shows the progression of signal output intensity over time (right panel). In some embodiments, terminal amino acid cleavage by the exopeptidase(s) occurs at a lower frequency than binding pulses of labeled amino acid recognition molecules. In this way, the amino acids of a protein can be counted and/or identified in a real-time sequencing process. In some embodiments, one type of amino acid recognition molecule may associate with more than one type of amino acid, wherein the different characteristic patterns correspond to the association of one type of labeled amino acid recognition molecule with different types of terminal amino acids. . For example, in some embodiments, different characteristic patterns (as exemplified by each of phenylalanine (F, Phe), tryptophan (W, Trp), and tyrosine (Y, Tyr)) are labeled over the course of degradation. amino acid recognition molecules (e.g., ClpS protein) and the association of different types of terminal amino acids. In some embodiments, multiple labeled amino acid recognition molecules can be used, each capable of associating a different subset of amino acids.

일부 실시양태에서, 동적 펩티드 시퀀싱은 상이한 회합 사건, 예를 들어, 아미노산 인식 분자 및 펩티드의 말단 단부에서의 아미노산 사이의 회합 사건을 관찰함으로써 수행되고, 여기서 각각의 회합 사건은 시간의 지속기간 동안 존속하는 신호, 예를 들어, 발광 신호의 규모의 변화를 생성한다. 일부 실시양태에서, 상이한 회합 사건, 예를 들어, 아미노산 인식 분자 및 펩티드의 말단 단부에서의 아미노산 사이의 회합 사건을 관찰하는 것은 펩티드 분해 프로세스 동안 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 하나의 특징적 신호 패턴으로부터 또 다른 것으로의 전이는 아미노산 절단 (예를 들어, 펩티드 분해로부터 초래된 아미노산 절단)을 지시한다. 일부 실시양태에서, 아미노산 절단은 단백질의 말단으로부터의 적어도 하나의 아미노산의 제거 (예를 들어, 단백질로부터의 적어도 하나의 말단 아미노산의 제거)를 지칭한다. 일부 실시양태에서, 아미노산 절단은 특징적 신호 패턴 사이의 시간 지속기간에 기반한 추론에 의해 결정된다. 일부 실시양태에서, 아미노산 절단은 표지된 절단 시약과 단백질의 말단에서의 아미노산의 회합에 의해 생성된 신호의 변화를 검출함으로써 결정된다. 아미노산은 분해 동안 단백질의 말단으로부터 순차적으로 절단되기 때문에, 일련의 규모의 변화, 또는 일련의 신호 펄스가 검출된다.In some embodiments, dynamic peptide sequencing is performed by observing different association events, e.g., between an amino acid recognition molecule and an amino acid at the terminal end of a peptide, wherein each association event lasts for a duration of time. to generate a change in the magnitude of a signal, eg, a luminescent signal. In some embodiments, observing different association events, eg, association events between an amino acid recognition molecule and an amino acid at the terminal end of a peptide, can be performed during the peptide degradation process. In some embodiments, a transition from one characteristic signal pattern to another is indicative of amino acid cleavage (eg, amino acid cleavage resulting from peptidic degradation). In some embodiments, amino acid truncation refers to the removal of at least one amino acid from the end of a protein (eg, removal of at least one terminal amino acid from a protein). In some embodiments, amino acid cleavage is determined by inference based on the duration of time between characteristic signal patterns. In some embodiments, amino acid cleavage is determined by detecting a change in signal produced by the association of a labeled cleavage reagent with an amino acid at the terminus of a protein. As amino acids are sequentially cleaved from the ends of the protein during degradation, a series of magnitude changes, or series of signal pulses, are detected.

일부 실시양태에서, 신호 펄스 정보는 일련의 신호 펄스에서의 특징적 패턴에 기반하여 아미노산을 확인하는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 특징적 패턴은 복수의 신호 펄스를 포함하며, 각각의 신호 펄스는 펄스 지속기간을 포함한다. 일부 실시양태에서, 복수의 신호 펄스는 특징적 패턴에서의 펄스 지속기간의 분포의 요약 통계 (예를 들어, 평균, 중위, 시간 분해 상수)를 특징으로 할 수 있다. 일부 실시양태에서, 특징적 패턴의 평균 펄스 지속기간은 약 1 밀리초 내지 약 10초 (예를 들어, 약 1 ms 내지 약 1 s, 약 1 ms 내지 약 100 ms, 약 1 ms 내지 약 10 ms, 약 10 ms 내지 약 10 s, 약 100 ms 내지 약 10 s, 약 1 s 내지 약 10 s, 약 10 ms 내지 약 100 ms, 또는 약 100 ms 내지 약 500 ms)이다. 일부 실시양태에서, 단일 단백질에서의 아미노산의 상이한 유형에 상응하는 상이한 특징적 패턴은 요약 통계의 통계적으로 유의한 차이에 기반하여 서로로부터 구별될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 하나의 특징적 패턴은 적어도 10 밀리초 (예를 들어, 약 10 ms 내지 약 10 s, 약 10 ms 내지 약 1 s, 약 10 ms 내지 약 100 ms, 약 100 ms 내지 약 10 s, 약 1 s 내지 약 10 s, 또는 약 100 ms 내지 약 1 s)의 평균 펄스 지속기간의 차이에 기반하여 또 다른 특징적 패턴으로부터 구별가능할 수 있다. 일부 실시양태에서, 상이한 특징적 패턴 사이의 평균 펄스 지속기간의 보다 작은 차이는 통계적 신뢰성으로 하나를 또 다른 것으로부터 구별하기 위해 각각의 특징적 패턴 내에서 펄스 지속기간의 보다 큰 수를 요구할 수 있음이 인정되어야 한다.In some embodiments, signal pulse information can be used to identify amino acids based on characteristic patterns in a series of signal pulses. In some embodiments, the characteristic pattern comprises a plurality of signal pulses, each signal pulse comprising a pulse duration. In some embodiments, a plurality of signal pulses may be characterized by a summary statistic (eg, mean, median, time resolved constant) of a distribution of pulse durations in a characteristic pattern. In some embodiments, the average pulse duration of the characteristic pattern is from about 1 millisecond to about 10 seconds (e.g., from about 1 ms to about 1 s, from about 1 ms to about 100 ms, from about 1 ms to about 10 ms, about 10 ms to about 10 s, about 100 ms to about 10 s, about 1 s to about 10 s, about 10 ms to about 100 ms, or about 100 ms to about 500 ms). In some embodiments, different characteristic patterns corresponding to different types of amino acids in a single protein can be distinguished from each other based on statistically significant differences in summary statistics. For example, in some embodiments, one characteristic pattern is at least 10 milliseconds (e.g., about 10 ms to about 10 s, about 10 ms to about 1 s, about 10 ms to about 100 ms, about 100 ms to about 10 s, about 1 s to about 10 s, or about 100 ms to about 1 s) from another characteristic pattern. It is recognized that, in some embodiments, smaller differences in average pulse duration between different characteristic patterns may require a greater number of pulse durations within each characteristic pattern to distinguish one from another with statistical reliability. It should be.

시퀀싱 장치 또는 모듈Sequencing device or module

본 개시내용에 따른 핵산 또는 단백질의 시퀀싱은 일부 측면에서, 단일 분자 분석을 수행하는 시스템을 사용하여 수행될 수 있다. 시스템은 시퀀싱 장치 또는 모듈 및 시퀀싱 장치 또는 모듈과 접속하도록 구성된 기기를 포함할 수 있다. 시퀀싱 장치 또는 모듈은 픽셀의 어레이를 포함할 수 있고, 여기서 개별적 픽셀은 샘플 웰 및 적어도 하나의 광검출기를 포함한다. 시퀀싱 장치 또는 모듈의 샘플 웰은 시퀀싱 장치 또는 모듈의 표면 상에 또는 이를 통해 형성되고, 시퀀싱 장치 또는 모듈의 표면 상에 정치된 샘플을 수용하도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플 웰은 장치 내로 삽입될 수 있는 카트리지 (예를 들어, 일회용 또는 단일-사용 카트리지)의 성분이다. 집합적으로, 샘플 웰은 샘플 웰의 어레이로 간주될 수 있다. 복수의 샘플 웰은 샘플 웰의 적어도 부분이 단일 표적 분자 또는 복수의 분자 (예를 들어, 표적 핵산 또는 표적 단백질)를 포함하는 샘플을 수용하도록 적합한 크기 및 형상을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플 웰 내의 분자의 수는 일부 샘플 웰은 1개의 분자 (예를 들어, 표적 핵산 또는 표적 단백질)를 함유하는 반면, 다른 것들은 0, 2개, 또는 복수의 분자를 함유하도록 시퀀싱 장치 또는 모듈의 샘플 웰 중에서 분포될 수 있다.Sequencing of nucleic acids or proteins according to the present disclosure can, in some aspects, be performed using systems that perform single molecule analysis. A system can include a sequencing device or module and an instrument configured to interface with the sequencing device or module. A sequencing device or module may include an array of pixels, where an individual pixel includes a sample well and at least one photodetector. A sample well of the sequencing device or module may be formed on or through a surface of the sequencing device or module and configured to receive a sample placed on the surface of the sequencing device or module. In some embodiments, a sample well is a cartridge that can be inserted into a device (e.g., Disposable or single-use cartridges). Collectively, the sample wells can be considered an array of sample wells. The plurality of sample wells may have a suitable size and shape such that at least a portion of the sample wells accommodates a sample comprising a single target molecule or a plurality of molecules (eg, target nucleic acids or target proteins). In some embodiments, the number of molecules in a sample well is such that some sample wells are 1 molecule (e.g., target nucleic acid or target protein), while others may be distributed among the sample wells of a sequencing device or module to contain zero, two, or multiple molecules.

일부 실시양태에서, 시퀀싱 장치 또는 모듈은 샘플 제조 장치 또는 모듈로부터 표적 분자 또는 복수의 분자 (예를 들어, 표적 핵산 또는 표적 단백질)를 포함하는 샘플을 수용하도록 위치된다. 일부 실시양태에서, 시퀀싱 장치 또는 모듈은 샘플 제조 장치 또는 모듈에 직접적으로 (예를 들어, 물리적으로 부착됨) 또는 간접적으로 연결된다.In some embodiments, a sequencing device or module is positioned to receive a sample comprising a target molecule or plurality of molecules (eg, a target nucleic acid or target protein) from a sample preparation device or module. In some embodiments, a sequencing device or module is directly connected to a sample preparation device or module (e.g., physically attached) or indirectly connected.

여기 광은 시퀀싱 장치 또는 모듈의 외부의 하나 이상의 광원으로부터 시퀀싱 장치 또는 모듈에 제공된다. 시퀀싱 장치 또는 모듈의 광학 성분은 광원으로부터 여기 광을 수용하고, 시퀀싱 장치 또는 모듈의 샘플 웰의 어레이를 향해 광을 지향시키고, 샘플 웰 내의 조명 영역을 조명할 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플 웰은 표적 분자 또는 복수의 분자를 포함하는 샘플이 샘플 웰의 표면에 근접하여 보유되는 것을 허용하는 배치를 가질 수 있으며, 이는 샘플 웰로의 여기 광의 전달 및 표적 분자 또는 복수의 분자를 포함하는 샘플로부터의 방출 광의 검출을 용이하게 할 수 있다. 조명 영역 내에 위치된 표적 분자 또는 복수의 분자를 포함하는 샘플은 여기 광에 의해 조명되는 것에 반응하여 방출 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 핵산 또는 단백질 (또는 그의 복수)은 여기 광의 조명을 통해 여기된 상태를 달성하는 것에 반응하여 광을 방출하는 형광 마커로 표지될 수 있다. 이어서 표적 분자 또는 복수의 분자를 포함하는 샘플에 의해 방출된 방출 광은 분석되는 표적 분자 또는 복수의 분자를 포함하는 샘플을 갖는 샘플 웰에 상응하는 픽셀 내의 하나 이상의 광검출기에 의해 검출될 수 있다. 일부 실시양태에 따르면 수에 있어서 대략 10,000개의 픽셀 내지 1,000,000개의 픽셀의 범위일 수 있는 샘플 웰의 어레이에 걸쳐 수행되는 경우, 다수의 샘플 웰은 병렬로 분석될 수 있다.Excitation light is provided to the sequencing device or module from one or more light sources external to the sequencing device or module. An optical component of the sequencing device or module may receive excitation light from a light source, direct the light toward an array of sample wells of the sequencing device or module, and illuminate an illuminated area within the sample wells. In some embodiments, a sample well may have a configuration that allows a sample comprising the target molecule or plurality of molecules to be held proximate to the surface of the sample well, which allows for transmission of excitation light to the sample well and the target molecule or plurality of molecules. Detection of emitted light from a sample containing the molecule can be facilitated. A target molecule or a sample comprising a plurality of molecules positioned within the illumination area may emit emission light in response to being illuminated by the excitation light. For example, a nucleic acid or protein (or a plurality thereof) can be labeled with a fluorescent marker that emits light in response to achieving an excited state through illumination with an excitation light. Emitted light emitted by the target molecule or sample comprising the plurality of molecules may then be detected by one or more photodetectors in pixels corresponding to sample wells having the sample comprising the target molecule or plurality of molecules being analyzed. Multiple sample wells may be analyzed in parallel when performed across an array of sample wells, which may range in number from approximately 10,000 pixels to 1,000,000 pixels according to some embodiments.

시퀀싱 장치 또는 모듈은 여기 광을 수용하고, 여기 광을 샘플 웰 어레이 중에 지향시키기 위한 광학 시스템을 포함할 수 있다. 광학 시스템은 여기 광을 시퀀싱 장치 또는 모듈에 커플링시키고, 여기 광을 다른 광학 성분에 지향시키도록 구성된 하나 이상의 격자 커플러를 포함할 수 있다. 광학 시스템은 격자 커플러로부터의 여기 광을 샘플 웰 어레이를 향해 지향시키는 광학 성분을 포함할 수 있다. 이러한 광학 성분은 광학 스플리터, 광학 컴바이너, 및 도파관을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 광학 스플리터는 격자 커플러로부터의 여기 광을 커플링시키고, 여기 광을 도파관 중 적어도 하나에 전달할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 광학 스플리터는 도파관의 각각이 실질적으로 유사한 양의 여기 광을 수용하도록 여기 광의 전달이 모든 도파관에 걸쳐 실질적으로 균일한 것을 허용하는 배치를 가질 수 있다. 이러한 실시양태는 시퀀싱 장치 또는 모듈의 샘플 웰에 의해 수용되는 여기 광의 균일성을 개선시킴으로써 시퀀싱 장치 또는 모듈의 성능을 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 시퀀싱 장치 또는 모듈에 포함되는, 여기 광을 샘플 웰에 커플링시키고/거나 방출 광을 광검출기에 지향시키기 위한 적합한 성분의 예는 발명의 명칭이 "분자를 탐색, 검출 및 분석하기 위한 통합 장치"인 2015년 8월 7일에 출원된 미국 특허 출원 번호 14/821,688, 및 발명의 명칭이 "분자를 탐색, 검출 및 분석하기 위한 외부 광원을 갖는 통합 장치"인 2014년 11월 17일에 출원된 미국 특허 출원 번호 14/543,865에 기재되어 있으며, 이의 둘 다는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 시퀀싱 장치 또는 모듈에서 실행될 수 있는 적합한 격자 커플러 및 도파관의 예는 발명의 명칭이 "광학 커플러 및 도파관 시스템"인 2017년 12월 15일에 출원된 미국 특허 출원 번호 15/844,403에 기재되어 있으며, 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.A sequencing device or module may include an optical system for receiving excitation light and directing the excitation light among the array of sample wells. The optical system may include one or more grating couplers configured to couple the excitation light to the sequencing device or module and to direct the excitation light to other optical components. The optical system may include an optical component that directs the excitation light from the grating coupler towards the sample well array. Such optical components may include optical splitters, optical combiners, and waveguides. In some embodiments, one or more optical splitters may couple the excitation light from the grating coupler and pass the excitation light to at least one of the waveguides. According to some embodiments, the optical splitter can have an arrangement that allows delivery of the excitation light to be substantially uniform across all waveguides such that each of the waveguides receives substantially similar amounts of excitation light. Such embodiments may improve the performance of a sequencing device or module by improving the uniformity of the excitation light received by a sample well of the sequencing device or module. Examples of suitable components for coupling excitation light to sample wells and/or directing emission light to a photodetector, eg, included in a sequencing device or module, are those entitled "Probing, Detecting, and Analyzing Molecules". U.S. Patent Application Serial No. 14/821,688, filed Aug. 7, 2015, "Integrated Device for Searching, Detecting, and Analyzing Molecules," and Nov. 17, 2014, entitled "Integrated Device with External Light Source for Searching, Detecting, and Analyzing Molecules." U.S. Patent Application No. 14/543,865, filed on 14/7, both of which are incorporated herein by reference in their entirety. Examples of suitable grating couplers and waveguides that can be implemented in a sequencing device or module are described in U.S. Patent Application Serial No. 15/844,403, filed on December 15, 2017, entitled "Optical Couplers and Waveguide Systems," which Its entirety is hereby incorporated by reference.

추가의 광자 구조는 샘플 웰 및 광검출기 사이에 위치되고, 여기 광이 광검출기에 도달하는 것을 감소시키거나 방지하도록 구성될 수 있으며, 이는 그렇지 않다면 방출 광을 검출하는데 있어서 신호 잡음에 기여할 수 있다. 일부 실시양태에서, 시퀀싱 장치 또는 모듈에 대한 회로로서 작용할 수 있는 금속 층은 또한 공간 필터로서 작용할 수 있다. 적합한 광자 구조의 예는 스펙트럼 필터, 편광 필터, 및 공간 필터를 포함할 수 있고, 발명의 명칭이 "광학 거부 광자 구조"인 2018년 7월 23일에 출원된 미국 특허 출원 번호 16/042,968에 기재되어 있으며, 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.An additional photonic structure may be positioned between the sample well and the photodetector and configured to reduce or prevent excitation light from reaching the photodetector, which may otherwise contribute to signal noise in detecting the emission light. In some embodiments, a metal layer that can act as circuitry for a sequencing device or module can also act as a spatial filter. Examples of suitable photonic structures may include spectral filters, polarization filters, and spatial filters and are described in U.S. Patent Application Serial No. 16/042,968, filed July 23, 2018, entitled "Optics Rejection Photonic Structures." , which is incorporated herein by reference in its entirety.

시퀀싱 장치 또는 모듈로부터 위치한 성분은 여기원을 시퀀싱 장치 또는 모듈에 위치시키고 정렬하는데 사용될 수 있다. 이러한 성분은 렌즈, 거울, 프리즘, 윈도우, 조리개, 감쇠기, 및/또는 광학 섬유를 포함한 광학 성분을 포함할 수 있다. 하나 이상의 정렬 성분의 제어를 허용하는 추가의 기계적 성분은 기기에 포함될 수 있다. 이러한 기계적 성분은 작동기, 스텝퍼 모터, 및/또는 손잡이를 포함할 수 있다. 적합한 여기원 및 정렬 메커니즘의 예는 발명의 명칭이 "펄스화된 레이저 및 시스템"인 2016년 5월 20일에 출원된 미국 특허 출원 번호 15/161,088에 기재되어 있으며, 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 빔-스티어링 모듈의 또 다른 예는 발명의 명칭이 "콤팩트 빔 쉐이핑 및 스티어링 어셈블리"인 2017년 12월 14일에 출원된 미국 특허 출원 번호 15/842,720에 기재되어 있으며, 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 적합한 여기원의 추가의 예는 발명의 명칭이 "분자를 탐색, 검출 및 분석하기 위한 통합 장치"인 2015년 8월 7일에 출원된 미국 특허 출원 번호 14/821,688에 기재되어 있으며, 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.A component located from a sequencing device or module can be used to position and align an excitation source to the sequencing device or module. Such components may include lenses, mirrors, prisms, windows, diaphragms, attenuators, and/or optical components including optical fibers. Additional mechanical components allowing control of one or more alignment components may be included in the device. These mechanical components may include actuators, stepper motors, and/or knobs. Examples of suitable excitation sources and alignment mechanisms are described in U.S. Patent Application Serial No. 15/161,088, entitled "Pulsed Lasers and Systems," filed May 20, 2016, incorporated herein by reference in its entirety. included as Another example of a beam-steering module is described in U.S. Patent Application Serial No. 15/842,720, filed on December 14, 2017, entitled "Compact Beam Shaping and Steering Assembly," which is incorporated herein by reference in its entirety. included as Additional examples of suitable excitation sources are described in U.S. Patent Application Serial No. 14/821,688, filed August 7, 2015, entitled "Integrated Apparatus for Searching, Detecting, and Analyzing Molecules," which is incorporated herein by reference in its entirety. incorporated herein by reference.

시퀀싱 장치 또는 모듈의 개별적 픽셀과 함께 위치된 광검출기(들)는 픽셀의 상응하는 샘플 웰로부터 방출 광을 검출하도록 구성되고 위치될 수 있다. 적합한 광검출기의 예는 발명의 명칭이 "수용된 광자의 시간적 비닝을 위한 통합 장치"인 2015년 8월 7일에 출원된 미국 특허 출원 번호 14/821,656에 기재되어 있으며, 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 일부 실시양태에서, 샘플 웰 및 그의 각각의 광검출기(들)는 공통 축을 따라 정렬될 수 있다. 이 방식으로, 광검출기(들)는 픽셀 내에서 샘플 웰과 중첩될 수 있다.Photodetector(s) positioned with individual pixels of a sequencing device or module may be configured and positioned to detect emission light from corresponding sample wells of the pixels. Examples of suitable photodetectors are described in US patent application Ser. No. 14/821,656, filed Aug. 7, 2015, entitled "Integrated Apparatus for Temporal Binning of Accepted Photons," which is incorporated herein by reference in its entirety. included as In some embodiments, a sample well and its respective photodetector(s) may be aligned along a common axis. In this way, the photodetector(s) can overlap sample wells within a pixel.

검출된 방출 광의 특징은 방출 광과 연관된 마커를 확인하기 위한 지시를 제공할 수 있다. 이러한 특징은 광검출기에 의해 검출된 광자의 도착 시간, 광검출기에 의해 시간 경과에 따라 축적된 광자의 양, 및/또는 2개 이상의 광검출기에 걸친 광자의 분포를 포함한 임의의 적합한 유형의 특징을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 광검출기는 샘플의 방출 광과 연관된 하나 이상의 타이밍 특징 (예를 들어, 발광 수명)의 검출을 허용하는 배치를 가질 수 있다. 광검출기는 여기 광의 펄스가 시퀀싱 장치 또는 모듈을 통해 전파된 후에 광자 도착 시간의 분포를 검출할 수 있고, 도착 시간의 분포는 샘플의 방출 광의 타이밍 특징 (예를 들어, 발광 수명에 대한 프록시)의 지시를 제공할 수 있다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 광검출기는 마커에 의해 방출된 방출 광의 확률 (예를 들어, 발광 강도)의 지시를 제공한다. 일부 실시양태에서, 복수의 광검출기는 방출 광의 공간적 분포를 포획하도록 사이징되고 배열될 수 있다. 이어서 하나 이상의 광검출기로부터의 출력 신호는 복수의 마커 중에서로부터 마커를 구별하는데 사용될 수 있고, 여기서 복수의 마커는 샘플 내에서 샘플을 확인하는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플은 다수의 여기 에너지에 의해 여기될 수 있고, 다수의 여기 에너지에 반응하여 샘플에 의해 방출된 방출 광 및/또는 방출 광의 타이밍 특징은 복수의 마커로부터 마커를 구별할 수 있다.Characteristics of the detected emitted light may provide an indication for identifying a marker associated with the emitted light. These characteristics may be of any suitable type, including the time of arrival of photons detected by the photodetector, the amount of photons accumulated over time by the photodetector, and/or the distribution of photons across two or more photodetectors. can include In some embodiments, the photodetector may have a configuration that allows detection of one or more timing characteristics (eg, luminescence lifetime) associated with the emitted light of the sample. The photodetector is capable of detecting a distribution of photon arrival times after a pulse of excitation light propagates through a sequencing device or module, the distribution of arrival times determining a timing characteristic of the sample's emission light (eg, as a proxy for luminescence lifetime). Can provide instructions. In some embodiments, one or more photodetectors provide an indication of the probability of emitted light (eg, luminescence intensity) emitted by the marker. In some embodiments, a plurality of photodetectors may be sized and arranged to capture a spatial distribution of emitted light. An output signal from one or more photodetectors can then be used to distinguish a marker from among a plurality of markers, where the plurality of markers can be used to identify a sample within a sample. In some embodiments, a sample can be excited by multiple excitation energies, and emitted light emitted by the sample in response to multiple excitation energies and/or timing characteristics of the emitted light can distinguish a marker from a plurality of markers. .

작동에 있어서, 샘플 웰 내의 샘플의 병렬 분석은 여기 광을 사용하여 웰 내의 샘플의 일부 또는 전부를 여기시키고, 샘플 방출로부터의 신호를 광검출기로 검출함으로써 수행된다. 샘플로부터의 방출 광은 상응하는 광검출기에 의해 검출되고, 적어도 하나의 전기적 신호로 전환될 수 있다. 전기적 신호는 시퀀싱 장치 또는 모듈과 접속된 기기에 연결될 수 있는 시퀀싱 장치 또는 모듈의 회로에서의 전도선을 따라 전송될 수 있다. 전기적 신호는 이어서 프로세싱되고/거나 분석될 수 있다. 전기적 신호의 프로세싱 및/또는 분석은 기기 상에 또는 그 외부에 위치한 적합한 컴퓨팅 장치 상에서 일어날 수 있다.In operation, parallel analysis of samples within the sample wells is performed by exciting some or all of the samples within the wells using an excitation light and detecting a signal from the sample emission with a photodetector. Light emitted from the sample can be detected by a corresponding photodetector and converted into at least one electrical signal. Electrical signals may be transmitted along conductive lines in circuitry of the sequencing device or module, which may be coupled to equipment connected to the sequencing device or module. The electrical signal may then be processed and/or analyzed. Processing and/or analysis of the electrical signals may occur on a suitable computing device located on or external to the device.

기기는 기기 및/또는 시퀀싱 장치 또는 모듈의 작동을 제어하기 위한 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스는 사용자가 기기 내로 정보, 예컨대 기기의 기능을 제어하는데 사용되는 명령 및/또는 설정을 입력하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 사용자 인터페이스는 버튼, 스위치, 다이알, 및/또는 음성 명령을 위한 마이크를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스는 사용자가 기기 및/또는 시퀀싱 장치 또는 모듈의 성능에 대한 피드백, 예컨대 시퀀싱 장치 또는 모듈 상의 광검출기로부터의 판독 신호에 의해 얻어진 적절한 정렬 및/또는 정보를 수신하는 것을 허용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 사용자 인터페이스는 음향 피드백을 제공하는 스피커를 사용하여 피드백을 제공할 수 있다. 일부 실시양태에서, 사용자 인터페이스는 사용자에게 시각적 피드백을 제공하기 위한 인디케이터 라이트 및/또는 디스플레이 스크린을 포함할 수 있다.The instrument may include a user interface for controlling operation of the instrument and/or sequencing device or module. The user interface may be configured to allow a user to enter information into the device, such as commands and/or settings used to control functions of the device. In some embodiments, a user interface may include buttons, switches, dials, and/or a microphone for voice commands. The user interface may allow the user to receive feedback on the performance of the device and/or sequencing device or module, such as pertinent alignments and/or information obtained by a readout signal from a photodetector on the sequencing device or module. In some embodiments, the user interface may provide feedback using a speaker that provides acoustic feedback. In some embodiments, the user interface may include indicator lights and/or display screens to provide visual feedback to the user.

일부 실시양태에서, 본원에 기재된 기기 또는 장치는 컴퓨팅 장치와 연결하도록 구성된 컴퓨터 인터페이스를 포함할 수 있다. 컴퓨터 인터페이스는 USB 인터페이스, 파이어와이어(FireWire) 인터페이스, 또는 임의의 다른 적합한 컴퓨터 인터페이스일 수 있다. 컴퓨팅 장치는 임의의 일반용 컴퓨터, 예컨대 랩탑 또는 데스크탑 컴퓨터일 수 있다. 일부 실시양태에서, 컴퓨팅 장치는 적합한 컴퓨터 인터페이스를 통해 무선 네트워크 상에서 접근가능한 서버 (예를 들어, 클라우드-기반 서버)일 수 있다. 컴퓨터 인터페이스는 기기 및 컴퓨팅 장치 사이의 정보의 통신을 용이하게 할 수 있다. 기기를 제어하고/거나 설정하기 위한 입력 정보는 컴퓨팅 장치에 제공되고, 컴퓨터 인터페이스를 통해 기기에 전송될 수 있다. 기기에 의해 생성된 출력 정보는 컴퓨터 인터페이스를 통해 컴퓨팅 장치에 의해 수신될 수 있다. 출력 정보는 기기의 성능, 시퀀싱 장치 또는 모듈의 성능, 및/또는 광검출기의 판독 신호로부터 생성된 데이터에 관한 피드백을 포함할 수 있다.In some embodiments, an instrument or device described herein may include a computer interface configured to interface with a computing device. The computer interface may be a USB interface, a FireWire interface, or any other suitable computer interface. The computing device may be any general purpose computer, such as a laptop or desktop computer. In some embodiments, a computing device may be a server (eg, a cloud-based server) accessible over a wireless network through a suitable computer interface. A computer interface may facilitate communication of information between a device and a computing device. Input information for controlling and/or configuring the device may be provided to the computing device and transmitted to the device via a computer interface. Output information generated by the device may be received by the computing device through a computer interface. The output information may include feedback regarding the performance of the instrument, the performance of the sequencing device or module, and/or data generated from the read signal of the photodetector.

일부 실시양태에서, 기기는 시퀀싱 장치 또는 모듈의 하나 이상의 광검출기로부터 수신된 데이터를 분석하고/거나 제어 신호를 여기원(들)에 전송하도록 구성된 프로세싱 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 프로세싱 장치는 일반용 프로세서, 및/또는 특수-적응된 프로세서 (예를 들어, 중앙 처리 장치 (CPU), 예컨대 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러 코어, 필드-프로그램가능 게이트 어레이 (FPGA), 어플리케이션-특이적 집적 회로 (ASIC), 커스텀 집적 회로, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 또는 이들의 조합)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 광검출기로부터의 데이터의 프로세싱은 기기의 프로세싱 장치 및 외부 컴퓨팅 장치 둘 다에 의해 수행될 수 있다. 다른 실시양태에서, 외부 컴퓨팅 장치는 생략될 수 있고, 하나 이상의 광검출기로부터의 데이터의 프로세싱은 단지 시퀀싱 장치 또는 모듈의 프로세싱 장치에 의해 수행될 수 있다.In some embodiments, an instrument may include a processing device configured to analyze data received from one or more photodetectors of a sequencing device or module and/or transmit control signals to the excitation source(s). In some embodiments, a processing device includes a general purpose processor, and/or a special-adapted processor (e.g., a central processing unit (CPU), such as one or more microprocessor or microcontroller cores, a field-programmable gate array (FPGA)) , application-specific integrated circuits (ASICs), custom integrated circuits, digital signal processors (DSPs), or combinations thereof). In some embodiments, processing of data from one or more photodetectors may be performed by both the device's processing device and an external computing device. In other embodiments, the external computing device may be omitted, and processing of data from one or more photodetectors may be performed only by the sequencing device or processing device of the module.

일부 실시양태에 따르면, 발광 방출 특징에 기반하여 표적 분자 또는 복수의 분자를 포함하는 샘플을 분석하도록 구성된 기기는 상이한 발광 분자 사이의 발광 수명 및/또는 강도의 차이, 및/또는 상이한 환경에서의 동일한 발광 분자의 수명 및/또는 강도 사이의 차이를 검출할 수 있다. 본 발명자들은 발광 방출 수명의 차이가 상이한 발광 분자의 존재 또는 부재 사이를 식별하고/거나 발광 분자가 처리되는 상이한 환경 또는 조건 사이를 식별하는데 사용될 수 있음을 인식하고 인정하였다. 일부 경우에, 수명 (예를 들어, 방출 파장이라기 보다는)에 기반하여 발광 분자를 식별하는 것은 시스템의 측면을 단순화할 수 있다. 예로서, 파장-식별 광학장치 (예컨대 파장 필터, 각각의 파장에 대한 전용 검출기, 상이한 파장에서 전용 펄스화된 광원, 및/또는 회절 광학장치)는 수명에 기반하여 발광 분자를 식별하는 경우 수에 있어서 감소되거나 제거될 수 있다. 일부 경우에, 단일 특징적 파장에서 작동하는 단일 펄스화된 광원은 광학 스펙트럼의 동일한 파장 영역 내에서 방출하지만 측정가능하게 상이한 수명을 갖는 상이한 발광 분자를 여기시키는데 사용될 수 있다. 동일한 파장 영역에서 방출하는 상이한 발광 분자를 여기시키고 식별하기 위한, 상이한 파장에서 작동하는 다수의 광원이라기 보다는 단일 펄스화된 광원을 사용하는 분석 시스템은 작동 및 유지가 덜 복잡할 수 있고, 보다 컴팩트할 수 있으며, 보다 낮은 비용으로 제조될 수 있다.According to some embodiments, an instrument configured to analyze a sample comprising a target molecule or a plurality of molecules based on luminescent emission characteristics is a difference in luminescence lifetime and/or intensity between different luminescent molecules, and/or the same in different environments. Differences between lifetimes and/or intensities of luminescent molecules can be detected. The inventors have recognized and appreciated that differences in luminescence emission lifetimes can be used to discriminate between the presence or absence of different luminescent molecules and/or between different environments or conditions in which the luminescent molecules are treated. In some cases, identifying light emitting molecules based on lifetime (eg, rather than emission wavelength) can simplify aspects of the system. By way of example, wavelength-identifying optics (such as wavelength filters, dedicated detectors for each wavelength, dedicated pulsed light sources at different wavelengths, and/or diffractive optics) can identify light emitting molecules based on their lifetime in a number of cases. may be reduced or eliminated. In some cases, a single pulsed light source operating at a single characteristic wavelength can be used to excite different luminescent molecules that emit within the same wavelength region of the optical spectrum but have measurably different lifetimes. Analytical systems that use a single pulsed light source rather than multiple light sources operating at different wavelengths to excite and identify different luminescent molecules emitting in the same wavelength region may be less complex to operate and maintain, and may be more compact. and can be manufactured at a lower cost.

발광 수명 분석에 기반한 분석 시스템은 특정 유익을 가질 수 있지만, 분석 시스템에 의해 얻어지는 정보의 양 및/또는 검출 정확도는 추가의 검출 기술을 허용함으로써 증가될 수 있다. 예를 들어, 시스템의 일부 실시양태는 추가적으로 발광 파장 및/또는 발광 강도에 기반하여 샘플의 하나 이상의 특성을 식별하도록 구성될 수 있다. 일부 실행에서, 발광 강도는 추가적으로 또는 대안적으로 상이한 발광 표지 사이에 구별하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 발광 표지는 그들의 붕괴 속도가 유사할 수 있다고 하더라도, 유의하게 상이한 강도에서 방출하거나 그들의 여기의 확률의 유의한 차이 (예를 들어, 적어도 약 35%의 차이)를 가질 수 있다. 측정된 여기 광에 대한 비닝된 신호를 참고함으로써, 상이한 발광 표지를 강도 수준에 기반하여 구별하는 것이 가능할 수 있다.While an assay system based on luminescence lifetime analysis may have certain benefits, the amount of information and/or accuracy of detection obtained by the assay system may be increased by allowing for additional detection techniques. For example, some embodiments of the system may be further configured to identify one or more characteristics of a sample based on emission wavelength and/or emission intensity. In some implementations, luminescence intensity can additionally or alternatively be used to differentiate between different luminescent labels. For example, some luminescent labels may emit at significantly different intensities or have significant differences in their probabilities of excitation (eg, differences of at least about 35%), even though their decay rates may be similar. By referencing the binned signals for the measured excitation light, it may be possible to distinguish different luminescent labels based on intensity levels.

일부 실시양태에 따르면, 상이한 발광 수명은 발광 표지의 여기 후 발광 방출 사건을 시간-비닝하도록 구성된 광검출기로 구별될 수 있다. 시간 비닝은 광검출기에 대한 단일 전하-축적 사이클 동안 일어날 수 있다. 전하-축적 사이클은 광-생성된 운반체가 시간-비닝 광검출기의 빈에서 축적되는 판독 사건 사이의 간격이다. 시간-비닝 광검출기의 예는 발명의 명칭이 "수용된 광자의 시간적 비닝을 위한 통합 장치"인 2015년 8월 7일에 출원된 미국 특허 출원 번호 14/821,656에 기재되어 있으며, 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 일부 실시양태에서, 시간-비닝 광검출기는 광자 흡수/운반체 생성 영역에서 전하 운반체를 생성하고, 전하 운반체를 전하 운반체 저장 영역에서의 전하 운반체 저장 빈에 직접적으로 전달할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 시간-비닝 광검출기는 운반체 활주/포획 영역을 포함하지 않을 수 있다. 이러한 시간-비닝 광검출기는 "직접적 비닝 픽셀"로 지칭될 수 있다. 직접적 비닝 픽셀을 포함한 시간-비닝 광검출기의 예는 발명의 명칭이 "직접적 비닝 픽셀을 갖는 통합 광검출기"인 2017년 12월 22일에 출원된 미국 특허 출원 번호 15/852,571에 기재되어 있으며, 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.According to some embodiments, different luminescent lifetimes can be distinguished with a photodetector configured to time-bin the luminescent emission events after excitation of the luminescent label. Time binning can occur during a single charge-accumulation cycle for the photodetector. A charge-accumulation cycle is the interval between read events in which light-generated carriers accumulate in bins of a time-binned photodetector. An example of a time-binning photodetector is described in US patent application Ser. No. 14/821,656, filed Aug. 7, 2015, entitled "Integrated Apparatus for Temporal Binning of Received Photons," which is incorporated herein in its entirety. is incorporated by reference in In some embodiments, the time-binned photodetector can generate charge carriers in the photon absorption/carrier generation region and directly transfer the charge carriers to charge carrier storage bins in the charge carrier storage region. In such an embodiment, the time-binned photodetector may not include a vesicle glide/trap region. Such time-binning photodetectors may be referred to as "directly binning pixels". An example of a time-binning photodetector with direct binning pixels is described in U.S. Patent Application Serial No. 15/852,571, filed on December 22, 2017, entitled "Integrated Photodetector with Direct Binning Pixels", which Its entirety is hereby incorporated by reference.

일부 실시양태에서, 동일한 유형의 상이한 수의 형광단은 각각의 개별적 분자가 발광 강도에 기반하여 확인될 수 있도록, 표적 분자 (예를 들어, 표적 핵산 또는 표적 단백질) 또는 샘플에 존재하는 복수의 분자 (예를 들어, 복수의 핵산 또는 복수의 단백질)의 상이한 성분에 연결될 수 있다. 예를 들어, 2개의 형광단은 제1 표지된 분자에 연결될 수 있고, 4개 이상의 형광단은 제2 표지된 분자에 연결될 수 있다. 상이한 수의 형광단 때문에, 상이한 분자와 연관된 상이한 여기 및 형광단 방출 확률이 있을 수 있다. 예를 들어, 빈의 겉보기 강도가 제1 표지된 분자에 대해 유의하게 더 높도록, 신호 축적 간격 동안 제2 표지된 분자에 대한 보다 많은 방출 사건이 있을 수 있다.In some embodiments, different numbers of fluorophores of the same type are used to target molecules (e.g., a target nucleic acid or target protein) or a plurality of molecules present in a sample (e.g., multiple nucleic acids or multiple proteins). For example, two fluorophores can be linked to a first labeled molecule and four or more fluorophores can be linked to a second labeled molecule. Because of the different number of fluorophores, there may be different excitation and fluorophore emission probabilities associated with different molecules. For example, there may be more emission events for the second labeled molecule during the signal accumulation interval such that the apparent intensity of the bin is significantly higher for the first labeled molecule.

본 발명자들은 형광단 붕괴 속도 및/또는 형광단 강도에 기반하여 핵산 또는 단백질을 구별하는 것이 광학 여기 및 검출 시스템의 단순화를 가능하게 할 수 있음을 인식하고 인정하였다. 예를 들어, 광학 여기는 단일-파장 공급원 (예를 들어, 다수의 공급원 또는 다수의 상이한 특징적 파장에서 작동하는 공급원이라기 보다는 하나의 특징적 파장을 생성하는 공급원)으로 수행될 수 있다. 추가적으로, 파장 식별 광학장치 및 필터는 검출 시스템에 필요하지 않을 수 있다. 또한, 단일 광검출기는 각각의 샘플 웰이 상이한 형광단으로부터 방출을 검출하는데 사용될 수 있다. 어구 "특징적 파장" 또는 "파장"은 방사선의 제한된 밴드폭을 갖는 중심 또는 우세한 파장을 지칭하는데 사용된다. 예를 들어, 방사선의 제한된 밴드폭은 펄스화된 광원에 의한 20 nm 밴드폭 출력 내의 중심 또는 피크 파장을 포함할 수 있다. 일부 경우에, "특징적 파장" 또는 "파장"은 공급원에 의한 방사선 출력의 총 밴드폭 내의 피크 파장을 지칭하는데 사용될 수 있다.The inventors have recognized and appreciated that distinguishing nucleic acids or proteins based on fluorophore decay rate and/or fluorophore intensity may allow for simplification of optical excitation and detection systems. For example, optical excitation can be performed with a single-wavelength source (eg, a source that produces one characteristic wavelength rather than multiple sources or sources operating at multiple different characteristic wavelengths). Additionally, wavelength discriminating optics and filters may not be required in the detection system. Alternatively, a single photodetector can be used for each sample well to detect emission from a different fluorophore. The phrase "characteristic wavelength" or "wavelength" is used to refer to a central or predominant wavelength with a limited bandwidth of radiation. For example, the limited bandwidth of radiation may include a center or peak wavelength within a 20 nm bandwidth output by a pulsed light source. In some cases, “characteristic wavelength” or “wavelength” may be used to refer to a peak wavelength within the total bandwidth of radiation output by a source.

조합된 샘플 제조 및 시퀀싱 장치Combined sample preparation and sequencing device

일부 실시양태에서, 샘플 제조 모듈을 포함하는 본원의 장치는 시퀀싱 모듈을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 모듈 및 시퀀싱 모듈을 포함하는 장치는 2개의 카트리지가 단일, 분리불가능한 소모품을 포함하도록, 샘플 제조 카트리지 내로 포매된 시퀀싱 칩 또는 카트리지를 수반한다. 일부 실시양태에서, 시퀀싱 칩 또는 카트리지는 소모품 지지 전자장치 (예를 들어, 와이어본드, 전기적 접촉을 갖는 PCB 기재)를 요구한다. 소모품 지지 전자장치는 시퀀싱 칩 또는 카트리지와 직접적으로 물리적 접촉될 수 있다. 일부 실시양태에서, 시퀀싱 칩 또는 카트리지는 연동 펌프, 온도 제어 및/또는 전기영동 접촉을 위한 인터페이스를 요구한다. 이들 인터페이스는 많은 전기적 접촉 및 레이저 정렬을 위한 정확한 기하학적 등록을 허용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 칩 또는 카트리지의 상이한 섹션은 상이한 온도, 물리적 힘, 가변하는 전압 및 전류의 전기적 인터페이스, 진동, 및/또는 경쟁 정렬 요건을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 또는 시퀀싱 모듈과 연관된 이질적인 기기 하위-시스템은 자원을 공유하기 위해 가깝게 근접해야 한다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 모듈 및 시퀀싱 모듈을 포함하는 장치는 핸즈-프리이다 (즉, 손을 사용하지 않고 사용될 수 있음).In some embodiments, a device herein comprising a sample preparation module further comprises a sequencing module. In some embodiments, a device comprising a sample preparation module and a sequencing module carries a sequencing chip or cartridge embedded into a sample preparation cartridge such that the two cartridges comprise a single, non-removable consumable. In some embodiments, the sequencing chip or cartridge requires consumable supporting electronics (eg, wirebond, PCB substrate with electrical contact). The consumable support electronics may be in direct physical contact with the sequencing chip or cartridge. In some embodiments, a sequencing chip or cartridge requires an interface for peristaltic pump, temperature control, and/or electrophoretic contact. These interfaces can allow precise geometric registration for many electrical contacts and laser alignment. In some embodiments, different sections of a chip or cartridge may include different temperatures, physical forces, electrical interfaces of varying voltages and currents, vibrations, and/or competing alignment requirements. In some embodiments, disparate instrument sub-systems associated with a sample preparation or sequencing module must be in close proximity to share resources. In some embodiments, a device comprising a sample preparation module and a sequencing module is hands-free (ie, can be used without the use of hands).

일부 실시양태에서, 샘플 제조 모듈 및 시퀀싱 모듈을 포함하는 장치는 대조 방법 (예를 들어, 세이지 블루피핀 방법, 수동 방법 (예를 들어, 수동 비드-기반 크기 선택 방법))을 사용하여 생성된 평균 판독물-길이보다 더 긴 하류 시퀀싱 적용을 위한 평균 판독물-길이를 갖는 표적 핵산을 생산한다 (예를 들어, 풍부화하거나 정제함). 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치는 적어도 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700, 2800, 2900, 또는 3000개의 뉴클레오티드의 길이를 포함하는 시퀀싱을 위한 평균 판독물-길이를 갖는 표적 핵산을 생산한다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 장치는 700 내지 3000, 1000 내지 3000, 1000 내지 2500, 1000 내지 2400, 1000 내지 2300, 1000 내지 2200, 1000 내지 2100, 1000 내지 2000, 1000 내지 1900, 1000 내지 1800, 1000 내지 1700, 1000 내지 1600, 1000 내지 1500, 1000 내지 1400, 1000 내지 1300, 1000 내지 1200, 1500 내지 3000, 1500 내지 2500, 1500 내지 2000, 또는 2000 내지 3000개의 뉴클레오티드의 길이를 포함하는 시퀀싱을 위한 평균 판독물-길이를 갖는 표적 핵산을 생산한다.In some embodiments, a device comprising a sample preparation module and a sequencing module is an average generated using a control method (eg, a sage bluepipin method, a manual method (eg, a manual bead-based size selection method)) Produce target nucleic acids with an average read-length for downstream sequencing applications that are longer than the read-length (e.g., enriched or purified). In some embodiments, the sample preparation device is configured to have a voltage of at least 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2400, 2500, 2600; Produce target nucleic acids with average read-lengths for sequencing that include lengths of 2700, 2800, 2900, or 3000 nucleotides. In some embodiments, the sample preparation device has a range of 700 to 3000, 1000 to 3000, 1000 to 2500, 1000 to 2400, 1000 to 2300, 1000 to 2200, 1000 to 2100, 1000 to 2000, 1000 to 1900, 1000 to 1800 to 1700, 1000 to 1600, 1000 to 1500, 1000 to 1400, 1000 to 1300, 1000 to 1200, 1500 to 3000, 1500 to 2500, 1500 to 2000, or 2000 to 3000 nucleotides in length. A target nucleic acid having read-length is produced.

일부 실시양태에서, 샘플 제조 모듈 및 시퀀싱 모듈을 포함하는 장치는 대조 또는 전통적인 방법 (예를 들어, 세이지 블루피핀 방법, 이어서 시퀀싱)보다 샘플 제조의 개시 및 샘플 내에 함유된 표적 분자의 검출 사이의 단축된 시간을 허용한다. 일부 실시양태에서, 샘플 제조 모듈 및 시퀀싱 모듈을 포함하는 장치는 대조 또는 전통적인 방법 (예를 들어, 세이지 블루피핀 방법, 이어서 시퀀싱)보다 더 적은 시간 (예를 들어, 2배, 3배, 4배, 5배, 또는 10배 더 적은 시간)에 시퀀싱을 사용하여 표적 분자를 검출할 수 있다.In some embodiments, an apparatus comprising a sample preparation module and a sequencing module shortens the time between initiation of sample preparation and detection of a target molecule contained within the sample than a control or traditional method (eg, the sage bluepipin method followed by sequencing). allowed time In some embodiments, an apparatus comprising a sample preparation module and a sequencing module is used in less time (eg, 2x, 3x, 4x) than a control or traditional method (eg, the sage bluepipin method followed by sequencing). , 5-fold, or 10-fold less time) can be used to detect the target molecule.

일부 실시양태에서, 샘플 제조 모듈 및 시퀀싱 모듈을 포함하는 장치는 대조 또는 전통적인 방법 (예를 들어, 세이지 블루피핀 방법, 이어서 시퀀싱)보다 샘플의 더 낮은 입력으로 표적 분자를 검출할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 개시내용의 장치는 0.1 μg, 0.2 μg, 0.3 μg, 0.4 μg, 0.5 μg, 0.6 μg, 0.7 μg, 0.8 μg, 0.9 μg, 또는 1 μg만큼 적은 샘플 (예를 들어, 생물학적 샘플)을 요구한다. 일부 실시양태에서, 본 개시내용의 장치는 10 μL, 20 μL, 30 μL, 40 μL, 50 μL, 60 μL, 70 μL, 80 μL, 90 μL, 100 μL, 110 μL, 130 μL, 150 μL, 175 μL, 200 μL, 225 μL, 또는 250 μL만큼 적은 샘플 (예를 들어, 생물학적 샘플, 예컨대 혈액)을 요구한다.In some embodiments, a device comprising a sample preparation module and a sequencing module is capable of detecting a target molecule with a lower input of a sample than a control or traditional method (eg, the sage bluepipin method followed by sequencing). In some embodiments, a device of the present disclosure is capable of carrying as little as 0.1 μg, 0.2 μg, 0.3 μg, 0.4 μg, 0.5 μg, 0.6 μg, 0.7 μg, 0.8 μg, 0.9 μg, or 1 μg of sample (e.g., biological sample) is requested. In some embodiments, a device of the present disclosure may be used in 10 μL, 20 μL, 30 μL, 40 μL, 50 μL, 60 μL, 70 μL, 80 μL, 90 μL, 100 μL, 110 μL, 130 μL, 150 μL, Samples as small as 175 μL, 200 μL, 225 μL, or 250 μL (eg, biological samples, such as blood) are required.

장치 또는 모듈device or module

일부 실시양태에서, 장치 또는 모듈 (예를 들어, 샘플 제조 장치; 시퀀싱 장치; 조합된 샘플 제조 및 시퀀싱 장치)은 일부 경우에 작은 부피(들)의 유체를 잘 정의된 유체 유동 분해능으로, 및 잘 정의된 유속으로 정확하게 수송하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 장치 또는 모듈은 0.1 μL/s 이상, 0.5 μL/s 이상, 1 μL/s 이상, 2 μL/s 이상, 5 μL/s 이상, 또는 그 초과의 유속으로 유체를 수송하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 본원의 장치 또는 모듈은 100 μL/s 이하, 75 μL/s 이하, 50 μL/s 이하, 30 μL/s 이하, 20 μL/s 이하, 15 μL/s 이하, 또는 그 미만의 유속으로 유체를 수송하도록 구성된다. 이들 범위의 조합은 가능하다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 본원의 장치 또는 모듈은 0.1 μL/s 이상 및 100 μL/s 이하, 또는 5 μL/s 이상 및 15 μL/s 이하의 유속으로 유체를 수송하도록 구성된다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 본원의 시스템, 장치, 및 모듈은 수십 마이크로리터 또는 수백 마이크로리터의 정도의 유체 유동 분해능을 갖는다. 유체 유동 분해능의 추가의 설명은 본원의 다른 곳에 기재되어 있다. 특정 실시양태에서, 시스템, 장치, 및 모듈은 카트리지의 적어도 부분을 통해 작은 부피의 유체를 수송하도록 구성된다.In some embodiments, a device or module (e.g., a sample preparation device; a sequencing device; a combined sample preparation and sequencing device) can in some cases small volume(s) of fluid with a well-defined fluid flow resolution, and well It is configured to accurately transport at a defined flow rate. In some embodiments, the device or module is configured to transport a fluid at a flow rate of at least 0.1 μL/s, at least 0.5 μL/s, at least 1 μL/s, at least 2 μL/s, at least 5 μL/s, or more do. In some embodiments, a device or module herein provides a flow rate of 100 μL/s or less, 75 μL/s or less, 50 μL/s or less, 30 μL/s or less, 20 μL/s or less, 15 μL/s or less, or less It is configured to transport a fluid at a flow rate of Combinations of these ranges are possible. For example, in some embodiments, a device or module herein is configured to transport a fluid at a flow rate of greater than or equal to 0.1 μL/s and less than or equal to 100 μL/s, or greater than or equal to 5 μL/s and less than or equal to 15 μL/s. For example, in certain embodiments, the systems, devices, and modules herein have fluid flow resolution on the order of tens of microliters or hundreds of microliters. Additional discussion of fluid flow resolution is described elsewhere herein. In certain embodiments, systems, devices, and modules are configured to transport small volumes of fluid through at least a portion of a cartridge.

일부 측면은 (예를 들어, 크랭크-및-로커 메커니즘과 조합으로) 롤러를 포함하는 펌프 및 기구의 배치에 관한 것이다. 다른 측면은 횡단면 형상 (예를 들어, 실질적으로 삼각형 형상), 밸브, 딥 섹션, 및/또는 표면 층 (예를 들어, 평평한 엘라스토머 막)을 갖는 채널 (예를 들어, 마이크로채널)을 포함하는 카트리지에 관한 것이다. 특정 측면은 펌프의 다른 성분 (예를 들어, 펌핑 레인)으로부터의 연동 펌프의 특정 성분 (예를 들어, 롤러)의 분리에 관한 것이다. 일부 경우에, 기구의 특정 요소 (예를 들어, 롤러의 연부)는 임의의 다양한 이점이 달성되도록 하는 방식으로 (예를 들어, 결속 및 이탈을 통해) 카트리지의 요소 (예를 들어, 표면 층 및 채널의 특정 형상)와 상호작용하도록 구성된다. 일부 비-제한적 실시양태에서, 본원에 기재된 기구, 카트리지, 및 펌프의 특정 발명적 특색 및 배치는 유체 펌핑 프로세스의 개선된 자동화에 기여한다 (예를 들어, 롤러에 의해 인덱싱될 수 있는 다수의 상이한 유체 채널을 함유하는 변환가능한 롤러 및 별개의 카트리지의 사용으로 인해). 일부 경우에, 본원에 기재된 특색은 상대적으로 작은 수의 하드웨어 성분을 사용하여 상대적으로 높은 수의 배치를 갖는 상대적으로 높은 수의 상이한 유체 (예를 들어, 다수의 샘플과 다중화하기 위한)를 취급하는 능력에 기여한다 (예를 들어, 그의 각각이 롤러에 접근가능할 수 있는 다수의 상이한 채널을 갖는 별개의 카트리지의 사용으로 인해). 한 예로서, 일부 경우에, 본원에 기재된 특색은 1개 초과의 기구가 카트리지와 쌍형성되어 1개 초과의 레인을 동시에 펌핑하거나 다른 기능성에 대해 1개의 레인에서 2개의 펌프를 사용하는 것을 허용한다. 일부 경우에, 특색은 요구되는 유체 부피의 감소 및/또는 롤러/채널 상호작용에서 덜 엄격한 내성에 기여한다 (예를 들어, 채널 및/또는 롤러의 연부의 발명적 횡단면 형상으로 인해, 및/또는 채널의 발명적 밸브 및/또는 딥 섹션의 사용으로 인해). 일부 경우에, 본원에 기재된 특색은 하드웨어 성분의 요구되는 세척의 감소를 발생시킨다 (예를 들어, 연동 펌프의 기구 및 카트리지의 분리로 인해). 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 기구, 카트리지, 및 펌프의 측면은 샘플을 제조하는데 유용하다. 예를 들어, 일부 이러한 측면은 검출 모듈의 상류의 샘플 제조 모듈 내로 혼입될 수 있다 (예를 들어, 생물학적으로-유래된 샘플의 분석/시퀀싱/확인을 위해).Some aspects relate to the placement of pumps and instruments that include rollers (eg, in combination with a crank-and-rocker mechanism). Another aspect is a cartridge comprising a channel (eg, a microchannel) having a cross-sectional shape (eg, a substantially triangular shape), a valve, a deep section, and/or a surface layer (eg, a flat elastomeric membrane). It is about. Certain aspects relate to the separation of certain components of a peristaltic pump (eg, rollers) from other components of the pump (eg, pumping lanes). In some cases, certain elements of the appliance (eg, edges of rollers) are selected in such a way that any of a variety of benefits are achieved (eg, through engagement and disengagement) elements of the cartridge (eg, surface layers and specific shape of the channel). In some non-limiting embodiments, certain inventive features and arrangements of instruments, cartridges, and pumps described herein contribute to improved automation of the fluid pumping process (e.g., a number of different due to the use of separate cartridges and convertible rollers containing fluid channels). In some cases, features described herein are useful for handling a relatively high number of different fluids (e.g., for multiplexing with a large number of samples) with a relatively high number of batches using a relatively small number of hardware components. capability (eg, due to the use of separate cartridges having a number of different channels, each of which can be accessible to a roller). As an example, in some cases, the features described herein allow more than one device to be paired with a cartridge to pump more than one lane simultaneously or to use two pumps in one lane for other functionality. . In some cases, the feature contributes to a reduction in required fluid volume and/or a less stringent resistance to roller/channel interaction (e.g., due to the inventive cross-sectional shape of the edges of the channels and/or rollers; and/or due to the use of inventive valves and/or dip sections in the channels). In some cases, the features described herein result in a reduction in the required cleaning of hardware components (eg, due to the separation of the instrument and cartridge of a peristaltic pump). In some embodiments, aspects of the instruments, cartridges, and pumps described herein are useful for preparing samples. For example, some of these aspects may be incorporated into a sample preparation module upstream of a detection module (eg, for analysis/sequencing/confirmation of biologically-derived samples).

또 다른 측면에서, 연동 펌프가 제공된다. 일부 실시양태에서, 연동 펌프는 롤러 및 카트리지를 포함하고, 여기서 카트리지는 채널을 포함하는 표면을 갖는 베이스 층을 포함하고, 채널의 적어도 일부의 적어도 부분은 (1) 채널의 베이스에 단일 정점을 갖고 베이스 층의 표면에 2개의 다른 정점을 갖는 실질적으로 삼각형-형상의 횡단면을 갖고, (2) 채널의 표면 개구를 실질적으로 밀봉하도록 구성된 엘라스토머를 포함하는 표면 층을 갖는다. 연동 펌프의 실시양태는 본원의 다른 곳에 추가로 기재되어 있다.In another aspect, a peristaltic pump is provided. In some embodiments, a peristaltic pump comprises a roller and a cartridge, wherein the cartridge comprises a base layer having a surface comprising channels, at least a portion of at least some of the channels having (1) a single apex at the base of the channels; On the surface of the base layer, it has a substantially triangular-shaped cross section with two different vertices, and (2) a surface layer comprising an elastomer configured to substantially seal the surface openings of the channels. Embodiments of peristaltic pumps are further described elsewhere herein.

일부 실시양태에서, 본원에 기재된 시스템 (예를 들어, 펌프, 장치)은 펌프 사이클을 겪는다. 일부 실시양태에서, 펌프 사이클은 시스템의 크랭크의 1회 회전에 상응한다. 일부 실시양태에서, 각각의 펌프 사이클은 1 μL 이상, 2 μL 이상, 4 μL 이상, 10 μL 이하, 8 μL 이하, 및/또는 6 μL 이하의 유체를 수송할 수 있다. 상기-언급된 범위의 조합은 또한 가능하다 (예를 들어, 1 μL 내지 10 μL). 유체의 부피의 다른 범위는 또한 가능하다.In some embodiments, a system (eg, pump, device) described herein undergoes a pump cycle. In some embodiments, a pump cycle corresponds to one revolution of the system's crank. In some embodiments, each pump cycle is capable of transporting at least 1 μL, at least 2 μL, at least 4 μL, at least 10 μL, at most 8 μL, and/or at most 6 μL of fluid. Combinations of the above-mentioned ranges are also possible (eg, 1 μL to 10 μL). Other ranges of volume of fluid are also possible.

일부 실시양태에서, 본원에 기재된 시스템은 특정 스트로크 길이를 갖는다. 특정 실시양태에서, 각각의 펌프 사이클이 1 μL 내지 10 μL 정도의 유체를 수송할 수 있는 경우, 및/또는 채널 치수가 바람직하게는 1 mm 정도의 폭 및 1 mm 정도의 깊이일 수 있는 경우 (예를 들어, 채널 부피를 감소시키고 합리적인 내성을 유지하도록 기계가공되거나 성형될 수 있는 것에 따라), 스트로크 길이는 10 mm 이상, 12 mm 이상, 14 mm 이상, 20 mm 이하, 18 mm 이하, 및/또는 16 mm 이하일 수 있다. 상기-언급된 범위의 조합은 또한 가능하다 (예를 들어, 10 mm 내지 20 mm). 다른 범위는 또한 가능하다. 본원에 사용된 "스트로크 길이"는 기재와 결속되면서 롤러가 활주하는 거리를 지칭한다. 특정 실시양태에서, 기재는 카트리지를 포함한다.In some embodiments, the systems described herein have a specific stroke length. In certain embodiments, where each pump cycle can transport on the order of 1 μL to 10 μL of fluid, and/or when the channel dimensions are preferably on the order of 1 mm wide and on the order of 1 mm deep ( eg, as may be machined or molded to reduce channel volume and maintain reasonable tolerances), the stroke length is 10 mm or more, 12 mm or more, 14 mm or more, 20 mm or less, 18 mm or less, and/or or 16 mm or less. Combinations of the above-mentioned ranges are also possible (eg, 10 mm to 20 mm). Other ranges are also possible. As used herein, “stroke length” refers to the distance a roller slides while being engaged with a substrate. In certain embodiments, the substrate comprises a cartridge.

또 다른 측면에서, 카트리지가 제공된다. 일부 실시양태에서, 카트리지는 채널을 포함하는 표면을 갖는 베이스 층을 포함하고, 채널의 적어도 일부의 적어도 부분은 (1) 채널의 베이스에 단일 정점을 갖고 베이스 층의 표면에 2개의 다른 정점을 갖는 실질적으로 삼각형-형상의 횡단면을 갖고, (2) 채널의 표면 개구를 실질적으로 밀봉하도록 구성된 엘라스토머를 포함하는 표면 층을 갖는다. 카트리지의 실시양태는 본원의 다른 곳에 추가로 기재되어 있다.In another aspect, a cartridge is provided. In some embodiments, a cartridge includes a base layer having a surface comprising channels, at least a portion of at least some of the channels having (1) a single vertex at the base of the channels and two other vertices at the surface of the base layer. It has a substantially triangular-shaped cross section, and (2) has a surface layer comprising an elastomer configured to substantially seal the surface openings of the channels. Embodiments of the cartridge are further described elsewhere herein.

일부 실시양태에서, 카트리지는 베이스 층을 포함한다. 일부 실시양태에서, 베이스 층은 하나 이상의 채널을 포함하는 표면을 갖는다. 예를 들어, 도 8은 일부 실시양태에 따른, 채널 (102)의 폭을 따른 카트리지 (100)의 횡단면도의 개략도이다. 도시된 카트리지 (100)는 채널 (102)을 포함하는 표면 (111)을 갖는 베이스 층 (104)을 포함한다. 특정 실시양태에서, 채널의 적어도 일부는 마이크로채널이다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 채널 (102)의 적어도 일부는 마이크로채널이다. 특정 실시양태에서, 모든 채널은 마이크로채널이다. 예를 들어, 도 8을 다시 언급하면, 특정 실시양태에서, 모든 채널 (102)은 마이크로채널이다. 본원에 사용된 용어 "채널"은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있을 것이며, 유체를 함유하고/거나 수송하도록 구성된 구조를 지칭할 수 있다. 채널은 일반적으로 벽; 베이스 (예를 들어, 벽에 연결되고/거나 벽으로부터 형성된 베이스); 및 채널의 하나 이상의 부분에서 개방되고/거나, 커버되고/거나, 밀봉될 수 있는 표면 개구를 포함한다.In some embodiments, the cartridge includes a base layer. In some embodiments, the base layer has a surface comprising one or more channels. For example, FIG. 8 is a schematic diagram of a cross-sectional view of cartridge 100 along the width of channel 102, in accordance with some embodiments. The illustrated cartridge 100 includes a base layer 104 having a surface 111 that includes channels 102 . In certain embodiments, at least some of the channels are microchannels. For example, in some embodiments, at least a portion of channels 102 are microchannels. In certain embodiments, all channels are microchannels. For example, referring again to FIG. 8 , in certain embodiments, all channels 102 are microchannels. As used herein, the term "channel" will be known to those skilled in the art and may refer to a structure configured to contain and/or transport a fluid. Channels are generally walls; a base (eg, a base coupled to and/or formed from a wall); and surface openings that can be open, covered, and/or sealed in one or more portions of the channels.

본원에 사용된 용어 "마이크로채널"은 1000 마이크로미터 이하의 크기의 적어도 하나의 치수를 포함하는 채널을 지칭한다. 예를 들어, 마이크로채널은 1000 마이크로미터 이하 (예를 들어, 100 마이크로미터 이하, 10 마이크로미터 이하, 5 마이크로미터 이하)의 크기의 적어도 하나의 치수 (예를 들어, 폭, 높이)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 마이크로채널은 1 마이크로미터 이상 (예를 들어, 2 마이크로미터 이상, 10 마이크로미터 이상)의 적어도 하나의 치수를 포함한다. 상기-언급된 범위의 조합은 또한 가능하다 (예를 들어, 1 마이크로미터 이상 및 1000 마이크로미터 이하, 10 마이크로미터 이상 및 100 마이크로미터 이하). 다른 범위는 또한 가능하다. 일부 실시양태에서, 마이크로채널은 1000 마이크로미터 이하의 수력학적 직경을 갖는다. 본원에 사용된 용어 "수력학적 직경" (DH)은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있을 것이며, DH = 4A/P로서 결정될 수 있고, 여기서 A는 채널을 통한 유체의 유동의 횡단면적이고, P는 횡단면의 윤변 (유체에 의해 접촉된 채널의 횡단면의 둘레)이다.As used herein, the term "microchannel" refers to a channel comprising at least one dimension of a size of 1000 micrometers or less. For example, a microchannel may include at least one dimension (eg, width, height) of a size of 1000 micrometers or less (eg, 100 micrometers or less, 10 micrometers or less, 5 micrometers or less). can In some embodiments, a microchannel comprises at least one dimension of 1 micrometer or greater (eg, 2 micrometers or greater, 10 micrometers or greater). Combinations of the above-mentioned ranges are also possible (eg, greater than or equal to 1 micrometer and less than or equal to 1000 micrometers, greater than or equal to 10 micrometers and less than or equal to 100 micrometers). Other ranges are also possible. In some embodiments, the microchannels have a hydrodynamic diameter of 1000 micrometers or less. As used herein, the term "hydrodynamic diameter" (DH) will be known to those skilled in the art and can be determined as DH = 4A/P, where A is the cross-section of the flow of fluid through a channel; P is the perimeter of the cross section (circumference of the cross section of the channel contacted by the fluid).

일부 실시양태에서, 적어도 일부 채널(들)의 적어도 부분은 실질적으로 삼각형-형상의 횡단면을 갖는다. 일부 실시양태에서, 적어도 일부 채널(들)의 적어도 부분은 채널의 베이스에 단일 정점을 갖고 베이스 층의 표면에 2개의 다른 정점을 갖는 실질적으로 삼각형-형상의 횡단면을 갖는다. 도 24를 다시 언급하면, 일부 실시양태에서, 채널 (102)의 적어도 일부의 적어도 부분은 채널의 베이스에 단일 정점을 갖고 베이스 층의 표면에 2개의 다른 정점을 갖는 실질적으로 삼각형-형상의 횡단면을 갖는다.In some embodiments, at least a portion of at least some channel(s) has a substantially triangular-shaped cross section. In some embodiments, at least a portion of at least some channel(s) has a substantially triangular-shaped cross-section with a single vertex at the base of the channel and two other vertices at the surface of the base layer. Referring again to FIG. 24 , in some embodiments, at least a portion of at least some of the channels 102 have a substantially triangular-shaped cross-section with a single vertex at the base of the channel and two other vertices at the surface of the base layer. have

본원에 사용된 용어 "삼각형"은 삼각형이 실제 형상에 근사하거나 동등하도록 내접되거나 외접될 수 있는 형상을 지칭하는데 사용되며, 순수하게 삼각형에 국한되지는 않는다. 예를 들어, 삼각형 횡단면은 하나 이상의 부분에서 비-제로 곡률을 포함할 수 있다.As used herein, the term "triangle" is used to refer to a shape in which a triangle can be circumscribed or circumscribed such that it approximates or is equivalent to a real shape, but is not purely limited to a triangle. For example, a triangular cross section may include non-zero curvature in one or more portions.

삼각형 횡단면은 쐐기 형상을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "쐐기 형상"은 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 공지되어 있을 것이며, 두꺼운 단부를 갖고 얇은 단부로 가늘어지는 형상을 지칭한다. 일부 실시양태에서, 쐐기 형상은 두꺼운 단부로부터 얇은 단부로 대칭의 축을 갖는다. 예를 들어, 쐐기 형상은 두꺼운 단부 (예를 들어, 채널의 표면 개구)를 갖고, 얇은 단부 (예를 들어, 채널의 베이스)로 가늘어질 수 있으며, 두꺼운 단부로부터 얇은 단부로 대칭의 축을 가질 수 있다.The triangular cross section may include a wedge shape. As used herein, the term "wedge shape" will be known to those skilled in the art and refers to a shape having a thick end and tapering to a thin end. In some embodiments, the wedge shape has an axis of symmetry from the thick end to the thin end. For example, a wedge shape can have a thick end (e.g., the surface opening of a channel), taper to a thin end (e.g., the base of a channel), and have an axis of symmetry from the thick end to the thin end. have.

추가적으로, 특정 실시양태에서, 실질적으로 삼각형 횡단면 (즉, "v-홈(들)")은 다양한 종횡비를 가질 수 있다. 본원에 사용된 용어 v-홈에 대한 "종횡비"는 높이-대-폭 비를 지칭한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, v-홈(들)은 2 이하, 1 이하, 또는 0.5 이하, 및/또는 0.1 이상, 0.2 이상, 또는 0.3 이상의 종횡비를 가질 수 있다. 상기-언급된 범위의 조합은 또한 가능하다 (예를 들어, 0.1 내지 2, 0.2 내지 1). 다른 범위는 또한 가능하다.Additionally, in certain embodiments, a substantially triangular cross section (ie, “v-groove(s)”) may have a variety of aspect ratios. As used herein, the term "aspect ratio" for a v-groove refers to the height-to-width ratio. For example, in some embodiments, the v-groove(s) can have an aspect ratio of 2 or less, 1 or less, or 0.5 or less, and/or 0.1 or more, 0.2 or more, or 0.3 or more. Combinations of the above-mentioned ranges are also possible (eg, 0.1 to 2, 0.2 to 1). Other ranges are also possible.

일부 실시양태에서, 적어도 일부 채널(들)의 적어도 부분은 실질적으로 삼각형 부분 및 실질적으로 삼각형 부분 내로 제2 부분 개구를 포함하고, 채널의 표면에 비해 실질적으로 삼각형 부분 밑으로 연장하는 횡단면을 갖는다. 일부 실시양태에서, 제2 부분은 실질적으로 삼각형 부분의 평균 직경보다 유의하게 더 작은 직경 (예를 들어, 평균 직경)을 갖는다. 도 24를 다시 언급하면, 일부 실시양태에서, 채널 (102)의 적어도 일부의 적어도 부분은 실질적으로 삼각형 부분 (101) 및 실질적으로 삼각형 부분 (101) 내로 개방된 제2 부분 (103)을 포함하고, 채널의 표면 (105)에 비해 실질적으로 삼각형 부분 (101) 밑으로 연장하는 횡단면을 갖고, 여기서 제2 부분 (103)은 실질적으로 삼각형 부분 (101)의 평균 직경 (109)보다 유의하게 더 작은 직경 (107)을 갖는다. 일부 이러한 경우에, 채널의 실질적으로 삼각형 부분의 평균 직경의 그것보다 유의하게 더 작은 직경을 갖는 채널의 제2 부분은 기구의 롤러에 접근가능한 실질적으로 삼각형 부분 및 표면 층의 변형된 부분, 그러나 롤러에 접근불가능한 제2 부분 및 표면 층의 변형된 부분을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 도 24를 다시 언급하면, 특정 실시양태에 따르면, 채널 (102)의 실질적으로 삼각형 부분 (101)은 롤러 (도시되지 않음) 및 표면 층 (106)의 변형된 부분에 접근가능한 반면, 제2 부분 (103)은 롤러 및 표면 층 (106)의 변형된 부분에 접근불가능하다. 일부 이러한 경우에, 표면 층 (106)을 갖는 밀봉부는 제2 부분 (103)을 갖는 채널 (102)의 부분에서 달성될 수 없는데, 이는 표면 층 (106)이 그것이 실질적으로 삼각형 부분 (101)을 채우지만, 제2 부분 (103)은 그렇지 않도록 롤러에 의해 변형되는 경우에도, 유체가 제2 부분 (103)에서 여전히 자유롭게 이동할 수 있기 때문이다. 일부 실시양태에서, 채널의 길이를 따른 부분은 실질적으로 삼각형 부분 및 제2 부분 ("딥 섹션") 둘 다를 가질 수 있는 반면, 채널의 길이를 따른 상이한 부분은 단지 실질적으로 삼각형 부분만을 갖는다. 일부 이러한 실시양태에서, 기구 (예를 들어, 롤러)가 실질적으로 삼각형 부분 및 제2 부분 (딥 섹션) 둘 다를 갖는 부분과 결속하는 경우, 펌프 작용은 시작되지 않는데, 이는 표면 층을 갖는 밀봉부가 달성되지 않기 때문이다. 그러나, 기구가 채널의 길이 방향을 따라 결속함에 따라, 기구가 단지 실질적으로 삼각형 섹션만을 갖는 채널의 부분에서 표면 층을 변형시키는 경우, 펌프 작용은 시작하는데, 이는 그 부분에서 제2 부분 (딥 섹션)의 결여가 밀봉부 (및 결과적으로 차등적 압력)가 생성되는 것을 허용하기 때문이다. 따라서, 일부 경우에, 카트리지의 채널의 길이를 따른 딥 섹션의 존재 및 부재는 채널의 부분의 제어가 기구와의 결속시 펌프 작용을 겪을 수 있음을 허용할 수 있다.In some embodiments, at least a portion of at least some channel(s) has a cross section comprising a substantially triangular portion and a second portion opening into the substantially triangular portion and extending substantially below the triangular portion relative to the surface of the channel. In some embodiments, the second portion has a diameter (eg, an average diameter) that is significantly smaller than the average diameter of the substantially triangular segments. Referring again to FIG. 24 , in some embodiments, at least a portion of at least some of the channels 102 includes a substantially triangular portion 101 and a second portion 103 open into the substantially triangular portion 101 , and , with a cross section extending substantially below the triangular portion 101 relative to the surface 105 of the channel, wherein the second portion 103 is significantly smaller than the mean diameter 109 of the substantially triangular portion 101. It has a diameter of 107. In some such cases, the second portion of the channel having a diameter significantly smaller than that of the average diameter of the substantially triangular portion of the channel is a substantially triangular portion accessible to the rollers of the appliance and a deformed portion of the surface layer, but the rollers and a deformed part of the surface layer and a second part inaccessible to the surface layer. For example, referring again to FIG. 24 , according to certain embodiments, substantially triangular portions 101 of channels 102 are accessible to rollers (not shown) and deformed portions of surface layer 106 while , the second portion 103 is inaccessible to the roller and to the deformed portion of the surface layer 106 . In some such cases, a seal with the surface layer 106 cannot be achieved in the portion of the channel 102 with the second portion 103, since the surface layer 106 is such that it substantially encloses the triangular portion 101. This is because, although filling, the fluid can still move freely in the second part 103 even if the second part 103 is otherwise deformed by the roller. In some embodiments, a portion along the length of the channel can have both a substantially triangular portion and a second portion ("deep section"), while a different portion along the length of the channel has only a substantially triangular portion. In some such embodiments, when the instrument (eg, roller) engages a portion having both a substantially triangular portion and a second portion (the deep section), no pumping action is initiated, indicating that the seal with the surface layer because it is not achieved. However, as the instrument engages along the length of the channel, if the instrument deforms the surface layer in a portion of the channel having only a substantially triangular section, the pumping action begins, which in that portion results in a second portion (deep section). ) allows a seal (and consequently differential pressure) to be created. Thus, in some cases, the presence and absence of a dip section along the length of a channel of a cartridge may allow control of a portion of the channel to undergo pumping action upon engagement with an instrument.

카트리지의 채널의 적어도 일부의 제2 부분으로서 이러한 "딥 섹션"의 포함은 임의의 다양한 잠재적 유익에 기여할 수 있다. 예를 들어, 이러한 딥 섹션 (예를 들어, 제2 부분 (103))은 일부 경우에, 연동 펌핑 프로세스에서 펌프 부피의 감소에 기여한다. 일부 이러한 경우에, 펌프 부피는 보다 높은 부피 분해능에 대해 2배 이상 감소될 수 있다. 일부 경우에, 이러한 딥 섹션은 또한 어디에서 롤러가 채널 상에 착륙하는지에 의해 결정되지 않는 펌프 부피에 대한 잘 정의된 시작점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 실질적으로 삼각형 부분 및 제2 부분 (딥 섹션) 둘 다를 갖는 채널의 부분 및 단지 실질적으로 삼각형 부분만을 갖는 채널의 부분 사이의 계면은 일부 경우에, 펌프 부피에 대한 잘 정의된 시작점으로서 사용될 수 있는데, 이는 단지 후자의 채널 부분의 부피를 점유하는 유체만이 펌핑될 수 있기 때문이다. 일부 경우에, 어디에서 롤러가 채널 상에 착륙하는지는 임의의 다양한 인자, 예컨대 카트리지 등록에 따라 연관된 일부 오류를 가질 수 있다. 딥 섹션의 포함은 일부 경우에, 이러한 오류와 연관된 펌프 부피의 변동을 감소시키거나 제거할 수 있다.Inclusion of such a "deep section" as a second portion of at least a portion of a channel of a cartridge can contribute to any of a variety of potential benefits. For example, this dip section (eg, second portion 103 ) in some cases contributes to a reduction in pump volume in a peristaltic pumping process. In some such cases, the pump volume can be reduced by a factor of 2 or more for higher volume resolution. In some cases, these dip sections can also provide a well-defined starting point for pump volumes that are not determined by where the roller lands on the channel. For example, the interface between a portion of a channel having both a substantially triangular portion and a second portion (the dip section) and a portion of a channel having only a substantially triangular portion, in some cases, serves as a well-defined starting point for the pump volume. can be used, since only the fluid occupying the volume of the latter channel section can be pumped. In some cases, where the roller lands on the channel may have some error associated with it depending on any of a variety of factors, such as cartridge registration. Inclusion of a dip section may, in some cases, reduce or eliminate the fluctuations in pump volume associated with these errors.

본원에 사용된 채널의 실질적으로 삼각형 부분의 평균 직경은 실질적으로 삼각형 부분의 정점으로부터 채널의 표면까지의 z-축에 걸친 평균으로서 측정될 수 있다.As used herein, the average diameter of a substantially triangular portion of a channel may be measured as the average across the z-axis from the apex of the substantially triangular portion to the surface of the channel.

SCODASCODA

SCODA는 매질에서 입자의 이동성에 영향을 미치는 시간-가변성 이동성-변경 장 성분과 조합으로 일부 매질에서 입자에 힘을 적용하는 시간-가변성 구동 장 성분을 제공하는 것을 수반할 수 있다. 이동성-변경 장 성분은 입자의 시간-평균된 순 운동을 제공하도록 구동 장 성분과 상관된다. SCODA는 선택된 입자가 포커스 영역을 향해 이동하는 것을 유발하도록 적용될 수 있다.SCODA may involve providing a time-varying driving field component that applies a force to a particle in some medium in combination with a time-varying mobility-altering field component that affects the particle's mobility in the medium. The mobility-altering field component is correlated with the driving field component to provide the time-averaged net motion of the particle. SCODA can be applied to cause selected particles to move towards the focus area.

전기영동적 SCODA로서 본원에 기재된 SCODA 기반 정제의 한 실시양태에서, 시간 가변성 전기장은 주기적 구동력을 제공하기도 하고, 전기장 강도에 의존하는 매질에서 이동성을 갖는 분자, 예를 들어 핵산 분자의 드랙 (또는 등가적으로 이동성)을 변경시키기도 한다. 예를 들어, DNA 분자는 체질 매트릭스, 예컨대 아가로스 또는 폴리아크릴아미드를 통해 이동하면서 적용된 전기장의 규모에 의존하는 이동성을 갖는다. 적절한 주기적 전기장 패턴을 분리 매트릭스 (예를 들어 아가로스 또는 폴리아크릴아미드 겔)에 적용함으로써, 수렴성 속도 장은 그의 이동성이 전기장에 의존하는 겔에서 모든 분자에 대해 생성될 수 있다. 장 의존적 이동성은 반복 DNA 분자 및 체질 매트릭스 사이의 상호작용의 결과이며, 체질 매트릭스를 통해 이동하는 높은 형태적 엔트로피 및 높은 전하 대 질량 비를 갖는 하전된 분자의 일반적 특색이다. 핵산은 높은 형태적 엔트로피 및 높은 전하 대 질량 비 둘 다를 갖는 대부분의 생물학적 샘플에 존재하는 유일한 분자인 경향이 있기 때문에, 전기영동적 SCODA 기반 정제는 핵산에 대해 고도로 선택적인 것으로 나타났다.In one embodiment of the SCODA-based purification described herein as electrophoretic SCODA, a time-varying electric field also provides a periodic driving force and drags (or equivalently mobility) can also be changed. For example, DNA molecules have a mobility that depends on the magnitude of the applied electric field as they move through a sieving matrix such as agarose or polyacrylamide. By applying an appropriate periodic electric field pattern to the separating matrix (eg agarose or polyacrylamide gel), a convergent velocity field can be created for every molecule in the gel whose mobility depends on the electric field. Field-dependent mobility is the result of interactions between repetitive DNA molecules and the sieving matrix, and is a common feature of charged molecules with high conformational entropy and high charge-to-mass ratios that migrate through the sieving matrix. Since nucleic acids tend to be the only molecules present in most biological samples with both high conformational entropy and high charge-to-mass ratio, electrophoretic SCODA-based purification has been shown to be highly selective for nucleic acids.

샘플에서 특이적 생체분자를 검출하는 능력은 질환의 진단 및 치료의 분야에서 폭넓은 적용을 갖는다. 연구는 다양한 장애와 연관된 다수의 바이오마커를 밝혀내기를 계속하고 있다. 예시적인 바이오마커는 유전자 돌연변이, 특이적 단백질의 존재 또는 부재, 특이적 단백질의 상승된 또는 감소된 발현, 특이적 RNA의 상승된 또는 감소된 수준, 변형된 생체분자의 존재 등을 포함한다. 바이오마커 및 바이오마커를 검출하는 방법은 암, 질환, 감염, 기관 부전 등을 포함한 다양한 장애의 진단, 예측, 및 그의 치료의 모니터링에 잠재적으로 유용하다.The ability to detect specific biomolecules in a sample has wide applications in the fields of diagnosis and treatment of diseases. Research continues to uncover a number of biomarkers associated with various disorders. Exemplary biomarkers include gene mutations, presence or absence of specific proteins, elevated or decreased expression of specific proteins, elevated or decreased levels of specific RNA, presence of modified biomolecules, and the like. Biomarkers and methods for detecting biomarkers are potentially useful for the diagnosis, prognosis, and monitoring of treatment of a variety of disorders, including cancer, disease, infection, organ failure, and the like.

생체내에서 생체분자의 차등적 변형은 발달 및 질환 진행을 포함한 많은 생물학적 프로세스의 중요한 특색이다. 차등적 변형의 한 예는 DNA 메틸화이다. DNA 메틸화는 핵산에의 메틸 기의 첨가를 수반한다. 예를 들어 메틸 기는 시토신에서 피리미딘 고리 상의 5' 위치에서 첨가될 수 있다. CpG 섬에서의 시토신의 메틸화는 유전자 발현의 장기 조절을 위해 진핵생물에서 통상적으로 사용된다. 비정상적 메틸화 패턴은 암을 포함한 많은 인간 질환에 연루되었다. DNA는 또한 아데닌 퓨린 고리의 6 질소에서 메틸화될 수 있다.Differential modification of biomolecules in vivo is an important feature of many biological processes including development and disease progression. One example of differential modification is DNA methylation. DNA methylation involves the addition of methyl groups to nucleic acids. For example, a methyl group can be added at the 5' position on the pyrimidine ring in cytosine. Methylation of cytosines in CpG islands is commonly used in eukaryotes for long-term regulation of gene expression. Abnormal methylation patterns have been implicated in many human diseases including cancer. DNA can also be methylated at nitrogen 6 of the adenine purine ring.

예를 들어 메틸화, 아세틸화 또는 다른 화학적 변경에 의한 분자의 화학적 변형은 표적 분자 및 표적 분자에 결합하는 작용제의 결합 친화도를 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 시토신 잔기의 메틸화는 비메틸화된 두가닥에 비해 혼성화의 결합 에너지를 증가시킨다. 효과는 작다. 이전의 연구는 비메틸화된 둘 다의 가닥을 갖는 두가닥을 메틸화된 둘 다의 가닥을 갖는 두가닥과 비교할 경우, 16 뉴클레오티드 서열에서 메틸화 부위 당 대략 0.7℃의 두가닥 용융 온도의 증가를 보고한다.Chemical modification of a molecule, for example by methylation, acetylation or other chemical alteration, can alter the binding affinity of a target molecule and an agent that binds to the target molecule. For example, methylation of cytosine residues increases the binding energy of hybridization compared to unmethylated two strands. The effect is small. A previous study reports an increase in the melting temperature of both strands of approximately 0.7°C per site of methylation in a 16 nucleotide sequence when comparing two strands with both strands unmethylated to two strands with both strands methylated. .

친화성 SCODAAffinity SCODA

SCODA포레시스는 겔 내로 생체분자를 주사하고, 겔의 중심에서 관심의 핵산 또는 다른 생체분자를 우선적으로 농축시키는 방법이다. SCODA는 예를 들어, DNA, RNA 및 다른 분자에 적용될 수 있다. 농축 후, 정제된 분자는 추가의 분석을 위해 제거될 수 있다. SCODA포레시스-친화성 SCODA의 한 구체적인 실시양태에서, 관심의 생체분자에 특이적인 결합 부위는 겔에서 고정화될 수 있다. 그렇게 함에 있어서, 특이적 결합 부위에 결합하는 생체분자에 대한 전기장에 대한 비-선형 모티브 반응을 생성할 수 있다. 친화성 SCODA의 한 구체적인 적용은 서열-특이적 SCODA이다. 여기서 올리고뉴클레오티드는 겔에서 고정화되어 단지 결합된 올리고뉴클레오티드에 상보적인 DNA 분자의 농축을 허용할 수 있다. 상보적이지 않은 모든 다른 DNA 분자는 약하게 포커싱할 수 있거나 전혀 포커싱하지 않을 수 있으며, 따라서 작은 DC 바이어스의 적용에 의해 겔로부터 세척될 수 있다.SCODAphoresis is a method of injecting a biomolecule into a gel and preferentially concentrating the nucleic acid or other biomolecule of interest in the center of the gel. SCODA can be applied to, for example, DNA, RNA and other molecules. After concentration, purified molecules can be removed for further analysis. SCODA phoresis-affinity In one specific embodiment of SCODA, a binding site specific to a biomolecule of interest can be immobilized in a gel. In doing so, it is possible to create a non-linear motive response to an electric field for a biomolecule that binds to a specific binding site. One specific application of affinity SCODA is sequence-specific SCODA. Here oligonucleotides can be immobilized in a gel to allow enrichment of DNA molecules complementary to only bound oligonucleotides. All other non-complementary DNA molecules may focus weakly or not at all, and thus may be washed from the gel by application of a small DC bias.

SCODA 기반 수송은 먼저 시간-가변성 포싱 (즉, 구동) 장을 적용하여 입자의 주기적 운동을 유도하고, 이 포싱 장 상에 입자의 드랙 (또는 등가적으로 이동성)을 주기적으로 변경시키는 시간-가변성 동요 장 (즉, 이동성-변경 장)을 겹침으로써 매질을 통해 입자를 이동시키는 일반적 기술이다. 이동성-변경 장의 적용은 입자가 포싱 사이클의 다른 부분에서보다 포싱 사이클의 한 부분 동안 추가로 이동하도록 포싱 장의 적용과 조화된다.SCODA-based transport first applies a time-varying forcing (i.e. driving) field to induce periodic motion of a particle, and then a time-varying perturbation that periodically changes the particle's drag (or equivalently mobility) over this forcing field. It is a general technique for moving particles through a medium by overlapping fields (i.e., mobility-altering fields). The application of the mobility-altering field is coordinated with the application of the forcing field such that the particle moves more during one part of the forcing cycle than in other parts of the forcing cycle.

외부 적용된 힘과 동일한 빈도에서 입자의 드랙 (즉, 이동성)을 가변시킴으로써, 순 드리프트는 제로 시간-평균된 포싱으로 유도될 수 있다. 시간 및 공간에서 가변하는 구동력 및 드랙 계수의 적절한 선택은 1 또는 2차원에서 수렴성 속도 장을 생성할 수 있다. 시간 가변성 드랙 계수 및 구동력은 표적 분자 및 하나 이상의 비-표적 분자, 예를 들어 하나 이상의 위치에서 차등적으로 변형된 분자, 또는 하나 이상의 염기에서 서열에 있어서 상이한 핵산 사이의 차이가 매우 작은 경우라도, 단지 특정 분자를 특이적으로 농축시키는 (즉, 우선적으로 포커싱하는) 실제 시스템에 이용될 수 있다.By varying the particle's drag (i.e., mobility) at the same frequency as the externally applied force, net drift can be induced with zero time-averaged forcing. Appropriate selection of driving forces and drag coefficients that vary in time and space can create convergent velocity fields in one or two dimensions. The time-varying drag coefficient and driving force can be determined even when the differences between a target molecule and one or more non-target molecules, such as molecules that are differentially modified at one or more positions, or nucleic acids that differ in sequence at one or more bases, are very small. It can be used in practical systems that only specifically enrich (ie preferentially focus) certain molecules.

친화성 매트릭스는 매질에서 표적 분자에 대한 결합 친화도를 갖는 작용제 (즉, 프로브)를 고정화함으로써 생성될 수 있다. 이러한 매트릭스를 사용하여, 표적 분자가 그것이 친화성 매트릭스를 통해 이동함에 따라 표적 분자의 전체 이동성을 감소시키는 효과를 갖는 친화성 매트릭스에 일시적으로 결합하는 작동 조건이 선택될 수 있다. 이들 일시적 상호작용의 강도는 시간 경과에 따라 가변하며, 이는 관심의 표적 분자의 이동성을 변경시키는 효과를 갖는다. 따라서 SCODA 드리프트가 생성될 수 있다. 이 기술은 친화성 SCODA로 지칭되며, 일반적으로 매트릭스에 대한 친화도를 갖는 임의의 표적 분자에 적용가능하다.Affinity matrices can be created by immobilizing agents (ie, probes) that have binding affinity for a target molecule in a medium. Using such a matrix, operating conditions can be selected in which the target molecule transiently binds to the affinity matrix, which has the effect of reducing the overall mobility of the target molecule as it migrates through the affinity matrix. The strength of these transient interactions varies over time, which has the effect of altering the mobility of the target molecule of interest. Therefore, SCODA drift may be generated. This technique is referred to as affinity SCODA and is generally applicable to any target molecule that has affinity for the matrix.

친화성 SCODA는 단일 뉴클레오티드 분해능을 갖는 서열 함량에 기반하여 핵산에 대해 선택적으로 풍부화할 수 있다. 또한, 친화성 SCODA는 동일한 DNA 서열을 갖지만 미묘하게 상이한 화학적 변형, 예컨대 메틸화를 갖는 분자에 대한 k의 상이한 값을 초래할 수 있다. 따라서, 친화성 SCODA는 주어진 프로브에 대한 결합 에너지에 있어서 미묘하게 상이한 분자에 대해 풍부화 (즉, 우선적으로 포커싱)하는데 사용될 수 있으며, 구체적으로 메틸화된, 비메틸화된, 과메틸화된, 또는 저메틸화된 서열에 대해 풍부화하는데 사용될 수 있다.Affinity SCODA can selectively enrich for nucleic acids based on sequence content with single nucleotide resolution. In addition, affinity SCODA can result in different values of k for molecules that have the same DNA sequence but with subtly different chemical modifications, such as methylation. Thus, affinity SCODA can be used to enrich for (i.e., preferentially focus on) molecules that differ subtly in binding energy for a given probe, specifically methylated, unmethylated, hypermethylated, or hypomethylated. can be used to enrich for sequences.

친화성 SCODA를 수행하는데 사용될 수 있는 예시적인 매질은 관심의 분자가 이동할 수 있고, 친화성 작용제가 고정화되어 친화성 매트릭스를 제공할 수 있는 임의의 매질을 포함한다. 일부 실시양태에서, 폴리아크릴아미드 겔, 아가로스 겔 등을 포함한 중합체성 겔이 사용된다. 일부 실시양태에서, 미세제작된/미세유체 매트릭스가 사용된다.Exemplary media that can be used to perform affinity SCODA include any medium in which molecules of interest can migrate and affinity agents can be immobilized to provide an affinity matrix. In some embodiments, polymeric gels are used, including polyacrylamide gels, agarose gels, and the like. In some embodiments, a microfabricated/microfluidic matrix is used.

이동성 변경 장을 제공하기 위해 가변할 수 있는 예시적인 작동 조건은 온도, pH, 염도, 변성제의 농도, 촉매의 농도, 두가닥을 물리적으로 뜯어내기 위한 전기장의 적용 등을 포함한다.Exemplary operating conditions that can be varied to provide the mobility altering field include temperature, pH, salinity, concentration of denaturant, concentration of catalyst, application of an electric field to physically tear the two strands apart, and the like.

매트릭스 상에 고정화되어 친화성 매트릭스를 제공할 수 있는 예시적인 친화성 작용제는 관심의 핵산 서열에 상보적인 서열을 갖는 핵산, 차등적으로 변형된 분자에 대한 상이한 결합 친화도를 갖는 단백질, 변형된 또는 비변형된 분자에 대해 특이적인 항체, 변형된 또는 비변형된 분자에 대해 특이적인 핵산 압타머, 변형된 또는 비변형된 분자에 우선적으로 결합하는 다른 분자 또는 화학적 작용제 등을 포함한다.Exemplary affinity agents that can be immobilized on a matrix to provide an affinity matrix are nucleic acids having a sequence complementary to a nucleic acid sequence of interest, proteins having different binding affinities for differentially modified molecules, modified or antibodies specific for unmodified molecules, nucleic acid aptamers specific for modified or unmodified molecules, other molecules or chemical agents that bind preferentially to modified or unmodified molecules, and the like.

친화성 작용제는 임의의 적합한 방식으로 매질 내에 고정화될 수 있다. 예를 들어 친화성 작용제가 올리고뉴클레오티드인 경우, 올리고뉴클레오티드는 매질에 공유 결합될 수 있거나, 아크리다이트 변형된 올리고뉴클레오티드는 폴리아크릴아미드 겔 내로 직접적으로 혼입될 수 있거나, 올리고뉴클레오티드는 매질 내에 물리적으로 동반된 비드 또는 다른 구축물에 공유 결합될 수 있는 등이다.The affinity agent may be immobilized within the medium in any suitable manner. For example, where the affinity agent is an oligonucleotide, the oligonucleotide can be covalently linked to the medium, the acrydite modified oligonucleotide can be directly incorporated into a polyacrylamide gel, or the oligonucleotide can be physically incorporated into the medium. can be covalently bound to an accompanying bead or other construct; and the like.

친화성 작용제가 단백질 또는 항체인 경우, 일부 실시양태에서 단백질은 매질 내에 물리적으로 동반되거나 (예를 들어 단백질은 아가로스 또는 폴리아크릴아미드 겔 내로 직접적으로 캐스팅될 수 있음), 매질에 공유 커플링되거나 (예를 들어 단백질을 아가로스 겔에 커플링시키는 시아노겐 브로마이드의 사용을 통해), 매질 내에 동반된 비드에 공유 커플링되거나, 매질에 또는 매질 내에 동반된 비드에 직접적으로 커플링된 제2 친화성 작용제에 결합될 수 있는 (예를 들어 NTA-아가로스에 결합된 헥사히스티딘 태그) 등이다.When the affinity agent is a protein or antibody, in some embodiments the protein is physically entrained in the medium (eg the protein can be cast directly into an agarose or polyacrylamide gel), covalently coupled to the medium, or a second parent covalently coupled to a bead entrained in the medium (e.g., through the use of cyanogen bromide to couple the protein to an agarose gel), or directly coupled to the medium or to a bead entrained in the medium; capable of being bound to chemoatizing agents (eg hexahistidine tag coupled to NTA-agarose), and the like.

친화성 작용제가 단백질인 경우, 친화성 매트릭스가 제조되는 조건 및 샘플이 로딩되는 조건은 단백질을 변성시키지 않도록 제어되어야 한다 (예를 들어 온도는 단백질을 변성시킬 가능성이 있을 수준 미만으로 유지되어야 하고, 매질을 제조하거나 SCODA 포커싱을 수행하는데 사용되는 샘플 중의 또는 완충제 중의 임의의 변성제의 농도는 단백질을 변성시킬 가능성이 있을 수준 미만으로 유지되어야 함).If the affinity agent is a protein, the conditions under which the affinity matrix is prepared and the conditions under which the sample is loaded must be controlled so as not to denature the protein (e.g., the temperature must be kept below a level likely to denature the protein; The concentration of any denaturant in the buffer or in the sample used to prepare the medium or perform SCODA focusing should be kept below a level that would likely denature the protein).

친화성 작용제가 관심의 분자와 상호작용하는 소분자인 경우, 친화성 작용제는 임의의 적합한 방식으로 매질에 공유 커플링될 수 있다.Where the affinity agent is a small molecule that interacts with the molecule of interest, the affinity agent may be covalently coupled to the medium in any suitable manner.

친화성 SCODA의 한 예시적인 실시양태는 서열-특이적 SCODA이다. 서열 특이적 SCODA에서, 표적 분자는 특이적 서열을 갖는 핵산 분자이거나 이를 포함하고, 친화성 매트릭스는 표적 핵산 분자에 상보적인 고정화된 올리고뉴클레오티드 프로브를 함유한다. 일부 실시양태에서, 서열 특이적 SCODA는 샘플로부터 특이적 핵산 서열을 분리하는데, 및 그 특이적 핵산 서열이 샘플 내에서 차등적으로 변형되는지 여부를 분리하고/거나 검출하는데 둘 다에 사용된다. 일부 이러한 실시양태에서, 친화성 SCODA는 핵산 서열 및 차등적으로 변형된 핵산 서열 둘 다가 SCODA 장의 적용에 의해 농축되도록 하는 조건 하에서 수행된다. 비목적하는 서열을 갖는 핵산을 포함한 오염 분자는 SCODA 포커싱 동안 친화성 매트릭스로부터 세척될 수 있다. 이어서 세척 바이어스는 고정화된 올리고뉴클레오티드 프로브에 대한 보다 높은 결합 에너지를 갖는 분자를 우선적으로 포커싱함으로써, SCODA 포커싱 장과 함께 적용되어 하기 기재된 바와 같이 차등적으로 변형된 핵산 분자를 분리할 수 있다.One exemplary embodiment of affinity SCODA is sequence-specific SCODA. In sequence-specific SCODA, the target molecule is or comprises a nucleic acid molecule having a specific sequence, and the affinity matrix contains immobilized oligonucleotide probes complementary to the target nucleic acid molecule. In some embodiments, sequence specific SCODA is used both to isolate a specific nucleic acid sequence from a sample and to isolate and/or detect whether that specific nucleic acid sequence is differentially modified within the sample. In some such embodiments, affinity SCODA is performed under conditions such that both the nucleic acid sequence and the differentially modified nucleic acid sequence are enriched by application of the SCODA field. Contaminant molecules, including nucleic acids with undesired sequences, can be washed from the affinity matrix during SCODA focusing. A wash bias can then be applied in conjunction with a SCODA focusing field to isolate differentially modified nucleic acid molecules, as described below, by preferentially focusing molecules with a higher binding energy to the immobilized oligonucleotide probe.

실시예Example

본 발명의 실시양태는 하기 실시예를 참고로 추가로 기재되며, 이는 성질상 실례적인 것으로 의도되고, 제한적인 것으로 의도되지 않는다.Embodiments of the present invention are further described with reference to the following examples, which are intended to be illustrative in nature and not limiting.

실시예 1 - 샘플 제조 장치의 사용Example 1 - Use of sample preparation device

본 개시내용의 자동화 샘플 제조 장치를 사용하여 인간 혈액으로부터 추출된 DNA의 샘플을 제조하였다.Samples of DNA extracted from human blood were prepared using the automated sample preparation device of the present disclosure.

샘플 제조 장치는 유체공학 모듈 (연동 펌핑 시스템을 포함함), 온도 제어 모듈 (온도 및 기계적 정확성을 제공하기 위해), 사용자가 임의의 프로세스-특이적 파라미터 (예를 들어, 핵산의 목적하는 크기의 범위, 표적 분자 포획을 위한 상동성의 목적하는 정도 등)를 선택하는 것을 허용하는 장치 상의 터치 스크린 인터페이스, 및 사용자가 본 개시내용의 샘플 제조 카트리지를 삽입하기 위해 개방할 수 있는 뚜껑을 포함하였다. 장치는 1000-볼트 전극 공급으로 전력공급되었다. 샘플 제조 카트리지는 13개의 별개의 미세유체 채널 (또는 펌핑 레인)을 포함하였으며, 그것이 종단간 샘플 제조를 수행할 수 있도록 제작되었다. 미세유체 채널은 자동화 연속으로 가능한 시약 및 카트리지를 제조하도록 디자인되었다: (1) 용해+용해 완충제를 사용한 조합된 샘플 용해의 피펫 도입 및 표적 DNA의 후속 추출; (2) DNA 정제; (3) 트랜스포사제 Tn5를 사용한 DNA 태그부착, 이어서 DNA 복구; (4) 핵산 포획 프로브 및 SCODA를 사용한 특정 크기 범위의 DNA 단편의 선택; 및 (5) DNA 세정.The sample preparation device includes a fluidics module (including a peristaltic pumping system), a temperature control module (to provide temperature and mechanical accuracy), and a user to select any process-specific parameters (e.g., the desired size of the nucleic acid). range, desired degree of homology for target molecule capture, etc.) on the device, and a lid that the user can open to insert a sample preparation cartridge of the present disclosure. The device was powered with a 1000-volt electrode supply. The sample preparation cartridge contained 13 discrete microfluidic channels (or pumping lanes) and was constructed such that it could perform end-to-end sample preparation. The microfluidic channel is designed to make reagents and cartridges possible in an automated sequence: (1) pipette introduction of lysis+combined sample lysis using lysis buffer and subsequent extraction of target DNA; (2) DNA purification; (3) DNA tagging using the transposase Tn5 followed by DNA repair; (4) selection of DNA fragments in a specific size range using nucleic acid capture probes and SCODA; and (5) DNA cleaning.

100 μL의 전체 인간 혈액을 용해 완충제와 혼합하고, 프로테이나제 K를 55℃에서 10분 동안 인큐베이션하고, 이어서 이소프로판올과 혼합하고; 용해물 혼합물을 이어서 샘플 제조 카트리지 중의 샘플 포트에 첨가하고, 로딩된 카트리지를 샘플 제조 장치 내로 삽입하고, DNA를 추출하였다. 상기 기재된 바와 같은 자동화 장치는 1.2 μg 추출된 DNA를 생성하였으며; 1 μg의 그 추출된 DNA를 상기 기재된 연속적 단계를 사용하여 추가로 프로세싱하여 6.5 nM의 농도에서 530 ng의 DNA 라이브러리를 생성하였다. 이어서 샘플 제조 장치에 의해 생산된 이 정제된 DNA 라이브러리를 유리 시퀀싱 칩을 사용하여 시퀀싱으로 처리하였다.100 μL of whole human blood was mixed with lysis buffer, proteinase K was incubated at 55° C. for 10 minutes, then mixed with isopropanol; The lysate mixture was then added to the sample port in the sample preparation cartridge, the loaded cartridge was inserted into the sample preparation device, and DNA was extracted. An automated device as described above produced 1.2 μg extracted DNA; 1 μg of that extracted DNA was further processed using the sequential steps described above to generate 530 ng of DNA library at a concentration of 6.5 nM. This purified DNA library produced by the sample preparation device was then subjected to sequencing using a glass sequencing chip.

대조 실험으로서, 100 μL의 전체 인간 혈액 (상기와 동일한 샘플로부터)을 수동으로 프로세싱하여 전통적인 DNA 추출 및 정제 기술을 사용한 시퀀싱을 위한 DNA 라이브러리를 생성하였다.As a control experiment, 100 μL of whole human blood (from the same sample as above) was manually processed to generate a DNA library for sequencing using traditional DNA extraction and purification techniques.

본 발명자들은 자동화 샘플 제조 장치를 사용하여 제조된 DNA 라이브러리를 사용하여 획득된 시퀀싱 데이터가 전통적인 DNA 추출 및 정제 기술을 사용하여 수동으로 제조된 DNA를 사용하여 획득된 시퀀싱 데이터에 비해 품질에 있어서 (예를 들어, 평균 판독물 길이에 의해 평가된 바와 같이) 유사하였음을 밝혀내었다. 표 3에 나타내어진 바와 같이, 자동화 장치는 수동 프로세스보다 더 많은 총 판독물 (수동 프로세스를 사용하여 27개의 총 판독물에 비해 자동화 프로세스를 사용하여 72개의 총 판독물) 및 더 큰 판독물 길이 (수동 프로세스를 사용하여 1132.1 ± 324.5 염기 쌍 판독물 길이에 비해 자동화 프로세스를 사용하여 1989.0 ± 760.1 염기 쌍 판독물 길이)를 생성하였으며, 생성된 판독물의 정확도 및 GC 함량의 관점에서 프로세스 사이에 관찰된 유의한 차이는 없었다.The present inventors found that sequencing data obtained using a DNA library prepared using an automated sample preparation device was superior in quality (eg, sequencing data obtained using DNA manually prepared using traditional DNA extraction and purification techniques). , as assessed by mean read length) were similar. As shown in Table 3, the automated device produced more total reads than the manual process (72 total reads using the automated process compared to 27 total reads using the manual process) and greater read length ( 1989.0 ± 760.1 base pair read lengths were generated using the automated process compared to 1132.1 ± 324.5 base pair read lengths using the manual process, with significant differences observed between processes in terms of accuracy and GC content of reads generated. There was no difference.

표 3. 전체 인간 혈액으로부터 생성된 DNA 라이브러리로부터의 시퀀싱 결과Table 3. Sequencing results from DNA libraries generated from whole human blood.

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실시예 2 - 시퀀싱을 위한 DNA를 풍부화하기 위한 샘플 제조 장치의 사용Example 2 - Use of a Sample Preparation Device to Enrich DNA for Sequencing

본 개시내용의 자동화 샘플 제조 장치를 사용하여, 배양된 이. 콜라이 세포로부터 추출된 DNA의 샘플을 제조하였다.E. coli cultured using the automated sample preparation device of the present disclosure. Samples of DNA extracted from E. coli cells were prepared.

샘플 제조 장치는 유체공학 모듈 (연동 펌핑 시스템을 포함함), 온도 제어 모듈 (온도 및 기계적 정확성을 제공하기 위해), 사용자가 임의의 프로세스-특이적 파라미터 (예를 들어, 핵산의 목적하는 크기의 범위, 표적 분자 포획을 위한 상동성의 목적하는 정도 등)를 선택하는 것을 허용하는 장치 상의 터치 스크린 인터페이스, 및 사용자가 본 개시내용의 샘플 제조 카트리지를 삽입하기 위해 개방할 수 있는 뚜껑을 포함하였다. 장치는 1000-볼트 전극 공급으로 전력공급되었다. 샘플 제조 카트리지는 13개의 별개의 미세유체 채널 (또는 펌핑 레인)을 포함하였으며, 그것이 종단간 샘플 제조를 수행할 수 있도록 제작되었다. 미세유체 채널은 자동화 연속으로 가능한 시약 및 카트리지를 제조하도록 디자인되었다: (1) 조합된 샘플 + 용해 완충제의 피펫 도입 및 표적 DNA의 후속 추출; (2) DNA 정제; (3) 트랜스포사제 Tn5를 사용한 DNA 태그부착, 이어서 DNA 복구; (4) SCODA를 사용한 특정 크기 범위의 DNA 단편의 선택; 및 (5) DNA 세정.The sample preparation device includes a fluidics module (including a peristaltic pumping system), a temperature control module (to provide temperature and mechanical accuracy), and a user to select any process-specific parameters (e.g., the desired size of the nucleic acid). range, desired degree of homology for target molecule capture, etc.) on the device, and a lid that the user can open to insert a sample preparation cartridge of the present disclosure. The device was powered with a 1000-volt electrode supply. The sample preparation cartridge contained 13 discrete microfluidic channels (or pumping lanes) and was constructed such that it could perform end-to-end sample preparation. The microfluidic channel is designed to make reagents and cartridges possible in an automated sequence: (1) pipette introduction of combined sample + lysis buffer and subsequent extraction of target DNA; (2) DNA purification; (3) DNA tagging using the transposase Tn5 followed by DNA repair; (4) selection of DNA fragments in a specific size range using SCODA; and (5) DNA cleaning.

용해 완충제 및 프로테이나제 K와 혼합된 밤샘 배양물로부터의 7억개의 이. 콜라이 세포의 샘플을 55℃에서 10분 동안 인큐베이션하고, 이어서 이소프로판올과 혼합하고; 용해물 혼합물을 샘플 제조 카트리지 중의 샘플 포트에 첨가하고, 로딩된 카트리지를 샘플 제조 장치 내로 삽입하고, DNA를 추출하였다. 자동화 프로세싱을 계속하여 DNA를 시퀀싱을 위해 준비된 DNA 라이브러리 내로, DNA 복구 단계 직전에 사용자가 DNA 복구 효소 및 DNA 복구 완충제 믹스를 카트리지에 첨가하도록 짧은 휴식을 갖고 제공하였다. 자동화 장치는 DNA 복구 효소 및 DNA 복구 완충제 믹스를 카트리지 중의 반응 위치에 수송하였다. 상기 기재된 바와 같은 자동화 장치는 0.96 μg 추출된 DNA를 생성하였으며; 후속 자동화 단계는 2.89 nM의 농도에서 279 ng의 DNA 라이브러리를 생성하였다.700 million E. coli from overnight cultures mixed with lysis buffer and proteinase K. Samples of E. coli cells were incubated at 55° C. for 10 minutes, then mixed with isopropanol; The lysate mixture was added to the sample port in the sample preparation cartridge, the loaded cartridge was inserted into the sample preparation device, and DNA was extracted. Automated processing continued to provide DNA into the DNA library ready for sequencing, with short breaks for the user to add the DNA repair enzyme and DNA repair buffer mix to the cartridge immediately prior to the DNA repair step. An automated device delivered the DNA repair enzyme and DNA repair buffer mix to the reaction positions in the cartridge. An automated device as described above produced 0.96 μg extracted DNA; A subsequent automated step generated a DNA library of 279 ng at a concentration of 2.89 nM.

대조 실험으로서, 7억개의 이. 콜라이 세포의 샘플 (상기와 동일한 샘플로부터)을 수동으로 프로세싱하여 전통적인 DNA 추출 및 정제 기술을 사용하여 DNA를 생성하였다. 이 수동으로 제조된 DNA를 자동화 장치 상에서 동일한 자동화 라이브러리 제조 프로세스로 처리하여 2.65 nM의 농도에서 199 ng의 DNA 라이브러리를 생성하였다.As a control experiment, 700 million teeth. A sample of E. coli cells (from the same sample as above) was manually processed to generate DNA using conventional DNA extraction and purification techniques. This manually prepared DNA was subjected to the same automated library preparation process on an automated device to generate 199 ng of DNA library at a concentration of 2.65 nM.

샘플 제조 장치에 의해 생산된 정제된 DNA 라이브러리를 얼라인(Aline) 비드를 사용하여 농축시키고, 이어서 퍼시픽 바이오사이언시스(Pacific Biosciences)® RSII DNA 시퀀서 상에서 시퀀싱으로 처리하였다.The purified DNA library produced by the sample preparation device was enriched using Aline beads and then subjected to sequencing on a Pacific Biosciences® RSII DNA sequencer.

본 발명자들은 정제된 DNA를 사용하여 획득되고 자동화 샘플 제조 장치를 사용하여 라이브러리 형식으로 제조된 시퀀싱 데이터가 전통적인 DNA 추출 및 정제 기술, 이어서 자동화 DNA 라이브러리 제조로 수동으로 제조된 DNA를 사용하여 획득된 시퀀싱 데이터에 비해 길이에 있어서 약간 더 짧지만, 품질에 있어서 (Rsq 점수에 의해 평가된 바와 같이) 유사한 시퀀싱 판독물을 생성하였음을 밝혀내었다 (도 25).The present inventors found that sequencing data obtained using purified DNA and prepared in library format using an automated sample preparation device were obtained using traditional DNA extraction and purification techniques, followed by DNA manually prepared by automated DNA library preparation. It was found that it generated sequencing reads that were slightly shorter in length compared to the data, but similar in quality (as assessed by Rsq score) (FIG. 25).

표 4에 나타내어진 바와 같이, 완전히 자동화 라이브러리는 수동 DNA 추출로 생성된 것들과 동일한 판독물 품질 (Rsq 0.82)을 갖는 판독물을 생성하였으며, 대략 등가의 판독물 길이 (851 염기 평균 판독물 길이 대 수동에 대해 922)를 가졌다.As shown in Table 4, the fully automated library generated reads with the same read quality (Rsq 0.82) as those generated by manual DNA extraction, and approximately equivalent read length (851 base average read length vs. 922) for the manual.

표 4. 동일한 자동화 장치 상에서 실행된 자동화 샘플 제조 장치를 통해 추출되고 정제된 이. 콜라이 세포로부터 생성된 DNA 라이브러리 대 수동으로 추출되고 정제된 DNA로부터의 시퀀싱 결과Table 4. Extracted and purified E. coli through an automated sample preparation device run on the same automated device. Sequencing results from DNA libraries generated from E. coli cells versus manually extracted and purified DNA

Figure pct00033
Figure pct00033

실시예 3 - 시퀀싱을 위한 DNA를 풍부화하기 위한 샘플 제조 장치의 사용Example 3 - Use of a Sample Preparation Device to Enrich DNA for Sequencing

본 개시내용의 자동화 샘플 제조 장치를 사용하여 이. 콜라이 배양된 세포로부터 수동으로 제조된 DNA 라이브러리에 대해 SCODA를 사용하여 특정 크기 범위의 DNA 단편을 선택하였다.Using the automated sample preparation device of the present disclosure, E. DNA fragments in a specific size range were selected using SCODA for DNA libraries manually prepared from E. coli cultured cells.

4 마이크로그램의 수동으로 정제된 이. 콜라이 DNA를 Tn5a 태그부착으로 처리하고, 이어서 각각 1 μg으로 이루어진 4개의 별개의 샘플로 분할하였다. 특정 크기의 DNA 단편의 선택을 4가지 상이한 방법, (1) 3 kb 내지 10kb의 크기의 단편을 수집하는 프로그램을 갖는 세이지 블루피핀, (2) 4 kb 내지 10 kb보다 크기가 더 큰 단편을 수집하는 프로그램을 갖는 세이지 블루피핀, (3) 0.45x 비드 첨가를 갖는 수동 얼라인 비드 크기 선택, 또는 (4) 자동화 샘플 제조 장치에서와 같은 SCODA 기술 (실시예 8.0에 기재됨)에 의해 별개로 수행하였다.4 micrograms of manually purified louse. coli DNA was treated with Tn5a tagging and then split into 4 separate samples of 1 μg each. The selection of DNA fragments of a specific size was performed in four different ways: (1) Sage Bluepipin with a program to collect fragments between 3 kb and 10 kb in size, (2) collection of fragments larger than 4 kb to 10 kb in size. (3) manual align bead size selection with 0.45x bead addition, or (4) the SCODA technique as in an automated sample preparation device (described in Example 8.0). did

크기 선택 후, 각각의 샘플을 DNA 라이브러리 내로 별개로 제조하고, 퍼시픽 바이오사이언시스® RSII DNA 시퀀서 상에서 시퀀싱하였다.After size selection, each sample was separately prepared into a DNA library and sequenced on a Pacific Biosciences® RSII DNA sequencer.

본 발명자들은 자동화 샘플 제조 장치를 사용한 DNA 라이브러리 크기 선택을 사용하여 획득된 시퀀싱 데이터가 표준 수동 비드-기반 프로세스 또는 자동화 세이지 블루피핀 크기 선택 방법에 의해 크기에 대해 선택된 DNA 라이브러리를 복제하는데 우수하거나 등가였음을 밝혀내었다 (도 26).We found that sequencing data obtained using DNA library size selection using an automated sample preparation device were superior or equivalent to replicating DNA libraries selected for size by standard manual bead-based processes or automated Sage bluepipin size selection methods. was found (FIG. 26).

표 5 (하기)에 나타내어진 바와 같이, 자동화 장치는 수동 크기 선택 프로세스보다 더 긴 및 블루피핀 방법과 등가의 판독물 길이를 생성하였으며, 생성된 판독물의 정확도 및 GC 함량의 관점에서 프로세스 사이에 관찰된 유의한 차이는 없었다.As shown in Table 5 (below), the automated device produced read lengths that were longer than the manual size selection process and equivalent to the bluepippin method, in terms of accuracy and GC content of the reads generated. There was no significant difference in

표 5. 상업적 및 수동 방법에 의해 선택된 샘플 크기로부터 유래된 것들에 비해 자동화 크기 선택에서 생성된 DNA 라이브러리로부터의 시퀀싱 계량치Table 5. Sequencing metrics from DNA libraries generated from automated size selection compared to those derived from sample sizes selected by commercial and manual methods.

Figure pct00034
Figure pct00034

실시예 4 - 시퀀싱을 위한 생물학적 샘플의 제조Example 4 - Preparation of biological samples for sequencing

샘플 용해sample dissolution

하나 이상의 표적 분자 (예를 들어, 단백질)를 포함하는 배양된 세포 또는 조직 샘플을 통상의 기술자에게 공지된 임의의 방법을 사용하여 용해시킨다. 생물학적 샘플을 용해 완충제 (예를 들어, RIPA 완충제, GCl (구아니딘-HCl) 완충제, GlyNP40 완충제)에 현탁시키고, 기계적으로 균질화시켜 세포벽을 파괴한다 (예를 들어, 용해 카트리지에서). 세포가 파괴되면, 이어서 표적 분자를 침전시키고, 상청액을 버린다. 침전은 세척 단계 (예를 들어, 클로로포름/메탄올 또는 트리클로로아세트산의 믹스 중 어느 하나의 첨가)를 포함한 원심분리를 사용하여 달성될 수 있다. 도 3을 참조한다.A cultured cell or tissue sample containing one or more target molecules (eg, proteins) is lysed using any method known to those skilled in the art. The biological sample is suspended in lysis buffer (eg RIPA buffer, GCl (guanidine-HCl) buffer, GlyNP40 buffer) and mechanically homogenized to break the cell wall (eg in a lysis cartridge). Once the cells are disrupted, the target molecule is then precipitated and the supernatant is discarded. Precipitation can be achieved using centrifugation with a washing step (eg, addition of either a mix of chloroform/methanol or trichloroacetic acid). See FIG. 3 .

풍부화enrichment

이어서 용해된 샘플을 임의로 풍부화하여 (예를 들어, 친화성 매트릭스를 사용하여) 표적 분자를 포획하고, 나머지 비-표적 분자를 버린다 (예를 들어, 풍부화 카트리지에서). 풍부화는 비-표적 분자를 격리시킴으로써 샘플 복잡성을 감소시키는데 이용되는 고갈 전략 (예를 들어, 친화성 매트릭스를 사용하여)을 포함할 수 있다. 도 4를 참조한다.The lysed sample is then optionally enriched (eg, using an affinity matrix) to capture target molecules, and the remaining non-target molecules discarded (eg, in an enrichment cartridge). Enrichment can include a depletion strategy (eg, using an affinity matrix) used to reduce sample complexity by sequestering non-target molecules. See FIG. 4 .

단편화fragmentation

이어서 용해된 샘플 (풍부화되지 않는 경우) 또는 풍부화된 샘플은 단편화될 (예를 들어, 소화될) 수 있다 (예를 들어, 단편화 카트리지에서). 샘플 프로세스에서 이 단계는 표적 분자를 보다 작은 단편 또는 서브유닛으로 전환시킨다. 이 단계는 비-효소적 및/또는 효소적 프로세스를 사용하여 수행될 수 있다. 비-효소적 방법은 산 가수분해, 시아노겐 브로마이드, 히드록실아민, 및 2-니트로-5-티오시아노벤조산을 통한 절단, 및 전기화학적 산화를 포함한다 (그러나 이에 제한되지는 않음). 효소적 방법은 뉴클레아제 또는 프로테아제의 사용을 포함한다 (그러나 이에 제한되지는 않음). 도 6을 참조한다.The lysed sample (if not enriched) or the enriched sample can then be fragmented (eg digested) (eg in a fragmentation cartridge). This step in the sample process converts the target molecule into smaller fragments or subunits. This step can be performed using non-enzymatic and/or enzymatic processes. Non-enzymatic methods include (but are not limited to) acid hydrolysis, cleavage via cyanogen bromide, hydroxylamine, and 2-nitro-5-thiocyanobenzoic acid, and electrochemical oxidation. Enzymatic methods include (but are not limited to) the use of nucleases or proteases. See FIG. 6 .

관능화sensualization

시퀀싱 전에, 단편화된 샘플은 그의 말단 모이어티 (예를 들어, 단백질 단편의 N-말단 또는 C-말단) 중 하나에서 관능화될 수 있다 (예를 들어, 관능화 카트리지에서). 예를 들어, 소화된 펩티드는 펩티드를 시퀀싱 기재 상에 고정화할 수 있는 일부 모이어티로 표지될 수 있다. 관능화는 다양한 화학적 또는 효소적 방법을 통해 달성될 수 있다. 도 6 및 7을 참조한다.Prior to sequencing, a fragmented sample can be functionalized (eg, in a functionalization cartridge) at one of its terminal moieties (eg, the N-terminus or C-terminus of a protein fragment). For example, a digested peptide can be labeled with some moiety that can immobilize the peptide onto a sequencing substrate. Functionalization can be achieved through a variety of chemical or enzymatic methods. See Figures 6 and 7.

실시예 5 - 단백질 샘플의 제조Example 5 - Preparation of protein samples

이 실시예는 본 개시내용의 장치를 사용한 단백질 샘플의 제조를 기재하고, 여기서 인큐베이션, 관능화, 켄칭, 고정화 복합체 형성, 및 정제 단계는 단일 카트리지 상에서 수행되었다. 단백질을 스파이크된 혈장으로부터의 풀다운에 의해 제조하였고, 여기서 풍부화된 단백질을 고체 지지체 상의 항체 또는 DNA 압타머 중 어느 하나를 사용하여 정제하였다. 이어서 단백질을 겔 여과에 의해 또는 pH 조정에 의해 목적하는 완충제로 평형화하였다. 이어서, 2, 3, 또는 4개의 단백질의 동등한 혼합물을 포함하는 풍부화된 단백질 샘플 (100 μL 중 50 내지 200 μM)을 10 내지 20% 아세토니트릴을 갖는 100mM HEPES 또는 인산나트륨 (pH 6 내지 9)에서 제조하고, 환원제로서 작용하는 트리스(2-카르복시에틸)포스핀 히드로클로라이드 (TCEP-HCl, 물 중 200 mM, 1 μL)의 용액, 아미노산 측쇄 캡핑제로서 작용하는 신선하게 용해된 아이오도아세트아미드 용액 (500 mM을 위해 97.3 μL 물 중 9 mg, 2 μL), 및 단백질 소화제로서 작용하는 트립신 (1 μg/μL, 0.5 내지 1 μL)과 혼합하였다. 다음으로, 펩티드 샘플을 소화 부분에서 37℃에서 6 내지 10시간 동안 인큐베이션하였고, 여기서 단백질이 변성되고 소화되었다. 이는 소화된 펩티드 샘플의 형성을 발생시켰다.This example describes the preparation of a protein sample using the device of the present disclosure, wherein the incubation, functionalization, quenching, immobilization complex formation, and purification steps were performed on a single cartridge. Proteins were prepared by pull-down from spiked plasma, where enriched proteins were purified using either antibodies or DNA aptamers on solid supports. The protein was then equilibrated with the desired buffer by gel filtration or by pH adjustment. Enriched protein samples (50-200 μM in 100 μL) containing equal mixtures of 2, 3, or 4 proteins were then incubated in 100 mM HEPES or sodium phosphate (pH 6-9) with 10-20% acetonitrile. prepared, a solution of tris(2-carboxyethyl)phosphine hydrochloride (TCEP-HCl, 200 mM in water, 1 μL) serving as reducing agent, and a freshly dissolved iodoacetamide solution serving as amino acid side chain capping agent. (9 mg in 97.3 μL water for 500 mM, 2 μL), and trypsin (1 μg/μL, 0.5-1 μL) to act as a protein digestion agent. Next, the peptide samples were incubated at 37° C. for 6-10 hours in the digestion section, where the proteins were denatured and digested. This resulted in the formation of a digested peptide sample.

다음으로, 소화된 펩티드 샘플을 일련의 저장소를 통해 자동으로 수송하였고, 여기서 이를 관능화제, 제1 (촉매적) 시약, 및 제2 (pH-조정) 시약과 혼합하였다. 처음에, 소화된 펩티드 샘플을 탄산칼륨 (1 M, 5 μL)에 자동으로 첨가하여 pH를 10 내지 11의 값으로 조정하였다. 그 후, 소화된 펩티드 샘플을 아지드 전달제인 이미다졸-1-술포닐 아지드 용액 (200 mM KOH 중 "ISA" 200 mM, 1.2 μL)에 자동으로 노출시켰다. 다음으로, 소화된 펩티드 샘플을 황산구리 (촉매적 시약) 용액과 자동으로 혼합하였다. 마지막으로, 소화된 펩티드 샘플을 실온에서 1시간 동안 인큐베이션된 모듈식 카트리지의 관능화 부분에 자동으로 전달하였다. 이는 하나 이상의 유도체화된 펩티드를 포함하는 비켄칭된 혼합물의 형성을 발생시켰다.Next, the digested peptide sample was automatically transported through a series of reservoirs, where it was mixed with a functionalization agent, a first (catalytic) reagent, and a second (pH-adjusting) reagent. Initially, the digested peptide samples were automatically added to potassium carbonate (1 M, 5 μL) to adjust the pH to a value between 10 and 11. The digested peptide samples were then automatically exposed to an azide delivery agent, imidazole-1-sulfonyl azide solution ("ISA" 200 mM in 200 mM KOH, 1.2 μL). Next, the digested peptide sample was automatically mixed with copper sulfate (catalytic reagent) solution. Finally, the digested peptide samples were automatically transferred to the functionalized portion of the modular cartridge, which was incubated for 1 hour at room temperature. This resulted in the formation of an unquenched mixture comprising one or more derivatized peptides.

관능화 영역에서의 펩티드의 관능화 후, 50 μL의 비켄칭된 샘플을 모듈식 카트리지의 부분에 자동으로 수송하였고, 여기서 이를 복수의 폴리스티렌 비드 (고체 기재)와 혼합하고, 10개의 활성적으로 혼합된 켄칭 단계를 사용하여 켄칭하였으며, 각각의 켄칭 단계에 이어서 총 23분 동안 고정적 혼합 단계가 이어졌다. 마지막으로, 생성된 켄칭된 혼합물을 온-카트리지 칼럼을 통해 통과시켜 이를 복수의 폴리스티렌 비드로부터 여과하였다.After functionalization of the peptide in the functionalization area, 50 μL of the unquenched sample was automatically transported to a portion of a modular cartridge, where it was mixed with a plurality of polystyrene beads (solid substrate) and 10 actively mixed quenching step, followed by a static mixing step for a total of 23 minutes. Finally, the resulting quenched mixture was passed through an on-cartridge column to filter it from a plurality of polystyrene beads.

다음으로, 켄칭된 펩티드 샘플의 pH를 6 μL의 1 M 아세트산의 첨가를 통해 7 내지 8로 조정하였다. 그 후, 켄칭된 혼합물을 고정화 복합체인 DBCO-Q24-SV (50 μM, 6 μL)와 자동으로 혼합한 후, 37℃에서 장치 상에서 4시간 동안 인큐베이션하였다. 그 후, 펩티드 샘플을 먼저 10 mM TRIS, 10 mM 아세트산칼륨 완충제 (pH 7.5)로 평형화된 40 kDa의 컷 오프를 갖는 제바 탈염 칼럼 수지로 이루어진 모듈식 카트리지의 칼럼에 자동으로 수송하였다. 마지막으로, 이 작업흐름으로부터 초래된 정제된 펩티드 샘플을 동결시키고, -20℃ 미만의 온도에서 저장하였다.Next, the pH of the quenched peptide sample was adjusted to 7-8 through the addition of 6 μL of 1 M acetic acid. The quenched mixture was then automatically mixed with the immobilization complex DBCO-Q24-SV (50 μM, 6 μL) and then incubated at 37° C. on the device for 4 hours. The peptide samples were then automatically transported onto the column in a modular cartridge consisting of Zeba desalting column resin with a cutoff of 40 kDa equilibrated first with 10 mM TRIS, 10 mM potassium acetate buffer, pH 7.5. Finally, purified peptide samples resulting from this workflow were frozen and stored at temperatures below -20 °C.

나중에, 정제된 펩티드 샘플을 시퀀싱하고, 관찰된 펩티드를 단백질 서열에 대한 그들의 상응성에 기반하여 확인하였다. 도 27a 내지 27d는 막대 차트의 형태의 결과를 제시한다. 도 27a는 2개의 단백질 - GIP 및 ADM의 혼합물에 상응한다. 도 27b는 3개의 단백질 - GLP1, 인슐린, 및 ADM의 혼합물에 상응한다. 도 27c는 4개의 단백질 - GLP1, ADM, 인슐린, 및 GIP의 혼합물에 상응한다. 도 27d는 4개의 펩티드 - GLP1, ADM, 인슐린, 및 GIP의 혼합물에 상응한다. 소수의 오프-타겟 할당 (801)이 지시되지만, 일반적으로 시퀀싱된 펩티드는 펩티드 샘플에서 제조된 단백질에 정확하게 할당되었다. 더욱이, 이 실시예에서 생성된 라이브러리는 동일한 단백질 믹스의 복제물 수동으로 제조된 라이브러리보다 유사하거나 더 많은 총 판독물을 가졌다. 이 실시예는 정제된 펩티드 샘플이 본원에 개시된 유형의 모듈식 카트리지 상에서 자동화 방식으로 제조될 수 있음을 입증한다.Later, the purified peptide samples were sequenced and the observed peptides were identified based on their correspondence to protein sequences. 27a to 27d present the results in the form of bar charts. 27A corresponds to a mixture of two proteins—GIP and ADM. 27B corresponds to a mixture of three proteins—GLP1, insulin, and ADM. 27C corresponds to a mixture of four proteins—GLP1, ADM, insulin, and GIP. Figure 27d corresponds to a mixture of four peptides - GLP1, ADM, insulin, and GIP. A small number of off-target assignments (801) are indicated, but in general the sequenced peptides were correctly assigned to proteins prepared from the peptide samples. Moreover, the libraries generated in this example had similar or higher total reads than libraries prepared manually with replicates of the same protein mix. This example demonstrates that purified peptide samples can be prepared in an automated manner on modular cartridges of the type disclosed herein.

실시예 6 - 본 개시내용의 장치의 사용Example 6 - Use of devices of the present disclosure

이 실시예는 예시적인 장치를 기재하고, 여기서 인큐베이션, 관능화, 켄칭, 고정화 복합체 형성, 및 정제 단계는 다수의 모듈식 카트리지를 포함하는 본 개시내용의 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 이 실시양태의 모듈식 카트리지는 연결되지 않지만, 펩티드 샘플은 실시예 5의 프로토콜을 따름으로써 제조되었다. 단백질 샘플을 로딩하고, 이어서 인큐베이션하였고 (예를 들어 37℃에서 5시간 동안), 여기서 단백질은 변성되고 소화되었다. 카트리지는 카트리지 내의 유체의 펌핑을 용이하게 하는 펌프 레인, 뿐만 아니라 시약/샘플 혼합물 공급원을 추가로 포함하였다.This example describes an exemplary device wherein the incubation, functionalization, quenching, immobilization complex formation, and purification steps can be performed using a device of the present disclosure comprising multiple modular cartridges. Although the modular cartridges of this embodiment were not connected, peptide samples were prepared by following the protocol of Example 5. Protein samples were loaded and then incubated (eg at 37° C. for 5 hours), where the proteins were denatured and digested. The cartridge further included a pump lane to facilitate pumping of the fluid within the cartridge, as well as a reagent/sample mixture source.

인큐베이션 후, 펩티드 샘플은 소화된 펩티드 샘플이 되었다. 이어서 소화된 펩티드 샘플을 제2 카트리지에 자동으로 전달하였고, 여기서 이를 일련의 저장소를 통해 자동으로 수송하였고, 여기서 이를 관능화제, 제1 (촉매적) 시약, 및 제2 (pH-조정) 시약과 혼합하였다. 소화된 펩티드 샘플을 샘플 입구를 통해 제2 카트리지로 수송하였다. 순차적으로 관능화제, 제1 (촉매적) 시약, 및 제2 (pH-조정) 시약과 혼합된 소화된 펩티드 샘플을 자동으로 수송하였다. 마지막으로, 소화된 펩티드 샘플을 일정 기간 (예를 들어 실온에서 1시간) 동안 인큐베이션하였다. 이는 비켄칭된 혼합물의 형성을 발생시켰다. 제2 카트리지는 펌프 레인을 추가로 포함하였다.After incubation, the peptide sample became a digested peptide sample. The digested peptide sample was then automatically delivered to a second cartridge, where it was automatically transported through a series of reservoirs, where it was combined with a functionalization agent, a first (catalytic) reagent, and a second (pH-adjusting) reagent. mixed. The digested peptide sample was transported through the sample inlet to a second cartridge. The digested peptide sample mixed sequentially with a functionalization agent, a first (catalytic) reagent, and a second (pH-adjusting) reagent was automatically transported. Finally, the digested peptide samples are incubated for a period of time (eg 1 hour at room temperature). This resulted in the formation of an unquenched mixture. The second cartridge further included a pump lane.

비켄칭된 샘플의 부분을 샘플 입구, 비드를 위한 필터, 작은 부피의 산성 시약 저장소, 및 혼합 채널을 포함하는 제3 카트리지로 자동으로 수송하였다. 여기서, 비켄칭된 혼합물을 실온에서 켄칭하였다. 마지막으로, 생성된 켄칭된 혼합물을 온-카트리지 칼럼을 통해 통과시켜 복수의 폴리스티렌 비드를 제거하고, pH를 산성 시약 저장소로부터의 아세트산의 첨가에 의해 7 내지 8로 조정하였다.A portion of the unquenched sample was automatically transported to a third cartridge containing a sample inlet, a filter for beads, a small volume acidic reagent reservoir, and a mixing channel. Here, the unquenched mixture was quenched at room temperature. Finally, the resulting quenched mixture was passed through an on-cartridge column to remove a plurality of polystyrene beads and the pH was adjusted to 7-8 by addition of acetic acid from an acidic reagent reservoir.

그 후, 켄칭된 혼합물을 제1 모듈식 카트리지의 혼합물 공급원에서 DBCO-Q24-SV 고정화 복합체와 혼합한 후, 이를 37℃에서 인큐베이션하였다.The quenched mixture was then mixed with the DBCO-Q24-SV immobilized complex in the mixture source of the first modular cartridge and then incubated at 37°C.

마지막으로, 펩티드 샘플을 상업적 제바 탈염 칼럼 수지를 통해 켄칭된 펩티드 샘플의 유동을 제어하는 제4 카트리지로 자동으로 수송하였다. 추가의 평형 완충제를 칼럼을 통해 분배하여 펩티드가 칼럼을 통해 전송된 것을 보장하였다. 정제된 펩티드 샘플을 칼럼을 통한 유체 통과의 특이적 분획으로부터 수집한 반면, 나머지 유체는 폐기물 저장소로 전송하였다. 이 실시예는 일부 실시양태에서, 정제된 펩티드 샘플이 다수의 카트리지를 포함하는 장치를 사용하여 자동으로 생산될 수 있음을 입증한다.Finally, the peptide sample was automatically transported to a fourth cartridge that controlled the flow of the quenched peptide sample through a commercial Zeba desalting column resin. Additional equilibration buffer was dispensed through the column to ensure that the peptides were transported through the column. A purified peptide sample was collected from a specific fraction of the fluid passing through the column, while the remaining fluid was sent to a waste reservoir. This example demonstrates that, in some embodiments, purified peptide samples can be produced automatically using a device comprising multiple cartridges.

추가의 실시양태Additional Embodiments

본 개시내용의 추가의 실시양태는 하기 넘버링된 단락에 의해 포괄된다:Additional embodiments of the present disclosure are encompassed by the numbered paragraphs below:

1. 생물학적 샘플로부터 표적 분자를 풍부화하기 위한 장치이며, 제거가능한 카트리지를 수용하도록 구성된 카트리지 하우징을 포함하는 자동화 샘플 제조 모듈을 포함하는 장치.1. A device for enriching a target molecule from a biological sample, the device comprising an automated sample preparation module comprising a cartridge housing configured to receive a removable cartridge.

2. 제거가능한 카트리지가 단일-사용 카트리지 또는 다중-사용 카트리지인 단락 1의 장치.2. The device of paragraph 1, wherein the removable cartridge is a single-use cartridge or a multi-use cartridge.

3. 제거가능한 카트리지가 생물학적 샘플을 수용하도록 구성되는 것인 단락 1 또는 2의 장치.3. The device of paragraphs 1 or 2, wherein the removable cartridge is configured to receive a biological sample.

4. 제거가능한 카트리지가 생물학적 샘플을 추가로 포함하는 것인 단락 3의 장치.4. The device of paragraph 3, wherein the removable cartridge further contains a biological sample.

5. 카트리지가 샘플 제조 프로세스에 사용되는 유체를 함유하고/거나 수송하도록 구성된 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하는 것인 단락 1 내지 4 중 어느 하나의 장치.5. The device of any of paragraphs 1-4, wherein the cartridge comprises one or more microfluidic channels configured to contain and/or transport a fluid used in the sample preparation process.

6. 카트리지가 하나 이상의 친화성 매트릭스를 포함하고, 각각의 친화성 매트릭스가 표적 분자에 대한 결합 친화도를 갖는 고정화된 포획 프로브를 포함하는 것인 단락 1 내지 5 중 어느 하나의 장치.6. The device of any of paragraphs 1-5, wherein the cartridge comprises one or more affinity matrices, each affinity matrix comprising an immobilized capture probe having binding affinity for a target molecule.

7. 생물학적 샘플이 혈액, 타액, 객담, 대변, 소변 또는 협측 스왑 샘플인 단락 1 내지 6 중 어느 하나의 장치.7. The device of any of paragraphs 1-6, wherein the biological sample is a blood, saliva, sputum, feces, urine or buccal swab sample.

8. 표적 분자가 표적 핵산인 단락 1 내지 7 중 어느 하나의 장치.8. The device of any of paragraphs 1-7, wherein the target molecule is a target nucleic acid.

9. 표적 핵산이 RNA 또는 DNA 분자인 단락 8의 장치.9. The device of paragraph 8, wherein the target nucleic acid is an RNA or DNA molecule.

10. 고정화된 포획 프로브가 올리고뉴클레오티드 포획 프로브이고, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 표적 핵산에 적어도 부분적으로 상보적인 서열을 포함하는 것인 단락 3 내지 9 중 어느 하나의 장치.10. The device of any of paragraphs 3-9, wherein the immobilized capture probe is an oligonucleotide capture probe, and wherein the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least partially complementary to the target nucleic acid.

11. 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 표적 핵산에 적어도 80%, 90% 95%, 또는 100% 상보적인 서열을 포함하는 것인 단락 10의 장치.11. The apparatus of paragraph 10, wherein the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least 80%, 90% 95%, or 100% complementary to the target nucleic acid.

12. 장치가 대조 방법을 사용하여 생성된 평균 판독물-길이보다 더 긴 하류 시퀀싱 적용을 위한 평균 판독물-길이를 갖는 표적 핵산을 생산하는 것인 단락 8 내지 11 중 어느 하나의 장치.12. The device of any of paragraphs 8-11, wherein the device produces target nucleic acids having an average read-length for downstream sequencing applications that is greater than the average read-length generated using the control method.

13. 표적 분자가 표적 단백질인 단락 1 내지 7 중 어느 하나의 장치.13. The device of any of paragraphs 1-7, wherein the target molecule is a target protein.

14. 고정화된 포획 프로브가 표적 단백질에 결합하는 단백질 포획 프로브인 단락 1 내지 7 또는 13 중 어느 하나의 장치.14. The device of any of paragraphs 1-7 or 13, wherein the immobilized capture probe is a protein capture probe that binds to a target protein.

15. 단백질 포획 프로브가 압타머 또는 항체인 단락 13의 장치.15. The device of paragraph 13, wherein the protein capture probe is an aptamer or an antibody.

16. 단백질 포획 프로브가 10-9 내지 10-8 M, 10-8 내지 10-7 M, 10-7 내지 10-6 M, 10-6 내지 10-5 M, 10-5 내지 10-4 M, 10-4 내지 10-3 M, 또는 10-3 내지 10-2 M의 결합 친화도로 표적 단백질에 결합하는 것인 단락 14 또는 15의 장치.16. The protein capture probe is 10 -9 to 10 -8 M, 10 -8 to 10 -7 M, 10 -7 to 10 -6 M, 10 -6 to 10 -5 M, 10 -5 to 10 -4 M , 10 −4 to 10 −3 M, or 10 −3 to 10 −2 M binding affinity to the target protein.

17. 장치가 시퀀싱 모듈을 추가로 포함하는 것인 단락 1 내지 16 중 어느 하나의 장치.17. The device of any of paragraphs 1-16, wherein the device further comprises a sequencing module.

18. 자동화 샘플 제조 모듈이 시퀀싱 모듈에 직접적으로 또는 간접적으로 연결되는 것인 단락 17의 장치.18. The apparatus of paragraph 17, wherein the automated sample preparation module is directly or indirectly connected to the sequencing module.

19. 장치가 표적 분자를 자동화 샘플 제조 모듈로부터 시퀀싱 모듈로 전달하도록 구성되는 것인 단락 17 또는 18의 장치.19. The device of paragraphs 17 or 18, wherein the device is configured to transfer the target molecule from the automated sample preparation module to the sequencing module.

20. 시퀀싱 모듈이 핵산 시퀀싱을 수행하는 것인 단락 17 내지 19 중 어느 하나의 장치.20. The apparatus of any of paragraphs 17-19, wherein the sequencing module performs nucleic acid sequencing.

21. 핵산 시퀀싱이 단일-분자 실시간 시퀀싱, 합성에 의한 시퀀싱, 라이게이션에 의한 시퀀싱, 나노포어 시퀀싱, 및/또는 생거 시퀀싱을 포함하는 것인 단락 20의 장치.21. The apparatus of paragraph 20, wherein the nucleic acid sequencing comprises single-molecule real-time sequencing, sequencing-by-synthesis, sequencing-by-ligation, nanopore sequencing, and/or Sanger sequencing.

22. 시퀀싱 모듈이 단백질 시퀀싱을 수행하는 것인 단락 17 내지 19 중 어느 하나의 장치.22. The apparatus of any of paragraphs 17-19, wherein the sequencing module performs protein sequencing.

23. 단백질 시퀀싱이 에드만 분해 또는 질량 분광법을 포함하는 것인 단락 22의 장치.23. The apparatus of paragraph 22, wherein the protein sequencing comprises Edman digestion or mass spectrometry.

24. 시퀀싱 모듈이 단일-분자 단백질 시퀀싱을 수행하는 것인 단락 17 내지 19 중 어느 하나의 장치.24. The apparatus of any of paragraphs 17-19, wherein the sequencing module performs single-molecule protein sequencing.

25. 생물학적 샘플로부터 표적 분자를 정제하는 방법이며,25. A method for purifying a target molecule from a biological sample;

(i) 생물학적 샘플을 용해시키는 단계;(i) lysing the biological sample;

(ii) (i)의 용해된 샘플을 단편화하는 단계; 및(ii) fragmenting the lysed sample of (i); and

(iii) 표적 분자에 대한 결합 친화도를 갖는 고정화된 포획 프로브를 포함하는 친화성 매트릭스를 사용하여 샘플을 풍부화하고, 그에 의해 표적 분자를 정제하는 단계(iii) enriching the sample with an affinity matrix comprising immobilized capture probes having binding affinity for the target molecule, thereby purifying the target molecule;

를 포함하는 방법.How to include.

26. 표적 분자가 분자이고, 표적 핵산인 단락 25의 방법.26. The method of paragraph 25, wherein the target molecule is a molecule and the target nucleic acid.

27. 표적 핵산이 RNA 또는 DNA 분자인 단락 26의 방법.27. The method of paragraph 26 wherein the target nucleic acid is an RNA or DNA molecule.

28. 고정화된 포획 프로브가 올리고뉴클레오티드 포획 프로브이고, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 표적 핵산에 적어도 부분적으로 상보적인 서열을 포함하는 것인 단락 25 내지 27 중 어느 하나의 방법.28. The method of any of paragraphs 25-27, wherein the immobilized capture probe is an oligonucleotide capture probe, and the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least partially complementary to the target nucleic acid.

29. 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 표적 핵산에 적어도 80%, 90% 95%, 또는 100% 상보적인 서열을 포함하는 것인 단락 28의 방법.29. The method of paragraph 28, wherein the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least 80%, 90% 95%, or 100% complementary to the target nucleic acid.

30. 표적 분자가 표적 단백질인 단락 28의 방법.30. The method of paragraph 28 wherein the target molecule is a target protein.

31. 고정화된 포획 프로브가 표적 단백질에 결합하는 단백질 포획 프로브인 단락 25 또는 30의 방법.31. The method of paragraph 25 or 30 wherein the immobilized capture probe is a protein capture probe that binds to a target protein.

32. 단백질 포획 프로브가 압타머 또는 항체인 단락 31의 방법.32. The method of paragraph 31 wherein the protein capture probe is an aptamer or an antibody.

33. 단백질 포획 프로브가 10-9 내지 10-8 M, 10-8 내지 10-7 M, 10-7 내지 10-6 M, 10-6 내지 10-5 M, 10-5 내지 10-4 M, 10-4 내지 10-3 M, 또는 10-3 내지 10-2 M의 결합 친화도로 표적 단백질에 결합하는 것인 단락 31 또는 32의 방법.33. The protein capture probe is 10 -9 to 10 -8 M, 10 -8 to 10 -7 M, 10 -7 to 10 -6 M, 10 -6 to 10 -5 M, 10 -5 to 10 -4 M , the method of paragraph 31 or 32, which binds to the target protein with a binding affinity of 10 -4 to 10 -3 M, or 10 -3 to 10 -2 M.

34. 단계 (i)이 전해적 방법, 효소적 방법, 세정제-기반 방법, 및/또는 기계적 균질화를 포함하는 것인 단락 25 내지 33 중 어느 하나의 방법.34. The method of any one of paragraphs 25-33, wherein step (i) comprises an electrolytic method, an enzymatic method, a detergent-based method, and/or mechanical homogenization.

35. 단계 (i)이 연속적으로 수행되는 다수의 용해 방법을 포함하는 것인 단락 25 내지 34 중 어느 하나의 방법.35. The method of any one of paragraphs 25-34, wherein step (i) comprises a plurality of dissolution methods wherein step (i) is performed sequentially.

36. 샘플이 용해 후에 및 단계 (ii) 또는 (iii) 전에 정제되는 것인 단락 25 내지 35 중 어느 하나의 방법.36. The method of any of paragraphs 25 to 35, wherein the sample is purified after dissolution and before step (ii) or (iii).

37. 단계 (ii)가 기계적, 화학적 및/또는 효소적 단편화 방법을 포함하는 것인 단락 25 내지 36 중 어느 하나의 방법.37. The method of any of paragraphs 25-36, wherein step (ii) comprises a mechanical, chemical and/or enzymatic fragmentation method.

38. 샘플이 단편화 후에 및 단계 (iii) 전에 정제되는 것인 단락 25 내지 37 중 어느 하나의 방법.38. The method of any of paragraphs 25-37, wherein the sample is purified after fragmentation and before step (iii).

39. 단계 (iii)이 전기영동적 방법을 사용한 풍부화를 포함하는 것인 단락 25 내지 38 중 어느 하나의 방법.39. The method of any of paragraphs 25-38, wherein step (iii) comprises enrichment using an electrophoretic method.

40. 전기영동적 방법이 친화성 SCODA, FIGE, 또는 PFGE인 단락 39의 방법.40. The method of paragraph 39 wherein the electrophoretic method is affinity SCODA, FIGE, or PFGE.

41. (iv) 표적 분자를 검출하는 단계를 추가로 포함하는 단락 25 내지 40 중 어느 하나의 방법.41. The method of any of paragraphs 25-40, further comprising (iv) detecting the target molecule.

42. 단계 (iv)가 흡광도, 형광, 질량 분광법, 및/또는 시퀀싱 방법을 사용한 검출을 포함하는 것인 단락 41의 방법.42. The method of paragraph 41, wherein step (iv) comprises detection using absorbance, fluorescence, mass spectrometry, and/or sequencing methods.

43. 생물학적 샘플이 혈액, 타액, 객담, 대변, 소변 또는 협측 샘플인 단락 25 내지 42 중 어느 하나의 방법.43. The method of any of paragraphs 25-42 wherein the biological sample is a blood, saliva, sputum, feces, urine or buccal sample.

44. 생물학적 샘플이 인간, 비-인간 영장류, 설치류, 개, 고양이, 또는 말로부터의 것인 단락 25 내지 43 중 어느 하나의 방법.44. The method of any of paragraphs 25-43, wherein the biological sample is from a human, non-human primate, rodent, dog, cat, or equine.

45. 생물학적 샘플이 박테리아 세포 또는 박테리아 세포의 집단을 포함하는 것인 단락 25 내지 44 중 어느 하나의 방법.45. The method of any of paragraphs 25-44, wherein the biological sample comprises a bacterial cell or population of bacterial cells.

46. 생물학적 샘플로부터 표적 분자를 풍부화하기 위한 장치이며, 자동화 샘플 제조 모듈을 포함하고, 여기서 자동화 샘플 제조 모듈은 하기 단계를 수행하는 것인 장치:46. A device for enriching a target molecule from a biological sample, comprising an automated sample preparation module, wherein the automated sample preparation module performs the following steps:

(i) 생물학적 샘플을 수용하는 단계(i) receiving the biological sample;

(ii) 생물학적 샘플을 용해시키는 단계;(ii) lysing the biological sample;

(iii) (ii)의 샘플을 단편화하는 단계; 및(iii) fragmenting the sample of (ii); and

(iv) 표적 분자에 대한 결합 친화도를 갖는 고정화된 포획 프로브를 포함하는 친화성 매트릭스를 사용하여 샘플을 풍부화하는 단계.(iv) enriching the sample with an affinity matrix comprising immobilized capture probes having binding affinity for the target molecule.

47. 표적 분자가 분자이고, 표적 핵산인 단락 46의 장치.47. The apparatus of paragraph 46, wherein the target molecule is a molecule and the target nucleic acid.

48. 표적 핵산이 RNA 또는 DNA 분자인 단락 46의 장치.48. The device of paragraph 46 wherein the target nucleic acid is an RNA or DNA molecule.

49. 고정화된 포획 프로브가 올리고뉴클레오티드 포획 프로브이고, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 표적 핵산에 적어도 부분적으로 상보적인 서열을 포함하는 것인 단락 46 내지 48 중 어느 하나의 장치.49. The device of any of paragraphs 46-48, wherein the immobilized capture probe is an oligonucleotide capture probe, and wherein the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least partially complementary to the target nucleic acid.

50. 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 표적 핵산에 적어도 80%, 90% 95%, 또는 100% 상보적인 서열을 포함하는 것인 단락 49의 장치.50. The apparatus of paragraph 49, wherein the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least 80%, 90% 95%, or 100% complementary to the target nucleic acid.

51. 표적 분자가 표적 단백질인 단락 46의 장치.51. The apparatus of paragraph 46 wherein the target molecule is a target protein.

52. 고정화된 포획 프로브가 표적 단백질에 결합하는 단백질 포획 프로브인 단락 46 또는 51의 장치.52. The apparatus of paragraphs 46 or 51, wherein the immobilized capture probe is a protein capture probe that binds to a target protein.

53. 단백질 포획 프로브가 압타머 또는 항체인 단락 52의 장치.53. The apparatus of paragraph 52 wherein the protein capture probe is an aptamer or an antibody.

54. 단백질 포획 프로브가 10-9 내지 10-8 M, 10-8 내지 10-7 M, 10-7 내지 10-6 M, 10-6 내지 10-5 M, 10-5 내지 10-4 M, 10-4 내지 10-3 M, 또는 10-3 내지 10-2 M의 결합 친화도로 표적 단백질에 결합하는 것인 단락 52 또는 53의 장치.54. The protein capture probe is 10 -9 to 10 -8 M, 10 -8 to 10 -7 M, 10 -7 to 10 -6 M, 10 -6 to 10 -5 M, 10 -5 to 10 -4 M , 10 −4 to 10 −3 M, or 10 −3 to 10 −2 M binding affinity to the target protein.

55. 장치가 시퀀싱 모듈을 추가로 포함하는 것인 단락 46 내지 54 중 어느 하나의 장치.55. The device of any of paragraphs 46-54, wherein the device further comprises a sequencing module.

56. 자동화 샘플 제조 모듈이 시퀀싱 모듈에 직접적으로 연결되거나 또는 간접적으로 연결되는 것인 단락 55의 장치.56. The apparatus of paragraph 55, wherein the automated sample preparation module is directly or indirectly connected to the sequencing module.

57. 장치가 표적 분자를 자동화 샘플 제조 모듈로부터 시퀀싱 모듈로 전달하도록 구성되는 것인 단락 55 또는 56의 장치.57. The apparatus of paragraphs 55 or 56, wherein the apparatus is configured to transfer the target molecule from the automated sample preparation module to the sequencing module.

58. 시퀀싱 모듈이 핵산 시퀀싱을 수행하는 것인 단락 55 내지 57 중 어느 하나의 장치.58. The apparatus of any of paragraphs 55-57, wherein the sequencing module performs nucleic acid sequencing.

59. 핵산 시퀀싱이 단일-분자 실시간 시퀀싱, 합성에 의한 시퀀싱, 라이게이션에 의한 시퀀싱, 나노포어 시퀀싱, 및/또는 생거 시퀀싱을 포함하는 것인 단락 58의 장치.59. The apparatus of paragraph 58, wherein the nucleic acid sequencing comprises single-molecule real-time sequencing, sequencing-by-synthesis, sequencing-by-ligation, nanopore sequencing, and/or Sanger sequencing.

60. 시퀀싱 모듈이 단백질 시퀀싱을 수행하는 것인 단락 55 내지 57 중 어느 하나의 장치.60. The apparatus of any of paragraphs 55-57, wherein the sequencing module performs protein sequencing.

61. 단백질 시퀀싱이 에드만 분해 또는 질량 분광법을 포함하는 것인 단락 60의 장치.61. The apparatus of paragraph 60, wherein the protein sequencing comprises Edman digestion or mass spectrometry.

62. 시퀀싱 모듈이 단일-분자 단백질 시퀀싱을 수행하는 것인 단락 55 내지 57 중 어느 하나의 장치.62. The apparatus of any of paragraphs 55-57, wherein the sequencing module performs single-molecule protein sequencing.

63. 장치가 대조 방법을 사용하여 생성된 평균 시퀀싱 판독물-길이보다 더 긴 평균 시퀀싱 판독물-길이를 갖는 표적 핵산을 생산하는 것인 단락 55 내지 59 중 어느 하나의 장치.63. The device of any of paragraphs 55-59, wherein the device produces a target nucleic acid having an average sequencing read-length greater than the average sequencing read-length generated using the control method.

본 발명의 추가의 측면Additional aspects of the invention

상기 기재된 예시적인 실시양태 및 실시예의 측면은 다양한 조합 및 하위조합으로 조합되어 본 발명의 추가의 실시양태를 생성할 수 있다. 상기 기재된 예시적인 실시양태 및 실시예의 측면이 상호 배타적이지 않은 정도까지, 모든 이러한 조합 및 하위조합은 본 발명의 범위 내인 것으로 의도된다. 본 발명의 실시양태는 다수의 측면을 포함함이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 청구항의 범위는 설명 및 실시예에 제시된 바람직한 실시양태에 의해 제한되지 않아야 하며, 전체로서 설명과 일치하는 가장 넓은 해석이 주어져야 한다.Aspects of the exemplary embodiments and examples described above can be combined in various combinations and subcombinations to produce additional embodiments of the invention. To the extent that aspects of the illustrative embodiments and examples described above are not mutually exclusive, all such combinations and subcombinations are intended to be within the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that embodiments of the present invention include many aspects. Therefore, the scope of the claims is not to be limited by the preferred embodiments presented in the description and examples, but is to be given the broadest interpretation consistent with the description as a whole.

SEQUENCE LISTING <110> Quantum-Si Incorporated <120> DEVICES AND METHODS FOR SEQUENCING <130> R0708.70095WO00 <140> PCT/US2021/028471 <141> 2021-04-21 <150> US 63/014,071 <151> 2020-04-22 <150> US 63/014,087 <151> 2020-04-22 <150> US 63/014,093 <151> 2020-04-22 <150> US 63/014,106 <151> 2020-04-22 <150> US 63/041,206 <151> 2020-06-19 <150> US 63/139,339 <151> 2021-01-20 <150> US 63/139,343 <151> 2021-01-20 <150> US 63/139,346 <151> 2021-01-20 <150> US 63/139,348 <151> 2021-01-20 <160> 14 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 18 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic <400> 1 Ile Asn Thr Ile Tyr Leu Gly Gly Pro Phe Ser Pro Asn Val Leu Asn 1 5 10 15 Trp Arg <210> 2 <211> 22 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic <400> 2 Leu Leu Cys Phe Leu Val Leu Thr Ser Leu Ser His Ala Phe Gly Gln 1 5 10 15 Thr Asp Met Ser Arg Lys 20 <210> 3 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic <400> 3 Gly Tyr Ser Ile Phe Ser Tyr Ala Thr Lys 1 5 10 <210> 4 <211> 11 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic <400> 4 Lys Leu Ile Ser Glu Glu Asp Leu Lys Ala Arg 1 5 10 <210> 5 <211> 223 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic <220> <221> MOD_RES <222> (31)..(31) <223> Xaa may be Lys or Glu <400> 5 Met Glu Lys Leu Leu Cys Phe Leu Val Leu Thr Ser Leu Ser His Ala 1 5 10 15 Phe Gly Gln Thr Asp Met Ser Arg Lys Ala Phe Val Phe Pro Xaa Ser 20 25 30 Asp Thr Ser Tyr Val Ser Leu Lys Ala Pro Leu Thr Lys Pro Leu Lys 35 40 45 Ala Phe Thr Val Cys Leu His Phe Tyr Thr Glu Leu Ser Ser Thr Arg 50 55 60 Gly Tyr Ser Ile Phe Ser Tyr Ala Thr Lys Arg Gln Asp Asn Glu Ile 65 70 75 80 Leu Ile Phe Trp Ser Lys Asp Ile Gly Tyr Ser Phe Thr Val Gly Gly 85 90 95 Ser Glu Ile Leu Phe Glu Val Pro Glu Val Thr Val Ala Pro Val His 100 105 110 Ile Cys Thr Ser Trp Glu Ser Ala Ser Gly Ile Val Glu Phe Trp Val 115 120 125 Asp Gly Lys Pro Arg Val Arg Lys Ser Leu Lys Lys Gly Tyr Thr Val 130 135 140 Gly Ala Glu Ala Ser Ile Ile Leu Gly Gln Glu Gln Asp Ser Phe Gly 145 150 155 160 Gly Asn Phe Glu Gly Ser Gln Ser Leu Val Gly Asp Ile Gly Asn Val 165 170 175 Asn Met Trp Asp Phe Val Leu Ser Pro Asp Glu Ile Asn Thr Ile Tyr 180 185 190 Leu Gly Gly Pro Phe Ser Pro Asn Val Leu Asn Trp Arg Ala Leu Lys 195 200 205 Tyr Glu Val Gln Gly Glu Val Phe Thr Lys Pro Gln Leu Trp Pro 210 215 220 <210> 6 <211> 21 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic <400> 6 Gly Ile Val Glu Gln Cys Cys Thr Ser Ile Cys Ser Leu Tyr Gln Leu 1 5 10 15 Glu Asn Tyr Cys Asn 20 <210> 7 <211> 30 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic <400> 7 Phe Val Asn Gln His Leu Cys Gly Ser His Leu Val Glu Ala Leu Tyr 1 5 10 15 Leu Val Cys Gly Glu Arg Gly Phe Phe Tyr Thr Pro Lys Thr 20 25 30 <210> 8 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic <400> 8 Asn Tyr Cys Asn 1 <210> 9 <211> 17 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic <400> 9 Gly Ile Val Glu Gln Cys Cys Thr Ser Ile Cys Ser Leu Tyr Gln Leu 1 5 10 15 Glu <210> 10 <211> 13 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic <400> 10 Phe Val Asn Gln His Leu Cys Gly Ser His Leu Val Glu 1 5 10 <210> 11 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic <400> 11 Arg Gly Phe Phe Tyr Thr Pro Lys Thr 1 5 <210> 12 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic <400> 12 Gly Ile Val Glu 1 <210> 13 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic <400> 13 Ala Leu Tyr Leu Val Cys Gly Glu 1 5 <210> 14 <211> 13 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic <400> 14 Gln Cys Cys Thr Ser Ile Cys Ser Leu Tyr Gln Leu Glu 1 5 10 SEQUENCE LISTING <110> Quantum Si Incorporated <120> DEVICES AND METHODS FOR SEQUENCING <130> R0708.70095WO00 <140> PCT/US2021/028471 <141> 2021-04-21 <150> US 63/014,071 <151> 2020-04-22 <150> US 63/014,087 <151> 2020-04-22 <150> US 63/014,093 <151> 2020-04-22 <150> US 63/014,106 <151> 2020-04-22 <150> US 63/041,206 <151> 2020-06-19 <150> US 63/139,339 <151> 2021-01-20 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Claims (288)

시퀀싱을 위한 생물학적 샘플을 제조하기 위한 장치이며, 여기서 장치는
(i) 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하고, 하나 이상의 표적 분자를 포함하는 생물학적 샘플을 취수하고 용해된 샘플을 생산하도록 구성된 용해 카트리지;
(ii) 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하고, 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나를 풍부화하여 풍부화된 샘플을 생산하도록 구성된 풍부화 카트리지;
(iii) 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하고, 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나를 소화시키거나 단편화하여 단편화된 샘플을 생산하도록 구성된 단편화 카트리지; 및
(iv) 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하고, 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나의 말단 모이어티를 관능화하여 관능화된 샘플을 형성하도록 구성된 관능화 카트리지
로부터 선택되는 카트리지 중 2개 이상을 수용하도록 구성된 자동화 모듈을 포함하는 것인 장치.
A device for preparing a biological sample for sequencing, wherein the device comprises:
(i) a lysis cartridge comprising one or more microfluidic channels and configured to take a biological sample comprising one or more target molecules and produce a lysed sample;
(ii) an enrichment cartridge comprising one or more microfluidic channels and configured to enrich for at least one of the one or more target molecules to produce an enriched sample;
(iii) a fragmentation cartridge comprising one or more microfluidic channels and configured to digest or fragment at least one of the one or more target molecules to produce a fragmented sample; and
(iv) a functionalization cartridge comprising one or more microfluidic channels and configured to functionalize a terminal moiety of at least one of the one or more target molecules to form a functionalized sample.
and an automation module configured to receive at least two of the cartridges selected from
제1항에 있어서, 장치가 (i), (ii), (iii), 또는 (iv)로부터 선택되는 카트리지 중 보다 많은 것 중 3개를 포함하고, 임의로 장치가 (i), (ii), (iii), 및 (iv)로부터 선택되는 카트리지 각각을 포함하는 것인 장치.The method of claim 1 , wherein the device comprises more than three of the cartridges selected from (i), (ii), (iii), or (iv), optionally wherein the device comprises (i), (ii), (iii), and each cartridge selected from (iv). 제1항에 있어서, 생물학적 샘플이 단일 세포, 포유동물 세포 조직, 동물 샘플, 진균 샘플, 식물 샘플, 혈액 샘플, 타액 샘플, 객담 샘플, 대변 샘플, 소변 샘플, 협측 스왑 샘플, 양막 샘플, 정액 샘플, 윤활액 샘플, 척수 샘플, 또는 흉수 샘플인 장치.The method of claim 1, wherein the biological sample is a single cell, mammalian cell tissue, animal sample, fungal sample, plant sample, blood sample, saliva sample, sputum sample, stool sample, urine sample, buccal swab sample, amnion sample, semen sample. , a synovial fluid sample, a spinal cord sample, or a pleural fluid sample. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 핵산인 장치.4. The device according to any one of claims 1 to 3, wherein the one or more target molecules are nucleic acids. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 단백질인 장치.4. The device according to any one of claims 1 to 3, wherein the at least one target molecule is a protein. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 미세유체 채널이 유체(들) 및/또는 시약(들)을 함유하고/거나 수송하도록 구성되는 것인 장치.6. The device of any preceding claim, wherein the one or more microfluidic channels are configured to contain and/or transport fluid(s) and/or reagent(s). 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 용해 카트리지가 샘플을 용해시키지만 하나 이상의 표적 분자를 분해하거나 단편화하지 않는 시약을 포함하는 것인 장치.7. The device of any one of claims 1 to 6, wherein the lysis cartridge contains reagents that dissolve the sample but do not degrade or fragment the one or more target molecules. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 용해 카트리지가 하나 이상의 표적 분자가 샘플의 비-표적 분자로부터 적어도 부분적으로 단리되거나 정제되는 것을 촉진시키는 시약을 포함하는 것인 장치.8. The device of any one of claims 1 to 7, wherein the lysis cartridge comprises a reagent that facilitates at least partial isolation or purification of one or more target molecules from non-target molecules in the sample. 제7항 또는 제8항에 있어서, 시약이 세정제, 산, 및/또는 염기를 포함하는 것인 장치.9. The device of claim 7 or 8, wherein the reagent comprises a detergent, acid, and/or base. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 시약이 용해 완충제를 포함하는 것인 장치.10. The device of any one of claims 7-9, wherein the reagent comprises a lysis buffer. 제10항에 있어서, 용해 완충제가 RIPA 완충제, GCl (구아니딘-HCl) 완충제, 및 GlyNP40 완충제로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 장치.11. The device of claim 10, wherein the lysis buffer is selected from the group consisting of RIPA buffer, GCl (guanidine-HCl) buffer, and GlyNP40 buffer. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 용해 카트리지 중의 하나 이상의 미세유체 채널이 세포 및/또는 조직의 전단 (예를 들어, 세포 및/또는 조직의 전단 유동)을 촉진시키는 것인 장치.12. The device of any one of claims 1-11, wherein the one or more microfluidic channels in the lysis cartridge promotes shearing of cells and/or tissue (eg, shear flow of cells and/or tissue). . 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 용해 카트리지가 세포 및/또는 조직의 기계적 전단을 촉진시키는 바늘 통로를 포함하는 것인 장치.12. The device of any one of claims 1-11, wherein the lysis cartridge comprises a needle passageway that promotes mechanical shearing of cells and/or tissue. 제13항에 있어서, 바늘 통로가 0.1 내지 1 mm의 내경을 갖는 것인 장치.14. The device of claim 13, wherein the needle passageway has an inside diameter of 0.1 to 1 mm. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 용해 카트리지 중의 하나 이상의 미세유체 채널이 포스트 어레이를 포함하는 것인 장치.15. The device of any one of claims 1-14, wherein one or more microfluidic channels in the dissolution cartridge comprises an array of posts. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 용해 카트리지가 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 가열되도록 구성되는 것인 장치.16. The device of any one of claims 1-15, wherein the dissolution cartridge is configured to be heated at an elevated temperature (eg, 20 to 60 °C). 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 용해 카트리지를 가열하도록 구성되는 것인 장치.17. The device of any one of claims 1-16, wherein the device is configured to heat the dissolution cartridge at an elevated temperature (eg, 20 to 60 °C). 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 용해 카트리지를 마이크로파 또는 초음파처리로 처리하도록 구성되는 것인 장치.18. The device of any one of claims 1-17, wherein the device is configured to microwave or sonicate the dissolution cartridge. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 모듈이 풍부화 카트리지를 수용하도록 추가로 구성되는 것인 장치.18. The device of any one of claims 1-17, wherein the module is further configured to receive an enrichment cartridge. 제19항에 있어서, 풍부화 카트리지가 용해 카트리지로부터의 용해된 샘플을 수용하도록 위치되는 것인 장치.20. The device of claim 19, wherein the enrichment cartridge is positioned to receive the lysed sample from the lysing cartridge. 제19항 또는 제20항에 있어서, 용해 카트리지 및 풍부화 카트리지가 하나 이상의 미세유체 채널에 의해 연결되는 것인 장치.21. The device of claim 19 or 20, wherein the lysis cartridge and the enrichment cartridge are connected by one or more microfluidic channels. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 풍부화 카트리지가 하나 이상의 친화성 매트릭스를 포함하는 것인 장치.22. The device of any preceding claim, wherein the enrichment cartridge comprises one or more affinity matrices. 제22항에 있어서, 하나 이상의 친화성 매트릭스가 풍부화 카트리지의 미세유체 채널에 있는 것인 장치.23. The device of claim 22, wherein the one or more affinity matrices are in the microfluidic channels of the enrichment cartridge. 제23항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 핵산이고, 고정화된 포획 프로브가 올리고뉴클레오티드 포획 프로브이고, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 상보적인 서열을 포함하는 것인 장치.24. The device of claim 23, wherein the one or more target molecules is a nucleic acid, the immobilized capture probe is an oligonucleotide capture probe, and the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least partially complementary to at least one of the one or more target molecules. . 제24항에 있어서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 표적 분자에 적어도 80%, 90% 95%, 또는 100% 상보적인 서열을 포함하는 것인 장치.25. The device of claim 24, wherein the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least 80%, 90% 95%, or 100% complementary to the target molecule. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 대조 방법을 사용하여 생성된 평균 판독물-길이보다 더 긴 평균 판독물-길이를 갖는 핵산을 생산하는 것인 장치.26. The device according to any one of claims 22 to 25, wherein the device produces nucleic acids having an average read-length greater than the average read-length generated using the control method. 제22항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 단백질이고, 고정화된 포획 프로브가 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나에 결합하는 단백질 포획 프로브인 장치.23. The device of claim 22, wherein the one or more target molecules are proteins and the immobilized capture probe is a protein capture probe that binds to at least one of the one or more target molecules. 제27항에 있어서, 단백질 포획 프로브가 압타머 또는 항체인 장치.28. The device of claim 27, wherein the protein capture probe is an aptamer or an antibody. 제27항 또는 제28항에 있어서, 단백질 포획 프로브가 10-9 내지 10-8 M, 10-8 내지 10-7 M, 10-7 내지 10-6 M, 10-6 내지 10-5 M, 10-5 내지 10-4 M, 10-4 내지 10-3 M, 또는 10-3 내지 10-2 M의 결합 친화도로 표적 단백질에 결합하는 것인 장치.The method of claim 27 or 28, wherein the protein capture probe is 10 -9 to 10 -8 M, 10 -8 to 10 -7 M, 10 -7 to 10 -6 M, 10 -6 to 10 -5 M, The device binds to the target protein with a binding affinity of 10 −5 to 10 −4 M, 10 −4 to 10 −3 M, or 10 −3 to 10 −2 M. 제22항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 핵산이고, 고정화된 포획 프로브가 올리고뉴클레오티드 포획 프로브이고, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 적어도 하나의 비-표적 분자에 적어도 부분적으로 상보적인 서열을 포함하는 것인 장치.23. The device of claim 22, wherein the at least one target molecule is a nucleic acid, the immobilized capture probe is an oligonucleotide capture probe, and the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least partially complementary to at least one non-target molecule. . 제30항에 있어서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 비-표적 분자에 적어도 80%, 90% 95%, 또는 100% 상보적인 서열을 포함하는 것인 장치.31. The device of claim 30, wherein the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least 80%, 90% 95%, or 100% complementary to a non-target molecule. 제30항 또는 제31항에 있어서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 하나 이상의 표적 분자에 상보적이지 않은 것인 장치.32. The device of claim 30 or 31, wherein the oligonucleotide capture probe is not complementary to one or more target molecules. 제22항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 단백질이고, 고정화된 포획 프로브가 적어도 하나의 비-표적 분자에 결합하는 단백질 포획 프로브인 장치.23. The device of claim 22, wherein the one or more target molecules are proteins and the immobilized capture probe is a protein capture probe that binds to at least one non-target molecule. 제33항에 있어서, 단백질 포획 프로브가 압타머 또는 항체인 장치.34. The device of claim 33, wherein the protein capture probe is an aptamer or an antibody. 제33항 또는 제34항에 있어서, 단백질 포획 프로브가 10-9 내지 10-8 M, 10-8 내지 10-7 M, 10-7 내지 10-6 M, 10-6 내지 10-5 M, 10-5 내지 10-4 M, 10-4 내지 10-3 M, 또는 10-3 내지 10-2 M의 결합 친화도로 비-표적 단백질에 결합하는 것인 장치.The method of claim 33 or 34, wherein the protein capture probe is 10 -9 to 10 -8 M, 10 -8 to 10 -7 M, 10 -7 to 10 -6 M, 10 -6 to 10 -5 M, and binds to a non-target protein with a binding affinity of 10 −5 to 10 −4 M, 10 −4 to 10 −3 M, or 10 −3 to 10 −2 M. 제33항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 단백질 포획 프로브가 하나 이상의 표적 분자에 결합하지 않는 것인 장치.36. The device of any one of claims 33-35, wherein the protein capture probe does not bind one or more target molecules. 제30항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 풍부화 카트리지가 비-표적 분자의 샘플을 고갈시키도록 구성되는 것인 장치.37. The device of any one of claims 30-36, wherein the enrichment cartridge is configured to deplete the sample of non-target molecules. 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 모듈이 단편화 카트리지를 수용하도록 추가로 구성되는 것인 장치.38. The device of any one of claims 1-37, wherein the module is further configured to receive a fragmentation cartridge. 제38항에 있어서, 단편화 카트리지가 용해 카트리지로부터의 용해된 샘플을 수용하도록 위치되는 것인 장치.39. The device of claim 38, wherein the fragmentation cartridge is positioned to receive the lysed sample from the lysis cartridge. 제38항 또는 제39항에 있어서, 용해 카트리지 및 단편화 카트리지가 하나 이상의 미세유체 채널에 의해 연결되는 것인 장치.40. The device of claim 38 or 39, wherein the lysis cartridge and the fragmentation cartridge are connected by one or more microfluidic channels. 제38항에 있어서, 단편화 카트리지가 풍부화 카트리지로부터의 풍부화된 샘플을 수용하도록 위치되는 것인 장치.39. The device of claim 38, wherein the fragmentation cartridge is positioned to receive the enriched sample from the enrichment cartridge. 제41항에 있어서, 풍부화 카트리지 및 단편화 카트리지가 하나 이상의 미세유체 채널에 의해 연결되는 것인 장치.42. The device of claim 41, wherein the enrichment cartridge and fragmentation cartridge are connected by one or more microfluidic channels. 제38항에 있어서, 용해된 샘플이 (예를 들어 수동 풍부화를 가능하게 하기 위해) 장치로부터 제거될 수 있는 것인 장치.39. The device of claim 38, wherein the lysed sample can be removed from the device (eg to enable passive enrichment). 제38항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 용해된 샘플이 단편화 전에 풍부화되도록 구성되는 것인 장치.44. The device of any one of claims 38-43, wherein the device is configured such that the lysed sample is enriched prior to fragmentation. 제1항 내지 제17항 및 제38항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 단편화 카트리지가 샘플 및/또는 하나 이상의 표적 분자를 소화시키거나 단편화하는 비-효소적 시약을 포함하는 것인 장치.45. The device of any one of claims 1-17 and 38-44, wherein the fragmentation cartridge comprises a non-enzymatic reagent that digests or fragments the sample and/or one or more target molecules. . 제45항에 있어서, 샘플 및/또는 하나 이상의 표적 분자를 소화시키거나 단편화하는 비-효소적 시약이 세정제, 산, 및/또는 염기를 포함하는 것인 장치.46. The device of claim 45, wherein the non-enzymatic reagent that digests or fragments the sample and/or one or more target molecules comprises a detergent, acid, and/or base. 제45항 또는 제46항에 있어서, 샘플 및/또는 하나 이상의 표적 분자를 소화시키거나 단편화하는 비-효소적 시약이 시아노겐 브로마이드, 히드록실아민, 아이오도소벤조산, 디메틸 술폭시드, 염산, BNPS-스카톨 [2-(2-니트로페닐술페닐)-3-메틸인돌], 및/또는 2-니트로-5-티오시아노벤조산을 포함하는 것인 장치.47. The method of claim 45 or 46, wherein the non-enzymatic reagent that digests or fragments the sample and/or one or more target molecules is cyanogen bromide, hydroxylamine, iodosobenzoic acid, dimethyl sulfoxide, hydrochloric acid, BNPS -skatole [2-(2-nitrophenylsulfenyl)-3-methylindole], and/or 2-nitro-5-thiocyanobenzoic acid. 제1항 내지 제17항 및 제38항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 단편화 카트리지가 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나를 소화시키거나 단편화하는 하나 이상의 효소적 시약을 포함하는 것인 장치.45. The device of any one of claims 1-17 and 38-44, wherein the fragmentation cartridge comprises one or more enzymatic reagents that digest or fragment at least one of the one or more target molecules. 제48항에 있어서, 하나 이상의 효소적 시약이 하나 이상의 프로테아제를 포함하는 것인 장치.49. The device of claim 48, wherein the one or more enzymatic reagents comprise one or more proteases. 제49항에 있어서, 하나 이상의 프로테아제가 트립신, 키모트립신, LysC, LysN, AspN, GluC 및 ArgC로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 장치.50. The device of claim 49, wherein the one or more proteases are selected from the group consisting of trypsin, chymotrypsin, LysC, LysN, AspN, GluC and ArgC. 제48항에 있어서, 하나 이상의 효소적 시약이 하나 이상의 엔도뉴클레아제 또는 엑소뉴클레아제를 포함하는 것인 장치.49. The device of claim 48, wherein the one or more enzymatic reagents comprise one or more endonucleases or exonucleases. 제1항 내지 제17항 및 제38항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 단편화 카트리지가 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 가열될 수 있는 것인 장치.52. The device of any one of claims 1-17 and 38-51, wherein the fragmentation cartridge can be heated at an elevated temperature (eg, 20-60 °C). 제1항 내지 제17항 및 제38항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 단편화 카트리지를 가열하도록 구성되는 것인 장치.53. The device of any one of claims 1-17 and 38-52, wherein the device is configured to heat the fragmentation cartridge at an elevated temperature (eg, 20 to 60 °C). 제1항 내지 제17항 및 제38항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 단편화 카트리지를 마이크로파 또는 초음파처리로 처리하도록 구성되는 것인 장치.54. The device of any one of claims 1-17 and 38-53, wherein the device is configured to microwave or sonicate the fragmentation cartridge. 제1항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 모듈이 관능화 카트리지를 수용하도록 추가로 구성되는 것인 장치.55. The device of any one of claims 1-54, wherein the module is further configured to receive a functionalization cartridge. 제55항에 있어서, 용해 카트리지 및 관능화 카트리지가 하나 이상의 미세유체 채널에 의해 연결되는 것인 장치.56. The device of claim 55, wherein the dissolution cartridge and functionalization cartridge are connected by one or more microfluidic channels. 제55항에 있어서, 풍부화 카트리지 및 관능화 카트리지가 하나 이상의 미세유체 채널에 의해 연결되는 것인 장치.56. The device of claim 55, wherein the enrichment cartridge and functionalization cartridge are connected by one or more microfluidic channels. 제55항에 있어서, 단편화 카트리지 및 관능화 카트리지가 하나 이상의 미세유체 채널에 의해 연결되는 것인 장치.56. The device of claim 55, wherein the fragmentation cartridge and functionalization cartridge are connected by one or more microfluidic channels. 제58항에 있어서, 관능화 카트리지가 단편화 카트리지로부터의 단편화된 샘플을 수용하도록 위치되는 것인 장치.59. The device of claim 58, wherein the functionalization cartridge is positioned to receive the fragmented sample from the fragmentation cartridge. 제55항 또는 제56항에 있어서, 용해된 샘플이 관능화 전에 풍부화되는 것인 장치.57. The device of claim 55 or 56, wherein the dissolved sample is enriched prior to functionalization. 제55항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 용해된 샘플이 관능화 전에 단편화되는 것인 장치.61. The device of any one of claims 55-60, wherein the dissolved sample is fragmented prior to functionalization. 제55항 내지 제61항 중 어느 한 항에 있어서, 관능화 카트리지가 하나 이상의 표적 분자의, 또는 그의 하나 이상의 단편의 모이어티 M0을 변형된 모이어티 M1로 공유 변형시키는 시약을 포함하는 제1 챔버를 포함하는 것인 장치.62. The method of any one of claims 55-61, wherein the functionalization cartridge comprises a reagent that covalently transforms moiety M 0 of one or more target molecules, or of one or more fragments thereof, into modified moiety M 1 . A device comprising one chamber. 제62항에 있어서, 시약이 비-효소적인 장치.63. The device of claim 62, wherein the reagent is non-enzymatic. 제62항 또는 제63항에 있어서, 공유 변형이 위치특이적인 장치.64. The device of claim 62 or 63, wherein the covalent modification is regiospecific. 제62항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자의, 또는 그의 하나 이상의 단편의 부분이 C-말단 카르복실레이트 기 또는 C-말단 아미노 기인 장치.65. The device of any one of claims 62-64, wherein a portion of the one or more target molecules, or of one or more fragments thereof, is a C-terminal carboxylate group or a C-terminal amino group. 제62항 내지 제65항 중 어느 한 항에 있어서, 시약이 완충제, 염, 유기 화합물, 산, 및/또는 염기를 포함하는 것인 장치.66. The device of any one of claims 62-65, wherein the reagent comprises a buffer, salt, organic compound, acid, and/or base. 제62항 내지 제66항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자의, 또는 그의 하나 이상의 단편의 부분이 C-말단 아미노 기이고, 공유 변형이 디아조 전달인 장치.67. The device of any one of claims 62-66, wherein a portion of, or of one or more fragments of, the one or more target molecules is a C-terminal amino group and the covalent modification is diazo delivery. 제67항에 있어서, 모이어티 M0이 -NH2이고, 모이어티 M1이 -N3인 장치.68. The apparatus of claim 67, wherein moiety M 0 is -NH 2 and moiety M 1 is -N 3 . 제66항에 있어서, 시약이 이미다졸-1-술포닐 아지드 및 구리 염 (예를 들어, 황산구리), 및 약 10 내지 11의 pH를 갖는 완충제를 포함하는 것인 장치.67. The device of claim 66, wherein the reagent comprises imidazole-1-sulfonyl azide and a copper salt (eg, copper sulfate), and a buffer having a pH of about 10 to 11. 제55항 내지 제69항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 챔버가 하나 이상의 미세유체 채널, 및/또는 임의로 정제 챔버를 통해 제2 챔버에 연결되는 것인 장치.70. The device of any one of claims 55-69, wherein the first chamber is connected to the second chamber through one or more microfluidic channels, and/or optionally a purification chamber. 제70항에 있어서, 제2 챔버가 모이어티 M1을 공유 변형시켜 관능화된 펩티드를 생산하는 시약을 포함하는 것인 장치.71. The device of claim 70, wherein the second chamber contains a reagent that covalently modifies moiety M 1 to produce a functionalized peptide. 제71항에 있어서, 공유 변형이 전자고리화 클릭 반응인 장치.72. The device of claim 71, wherein the covalent modification is an electrocyclization click reaction. 제71항 또는 제72항에 있어서, 시약이 DBCO-표지된 DNA-스트렙타비딘 접합체 및 완충제를 포함하고, 임의로 DBCO-표지된 DNA-스트렙타비딘 접합체가 제2 챔버의 표면에 고정화되는 것인 장치.73. The method of claim 71 or 72, wherein the reagent comprises a DBCO-labeled DNA-streptavidin conjugate and a buffer, and optionally the DBCO-labeled DNA-streptavidin conjugate is immobilized on the surface of the second chamber. Device. 제73항에 있어서, 관능화된 펩티드가 DBCO-표지된 DNA-스트렙타비딘 접합체로 관능화되는 것인 장치.74. The device of claim 73, wherein the functionalized peptide is functionalized with a DBCO-labeled DNA-streptavidin conjugate. 제70항 내지 제72항 중 어느 한 항에 있어서, 변형된 표적 분자, 또는 그의 단편의 정제 또는 풍부화를 촉진시키는 수지를 포함하는, 제1 챔버 및 제2 챔버 사이에 위치된 정제 챔버를 포함하는 장치.73. The method according to any one of claims 70 to 72, comprising a purification chamber positioned between a first chamber and a second chamber comprising a resin that facilitates purification or enrichment of the modified target molecule, or fragment thereof. Device. 제75항에 있어서, 수지가 세파덱스(Sephadex) 수지, 임의로 G-10 세파덱스 수지인 장치.76. The device of claim 75, wherein the resin is a Sephadex resin, optionally a G-10 Sephadex resin. 제55항 내지 제76항 중 어느 한 항에 있어서, 관능화 카트리지가 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 가열될 수 있는 것인 장치.77. The device of any one of claims 55-76, wherein the functionalized cartridge can be heated at an elevated temperature (eg, 20-60 °C). 제55항 내지 제77항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 관능화 카트리지를 가열하도록 구성되는 것인 장치.78. The device of any one of claims 55-77, wherein the device is configured to heat the functionalized cartridge at an elevated temperature (eg, 20-60 °C). 제55항 내지 제78항 중 어느 한 항에 있어서, 관능화 카트리지가 마이크로파 또는 초음파처리로 처리될 수 있는 것인 장치.79. The device of any one of claims 55-78, wherein the functionalized cartridge is amenable to microwave or sonication. 제55항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 관능화 카트리지를 마이크로파 또는 초음파처리로 처리하도록 구성되는 것인 장치.80. The device of any one of claims 55-79, wherein the device is configured to microwave or sonicate the functionalized cartridge. 제1항 내지 제80항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 하나 이상의 유체를 장치에 의해 수용된 카트리지 중 어느 하나 내로, 내에, 또는 외로 수송하도록 구성된 연동 펌프를 추가로 포함하는 것인 장치.81. The device of any one of claims 1-80, wherein the device further comprises a peristaltic pump configured to transport one or more fluids into, into, or out of any of the cartridges held by the device. 제1항 내지 제81항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 하나 이상의 유체를 장치에 의해 수용된 카트리지의 미세유체 채널 중 어느 것의 내에, 또는 그를 통해 수송하도록 구성된 연동 펌프를 추가로 포함하는 것인 장치.82. The device of any preceding claim, wherein the device further comprises a peristaltic pump configured to transport one or more fluids into or through any of the microfluidic channels of a cartridge received by the device. . 제1항 내지 제82항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 1000 마이크로리터 이하, 100 마이크로리터 이하, 50 마이크로리터 이하, 또는 10 마이크로리터 이하의 유체 유동 분해능으로 유체를 수송하도록 구성되는 것인 장치.83. The device of any one of claims 1-82, wherein the device is configured to transport fluid with a fluid flow resolution of 1000 microliters or less, 100 microliters or less, 50 microliters or less, or 10 microliters or less. . 제1항 내지 제83항 중 어느 한 항에 있어서, 카트리지 중 어느 하나가 채널을 포함하는 표면을 갖는 베이스 층을 포함하는 것인 장치.84. The device of any one of claims 1-83, wherein one of the cartridges comprises a base layer having a surface comprising channels. 제84항에 있어서, 채널이 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하는 것인 장치.85. The device of claim 84, wherein the channel comprises one or more microfluidic channels. 제84항 또는 제85항에 있어서, 채널의 적어도 일부의 적어도 부분이 채널의 베이스에 단일 정점을 갖고 베이스 층의 표면에 2개의 다른 정점을 갖는 실질적으로 삼각형-형상의 횡단면을 갖는 것인 장치.86. The device of claim 84 or 85, wherein at least a portion of at least some of the channels have a substantially triangular-shaped cross-section with a single vertex at the base of the channels and two other vertices at the surface of the base layer. 제1항 내지 제86항 중 어느 한 항에 있어서, 카트리지 중 어느 하나의 채널의 적어도 일부의 적어도 부분이 채널의 표면 개구를 실질적으로 밀봉하도록 구성된 엘라스토머를 포함하는 표면 층을 갖는 것인 장치.87. The device of any preceding claim, wherein at least a portion of at least a portion of the channels of any one of the cartridges has a surface layer comprising an elastomer configured to substantially seal surface openings of the channels. 제87항에 있어서, 엘라스토머가 실리콘을 포함하는 것인 장치.88. The device of claim 87, wherein the elastomer comprises silicone. 제1항 내지 제88항 중 어느 한 항에 있어서, 채널의 적어도 일부의 적어도 하나의 부분이 생물학적 물질과 혼화성인 실질적으로 강성 물질을 포함하는 벽 및 베이스를 갖는 것인 장치.89. The device of any one of claims 1-88, wherein at least one portion of at least a portion of the channel has walls and a base comprising a substantially rigid material compatible with the biological material. 제1항 내지 제89항 중 어느 한 항에 있어서, 카트리지 중 어느 하나가 하나 이상의 유체 저장소를 포함하는 것인 장치.90. The device of any one of claims 1-89, wherein any one of the cartridges includes one or more fluid reservoirs. 제1항 내지 제90항 중 어느 한 항에 있어서, 채널의 적어도 일부가 온도 구역에서 저장소에 연결되는 것인 장치.91. The device of any one of claims 1-90, wherein at least a portion of the channel is connected to a reservoir in a temperature zone. 제1항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 채널의 적어도 일부가 전기영동 겔에 연결되는 것인 장치.92. The device of any one of claims 1-91, wherein at least a portion of the channel is connected to an electrophoretic gel. 제1항 내지 제92항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 2개 이상의 카트리지를 동시에 수용하도록 구성되는 것인 장치.93. The device of any one of claims 1-92, wherein the device is configured to simultaneously receive two or more cartridges. 제93항에 있어서, 장치가 동시에 장치에 의해 수용된 2개 이상의 카트리지 사이의 유체 연통을 확립하도록 구성되는 것인 장치.94. The device of claim 93, wherein the device is configured to establish fluid communication between two or more cartridges received by the device at the same time. 제1항 내지 제94항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 2개 이상의 카트리지를 순차적으로 수용하도록 구성되는 것인 장치.95. The device of any preceding claim, wherein the device is configured to sequentially receive two or more cartridges. 제1항 내지 제95항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 시퀀싱 모듈을 추가로 포함하는 것인 장치.96. The device of any preceding claim, wherein the device further comprises a sequencing module. 제96항에 있어서, 장치가 하나 이상의 표적 분자를 시퀀싱 모듈에 전달하도록 구성되는 것인 장치.97. The device of claim 96, wherein the device is configured to deliver the one or more target molecules to the sequencing module. 제96항 또는 제97항에 있어서, 시퀀싱 모듈이 핵산 시퀀싱을 수행하는 것인 장치.98. The device of claim 96 or 97, wherein the sequencing module performs nucleic acid sequencing. 제98항에 있어서, 핵산 시퀀싱이 단일-분자 실시간 시퀀싱, 합성에 의한 시퀀싱, 라이게이션에 의한 시퀀싱, 나노포어 시퀀싱, 및/또는 생거(Sanger) 시퀀싱을 포함하는 것인 장치.99. The device of claim 98, wherein nucleic acid sequencing comprises single-molecule real-time sequencing, sequencing-by-synthesis, sequencing-by-ligation, nanopore sequencing, and/or Sanger sequencing. 제96항 또는 제98항에 있어서, 시퀀싱 모듈이 단백질 시퀀싱을 수행하는 것인 장치.99. The device of claim 96 or 98, wherein the sequencing module performs protein sequencing. 제100항에 있어서, 단백질 시퀀싱이 에드만 분해 또는 질량 분광법을 포함하는 것인 장치.101. The device of claim 100, wherein protein sequencing comprises Edman digestion or mass spectrometry. 제96항 또는 제98항에 있어서, 시퀀싱 모듈이 단일-분자 단백질 시퀀싱을 수행하는 것인 장치.99. The device of claim 96 or 98, wherein the sequencing module performs single-molecule protein sequencing. (i) 하나 이상의 표적 분자를 포함하는 생물학적 샘플을 용해시키는 단계;
(ii) 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나 및/또는 적어도 하나의 비-표적 분자를 풍부화하는 단계;
(iii) 하나 이상의 표적 분자를 단편화하는 단계; 및
(iv) 하나 이상의 표적 분자의 말단 모이어티를 관능화하는 단계
로부터 선택되는 단계 중 2개 이상을 수행하도록 구성된, 하나 이상의 표적 분자를 제조하기 위한 장치.
(i) lysing a biological sample comprising one or more target molecules;
(ii) enriching at least one of the one or more target molecules and/or at least one non-target molecule;
(iii) fragmenting one or more target molecules; and
(iv) functionalizing the terminal moiety of one or more target molecules
An apparatus for preparing one or more target molecules, configured to perform two or more of the steps selected from
제103항에 있어서, (i), (ii), (iii), 및 (iv)로부터 선택되는 단계 중 하나 이상이 카트리지에서 수행되는 것인 장치.104. The device of claim 103, wherein one or more of the steps selected from (i), (ii), (iii), and (iv) are performed in a cartridge. 제103항에 있어서, 하나 이상의 단계가 동일한 카트리지에서 수행되는 것인 장치.104. The apparatus of claim 103, wherein more than one step is performed on the same cartridge. 제104항 또는 제105항에 있어서, 카트리지가 단일-사용 카트리지 또는 다중-사용 카트리지인 장치.106. The device of claim 104 or 105, wherein the cartridge is a single-use cartridge or a multi-use cartridge. 제104항 내지 제106항 중 어느 한 항에 있어서, 카트리지가 자동화 단계 중 어느 하나에 사용되는 유체를 함유하고/거나 수송하도록 구성된 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하는 것인 장치.107. The device of any one of claims 104-106, wherein the cartridge comprises one or more microfluidic channels configured to contain and/or transport a fluid used in any of the automated steps. 제104항 내지 제106항 중 어느 한 항에 있어서, 카트리지가 자동화 단계 중 어느 하나 사이에 하나 이상의 표적 분자를 함유하고/거나 수송하도록 구성된 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하는 것인 장치.107. The device of any one of claims 104-106, wherein the cartridge comprises one or more microfluidic channels configured to contain and/or transport one or more target molecules between any of the automated steps. 제104항 내지 제108항 중 어느 한 항에 있어서, 카트리지가 자동화 단계 중 어느 하나 사이에 하나 이상의 표적 분자의 정제를 위한 수지를 포함하는 것인 장치.109. The device of any one of claims 104-108, wherein the cartridge contains resin for purification of one or more target molecules between any of the automated steps. 제109항에 있어서, 수지가 세파덱스 수지, 임의로 G-10 세파덱스 수지인 장치.110. The device of claim 109, wherein the resin is a Sephadex resin, optionally a G-10 Sephadex resin. 제103항 내지 제110항 중 어느 한 항에 있어서, 생물학적 샘플이 단일 세포, 포유동물 세포 조직, 동물 샘플, 진균 샘플, 또는 식물 샘플인 장치.111. The device of any one of claims 103-110, wherein the biological sample is a single cell, mammalian cell tissue, animal sample, fungal sample, or plant sample. 제103항 내지 제111항 중 어느 한 항에 있어서, 생물학적 샘플이 혈액 샘플, 타액 샘플, 객담 샘플, 대변 샘플, 소변 샘플, 협측 스왑 샘플, 양막 샘플, 정액 샘플, 윤활액 샘플, 척수 샘플, 또는 흉수 샘플인 장치.112. The method of any one of claims 103-111, wherein the biological sample is a blood sample, a saliva sample, a sputum sample, a stool sample, a urine sample, a buccal swab sample, an amnion sample, a semen sample, a synovial fluid sample, a spinal cord sample, or a pleural fluid sample. sample-in device. 제103항 내지 제112항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 핵산인 장치.113. The device of any one of claims 103-112, wherein the one or more target molecules are nucleic acids. 제103항 내지 제112항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 단백질인 장치.113. The device of any one of claims 103-112, wherein the one or more target molecules are proteins. 제104항 내지 제114항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (i)이 용해 카트리지 또는 카트리지의 용해 섹션에서 수행되는 것인 장치.115. The device of any one of claims 104-114, wherein step (i) is performed in the dissolution cartridge or dissolution section of the cartridge. 제115항에 있어서, 용해 카트리지 또는 카트리지의 용해 섹션이 샘플을 용해시키지만 하나 이상의 표적 분자를 분해하거나 단편화하지 않는 시약을 포함하는 것인 장치.116. The device of claim 115, wherein the lysis cartridge or lysis section of the cartridge contains reagents that lyse the sample but do not degrade or fragment the one or more target molecules. 제115항 또는 제116항에 있어서, 용해 카트리지 또는 카트리지의 용해 섹션이 하나 이상의 표적 분자가 샘플의 비-표적 분자로부터 적어도 부분적으로 단리되거나 정제되는 것을 촉진시키는 시약을 포함하는 것인 장치.117. The device of claim 115 or 116, wherein the lysis cartridge or lysis section of the cartridge contains a reagent that promotes at least partial isolation or purification of one or more target molecules from non-target molecules in the sample. 제116항 또는 제117항에 있어서, 시약이 세정제, 산, 및/또는 염기를 포함하는 것인 장치.118. The device of claim 116 or 117, wherein the reagent comprises a detergent, acid, and/or base. 제116항 내지 제118항 중 어느 한 항에 있어서, 시약이 용해 완충제를 포함하는 것인 장치.119. The device of any one of claims 116-118, wherein the reagent comprises a lysis buffer. 제119항에 있어서, 용해 완충제가 RIPA 완충제, GCl (구아니딘-HCl) 완충제, 및 GlyNP40 완충제로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 장치.120. The device of claim 119, wherein the lysis buffer is selected from the group consisting of RIPA buffer, GCl (guanidine-HCl) buffer, and GlyNP40 buffer. 제115항 내지 제120항 중 어느 한 항에 있어서, 용해 카트리지 또는 카트리지의 용해 섹션 중의 하나 이상의 미세유체 채널이 세포 및/또는 조직의 전단 (예를 들어, 세포 및/또는 조직의 전단 유동)을 촉진시키는 것인 장치.121. The method of any one of claims 115-120, wherein the lysis cartridge or one or more microfluidic channels in the lysis section of the cartridge conduct shear of cells and/or tissue (eg, shear flow of cells and/or tissue). A device that promotes. 제115항 내지 제121항 중 어느 한 항에 있어서, 용해 카트리지 또는 카트리지의 용해 섹션이 세포 및/또는 조직의 기계적 전단을 촉진시키는 바늘 통로를 포함하는 것인 장치.122. The device of any one of claims 115-121, wherein the lysis cartridge or lysis section of the cartridge comprises a needle passageway that promotes mechanical shearing of cells and/or tissue. 제122항에 있어서, 바늘 통로가 0.1 내지 1 mm의 내경을 갖는 것인 장치.123. The device of claim 122, wherein the needle passageway has an inside diameter of 0.1 to 1 mm. 제115항 내지 제123항 중 어느 한 항에 있어서, 용해 카트리지 또는 카트리지의 용해 섹션 중의 하나 이상의 미세유체 채널이 포스트 어레이를 포함하는 것인 장치.124. The device of any one of claims 115-123, wherein the dissolution cartridge or one or more microfluidic channels in the dissolution section of the cartridge comprises an array of posts. 제115항 내지 제124항 중 어느 한 항에 있어서, 용해 카트리지 또는 카트리지의 용해 섹션이 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 가열되도록 구성되는 것인 장치.125. The device of any one of claims 115-124, wherein the dissolution cartridge or dissolution section of the cartridge is configured to be heated at an elevated temperature (eg, 20 to 60 °C). 제115항 내지 제125항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 용해 카트리지 또는 카트리지의 용해 섹션을 가열하도록 구성되는 것인 장치.126. The device of any one of claims 115-125, wherein the device is configured to heat the dissolution cartridge or dissolution section of the cartridge at an elevated temperature (eg, 20 to 60 °C). 제115항 내지 제126항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 용해 카트리지 또는 카트리지의 용해 섹션을 마이크로파 또는 초음파처리로 처리하도록 구성되는 것인 장치.127. The device of any one of claims 115-126, wherein the device is configured to subject the dissolution cartridge or dissolution section of the cartridge to microwave or sonication. 제104항 내지 제127항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (ii)가 풍부화 카트리지 또는 카트리지의 풍부화 섹션에서 수행되는 것인 장치.128. The device of any one of claims 104-127, wherein step (ii) is performed in an enrichment cartridge or an enrichment section of a cartridge. 제128항에 있어서, 풍부화 카트리지가 용해 카트리지로부터의 용해된 샘플을 수용하도록 위치되거나, 또는 카트리지의 풍부화 섹션이 카트리지의 용해 섹션으로부터의 용해된 샘플을 수용하도록 위치되는 것인 장치.129. The device of claim 128, wherein the enrichment cartridge is positioned to receive the lysed sample from the lysing cartridge, or the enrichment section of the cartridge is positioned to receive the lysed sample from the lysing section of the cartridge. 제128항 또는 제129항에 있어서, 용해 카트리지 및 풍부화 카트리지 또는 카트리지의 용해 섹션 및 카트리지의 풍부화 섹션이 하나 이상의 미세유체 채널에 의해 연결되는 것인 장치.130. The device of claim 128 or 129, wherein the dissolution cartridge and the enrichment cartridge or the dissolution section of the cartridge and the enrichment section of the cartridge are connected by one or more microfluidic channels. 제128항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 풍부화 카트리지 또는 카트리지의 풍부화 섹션이 하나 이상의 친화성 매트릭스를 포함하는 것인 장치.131. The device of any one of claims 128-130, wherein the enrichment cartridge or enrichment section of the cartridge comprises one or more affinity matrices. 제131항에 있어서, 하나 이상의 친화성 매트릭스가 풍부화 카트리지 또는 카트리지의 풍부화 섹션의 미세유체 채널에 있는 것인 장치.132. The device of claim 131, wherein the one or more affinity matrices are in a microfluidic channel of an enrichment cartridge or an enrichment section of a cartridge. 제131항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 핵산이고, 고정화된 포획 프로브가 올리고뉴클레오티드 포획 프로브이고, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 상보적인 서열을 포함하는 것인 장치.132. The device of claim 131, wherein the one or more target molecules is a nucleic acid, the immobilized capture probe is an oligonucleotide capture probe, and the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least partially complementary to at least one of the one or more target molecules. . 제133항에 있어서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 표적 분자에 적어도 80%, 90%, 95%, 또는 100% 상보적인 서열을 포함하는 것인 장치.134. The device of claim 133, wherein the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least 80%, 90%, 95%, or 100% complementary to the target molecule. 제131항 내지 제134항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 대조 방법을 사용하여 생성된 평균 판독물-길이보다 더 긴 평균 판독물-길이를 갖는 핵산을 생산하는 것인 장치.135. The device of any one of claims 131-134, wherein the device produces nucleic acids with an average read-length greater than the average read-length generated using the control method. 제131항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 단백질이고, 고정화된 포획 프로브가 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나에 결합하는 단백질 포획 프로브인 장치.132. The device of claim 131, wherein the one or more target molecules are proteins and the immobilized capture probe is a protein capture probe that binds to at least one of the one or more target molecules. 제136항에 있어서, 단백질 포획 프로브가 압타머 또는 항체인 장치.137. The device of claim 136, wherein the protein capture probe is an aptamer or an antibody. 제136항 또는 제137항에 있어서, 단백질 포획 프로브가 10-9 내지 10-8 M, 10-8 내지 10-7 M, 10-7 내지 10-6 M, 10-6 내지 10-5 M, 10-5 내지 10-4 M, 10-4 내지 10-3 M, 또는 10-3 내지 10-2 M의 결합 친화도로 표적 단백질에 결합하는 것인 장치.The method of claim 136 or 137, wherein the protein capture probe is 10 -9 to 10 -8 M, 10 -8 to 10 -7 M, 10 -7 to 10 -6 M, 10 -6 to 10 -5 M, The device binds to the target protein with a binding affinity of 10 −5 to 10 −4 M, 10 −4 to 10 −3 M, or 10 −3 to 10 −2 M. 제131항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 핵산이고, 고정화된 포획 프로브가 올리고뉴클레오티드 포획 프로브이고, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 적어도 하나의 비-표적 분자에 적어도 부분적으로 상보적인 서열을 포함하는 것인 장치.132. The device of claim 131, wherein the at least one target molecule is a nucleic acid, the immobilized capture probe is an oligonucleotide capture probe, and the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least partially complementary to at least one non-target molecule. . 제139항에 있어서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 비-표적 분자에 적어도 80%, 90% 95%, 또는 100% 상보적인 서열을 포함하는 것인 장치.140. The device of claim 139, wherein the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least 80%, 90% 95%, or 100% complementary to a non-target molecule. 제139항 또는 제140항에 있어서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 하나 이상의 표적 분자에 상보적이지 않은 것인 장치.141. The device of claim 139 or 140, wherein the oligonucleotide capture probe is not complementary to one or more target molecules. 제131항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 단백질이고, 고정화된 포획 프로브가 적어도 하나의 비-표적 분자에 결합하는 단백질 포획 프로브인 장치.132. The device of claim 131, wherein the at least one target molecule is a protein and the immobilized capture probe is a protein capture probe that binds at least one non-target molecule. 제142항에 있어서, 단백질 포획 프로브가 압타머 또는 항체인 장치.143. The device of claim 142, wherein the protein capture probe is an aptamer or an antibody. 제142항 또는 제143항에 있어서, 단백질 포획 프로브가 10-9 내지 10-8 M, 10-8 내지 10-7 M, 10-7 내지 10-6 M, 10-6 내지 10-5 M, 10-5 내지 10-4 M, 10-4 내지 10-3 M, 또는 10-3 내지 10-2 M의 결합 친화도로 비-표적 단백질에 결합하는 것인 장치.The method of claim 142 or 143, wherein the protein capture probe is 10 -9 to 10 -8 M, 10 -8 to 10 -7 M, 10 -7 to 10 -6 M, 10 -6 to 10 -5 M, and binds to a non-target protein with a binding affinity of 10 −5 to 10 −4 M, 10 −4 to 10 −3 M, or 10 −3 to 10 −2 M. 제142항 내지 제144항 중 어느 한 항에 있어서, 단백질 포획 프로브가 하나 이상의 표적 분자에 결합하지 않는 것인 장치.145. The device of any one of claims 142-144, wherein the protein capture probe does not bind one or more target molecules. 제139항 내지 제145항 중 어느 한 항에 있어서, 풍부화 카트리지 또는 카트리지의 풍부화 섹션이 비-표적 분자의 샘플을 고갈시키도록 구성되는 것인 장치.146. The device of any one of claims 139-145, wherein the enrichment cartridge or enrichment section of the cartridge is configured to deplete the sample of non-target molecules. 제115항 내지 제146항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (iii)이 단편화 카트리지 또는 카트리지의 단편화 섹션에서 수행되는 것인 장치.147. The apparatus of any one of claims 115-146, wherein step (iii) is performed on a fragmentation cartridge or a fragmentation section of a cartridge. 제147항에 있어서, 단편화 카트리지가 용해 카트리지로부터의 용해된 샘플을 수용하도록 위치되거나, 또는 카트리지의 단편화 섹션이 카트리지의 용해 섹션으로부터의 용해된 샘플을 수용하도록 위치되는 것인 장치.148. The device of claim 147, wherein the fragmentation cartridge is positioned to receive the lysed sample from the lysis cartridge, or the fragmentation section of the cartridge is positioned to receive the lysed sample from the lysis section of the cartridge. 제147항 또는 제148항에 있어서, 용해 카트리지 및 단편화 카트리지 또는 카트리지의 용해 섹션 및 카트리지의 단편화 섹션이 하나 이상의 미세유체 채널에 의해 연결되는 것인 장치.149. The device of claim 147 or 148, wherein the dissolution cartridge and the fragmentation cartridge or the dissolution section of the cartridge and the fragmentation section of the cartridge are connected by one or more microfluidic channels. 제147항에 있어서, 단편화 카트리지가 풍부화 카트리지로부터의 풍부화된 샘플을 수용하도록 위치되거나, 또는 카트리지의 단편화 섹션이 카트리지의 풍부화 섹션으로부터의 풍부화된 샘플을 수용하도록 위치되는 것인 장치.148. The device of claim 147, wherein the fragmentation cartridge is positioned to receive the enriched sample from the enrichment cartridge, or the fragmentation section of the cartridge is positioned to receive the enriched sample from the enrichment section of the cartridge. 제150항에 있어서, 풍부화 카트리지 및 단편화 카트리지 또는 카트리지의 풍부화 섹션 및 카트리지의 단편화 섹션이 하나 이상의 미세유체 채널에 의해 연결되는 것인 장치.151. The device of claim 150, wherein the enrichment cartridge and the fragmentation cartridge or the enrichment section of the cartridge and the fragmentation section of the cartridge are connected by one or more microfluidic channels. 제147항에 있어서, 용해된 샘플이 (예를 들어 수동 풍부화를 가능하게 하기 위해) 장치로부터 제거될 수 있는 것인 장치.148. The device of claim 147, wherein the lysed sample can be removed from the device (eg to enable passive enrichment). 제147항 내지 제152항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 용해된 샘플이 단편화 전에 풍부화되도록 구성되는 것인 장치.153. The device of any one of claims 147-152, wherein the device is configured such that the lysed sample is enriched prior to fragmentation. 제115항 내지 제153항 중 어느 한 항에 있어서, 단편화 카트리지 또는 카트리지의 단편화 섹션이 샘플 및/또는 하나 이상의 표적 분자를 소화시키거나 단편화하는 비-효소적 시약을 포함하는 것인 장치.154. The device of any one of claims 115-153, wherein the fragmentation cartridge or fragmentation section of the cartridge comprises a non-enzymatic reagent that digests or fragments the sample and/or one or more target molecules. 제154항에 있어서, 샘플 및/또는 하나 이상의 표적 분자를 소화시키거나 단편화하는 비-효소적 시약이 세정제, 산, 및/또는 염기를 포함하는 것인 장치.155. The device of claim 154, wherein the non-enzymatic reagent that digests or fragments the sample and/or one or more target molecules comprises a detergent, acid, and/or base. 제154항 또는 제155항에 있어서, 샘플 및/또는 하나 이상의 표적 분자를 소화시키거나 단편화하는 비-효소적 시약이 시아노겐 브로마이드, 히드록실아민, 아이오도소벤조산, 디메틸 술폭시드, 염산, BNPS-스카톨 [2-(2-니트로페닐술페닐)-3-메틸인돌], 및/또는 2-니트로-5-티오시아노벤조산을 포함하는 것인 장치.156. The method of claim 154 or 155, wherein the non-enzymatic reagent that digests or fragments the sample and/or one or more target molecules is cyanogen bromide, hydroxylamine, iodosobenzoic acid, dimethyl sulfoxide, hydrochloric acid, BNPS -skatole [2-(2-nitrophenylsulfenyl)-3-methylindole], and/or 2-nitro-5-thiocyanobenzoic acid. 제115항 내지 제153항 중 어느 한 항에 있어서, 단편화 카트리지 또는 카트리지의 단편화 섹션이 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나를 소화시키거나 단편화하는 하나 이상의 효소적 시약을 포함하는 것인 장치.154. The device of any one of claims 115-153, wherein the fragmentation cartridge or fragmentation section of the cartridge comprises one or more enzymatic reagents that digest or fragment at least one of the one or more target molecules. 제157항에 있어서, 하나 이상의 효소적 시약이 하나 이상의 프로테아제를 포함하는 것인 장치.158. The device of claim 157, wherein the one or more enzymatic reagents comprise one or more proteases. 제158항에 있어서, 하나 이상의 프로테아제가 트립신, 키모트립신, LysC, LysN, AspN, GluC 및 ArgC로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 장치.159. The device of claim 158, wherein the one or more proteases are selected from the group consisting of trypsin, chymotrypsin, LysC, LysN, AspN, GluC and ArgC. 제157항에 있어서, 하나 이상의 효소적 시약이 하나 이상의 엔도뉴클레아제 또는 엑소뉴클레아제를 포함하는 것인 장치.158. The device of claim 157, wherein the one or more enzymatic reagents comprise one or more endonucleases or exonucleases. 제115항 내지 제160항 중 어느 한 항에 있어서, 단편화 카트리지 또는 카트리지의 단편화 섹션이 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 가열될 수 있는 것인 장치.161. The device of any one of claims 115-160, wherein the fragmentation cartridge or fragmentation section of the cartridge can be heated at an elevated temperature (eg, 20 to 60 °C). 제115항 내지 제161항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 단편화 카트리지 또는 카트리지의 단편화 섹션을 가열하도록 구성되는 것인 장치.162. The device of any one of claims 115-161, wherein the device is configured to heat the fragmentation cartridge or fragmentation section of the cartridge at an elevated temperature (eg, 20 to 60 °C). 제115항 내지 제162항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 단편화 카트리지 또는 카트리지의 단편화 섹션을 마이크로파 또는 초음파처리로 처리하도록 구성되는 것인 장치.163. The device of any one of claims 115-162, wherein the device is configured to microwave or sonicate the fragmentation cartridge or fragmentation section of the cartridge. 제115항 내지 제163항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (iv)가 관능화 카트리지 또는 카트리지의 관능화 섹션에서 수행되는 것인 장치.164. The device of any one of claims 115-163, wherein step (iv) is performed in a functionalization cartridge or a functionalization section of a cartridge. 제164항에 있어서, 용해 카트리지 및 관능화 카트리지 또는 카트리지의 용해 섹션 및 카트리지의 관능화 섹션이 하나 이상의 미세유체 채널에 의해 연결되는 것인 장치.165. The device of claim 164, wherein the dissolution cartridge and the functionalized cartridge or the dissolving section of the cartridge and the functionalized section of the cartridge are connected by one or more microfluidic channels. 제164항에 있어서, 풍부화 카트리지 및 관능화 카트리지 또는 카트리지의 풍부화 섹션 및 카트리지의 관능화 섹션이 하나 이상의 미세유체 채널에 의해 연결되는 것인 장치.165. The device of claim 164, wherein the enrichment cartridge and the functionalization cartridge or the enrichment section of the cartridge and the functionalization section of the cartridge are connected by one or more microfluidic channels. 제164항에 있어서, 단편화 카트리지 및 관능화 카트리지 또는 카트리지의 단편화 섹션 및 카트리지의 관능화 섹션이 하나 이상의 미세유체 채널에 의해 연결되는 것인 장치.165. The device of claim 164, wherein the fragmentation cartridge and the functionalization cartridge or the fragmentation section of the cartridge and the functionalization section of the cartridge are connected by one or more microfluidic channels. 제167항에 있어서, 관능화 카트리지가 단편화 카트리지로부터의 단편화된 샘플을 수용하도록 위치되는 것인 장치.168. The device of claim 167, wherein the functionalization cartridge is positioned to receive the fragmented sample from the fragmentation cartridge. 제164항 또는 제165항에 있어서, 용해된 샘플이 관능화 전에 풍부화되는 것인 장치.166. The device of claim 164 or 165, wherein the dissolved sample is enriched prior to functionalization. 제164항 내지 제169항 중 어느 한 항에 있어서, 용해된 샘플이 관능화 전에 단편화되는 것인 장치.170. The device of any one of claims 164-169, wherein the dissolved sample is fragmented prior to functionalization. 제164항 내지 제170항 중 어느 한 항에 있어서, 관능화 카트리지 또는 카트리지의 관능화 섹션이 하나 이상의 표적 분자의, 또는 그의 하나 이상의 단편의 모이어티 M0을 변형된 모이어티 M1로 공유 변형시키는 시약을 포함하는 제1 챔버를 포함하는 것인 장치.171. The method of any one of claims 164-170, wherein the functionalized cartridge or functionalized section of the cartridge covalently modifies moiety M 0 of one or more target molecules, or of one or more fragments thereof, with modified moiety M 1 . A device comprising a first chamber containing a reagent to be tested. 제171항에 있어서, 시약이 비-효소적인 장치.172. The device of claim 171, wherein the reagent is non-enzymatic. 제171항 또는 제172항에 있어서, 공유 변형이 위치특이적인 장치.173. The device of claim 171 or 172, wherein the covalent modification is regiospecific. 제171항 내지 제173항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자의, 또는 그의 하나 이상의 단편의 부분이 C-말단 카르복실레이트 기 또는 C-말단 아미노 기인 장치.174. The device of any one of claims 171-173, wherein a portion of the one or more target molecules, or of one or more fragments thereof, is a C-terminal carboxylate group or a C-terminal amino group. 제171항 내지 제174항 중 어느 한 항에 있어서, 시약이 완충제, 염, 유기 화합물, 산, 및/또는 염기를 포함하는 것인 장치.175. The device of any one of claims 171-174, wherein the reagent comprises a buffer, salt, organic compound, acid, and/or base. 제171항 내지 제175항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자의, 또는 그의 하나 이상의 단편의 부분이 C-말단 아미노 기이고, 공유 변형이 디아조 전달인 장치.176. The device of any one of claims 171-175, wherein a portion of, or of one or more fragments thereof, of the one or more target molecules is a C-terminal amino group and the covalent modification is diazo delivery. 제176항에 있어서, 모이어티 M0이 -NH2이고, 모이어티 M1이 -N3인 장치.177. The apparatus of claim 176, wherein moiety M 0 is -NH 2 and moiety M 1 is -N 3 . 제175항에 있어서, 시약이 이미다졸-1-술포닐 아지드 및 구리 염 (예를 들어, 황산구리), 및 약 10 내지 11의 pH를 갖는 완충제를 포함하는 것인 장치.176. The device of claim 175, wherein the reagent comprises imidazole-1-sulfonyl azide and a copper salt (eg, copper sulfate), and a buffer having a pH of about 10 to 11. 제164항 내지 제178항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 챔버가 하나 이상의 미세유체 채널, 및/또는 임의로 정제 챔버를 통해 제2 챔버에 연결되는 것인 장치.179. The device of any one of claims 164-178, wherein the first chamber is connected to the second chamber through one or more microfluidic channels, and/or optionally a purification chamber. 제179항에 있어서, 제2 챔버가 모이어티 M1을 공유 변형시켜 관능화된 펩티드를 생산하는 시약을 포함하는 것인 장치.180. The device of claim 179, wherein the second chamber contains reagents that covalently modify moiety M 1 to produce a functionalized peptide. 제180항에 있어서, 공유 변형이 전자고리화 클릭 반응인 장치.181. The device of claim 180, wherein the covalent modification is an electrocyclization click reaction. 제180항 또는 제181항에 있어서, 시약이 DBCO-표지된 DNA-스트렙타비딘 접합체 및 완충제를 포함하고, 임의로 DBCO-표지된 DNA-스트렙타비딘 접합체가 제2 챔버의 표면에 고정화되는 것인 장치.182. The method of claim 180 or 181, wherein the reagent comprises a DBCO-labeled DNA-streptavidin conjugate and a buffer, and optionally the DBCO-labeled DNA-streptavidin conjugate is immobilized to the surface of the second chamber. Device. 제182항에 있어서, 관능화된 펩티드가 DBCO-표지된 DNA-스트렙타비딘 접합체로 관능화되는 것인 장치.183. The device of claim 182, wherein the functionalized peptide is functionalized with a DBCO-labeled DNA-streptavidin conjugate. 제179항 내지 제181항 중 어느 한 항에 있어서, 변형된 표적 분자, 또는 그의 단편의 정제 또는 풍부화를 촉진시키는 수지를 포함하는, 제1 챔버 및 제2 챔버 사이에 위치된 정제 챔버를 포함하는 장치.182. The method of any one of claims 179-181 comprising a purification chamber positioned between a first chamber and a second chamber comprising a resin that facilitates purification or enrichment of the modified target molecule, or fragment thereof. Device. 제184항에 있어서, 수지가 세파덱스 수지, 임의로 G-10 세파덱스 수지인 장치.185. The device of claim 184, wherein the resin is a Sephadex resin, optionally a G-10 Sephadex resin. 제164항 내지 제185항 중 어느 한 항에 있어서, 관능화 카트리지 또는 카트리지의 관능화 섹션이 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 가열될 수 있는 것인 장치.186. The device of any one of claims 164-185, wherein the functionalized cartridge or functionalized section of the cartridge can be heated at an elevated temperature (eg, 20 to 60 °C). 제164항 내지 제186항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 관능화 카트리지 또는 카트리지의 관능화 섹션을 가열하도록 구성되는 것인 장치.187. The device of any one of claims 164-186, wherein the device is configured to heat the functionalized cartridge or functionalized section of the cartridge at an elevated temperature (eg, 20 to 60 °C). 제164항 내지 제187항 중 어느 한 항에 있어서, 관능화 카트리지 또는 카트리지의 관능화 섹션이 마이크로파 또는 초음파처리로 처리될 수 있는 것인 장치.188. The device of any one of claims 164-187, wherein the functionalized cartridge or functionalized section of the cartridge can be subjected to microwave or sonication. 제164항 내지 제188항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 관능화 카트리지 또는 카트리지의 관능화 섹션을 마이크로파 또는 초음파처리로 처리하도록 구성되는 것인 장치.189. The device of any one of claims 164-188, wherein the device is configured to microwave or sonicate the functionalized cartridge or functionalized section of the cartridge. 제103항 내지 제189항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 하나 이상의 유체를 장치에 의해 수용된 카트리지 중 어느 하나 내로, 내에, 또는 외로 수송하도록 구성된 연동 펌프를 추가로 포함하는 것인 장치.190. The device of any one of claims 103-189, wherein the device further comprises a peristaltic pump configured to transport one or more fluids into, into, or out of any of the cartridges held by the device. 제103항 내지 제190항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 하나 이상의 유체를 장치에 의해 수용된 카트리지의 미세유체 채널 중 어느 것의 내에, 또는 그를 통해 수송하도록 구성된 연동 펌프를 추가로 포함하는 것인 장치.191. The device of any one of claims 103-190, wherein the device further comprises a peristaltic pump configured to transport one or more fluids into or through any of the microfluidic channels of a cartridge received by the device. . 제103항 내지 제191항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 1000 마이크로리터 이하, 100 마이크로리터 이하, 50 마이크로리터 이하, 또는 10 마이크로리터 이하의 유체 유동 분해능으로 유체를 수송하도록 구성되는 것인 장치.192. The device of any one of claims 103-191, wherein the device is configured to transport fluid with a fluid flow resolution of 1000 microliters or less, 100 microliters or less, 50 microliters or less, or 10 microliters or less. . 제103항 내지 제192항 중 어느 한 항에 있어서, 카트리지 중 어느 하나가 채널을 포함하는 표면을 갖는 베이스 층을 포함하는 것인 장치.193. The device of any one of claims 103-192, wherein one of the cartridges comprises a base layer having a surface comprising channels. 제193항에 있어서, 채널이 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하는 것인 장치.194. The device of claim 193, wherein the channel comprises one or more microfluidic channels. 제193항 또는 제194항에 있어서, 채널의 적어도 일부의 적어도 부분이 채널의 베이스에 단일 정점을 갖고 베이스 층의 표면에 2개의 다른 정점을 갖는 실질적으로 삼각형-형상의 횡단면을 갖는 것인 장치.195. The device of claim 193 or 194, wherein at least a portion of at least some of the channels have a substantially triangular-shaped cross-section with a single vertex at the base of the channel and two other vertices at the surface of the base layer. 제103항 내지 제195항 중 어느 한 항에 있어서, 카트리지 중 어느 하나의 채널의 적어도 일부의 적어도 부분이 채널의 표면 개구를 실질적으로 밀봉하도록 구성된 엘라스토머를 포함하는 표면 층을 갖는 것인 장치.196. The device of any one of claims 103-195, wherein at least a portion of at least a portion of the channels of any one of the cartridges has a surface layer comprising an elastomer configured to substantially seal surface openings of the channels. 제196항에 있어서, 엘라스토머가 실리콘을 포함하는 것인 장치.197. The device of claim 196, wherein the elastomer comprises silicone. 제103항 내지 제197항 중 어느 한 항에 있어서, 채널의 적어도 일부의 적어도 하나의 부분이 생물학적 물질과 혼화성인 실질적으로 강성 물질을 포함하는 벽 및 베이스를 갖는 것인 장치.198. The device of any one of claims 103-197, wherein at least one portion of at least a portion of the channel has walls and a base comprising a substantially rigid material compatible with the biological material. 제103항 내지 제198항 중 어느 한 항에 있어서, 카트리지 중 어느 하나가 하나 이상의 유체 저장소를 포함하는 것인 장치.199. The device of any one of claims 103-198, wherein any one of the cartridges includes one or more fluid reservoirs. 제103항 내지 제199항 중 어느 한 항에 있어서, 채널의 적어도 일부가 온도 구역에서 저장소에 연결되는 것인 장치.200. The device of any one of claims 103-199, wherein at least a portion of the channel is connected to a reservoir in a temperature zone. 제103항 내지 제200항 중 어느 한 항에 있어서, 채널의 적어도 일부가 전기영동 겔에 연결되는 것인 장치.201. The device of any one of claims 103-200, wherein at least a portion of the channel is connected to an electrophoretic gel. 제103항 내지 제201항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 2개 이상의 카트리지를 동시에 수용하도록 구성되는 것인 장치.202. The device of any one of claims 103-201, wherein the device is configured to simultaneously receive two or more cartridges. 제202항에 있어서, 장치가 동시에 장치에 의해 수용된 2개 이상의 카트리지 사이의 유체 연통을 확립하도록 구성되는 것인 장치.203. The device of claim 202, wherein the device is configured to establish fluid communication between two or more cartridges received by the device at the same time. 제103항 내지 제203항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 2개 이상의 카트리지를 순차적으로 수용하도록 구성되는 것인 장치.204. The device of any one of claims 103-203, wherein the device is configured to sequentially receive two or more cartridges. 제103항 내지 제204항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 시퀀싱 모듈을 추가로 포함하는 것인 장치.205. The device of any one of claims 103-204, wherein the device further comprises a sequencing module. 제205항에 있어서, 장치가 하나 이상의 표적 분자를 시퀀싱 모듈에 전달하도록 구성되는 것인 장치.206. The device of claim 205, wherein the device is configured to deliver one or more target molecules to the sequencing module. 제205항 또는 제206항에 있어서, 시퀀싱 모듈이 핵산 시퀀싱을 수행하는 것인 장치.207. The apparatus of claim 205 or 206, wherein the sequencing module performs nucleic acid sequencing. 제207항에 있어서, 핵산 시퀀싱이 단일-분자 실시간 시퀀싱, 합성에 의한 시퀀싱, 라이게이션에 의한 시퀀싱, 나노포어 시퀀싱, 및/또는 생거 시퀀싱을 포함하는 것인 장치.208. The device of claim 207, wherein nucleic acid sequencing comprises single-molecule real-time sequencing, sequencing-by-synthesis, sequencing-by-ligation, nanopore sequencing, and/or Sanger sequencing. 제205항 또는 제207항에 있어서, 시퀀싱 모듈이 단백질 시퀀싱을 수행하는 것인 장치.208. The device of claim 205 or 207, wherein the sequencing module performs protein sequencing. 제209항에 있어서, 단백질 시퀀싱이 에드만 분해 또는 질량 분광법을 포함하는 것인 장치.210. The device of claim 209, wherein protein sequencing comprises Edman digestion or mass spectrometry. 제205항 또는 제207항에 있어서, 시퀀싱 모듈이 단일-분자 단백질 시퀀싱을 수행하는 것인 장치.208. The device of claim 205 or 207, wherein the sequencing module performs single-molecule protein sequencing. (i) 하나 이상의 표적 분자를 포함하는 생물학적 샘플을 용해시키는 단계;
(ii) 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나 및/또는 적어도 비-표적 분자를 풍부화하는 단계;
(iii) 하나 이상의 표적 분자를 단편화하는 단계; 및
(iv) 하나 이상의 단편화된 표적 분자의 말단 모이어티를 관능화하는 단계
로부터 선택되는 단계 중 2개 이상을 포함하는, 하나 이상의 표적 분자를 제조하는 방법이며;
여기서 단계 (예를 들어, 단계 (i), (ii), (iii), 및/또는 (iv)) 중 하나 이상은 자동화 샘플 제조 장치에서 수행되는 것인 방법.
(i) lysing a biological sample comprising one or more target molecules;
(ii) enriching at least one of the one or more target molecules and/or at least non-target molecules;
(iii) fragmenting one or more target molecules; and
(iv) functionalizing the terminal moiety of the one or more fragmented target molecules.
A method for producing one or more target molecules, comprising two or more of the steps selected from;
steps here (e.g. wherein at least one of steps (i), (ii), (iii), and/or (iv)) is performed in an automated sample preparation device.
제212항에 있어서, 생물학적 샘플이 단일 세포, 포유동물 세포 조직, 동물 샘플, 진균 샘플, 또는 식물 샘플인 방법.213. The method of claim 212, wherein the biological sample is a single cell, mammalian cell tissue, animal sample, fungal sample, or plant sample. 제212항에 있어서, 생물학적 샘플이 혈액 샘플, 타액 샘플, 객담 샘플, 대변 샘플, 소변 샘플, 협측 스왑 샘플, 양막 샘플, 정액 샘플, 윤활액 샘플, 척수 샘플, 또는 흉수 샘플인 방법.213. The method of claim 212, wherein the biological sample is a blood sample, saliva sample, sputum sample, stool sample, urine sample, buccal swab sample, amnion sample, semen sample, synovial fluid sample, spinal cord sample, or pleural fluid sample. 제212항 내지 제214항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 핵산인 방법.215. The method of any one of claims 212-214, wherein the one or more target molecules are nucleic acids. 제212항 내지 제214항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 단백질인 방법.215. The method of any one of claims 212-214, wherein the one or more target molecules are proteins. 제212항에 있어서, 2개의 단계가 자동화 샘플 제조 장치에서 수행되는 것인 방법.213. The method of claim 212, wherein the two steps are performed in an automated sample preparation device. 제212항에 있어서, 3개의 단계가 자동화 샘플 제조 장치에서 수행되는 것인 방법.213. The method of claim 212, wherein the three steps are performed in an automated sample preparation device. 제212항에 있어서, 4개의 단계가 자동화 샘플 제조 장치에서 수행되는 것인 방법.213. The method of claim 212, wherein the four steps are performed in an automated sample preparation device. 제212항 내지 제219항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (i)이 용해 카트리지를 사용하여 수행되는 것인 방법.220. The method of any one of claims 212-219, wherein step (i) is performed using a dissolution cartridge. 제220항에 있어서, 용해 카트리지가 유체(들) 및/또는 시약(들)을 함유하고/거나 수송하도록 구성된 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하는 것인 방법.221. The method of claim 220, wherein the dissolution cartridge comprises one or more microfluidic channels configured to contain and/or transport fluid(s) and/or reagent(s). 제220항 또는 제221항에 있어서, 용해 카트리지가 샘플을 용해시키지만 하나 이상의 표적 분자를 분해하거나 단편화하지 않는 시약을 포함하는 것인 방법.222. The method of claim 220 or 221, wherein the lysis cartridge contains reagents that lyse the sample but do not degrade or fragment the one or more target molecules. 제220항 내지 제222항 중 어느 한 항에 있어서, 용해 카트리지가 하나 이상의 표적 분자가 샘플의 비-표적 분자로부터 적어도 부분적으로 단리되거나 정제되는 것을 촉진시키는 시약을 포함하는 것인 방법.223. The method of any one of claims 220-222, wherein the lysis cartridge comprises reagents that facilitate at least partial isolation or purification of one or more target molecules from non-target molecules in the sample. 제222항 또는 제223항에 있어서, 시약이 세정제, 산, 및/또는 염기를 포함하는 것인 방법.224. The method of claim 222 or 223, wherein the reagent comprises a detergent, acid, and/or base. 제222항 내지 제224항 중 어느 한 항에 있어서, 시약이 용해 완충제를 포함하는 것인 방법.225. The method of any one of claims 222-224, wherein the reagent comprises a lysis buffer. 제225항에 있어서, 용해 완충제가 RIPA 완충제, GCl (구아니딘-HCl) 완충제, 및 GlyNP40 완충제로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.226. The method of claim 225, wherein the lysis buffer is selected from the group consisting of RIPA buffer, GCl (guanidine-HCl) buffer, and GlyNP40 buffer. 제220항 내지 제226항 중 어느 한 항에 있어서, 용해 카트리지 중의 하나 이상의 미세유체 채널이 세포 및/또는 조직의 전단 (예를 들어, 세포 및/또는 조직의 전단 유동)을 촉진시키는 것인 방법.227. The method of any one of claims 220-226, wherein the one or more microfluidic channels in the lysis cartridge promotes shearing of cells and/or tissue (eg, shear flow of cells and/or tissue). . 제220항 내지 제227항 중 어느 한 항에 있어서, 용해 카트리지가 세포 및/또는 조직의 기계적 전단을 촉진시키는 바늘 통로를 포함하는 것인 방법.228. The method of any one of claims 220-227, wherein the lysis cartridge comprises a needle passageway that promotes mechanical shearing of cells and/or tissue. 제228항에 있어서, 바늘 통로가 0.1 내지 1 mm의 내경을 갖는 것인 방법.229. The method of claim 228, wherein the needle passage has an inside diameter of 0.1 to 1 mm. 제220항 내지 제229항 중 어느 한 항에 있어서, 용해 카트리지 중의 하나 이상의 미세유체 채널이 포스트 어레이를 포함하는 것인 방법.230. The method of any one of claims 220-229, wherein one or more microfluidic channels in the lysis cartridge comprises an array of posts. 제220항 내지 제230항 중 어느 한 항에 있어서, 용해 카트리지가 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 가열되도록 구성되는 것인 방법.231. The method of any one of claims 220-230, wherein the dissolution cartridge is configured to be heated at an elevated temperature (eg, 20 to 60 °C). 제220항 내지 제231항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 용해 카트리지를 가열하도록 구성되는 것인 방법.232. The method of any one of claims 220-231, wherein the device is configured to heat the dissolution cartridge at an elevated temperature (eg, 20 to 60 °C). 제220항 내지 제232항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 용해 카트리지를 마이크로파 또는 초음파처리로 처리하도록 구성되는 것인 방법.233. The method of any one of claims 220-232, wherein the device is configured to microwave or sonicate the dissolution cartridge. 제212항 내지 제233항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (ii)가 자동화 샘플 제조 장치에서 수행되는 것인 방법.234. The method of any one of claims 212-233, wherein step (ii) is performed in an automated sample preparation device. 제234항에 있어서, 단계 (ii)가 풍부화 카트리지를 사용하여 수행되는 것인 방법.235. The method of claim 234, wherein step (ii) is performed using an enrichment cartridge. 제235항에 있어서, 풍부화 카트리지가 하나 이상의 친화성 매트릭스를 포함하는 것인 방법.236. The method of claim 235, wherein the enrichment cartridge comprises one or more affinity matrices. 제236항에 있어서, 하나 이상의 친화성 매트릭스가 풍부화 카트리지의 미세유체 채널에 있는 것인 방법.237. The method of claim 236, wherein the one or more affinity matrices are in a microfluidic channel of an enrichment cartridge. 제236항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 핵산이고, 고정화된 포획 프로브가 올리고뉴클레오티드 포획 프로브이고, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 상보적인 서열을 포함하는 것인 방법.237. The method of claim 236, wherein the one or more target molecules is a nucleic acid, the immobilized capture probe is an oligonucleotide capture probe, and the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least partially complementary to at least one of the one or more target molecules. . 제238항에 있어서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 표적 분자에 적어도 80%, 90% 95%, 또는 100% 상보적인 서열을 포함하는 것인 방법.239. The method of claim 238, wherein the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least 80%, 90% 95%, or 100% complementary to the target molecule. 제236항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 단백질이고, 고정화된 포획 프로브가 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나에 결합하는 단백질 포획 프로브인 방법.237. The method of claim 236, wherein the one or more target molecules are proteins and the immobilized capture probe is a protein capture probe that binds to at least one of the one or more target molecules. 제240항에 있어서, 단백질 포획 프로브가 압타머 또는 항체인 방법.241. The method of claim 240, wherein the protein capture probe is an aptamer or an antibody. 제240항 또는 제241항에 있어서, 단백질 포획 프로브가 10-9 내지 10-8 M, 10-8 내지 10-7 M, 10-7 내지 10-6 M, 10-6 내지 10-5 M, 10-5 내지 10-4 M, 10-4 내지 10-3 M, 또는 10-3 내지 10-2 M의 결합 친화도로 표적 단백질에 결합하는 것인 방법.The method of claim 240 or 241, wherein the protein capture probe is 10 -9 to 10 -8 M, 10 -8 to 10 -7 M, 10 -7 to 10 -6 M, 10 -6 to 10 -5 M, The method of binding to the target protein with a binding affinity of 10 -5 to 10 -4 M, 10 -4 to 10 -3 M, or 10 -3 to 10 -2 M. 제236항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 핵산이고, 고정화된 포획 프로브가 올리고뉴클레오티드 포획 프로브이고, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 적어도 하나의 비-표적 분자에 적어도 부분적으로 상보적인 서열을 포함하는 것인 방법.237. The method of claim 236, wherein the at least one target molecule is a nucleic acid, the immobilized capture probe is an oligonucleotide capture probe, and the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least partially complementary to at least one non-target molecule. . 제243항에 있어서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 비-표적 분자에 적어도 80%, 90% 95%, 또는 100% 상보적인 서열을 포함하는 것인 방법.244. The method of claim 243, wherein the oligonucleotide capture probe comprises a sequence that is at least 80%, 90% 95%, or 100% complementary to a non-target molecule. 제243항 또는 제244항에 있어서, 올리고뉴클레오티드 포획 프로브가 하나 이상의 표적 분자에 상보적이지 않은 것인 방법.245. The method of claim 243 or 244, wherein the oligonucleotide capture probe is not complementary to one or more target molecules. 제236항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자가 단백질이고, 고정화된 포획 프로브가 적어도 하나의 비-표적 분자에 결합하는 단백질 포획 프로브인 방법.237. The method of claim 236, wherein the one or more target molecules are proteins and the immobilized capture probe is a protein capture probe that binds at least one non-target molecule. 제246항에 있어서, 단백질 포획 프로브가 압타머 또는 항체인 방법.247. The method of claim 246, wherein the protein capture probe is an aptamer or an antibody. 제246항 또는 제247항에 있어서, 단백질 포획 프로브가 10-9 내지 10-8 M, 10-8 내지 10-7 M, 10-7 내지 10-6 M, 10-6 내지 10-5 M, 10-5 내지 10-4 M, 10-4 내지 10-3 M, 또는 10-3 내지 10-2 M의 결합 친화도로 비-표적 단백질에 결합하는 것인 방법.247. The method of claim 246 or 247, wherein the protein capture probe is 10 -9 to 10 -8 M, 10 -8 to 10 -7 M, 10 -7 to 10 -6 M, 10 -6 to 10 -5 M, and binds to a non-target protein with a binding affinity of 10 -5 to 10 -4 M, 10 -4 to 10 -3 M, or 10 -3 to 10 -2 M. 제246항 내지 제248항 중 어느 한 항에 있어서, 단백질 포획 프로브가 하나 이상의 표적 분자에 결합하지 않는 것인 방법.249. The method of any one of claims 246-248, wherein the protein capture probe does not bind one or more target molecules. 제243항 내지 제249항 중 어느 한 항에 있어서, 풍부화 카트리지가 비-표적 분자의 샘플을 고갈시키도록 구성되는 것인 방법.250. The method of any one of claims 243-249, wherein the enrichment cartridge is configured to deplete the sample of non-target molecules. 제212항 내지 제250항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (iii)이 자동화 샘플 제조 장치에서 수행되는 것인 방법.251. The method of any one of claims 212-250, wherein step (iii) is performed in an automated sample preparation device. 제251항에 있어서, 단계 (iii)이 단편화 카트리지를 사용하여 수행되는 것인 방법.252. The method of claim 251, wherein step (iii) is performed using a fragmentation cartridge. 제212항 내지 제233항, 제251항 및 제252항 중 어느 한 항에 있어서, 단편화 카트리지가 샘플 및/또는 하나 이상의 표적 분자를 소화시키거나 단편화하는 비-효소적 시약을 포함하는 것인 방법.253. The method of any one of claims 212-233, 251 or 252, wherein the fragmentation cartridge comprises a non-enzymatic reagent that digests or fragments the sample and/or one or more target molecules. . 제253항에 있어서, 샘플 및/또는 하나 이상의 표적 분자를 소화시키거나 단편화하는 비-효소적 시약이 세정제, 산, 및/또는 염기를 포함하는 것인 방법.254. The method of claim 253, wherein the non-enzymatic reagent that digests or fragments the sample and/or one or more target molecules comprises a detergent, acid, and/or base. 제253항 또는 제254항에 있어서, 샘플 및/또는 하나 이상의 표적 분자를 소화시키거나 단편화하는 비-효소적 시약이 시아노겐 브로마이드, 히드록실아민, 아이오도소벤조산, 디메틸 술폭시드, 염산, BNPS-스카톨 [2-(2-니트로페닐술페닐)-3-메틸인돌], 및/또는 2-니트로-5-티오시아노벤조산을 포함하는 것인 방법.254. The method of claim 253 or 254, wherein the non-enzymatic reagent that digests or fragments the sample and/or one or more target molecules is cyanogen bromide, hydroxylamine, iodosobenzoic acid, dimethyl sulfoxide, hydrochloric acid, BNPS -skatole [2-(2-nitrophenylsulfenyl)-3-methylindole], and/or 2-nitro-5-thiocyanobenzoic acid. 제252항 내지 제255항 중 어느 한 항에 있어서, 단편화 카트리지가 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나를 소화시키거나 단편화하는 하나 이상의 효소적 시약을 포함하는 것인 방법.256. The method of any one of claims 252-255, wherein the fragmentation cartridge comprises one or more enzymatic reagents that digest or fragment at least one of the one or more target molecules. 제256항에 있어서, 하나 이상의 효소적 시약이 하나 이상의 프로테아제를 포함하는 것인 방법.257. The method of claim 256, wherein the one or more enzymatic reagents comprise one or more proteases. 제257항에 있어서, 하나 이상의 프로테아제가 트립신, 키모트립신, LysC, LysN, AspN, GluC 및 ArgC로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.258. The method of claim 257, wherein the one or more proteases are selected from the group consisting of trypsin, chymotrypsin, LysC, LysN, AspN, GluC and ArgC. 제257항에 있어서, 하나 이상의 효소적 시약이 하나 이상의 엔도뉴클레아제 또는 엑소뉴클레아제를 포함하는 것인 방법.258. The method of claim 257, wherein the one or more enzymatic reagents comprise one or more endonucleases or exonucleases. 제252항 내지 제259항 중 어느 한 항에 있어서, 단편화 카트리지가 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 가열될 수 있는 것인 방법.260. The method of any one of claims 252-259, wherein the fragmentation cartridge can be heated at an elevated temperature (eg, 20 to 60 °C). 제252항 내지 제260항 중 어느 한 항에 있어서, 방법이 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 단편화 카트리지를 가열하도록 구성되는 것인 방법.261. The method of any one of claims 252-260, wherein the method is configured to heat the fragmentation cartridge at an elevated temperature (eg, 20 to 60 °C). 제252항 내지 제261항 중 어느 한 항에 있어서, 방법이 단편화 카트리지를 마이크로파 또는 초음파처리로 처리하도록 구성되는 것인 방법.262. The method of any one of claims 252-261, wherein the method is configured to subject the fragmentation cartridge to microwave or sonication. 제212항 내지 제262항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (iv)가 자동화 샘플 제조 장치에서 수행되는 것인 방법.263. The method of any one of claims 212-262, wherein step (iv) is performed in an automated sample preparation device. 제263항에 있어서, 단계 (iv)가 관능화 카트리지를 사용하여 수행되는 것인 방법.264. The method of claim 263, wherein step (iv) is performed using a functionalized cartridge. 제264항에 있어서, 관능화 카트리지가 하나 이상의 표적 분자의, 또는 그의 하나 이상의 단편의 모이어티 M0을 변형된 모이어티 M1로 공유 변형시키는 시약을 포함하는 제1 챔버를 포함하는 것인 방법.265. The method of claim 264, wherein the functionalization cartridge comprises a first chamber comprising a reagent that covalently transforms moiety M 0 of one or more target molecules, or of one or more fragments thereof, to modified moiety M 1 . . 제265항에 있어서, 시약이 비-효소적인 방법.266. The method of claim 265, wherein the reagent is non-enzymatic. 제265항 또는 제266항에 있어서, 공유 변형이 위치특이적인 방법.267. The method of claim 265 or 266, wherein the covalent modifications are regiospecific. 제265항 내지 제267항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자의, 또는 그의 하나 이상의 단편의 부분이 C-말단 카르복실레이트 기 또는 C-말단 아미노 기인 방법.268. The method of any one of claims 265-267, wherein a portion of one or more target molecules, or one or more fragments thereof, is a C-terminal carboxylate group or a C-terminal amino group. 제265항 내지 제268항 중 어느 한 항에 있어서, 시약이 완충제, 염, 유기 화합물, 산, 및/또는 염기를 포함하는 것인 방법.269. The method of any one of claims 265-268, wherein the reagent comprises a buffer, salt, organic compound, acid, and/or base. 제265항 내지 제269항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 표적 분자의, 또는 그의 하나 이상의 단편의 부분이 C-말단 아미노 기이고, 공유 변형이 디아조 전달인 방법.270. The method of any one of claims 265-269, wherein a portion of one or more target molecules, or one or more fragments thereof, is a C-terminal amino group and the covalent modification is diazo delivery. 제270항에 있어서, 모이어티 M0이 -NH2이고, 모이어티 M1이 -N3인 방법.271. The method of claim 270, wherein moiety M 0 is -NH 2 and moiety M 1 is -N 3 . 제269항에 있어서, 시약이 이미다졸-1-술포닐 아지드 및 구리 염 (예를 들어, 황산구리), 및 약 10 내지 11의 pH를 갖는 완충제를 포함하는 것인 방법.
[청구항 271]
제264항 내지 제272항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 챔버가 하나 이상의 미세유체 채널, 및/또는 임의로 정제 챔버를 통해 제2 챔버에 연결되는 것인 방법.
[청구항 272]
제271항에 있어서, 제2 챔버가 모이어티 M1을 공유 변형시켜 관능화된 펩티드를 생산하는 시약을 포함하는 것인 방법.
270. The method of claim 269, wherein the reagent comprises imidazole-1-sulfonyl azide and a copper salt (eg, copper sulfate), and a buffer having a pH of about 10 to 11.
[claim 271]
273. The method of any one of claims 264-272, wherein the first chamber is connected to the second chamber through one or more microfluidic channels, and/or optionally a purification chamber.
[claim 272]
272. The method of claim 271, wherein the second chamber contains reagents that covalently modify moiety M 1 to produce a functionalized peptide.
제272항에 있어서, 공유 변형이 전자고리화 클릭 반응인 방법.273. The method of claim 272, wherein the covalent modification is an electrocyclization click reaction. 제272항 또는 제273항에 있어서, 시약이 DBCO-표지된 DNA-스트렙타비딘 접합체 및 완충제를 포함하고, 임의로 DBCO-표지된 DNA-스트렙타비딘 접합체가 제2 챔버의 표면에 고정화되는 것인 방법.274. The method of claim 272 or 273, wherein the reagent comprises a DBCO-labeled DNA-streptavidin conjugate and a buffer, and optionally the DBCO-labeled DNA-streptavidin conjugate is immobilized to the surface of the second chamber. Way. 제274항에 있어서, 관능화된 펩티드가 DBCO-표지된 DNA-스트렙타비딘 접합체로 관능화되는 것인 방법.275. The method of claim 274, wherein the functionalized peptide is functionalized with a DBCO-labeled DNA-streptavidin conjugate. 제271항 내지 제273항 중 어느 한 항에 있어서, 변형된 표적 분자, 또는 그의 단편의 정제 또는 풍부화를 촉진시키는 수지를 포함하는, 제1 챔버 및 제2 챔버 사이에 위치된 정제 챔버를 포함하는 방법.274. The method of any one of claims 271-273, comprising a purification chamber positioned between a first chamber and a second chamber comprising a resin that facilitates purification or enrichment of the modified target molecule, or fragment thereof. Way. 제276항에 있어서, 수지가 세파덱스 수지, 임의로 G-10 세파덱스 수지인 방법.277. The method of claim 276, wherein the resin is a Sephadex resin, optionally a G-10 Sephadex resin. 제264항 내지 제277항 중 어느 한 항에 있어서, 관능화 카트리지가 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 가열될 수 있는 것인 방법.278. The method of any one of claims 264-277, wherein the functionalization cartridge can be heated at an elevated temperature (eg, 20-60 °C). 제264항 내지 제278항 중 어느 한 항에 있어서, 방법이 승온 (예를 들어, 20 내지 60 ℃)에서 관능화 카트리지를 가열하도록 구성되는 것인 방법.279. The method of any one of claims 264-278, wherein the method is configured to heat the functionalized cartridge at an elevated temperature (eg, 20 to 60 °C). 제264항 내지 제279항 중 어느 한 항에 있어서, 관능화 카트리지가 마이크로파 또는 초음파처리로 처리될 수 있는 것인 방법.280. The method of any one of claims 264-279, wherein the functionalized cartridge is amenable to microwave or sonication. 제264항 내지 제280항 중 어느 한 항에 있어서, 방법이 관능화 카트리지를 마이크로파 또는 초음파처리로 처리하도록 구성되는 것인 방법.281. The method of any one of claims 264-280, wherein the method is configured to subject the functionalized cartridge to microwave or sonication. 제212항 내지 제219항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (i), (ii), 및 (iii) 중 2개 이상이 단일 카트리지에서 수행되는 것인 방법.220. The method of any one of claims 212-219, wherein two or more of steps (i), (ii), and (iii) are performed in a single cartridge. (i) 하나 이상의 표적 분자를 포함하는 생물학적 샘플을 용해시키는 단계;
(ii) 하나 이상의 표적 분자 중 적어도 하나 및/또는 적어도 하나의 비-표적 분자를 풍부화하는 단계;
(iii) 하나 이상의 표적 분자를 단편화하는 단계; 및
(iv) 하나 이상의 표적 분자의 말단 모이어티를 관능화하는 단계
로부터 선택되는 단계 중 2개 이상을 수행하도록 구성된, 하나 이상의 표적 분자를 제조하기 위한 카트리지.
(i) lysing a biological sample comprising one or more target molecules;
(ii) enriching at least one of the one or more target molecules and/or at least one non-target molecule;
(iii) fragmenting one or more target molecules; and
(iv) functionalizing the terminal moiety of one or more target molecules
A cartridge for preparing one or more target molecules, configured to perform two or more of the steps selected from
제283항에 있어서, 카트리지가 단일-사용 카트리지 또는 다중-사용 카트리지인 카트리지.284. The cartridge of claim 283, wherein the cartridge is a single-use cartridge or a multi-use cartridge. 제283항 또는 제284항에 있어서, 카트리지가 자동화 단계 중 어느 하나에 사용되는 유체를 함유하고/거나 수송하도록 구성된 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하는 것인 카트리지.285. The cartridge of claim 283 or 284, wherein the cartridge comprises one or more microfluidic channels configured to contain and/or transport a fluid used in any of the automated steps. 제283항 또는 제284항에 있어서, 카트리지가 자동화 단계 중 어느 하나 사이에 하나 이상의 표적 분자를 함유하고/거나 수송하도록 구성된 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하는 것인 카트리지.285. The cartridge of claim 283 or 284, wherein the cartridge comprises one or more microfluidic channels configured to contain and/or transport one or more target molecules between any of the automated steps. 제283항 내지 제286항 중 어느 한 항에 있어서, 카트리지가 자동화 단계 중 어느 하나 사이에 하나 이상의 표적 분자의 정제를 위한 수지를 포함하는 것인 카트리지.287. The cartridge of any one of claims 283-286, wherein the cartridge comprises a resin for purification of one or more target molecules between any of the automated steps. 제287항에 있어서, 수지가 세파덱스 수지, 임의로 G-10 세파덱스 수지인 카트리지.288. The cartridge of claim 287, wherein the resin is a Sephadex resin, optionally a G-10 Sephadex resin.
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