RU2791444C2 - Reading systems - Google Patents
Reading systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2791444C2 RU2791444C2 RU2020142063A RU2020142063A RU2791444C2 RU 2791444 C2 RU2791444 C2 RU 2791444C2 RU 2020142063 A RU2020142063 A RU 2020142063A RU 2020142063 A RU2020142063 A RU 2020142063A RU 2791444 C2 RU2791444 C2 RU 2791444C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- enzyme
- secondary substrate
- polymerase
- complex
- label
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Перекрестная ссылка на родственную заявкуCross-reference to related application
[0001] Данная заявка притязает на приоритет предварительной заявки на патент (США) порядковый номер 62/806,545, поданной 15 февраля 2019 года, содержимое которой полностью включено в данный документ посредством ссылки.[0001] This application claims priority to U.S. Provisional Patent
Уровень техникиState of the art
[0002] Различные протоколы в биологическом или химическом исследовании заключают в себе выполнение большого числа управляемых реакций на локальных опорных поверхностях или в предварительно заданных реакционных камерах. Указанные реакции затем могут наблюдаться или обнаруживаться, и последующий анализ может помогать идентифицировать или раскрывать свойства химикатов, участвующих в реакции. В некоторых примерах, управляемые реакции генерируют люминесценцию, и в силу этого для обнаружения может использоваться оптическая система. В других примерах управляемые реакции изменяют заряд, проводимость или некоторое другое электрическое свойство, и в силу этого для обнаружения может использоваться электронная система.[0002] Various protocols in biological or chemical research involve performing a large number of controlled reactions on local support surfaces or in predetermined reaction chambers. These reactions can then be observed or detected, and subsequent analysis can help identify or reveal the properties of the chemicals involved in the reaction. In some examples, controlled reactions generate luminescence and therefore an optical system can be used for detection. In other examples, controlled reactions change charge, conductivity, or some other electrical property, and therefore an electronic system can be used for detection.
ВведениеIntroduction
[0003] Первый аспект, раскрытый в настоящем документе, представляет собой считывающую систему, содержащую pH-датчик, включающий в себя два электрода и проводящий канал, функционально соединенный с двумя электродами; и комплекс, присоединенный к проводящему каналу pH-датчика, причем комплекс включает в себя полимеразу, связанную, по меньшей мере, с одним изменяющим pH компонентом (компонентом изменения pH), который должен участвовать в формировании изменения pH поблизости от проводящего канала в силу потребления вторичного субстрата в текучей среде, которая раскрывается для pH-датчика, причем, по меньшей мере, один компонент изменения pH выбирается из группы, состоящей из фермента, координационного комплекса металла, кофактора и активатора.[0003] The first aspect disclosed herein is a reading system comprising a pH sensor including two electrodes and a conductive channel operatively connected to the two electrodes; and a complex attached to the conduction channel of the pH sensor, wherein the complex includes a polymerase associated with at least one pH-changing component (pH-changing component) that is to be involved in generating a pH change in the vicinity of the conductive channel by virtue of secondary consumption. a substrate in a fluid that is disclosed for a pH sensor, wherein at least one pH change component is selected from the group consisting of an enzyme, a metal coordination complex, a cofactor, and an activator.
[0004] В примере этого первого аспекта, по меньшей мере, один компонент изменения pH представляет собой фермент, при этом фермент формирует кислоту или основание в реакции с вторичным субстратом. В одном конкретном примере, фермент выбирается из группы, состоящей из гидролаз и оксидаз.[0004] In an example of this first aspect, at least one pH change component is an enzyme, wherein the enzyme forms an acid or base in reaction with a secondary substrate. In one specific example, the enzyme is selected from the group consisting of hydrolases and oxidases.
[0005] В примере этого первого аспекта, кинетика, по меньшей мере, одного компонента изменения pH, по меньшей мере, в 10 раз быстрее кинетики полимеразы.[0005] In an example of this first aspect, the kinetics of at least one pH change component is at least 10 times faster than the polymerase kinetics.
[0006] В примере этого первого аспекта, по меньшей мере, один компонент изменения pH представляет собой фермент, и комплекс дополнительно содержит конъюгат нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента, присоединенный к ферменту.[0006] In an example of this first aspect, at least one pH change component is an enzyme, and the complex further comprises a nucleic acid hairpin/enzyme inhibitor conjugate attached to the enzyme.
[0007] В примере этого первого аспекта, по меньшей мере, один компонент изменения pH представляет собой фермент; и комплекс дополнительно включает в себя второй фермент, присоединенный к полимеразе.[0007] In an example of this first aspect, at least one pH change component is an enzyme; and the complex further includes a second enzyme attached to the polymerase.
[0008] В примере этого первого аспекта, комплекс представляет собой слитый белок или химеру белка.[0008] In an example of this first aspect, the complex is a fusion protein or protein chimera.
[0009] В примере этого первого аспекта, проводящий канал pH-датчика выбирается из группы, состоящей из полупроводящей наноструктуры, графеновой наноструктуры, металлической наноструктуры и проводящей полимерной наноструктуры.[0009] In an example of this first aspect, the conductive channel of the pH sensor is selected from the group consisting of a semiconductive nanostructure, a graphene nanostructure, a metal nanostructure, and a conductive polymer nanostructure.
[0010] Пример этого первого аспекта дополнительно содержит опору, включающую в себя множество углублений, отделенных посредством промежуточных областей, при этом, по меньшей мере, проводящий канал pH-датчика находится внизу одного из множества углублений; и множество дополнительных pH-датчиков, при этом, по меньшей мере, проводящий канал каждого из множества дополнительных pH-датчиков находится внизу соответствующего одного из множества углублений. В одном конкретном примере, каждое из множества углублений включает в себя боковые стенки, при этом боковые стенки включают в себя буферный pH-материал.[0010] An example of this first aspect further comprises a support including a plurality of recesses separated by intervening regions, wherein at least a pH sensor conduit is at the bottom of one of the plurality of recesses; and a plurality of additional pH sensors, wherein at least the conductive channel of each of the plurality of additional pH sensors is at the bottom of a respective one of the plurality of recesses. In one specific example, each of the plurality of recesses includes side walls, wherein the side walls include a pH buffer material.
[0011] Следует понимать, что любые признаки считывающей системы, раскрытой в данном документе, могут комбинироваться между собой согласно любому требуемому способу и/или конфигурации.[0011] It should be understood that any features of the reading system disclosed herein may be combined with each other according to any desired method and/or configuration.
[0012] Второй аспект, раскрытый в данном документе, представляет собой комплект, содержащий pH-датчик, включающий в себя два электрода и проводящий канал, функционально соединенный с двумя электродами; и текучую среду, включающую в себя жидкость-носитель и комплекс в жидкости-носителе, причем комплекс включает в себя полимеразу, связанную, по меньшей мере, с одним ферментом, который должен создавать изменение pH поблизости от проводящего канала в силу потребления вторичного субстрата во второй текучей среде, которая раскрывается для pH-датчика.[0012] A second aspect disclosed herein is a kit comprising a pH sensor including two electrodes and a conductive channel operatively connected to the two electrodes; and a fluid comprising a carrier fluid and a complex in the carrier fluid, wherein the complex includes a polymerase associated with at least one enzyme that is to create a pH change in the vicinity of the conductive channel due to the consumption of a secondary substrate in the second fluid, which is disclosed for the pH sensor.
[0013] Пример этого второго аспекта дополнительно содержит вторую текучую среду, включающую в себя вторую жидкость-носитель и меченый нуклеотид, который включает в себя нуклеотид, связывающую молекулу (молекулу-линкер), присоединенную к терминальной фосфатной группе нуклеотида, и метку, присоединенную к связывающей молекуле, причем метка выбирается из группы, состоящей из первой группы, которая улучшает кинетику фермента, и второй группы, которая замедляет кинетику фермента. В одном конкретном примере, вторичный субстрат находится во второй текучей среде и представляет собой отдельную молекулу относительно меченого нуклеотида, и первая группа или вторая группа должна изменять кинетику реакции формирования кислоты или основания, заключающей в себе фермент и вторичный субстрат. В другом конкретном примере, вторичный субстрат находится во второй текучей среде и представляет собой отдельную молекулу относительно меченого нуклеотида, метка представляет собой вторую группу, которая замедляет кинетику фермента, и вторая группа выбирается из группы, состоящей из аллостерического ингибитора, группы стерического исключения и буферизующей группы. В еще одном другом конкретном примере, вторичный субстрат находится во второй текучей среде и представляет собой отдельную молекулу относительно меченого нуклеотида, метка представляет собой первую группу, которая улучшает кинетику фермента, и первая группа представляет собой кофактор фермента.[0013] An example of this second aspect further comprises a second fluid including a second carrier fluid and a labeled nucleotide that includes a nucleotide that has a binding molecule (linker molecule) attached to the terminal phosphate group of the nucleotide and a label attached to binding molecule, and the label is selected from the group consisting of the first group, which improves the kinetics of the enzyme, and the second group, which slows down the kinetics of the enzyme. In one particular example, the secondary substrate is in a second fluid and is a single molecule relative to the labeled nucleotide, and the first or second group is to change the kinetics of the acid or base formation reaction comprising the enzyme and the secondary substrate. In another specific example, the secondary substrate is in the second fluid and is a single molecule relative to the labeled nucleotide, the label is the second group that retards enzyme kinetics, and the second group is selected from the group consisting of an allosteric inhibitor, a steric exclusion group, and a buffering group. . In yet another specific example, the secondary substrate is in the second fluid and is a single molecule relative to the labeled nucleotide, the label is the first moiety that improves enzyme kinetics, and the first moiety is the enzyme's cofactor.
[0014] Другой пример этого второго аспекта дополнительно содержит вторую текучую среду, включающую в себя вторую жидкость-носитель и меченый нуклеотид, который включает в себя нуклеотид и вторичный субстрат, присоединенный к основанию или сахару нуклеотида, при этом кинетика вторичного субстрата, по меньшей мере, в 10 раз быстрее кинетики полимеразы.[0014] Another example of this second aspect further comprises a second fluid including a second carrier fluid and a labeled nucleotide that includes a nucleotide and a secondary substrate attached to a base or sugar of the nucleotide, wherein the kinetics of the secondary substrate is at least , 10 times faster than polymerase kinetics.
[0015] Следует понимать, что любые признаки комплекта могут комбинироваться между собой любым требуемым способом. Кроме того, следует понимать, что любая комбинация признаков этого комплекта и/или считывающей системы может использоваться совместно и/или комбинироваться с любым из примеров, раскрытых в данном документе.[0015] It should be understood that any features of the kit can be combined with each other in any desired way. In addition, it should be understood that any combination of the features of this kit and/or reader system can be used in conjunction with and/or combined with any of the examples disclosed herein.
[0016] Третий аспект, раскрытый в данном документе, представляет собой комплект, содержащий pH-датчик, включающий в себя два электрода и проводящий канал, функционально соединенный с двумя электродами; и текучую среду, включающую в себя жидкость-носитель и комплекс в жидкости-носителе, причем комплекс включает в себя полимеразу, связанную с координационным комплексом металла, который должен создавать изменение pH поблизости от проводящего канала в силу потребления вторичного субстрата во второй текучей среде, которая раскрывается для pH-датчика.[0016] A third aspect disclosed herein is a kit comprising a pH sensor including two electrodes and a conductive channel operatively connected to the two electrodes; and a fluid comprising a carrier fluid and a complex in the carrier fluid, the complex including a polymerase associated with a metal coordination complex that is to create a pH change in the vicinity of the conductive channel due to the consumption of a secondary substrate in the second fluid, which disclosed for the pH sensor.
[0017] Пример этого третьего аспекта дополнительно содержит вторую текучую среду, включающую в себя вторую жидкость-носитель; вторичный субстрат (при этом вторичный субстрат должен формировать кислоту или основание через реакцию с координационным комплексом металла) и меченый нуклеотид, который включает в себя нуклеотид, связывающую молекулу, присоединенную к терминальной фосфатной группе нуклеотида, и метку, присоединенную к связывающей молекуле, причем метка представляет собой лиганд для металла координационного комплекса металла, при этом лиганд изменяет каталитическое свойство координационного комплекса металла.[0017] An example of this third aspect further comprises a second fluid including a second carrier fluid; a secondary substrate (in which case the secondary substrate must form an acid or base through reaction with a metal coordination complex) and a labeled nucleotide that includes a nucleotide binding molecule attached to the terminal phosphate group of the nucleotide and a label attached to the binding molecule, where the label represents is a ligand for the metal of the metal coordination complex, wherein the ligand changes the catalytic property of the metal coordination complex.
[0018] Следует понимать, что любые признаки этого комплекта могут комбинироваться между собой любым требуемым способом. Кроме того, следует понимать, что любая комбинация признаков этого комплекта и/или считывающей системы, и/или другого комплекта может использоваться совместно и/или комбинироваться с любым из примеров, раскрытых в данном документе.[0018] It should be understood that any features of this kit can be combined with each other in any desired way. In addition, it should be understood that any combination of features of this kit and/or reading system, and/or other kit can be used in conjunction and/or combined with any of the examples disclosed herein.
[0019] Четвертый аспект, раскрытый в данном документе, представляет собой меченый нуклеотид, содержащий нуклеотид, связывающую молекулу, присоединенную к терминальной фосфатной группе нуклеотида, и каталитическую метку, присоединенную к связывающей молекуле, при этом каталитическая метка должна создавать изменение pH в силу потребления вторичного субстрата в текучей среде с меченым нуклеотидом.[0019] The fourth aspect disclosed herein is a labeled nucleotide comprising a nucleotide, a binding molecule attached to the terminal phosphate group of the nucleotide, and a catalytic label attached to the binding molecule, wherein the catalytic label should create a pH change due to consumption of secondary substrate in a labeled nucleotide fluid.
[0020] В примере четвертого аспекта, каталитическая метка выбирается из группы, состоящей из гидролаз и оксидаз.[0020] In the example of the fourth aspect, the catalytic label is selected from the group consisting of hydrolases and oxidases.
[0021] Следует понимать, что любые признаки этого меченого нуклеотида могут комбинироваться между собой любым требуемым способом. Кроме того, следует понимать, что любая комбинация признаков этого меченого нуклеотида и/или считывающей системы, и/или комплектов может использоваться совместно и/или комбинироваться с любым из примеров, раскрытых в данном документе.[0021] It should be understood that any features of this labeled nucleotide can be combined with each other in any desired manner. In addition, it should be understood that any combination of features of this labeled nucleotide and/or reading system and/or kits can be used in conjunction and/or combined with any of the examples disclosed herein.
[0022] Пятый аспект, раскрытый в данном документе, представляет собой комплект, содержащий меченый нуклеотид четвертого аспекта и считывающую систему, включающую в себя два электрода, проводящий канал, функционально соединенный с двумя электродами, и комплекс, присоединенный к проводящему каналу, причем комплекс включает полимеразу, конъюгированную с кофактором или активатором каталитической метки меченого нуклеотида.[0022] The fifth aspect disclosed herein is a kit containing a labeled nucleotide of the fourth aspect and a reading system including two electrodes, a conduction channel operably connected to the two electrodes, and a complex attached to the conduction channel, the complex comprising a polymerase conjugated to a cofactor or catalytic tag activator of the labeled nucleotide.
[0023] Следует понимать, что любые признаки этого комплекта могут комбинироваться между собой любым требуемым способом. Кроме того, следует понимать, что любая комбинация признаков этого комплекта и/или считывающей системы, и/или других комплектов, и/или меченого нуклеотида может использоваться совместно и/или комбинироваться с любым из примеров, раскрытых в данном документе.[0023] It should be understood that any features of this kit can be combined with each other in any desired way. In addition, it should be understood that any combination of features of this kit and/or reading system, and/or other kits, and/or labeled nucleotide can be used in conjunction and/or combined with any of the examples disclosed herein.
[0024] Шестой аспект, раскрытый в данном документе, представляет собой меченый нуклеотид, содержащий нуклеотид, имеющий блокирующую группу 3'-OH, расщепляемую связывающую молекулу, присоединенную к основанию или сахару нуклеотида, и метку, присоединенную к расщепляемой связывающей молекуле, при этом метка должна участвовать в реакции изменения pH, заключающей в себе вторичный субстрат.[0024] The sixth aspect disclosed herein is a labeled nucleotide comprising a nucleotide having a 3'-OH blocking group, a cleavable binding molecule attached to the base or sugar of the nucleotide, and a label attached to the cleavable binding molecule, wherein the label must participate in the reaction of changing the pH, which contains a secondary substrate.
[0025] Следует понимать, что любые признаки этого меченого нуклеотида могут комбинироваться между собой любым требуемым способом. Кроме того, следует понимать, что любая комбинация признаков этого меченого нуклеотида и/или считывающей системы, и/или комплектов, и/или другого меченого нуклеотида может использоваться совместно и/или комбинироваться с любым из примеров, раскрытых в данном документе.[0025] It should be understood that any features of this labeled nucleotide can be combined with each other in any desired manner. In addition, it should be understood that any combination of features of this labeled nucleotide and/or reading system and/or kits and/or other labeled nucleotide can be used in conjunction with and/or combined with any of the examples disclosed herein.
[0026] Седьмой аспект, раскрытый в данном документе, представляет собой комплект, содержащий меченый нуклеотид шестого аспекта и считывающую систему, включающую в себя два электрода, проводящий канал, функционально соединенный с двумя электродами, и комплекс, присоединенный к проводящему каналу, причем комплекс включает в себя полимеразу, конъюгированную с кофактором или активатором каталитической метки меченого нуклеотида.[0026] The seventh aspect disclosed herein is a kit containing a labeled nucleotide of the sixth aspect and a reading system including two electrodes, a conduction channel operably connected to the two electrodes, and a complex attached to the conduction channel, the complex comprising into itself a polymerase conjugated with a cofactor or an activator of the labeled nucleotide catalytic label.
[0027] Следует понимать, что любые признаки этого комплекта могут комбинироваться между собой любым требуемым способом. Кроме того, следует понимать, что любая комбинация признаков этого комплекта и/или считывающей системы, и/или комплектов, и/или меченых нуклеотидов может использоваться совместно и/или комбинироваться с любым из примеров, раскрытых в данном документе.[0027] It should be understood that any of the features of this kit can be combined with each other in any desired way. In addition, it should be understood that any combination of the features of this kit and/or reading system and/or kits and/or labeled nucleotides can be used in conjunction with and/or combined with any of the examples disclosed herein.
[0028] Восьмой аспект, раскрытый в данном документе, представляет собой способ, содержащий введение текучей среду в решетку датчиков, включающую в себя множество отдельно адресуемых проводящих каналов, за счет этого присоединяя комплекс, по меньшей мере, к некоторым из множества отдельно адресуемых проводящих каналов, причем комплекс включает в себя полимеразу и компонент изменения pH, связанный с полимеразой, причем компонент изменения pH выбирается из группы, состоящей из фермента, который должен катализировать потребление вторичного субстрата в растворе, который должен быть доступным для решетки датчиков, координационного комплекса металла, который должен катализировать потребление вторичного субстрата в растворе, который должен быть доступным для решетки датчиков, и кофактора или активатора каталитической метки, присоединенной к меченому нуклеотиду, который должен вводиться в решетку датчиков.[0028] An eighth aspect disclosed herein is a method comprising injecting a fluid into a sensor array including a plurality of separately addressable conductive channels, thereby attaching the complex to at least some of the plurality of separately addressable conductive channels. , and the complex includes a polymerase and a pH change component associated with the polymerase, and the pH change component is selected from the group consisting of an enzyme that should catalyze the consumption of a secondary substrate in a solution that should be available to the array of sensors, a metal coordination complex that must catalyze the consumption of a secondary substrate in solution, which must be available to the array of sensors, and a cofactor or activator of the catalytic label attached to the labeled nucleotide, which must be introduced into the array of sensors.
[0029] Следует понимать, что любые признаки этого способа могут комбинироваться между собой любым требуемым способом. Кроме того, следует понимать, что любая комбинация признаков этого способа и/или считывающей системы, и/или комплектов, и/или меченых нуклеотидов может использоваться совместно и/или комбинироваться с любым из примеров, раскрытых в данном документе.[0029] It should be understood that any of the features of this method can be combined with each other in any desired way. Furthermore, it should be understood that any combination of features of this method and/or reading system and/or kits and/or labeled nucleotides may be used in conjunction with and/or combined with any of the examples disclosed herein.
[0030] Девятый аспект, раскрытый в данном документе, представляет собой способ, содержащий введение матричной полинуклеотидной цепи в датчик, имеющий полимеразу, привязанную к проводящему каналу; введение текучей среды, включающей в себя вторичный субстрат и меченые нуклеотиды, в датчик, за счет чего нуклеотид одного из меченых нуклеотидов связывается с полимеразой, и метка одного из меченых нуклеотидов участвует в реакции изменения pH, заключающей в себе вторичный субстрат, который находится поблизости от проводящего канала; и обнаружение ответа проводящего канала.[0030] The ninth aspect disclosed herein is a method comprising introducing a template polynucleotide strand into a sensor having a polymerase bound to a conductive channel; introducing a fluid comprising a secondary substrate and labeled nucleotides into the sensor, whereby a nucleotide of one of the labeled nucleotides binds to a polymerase, and a label of one of the labeled nucleotides participates in a pH change reaction involving a secondary substrate that is located in the vicinity of conducting channel; and detecting a conductive channel response.
[0031] В примере этого девятого аспекта, полимераза датчика представляет собой часть комплекса с ферментным катализатором, метка представляет собой группу, которая улучшает или замедляет кинетику ферментного катализатора, и способ дополнительно содержит обнаружение изменения заряда по сравнению с базовым зарядом.[0031] In an example of this ninth aspect, the sensor polymerase is part of a complex with an enzyme catalyst, the label is a group that improves or retards the kinetics of the enzyme catalyst, and the method further comprises detecting a charge change from base charge.
[0032] В примере этого девятого аспекта, полимераза датчика представляет собой часть комплекса с ферментным катализатором, метка представляет собой вторичный субстрат, и способ дополнительно содержит обнаружение изменения заряда по сравнению с базовым зарядом.[0032] In an example of this ninth aspect, the sensor polymerase is part of an enzyme catalyst complex, the label is a secondary substrate, and the method further comprises detecting a change in charge from base charge.
[0033] В примере этого девятого аспекта, полимераза датчика представляет собой часть комплекса с координационным комплексом металла, метка представляет собой лиганд для металла координационного комплекса металла, и способ дополнительно содержит обнаружение изменения заряда по сравнению с базовым зарядом.[0033] In an example of this ninth aspect, the sensor polymerase is part of a complex with a metal coordination complex, the label is a ligand for the metal of the metal coordination complex, and the method further comprises detecting a change in charge from base charge.
[0034] В примере этого девятого аспекта, полимераза датчика представляет собой часть комплекса с ферментным катализатором, конъюгат нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента присоединяется к ферментному катализатору, метка представляет собой олигонуклеотидную последовательность, которая является комплементарной части конъюгата нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента, и способ дополнительно содержит обнаружение изменения заряда по сравнению с базовым зарядом.[0034] In an example of this ninth aspect, the sensor polymerase is part of a complex with an enzyme catalyst, the nucleic acid hairpin/enzyme inhibitor conjugate is attached to the enzyme catalyst, the label is an oligonucleotide sequence that is complementary to the nucleic acid hairpin/enzyme inhibitor conjugate, and the method further contains the detection of a charge change compared to the base charge.
[0035] Любой один или более примеров девятого аспекта дополнительно могут содержать идентификацию нуклеотида, связанного с полимеразой, из изменения заряда и/или темпа изменения заряда.[0035] Any one or more examples of the ninth aspect may further comprise identifying the nucleotide associated with the polymerase from charge change and/or charge change rate.
[0036] В примере этого девятого аспекта, меченые нуклеотиды имеют отличающиеся скорости включения, и способ дополнительно содержит идентификацию связанного меченого нуклеотида посредством его отличающейся скорости включения.[0036] In the example of this ninth aspect, the labeled nucleotides have different incorporation rates, and the method further comprises identifying the bound labeled nucleotide by its different incorporation rate.
[0037] Следует понимать, что любые признаки этого способа могут комбинироваться между собой любым требуемым способом. Кроме того, следует понимать, что любая комбинация признаков этого способа и/или других способов, и/или считывающей системы, и/или комплектов, и/или меченых нуклеотидов может использоваться совместно и/или комбинироваться с любым из примеров, раскрытых в данном документе.[0037] It should be understood that any of the features of this method can be combined with each other in any desired way. In addition, it should be understood that any combination of features of this method and/or other methods and/or reading system and/or kits and/or labeled nucleotides may be used in conjunction with and/or combined with any of the examples disclosed herein. .
[0038] Десятый аспект, раскрытый в данном документе, представляет собой способ, содержащий выбор компонента изменения pH из группы, состоящей из фермента, который должен катализировать потребление вторичного субстрата в растворе, координационного комплекса металла, который должен катализировать потребление вторичного субстрата в растворе, и кофактора или активатора каталитической метки, присоединенной к меченому нуклеотиду; конъюгирование полимеразы с компонентом изменения pH для того, чтобы формировать комплекс; и присоединение комплекса к проводящему каналу, функционально соединенному с двумя электродами.[0038] The tenth aspect disclosed herein is a method comprising selecting a pH change component from the group consisting of an enzyme that is to catalyze consumption of a secondary substrate in solution, a metal coordination complex that is to catalyze consumption of a secondary substrate in solution, and a cofactor or activator for a catalytic label attached to a labeled nucleotide; conjugating the polymerase with the pH change component to form a complex; and attaching the complex to a conductive channel operably connected to the two electrodes.
[0039] Следует понимать, что любые признаки этого способа могут комбинироваться между собой любым требуемым способом. Кроме того, следует понимать, что любая комбинация признаков этого способа и/или других способов, и/или считывающей системы, и/или комплектов, и/или меченых нуклеотидов может использоваться совместно и/или комбинироваться с любым из примеров, раскрытых в данном документе.[0039] It should be understood that any of the features of this method can be combined with each other in any desired way. In addition, it should be understood that any combination of features of this method and/or other methods and/or reading system and/or kits and/or labeled nucleotides may be used in conjunction with and/or combined with any of the examples disclosed herein. .
[0040] Одиннадцатый аспект, раскрытый в данном документе, представляет собой смесь для включения, содержащую жидкость-носитель; комплекс, включающий в себя полимеразу и компонент изменения pH, связанный с полимеразой, причем компонент изменения pH выбирается из группы, состоящей из фермента, который должен катализировать потребление вторичного субстрата, координационного комплекса металла, который должен катализировать потребление вторичного субстрата, и кофактора или активатора, который должен катализировать потребление вторичного субстрата; и меченый нуклеотид, включающий в себя нуклеотид, связывающую молекулу, присоединенную к терминальной фосфатной группе нуклеотида, и метку, присоединенную к связывающей молекуле, при этом метка должна участвовать в реакции изменения pH, заключающей в себе вторичный субстрат.[0040] The eleventh aspect disclosed herein is an inclusion mixture comprising a carrier liquid; a complex comprising a polymerase and a pH change component associated with the polymerase, wherein the pH change component is selected from the group consisting of an enzyme that is to catalyze the consumption of the secondary substrate, a metal coordination complex that is to catalyze the consumption of the secondary substrate, and a cofactor or activator, which should catalyze the consumption of the secondary substrate; and a labeled nucleotide comprising a nucleotide having a binding molecule attached to a terminal phosphate group of the nucleotide and a label attached to the binding molecule, which label must participate in a pH change reaction comprising a secondary substrate.
[0041] В примере этого одиннадцатого аспекта, компонент изменения pH представляет собой фермент, и метка выбирается из группы, состоящей из первой группы, которая улучшает кинетику фермента, и второй группы, которая замедляет кинетику фермента; компонент изменения pH представляет собой координационный комплекс металла, и метка представляет собой лиганд для металла координационного комплекса металла, при этом лиганд изменяет каталитическое свойство координационного комплекса металла; или компонент изменения pH представляет собой кофактор или активатор, и метка представляет собой каталитическую метку, которая активируется посредством кофактора или активатора.[0041] In the example of this eleventh aspect, the pH change component is an enzyme, and the label is selected from the group consisting of a first group that improves the kinetics of the enzyme and a second group that slows down the kinetics of the enzyme; the pH change component is a metal coordination complex, and the label is a ligand for the metal of the metal coordination complex, wherein the ligand changes the catalytic property of the metal coordination complex; or the pH change component is a cofactor or activator, and the label is a catalytic label that is activated by the cofactor or activator.
[0042] В примере этого одиннадцатого аспекта, компонент изменения pH представляет собой фермент; комплекс дополнительно включает в себя конъюгат нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента, присоединенный к ферменту; и метка представляет собой олигонуклеотидную последовательность, которая является комплементарной части конъюгата нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента.[0042] In the example of this eleventh aspect, the pH change component is an enzyme; the complex further includes a nucleic acid hairpin/enzyme inhibitor conjugate attached to the enzyme; and the label is an oligonucleotide sequence that is complementary to the nucleic acid hairpin/enzyme inhibitor conjugate.
[0043] Следует понимать, что любые признаки этой смеси для включения могут комбинироваться между собой любым требуемым способом. Кроме того, следует понимать, что любая комбинация признаков смеси для включения и/или способов, и/или считывающей системы, и/или комплектов, и/или меченых нуклеотидов может использоваться совместно и/или комбинироваться с любым из примеров, раскрытых в данном документе.[0043] It should be understood that any features of this inclusion mixture may be combined with each other in any desired manner. In addition, it should be understood that any combination of features of the mixture for inclusion and/or methods and/or reading system and/or kits and/or labeled nucleotides can be used together and/or combined with any of the examples disclosed herein. .
[0044] Двенадцатый аспект, раскрытый в данном документе, представляет собой комплект, содержащий смесь для включения одиннадцатого аспекта и смесь с вторичным субстратом, включающую в себя вторую жидкость-носитель и вторичный субстрат.[0044] The twelfth aspect disclosed herein is a kit containing a mixture to include the eleventh aspect and a secondary substrate mixture comprising a second carrier fluid and a secondary substrate.
[0045] Пример двенадцатого аспекта дополнительно содержит проточную кювету, включающую в себя подложку, включающую в себя множество углублений, отделенных посредством промежуточных областей; проводящий канал внизу каждого из множества углублений; и, по меньшей мере, один праймер, прикрепляемый в каждом из углублений.[0045] An example of the twelfth aspect further comprises a flow cell including a substrate including a plurality of recesses separated by intermediate regions; a conductive channel at the bottom of each of the plurality of recesses; and at least one primer attached in each of the recesses.
[0046] Следует понимать, что любые признаки этого комплекта могут комбинироваться между собой любым требуемым способом. Кроме того, следует понимать, что любая комбинация признаков этого комплекта и/или смеси для включения, и/или способов, и/или считывающей системы, и/или других комплектов, и/или меченых нуклеотидов может использоваться совместно и/или комбинироваться с любым из примеров, раскрытых в данном документе.[0046] It should be understood that any of the features of this kit can be combined with each other in any desired way. In addition, it should be understood that any combination of the features of this kit and/or inclusion mix and/or methods and/or reading system and/or other kits and/or labeled nucleotides can be used in conjunction with and/or combined with any from the examples disclosed in this document.
[0047] Тринадцатый аспект, раскрытый в данном документе, представляет собой смесь для включения, содержащую жидкость-носитель, включающую в себя буфер; комплекс, включающий в себя полимеразу и компонент изменения pH, связанный с полимеразой, причем компонент изменения pH выбирается из группы, состоящей из фермента, который должен катализировать потребление вторичного субстрата, координационного комплекса металла, который должен катализировать потребление вторичного субстрата, и кофактора или активатора, который должен катализировать потребление вторичного субстрата; и меченый нуклеотид, включающий в себя нуклеотид, имеющий блокирующую группу 3'-OH, расщепляемую связывающую молекулу, присоединенную к основанию или сахару нуклеотида, и метку, присоединенную к связывающей молекуле, при этом метка должна участвовать в реакции изменения pH, заключающей в себе вторичный субстрат.[0047] The thirteenth aspect disclosed herein is an inclusion mixture containing a carrier liquid comprising a buffer; a complex comprising a polymerase and a pH change component associated with the polymerase, wherein the pH change component is selected from the group consisting of an enzyme that is to catalyze the consumption of the secondary substrate, a metal coordination complex that is to catalyze the consumption of the secondary substrate, and a cofactor or activator, which should catalyze the consumption of the secondary substrate; and a labeled nucleotide comprising a nucleotide having a 3'-OH blocking group, a cleavable binding molecule attached to the base or sugar of the nucleotide, and a label attached to the binding molecule, wherein the label must participate in a pH change reaction involving a secondary substrate.
[0048] В примере тринадцатого аспекта, компонент изменения pH представляет собой фермент, и метка выбирается из группы, состоящей из первой группы, которая улучшает кинетику фермента, второй группы, которая замедляет кинетику фермента, и вторичного субстрата; или компонент изменения pH представляет собой координационный комплекс металла, и метка представляет собой лиганд для металла координационного комплекса металла, при этом лиганд изменяет каталитическое свойство координационного комплекса металла; или компонент изменения pH представляет собой кофактор или активатор, и метка представляет собой каталитическую метку, которая активируется посредством кофактора или активатора.[0048] In the example of the thirteenth aspect, the pH change component is an enzyme, and the label is selected from the group consisting of a first group that improves the kinetics of the enzyme, a second group that slows down the kinetics of the enzyme, and a secondary substrate; or the pH change component is a metal coordination complex, and the label is a ligand for the metal of the metal coordination complex, wherein the ligand changes the catalytic property of the metal coordination complex; or the pH change component is a cofactor or activator, and the label is a catalytic label that is activated by the cofactor or activator.
[0049] В примере тринадцатого аспекта, компонент изменения pH представляет собой фермент; комплекс дополнительно включает в себя конъюгат нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента, присоединенный к ферменту; и метка представляет собой олигонуклеотидную последовательность, которая является комплементарной части конъюгата нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента.[0049] In the example of the thirteenth aspect, the pH change component is an enzyme; the complex further includes a nucleic acid hairpin/enzyme inhibitor conjugate attached to the enzyme; and the label is an oligonucleotide sequence that is complementary to the nucleic acid hairpin/enzyme inhibitor conjugate.
[0050] Следует понимать, что любые признаки этого комплекта для включения могут комбинироваться между собой любым требуемым способом. Кроме того, следует понимать, что любая комбинация признаков этой смеси для включения и/или способов, и/или считывающей системы, и/или комплектов, и/или меченых нуклеотидов может использоваться совместно и/или комбинироваться с любым из примеров, раскрытых в данном документе.[0050] It should be understood that any of the features of this inclusion kit can be combined with each other in any desired manner. In addition, it should be understood that any combination of features of this mixture for inclusion and/or methods and/or reading system and/or kits and/or labeled nucleotides can be used together and/or combined with any of the examples disclosed in this document.
[0051] Четырнадцатый аспект, раскрытый в данном документе, представляет собой комплект, содержащий смесь для включения, заданную в тринадцатом аспекте, и смесь с вторичным субстратом, включающую в себя вторую жидкость-носитель и вторичный субстрат.[0051] The fourteenth aspect disclosed herein is a kit containing the inclusion mixture defined in the thirteenth aspect and a secondary substrate mixture comprising a second carrier fluid and a secondary substrate.
[0052] Пример четырнадцатого аспекта дополнительно содержит проточную кювету, включающую в себя подложку, включающую в себя множество углублений, отделенных посредством промежуточных областей; проводящий канал внизу каждого из множества углублений; и праймер, прикрепляемый в каждом из углублений.[0052] An example of the fourteenth aspect further comprises a flow cell including a substrate including a plurality of recesses separated by intermediate regions; a conductive channel at the bottom of each of the plurality of recesses; and a primer attached in each of the recesses.
[0053] Пример четырнадцатого аспекта дополнительно содержит раствор деблокирующего агента.[0053] An example of the fourteenth aspect further comprises a solution of a deblocking agent.
[0054] Следует понимать, что любые признаки этого комплекта могут комбинироваться между собой любым требуемым способом. Кроме того, следует понимать, что любая комбинация признаков этого комплекта и/или способов, и/или считывающей системы, и/или других комплектов, и/или меченых нуклеотидов, и/или смеси для включения может использоваться совместно и/или комбинироваться с любым из примеров, раскрытых в данном документе.[0054] It should be understood that any features of this kit can be combined with each other in any desired way. In addition, it should be understood that any combination of the features of this kit and/or methods and/or reading system and/or other kits and/or labeled nucleotides and/or incorporation mixture can be used together and/or combined with any from the examples disclosed in this document.
[0055] Еще дополнительно, следует понимать, что любые признаки любого из аспектов могут использоваться отдельно или в комбинации любым требуемым способом и/или могут комбинироваться с любым из примеров, раскрытых в данном документе, по меньшей мере, чтобы достигать выгод, как описано в данном документе.[0055] Still further, it should be understood that any features of any of the aspects may be used alone or in combination in any desired manner and/or may be combined with any of the examples disclosed herein at least to achieve the benefits as described in this document.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
[0056] Признаки примеров настоящего раскрытия сущности должны становиться очевидными со ссылкой на нижеприведенное подробное описание и чертежи, на которых аналогичные ссылки с номерами соответствуют аналогичным, хотя, возможно, и не идентичным компонентам. Для краткости, ссылки с номерами или признаки, имеющие вышеописанную функцию, могут описываться или могут не описываться в связи с другими чертежами, на которых они появляются.[0056] Features of examples of the present disclosure should become apparent with reference to the following detailed description and drawings, in which like reference numerals correspond to similar, although perhaps not identical, components. For brevity, reference numbers or features having the above function may or may not be described in connection with the other drawings in which they appear.
[0057] Фиг. 1A-1C являются схематичными иллюстрациями различных примеров меченых нуклеотидов, раскрытых в данном документе;[0057] FIG. 1A-1C are schematic illustrations of various examples of labeled nucleotides disclosed herein;
[0058] Фиг. 2 является схематичной иллюстрацией, иллюстрирующей один пример считывающей системы, раскрытой в данном документе, и пример меченого нуклеотида и вторичного субстрата, которые могут использоваться в этом примере считывающей системы;[0058] FIG. 2 is a schematic illustration illustrating one example of a reading system disclosed herein and an example of a labeled nucleotide and secondary substrate that can be used in this example of a reading system;
[0059] Фиг. 3A является схематичной иллюстрацией, иллюстрирующей другой пример считывающей системы, раскрытой в данном документе, и пример меченых нуклеотидов и вторичного субстрата, которые могут использоваться в этом примере считывающей системы;[0059] FIG. 3A is a schematic illustration illustrating another example of a reading system disclosed herein and an example of labeled nucleotides and a secondary substrate that can be used in this example of a reading system;
[0060] Фиг. 3B иллюстрирует пример считывающей системы по фиг. 3,A используемой в другом примере меченого нуклеотида, раскрытого в данном документе;[0060] FIG. 3B illustrates an example of the reader system of FIG. 3A used in another example of a labeled nucleotide disclosed herein;
[0061] Фиг. 4 является схематичной иллюстрацией, иллюстрирующей другой пример считывающей системы, раскрытой в данном документе, и пример меченого нуклеотида и вторичного субстрата, которые могут использоваться в этом примере считывающей системы;[0061] FIG. 4 is a schematic illustration illustrating another example of a reading system disclosed herein and an example of a labeled nucleotide and secondary substrate that can be used in this example of a reading system;
[0062] Фиг. 5 является схематичной иллюстрацией, иллюстрирующей еще один другой пример считывающей системы, раскрытой в данном документе, и пример меченого нуклеотида и вторичного субстрата, которые могут использоваться в этом примере считывающей системы;[0062] FIG. 5 is a schematic illustration illustrating yet another example of a reading system disclosed herein and an example of a labeled nucleotide and secondary substrate that can be used in this example of a reading system;
[0063] Фиг. 6A является схематичной иллюстрацией, иллюстрирующей еще один другой пример считывающей системы, раскрытой в данном документе;[0063] FIG. 6A is a schematic illustration illustrating yet another example of the reader system disclosed herein;
[0064] Фиг. 6B иллюстрирует пример считывающей системы по фиг. 6A, используемой в другом примере меченого нуклеотида, раскрытого в данном документе;[0064] FIG. 6B illustrates an example of the reader system of FIG. 6A used in another example of a labeled nucleotide disclosed herein;
[0065] Фиг. 7A является видом сверху примера проточной кюветы;[0065] FIG. 7A is a top view of an example flow cell;
[0066] Фиг. 7B является укрупненным видом в частичном сечении примера проточной кюветы, подходящей для использования при считывании одиночных молекул;[0066] FIG. 7B is an enlarged partial sectional view of an example of a flow cell suitable for use in single molecule readings;
[0067] Фиг. 7C является укрупненным видом в частичном сечении примера проточной кюветы, подходящей для использования при секвенировании ансамблей; и[0067] FIG. 7C is an enlarged partial sectional view of an example flow cell suitable for use in ensemble sequencing; And
[0068] Фиг. 7D является укрупненным видом в частичном сечении еще одного другого примера проточной кюветы, подходящей для использования при секвенировании ансамблей.[0068] FIG. 7D is an enlarged partial sectional view of yet another example of a flow cell suitable for use in ensemble sequencing.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
[0069] Некоторые примерные считывающие системы, раскрытые в данном документе, могут использоваться для обнаружения одиночных молекул в процедурах секвенирования нуклеиновых кислот. Каждая из этих считывающих систем включает в себя один проводящий канал с одной полимеразой или одним полимеразосодержащим комплексом, присоединенным к нему. Этот проводящий канал может обнаруживать изменение заряда как результат локализованного изменения pH (концентрации ионов водорода). При использовании, меченые нуклеотиды и вторичный субстрат вводятся в считывающую систему. По мере того, как азотистое основание одного из меченых нуклеотидов включается в образующуюся цепь посредством полимеразы, вторичный субстрат потребляется в реакции формирования кислоты или основания (что увеличивает или уменьшает концентрацию заряженных ионов). Реакция формирования кислоты или основания также заключает в себе компонент изменения pH, который, в некоторых примерах, иммобилизируется на проводящем канале в качестве части комплекса; и, в других примерах, представляет собой метку включенного меченого нуклеотида. Некоторые реакции формирования кислоты или основания заключают в себе несколько компонентов изменения pH, например, один в качестве части комплекса и другой в качестве метки меченого нуклеотида. Эти конфигурации обеспечивают возможность расположения компонента изменения pH на/около поверхности проводящего канала; и в силу этого реакция формирования кислоты или основания локализуется на поверхности проводящего канала. В некоторых случаях, заряженные ионы реагируют с поверхностными группами проводящего канала, вызывая протонирование или депротонирование поверхностных групп, что изменяет заряд поверхностных групп. В этих случаях, заряд поверхностных групп считывается. Поскольку заряды находятся непосредственно на поверхности проводящего канала, они не могут эффективно экранироваться посредством ионов в растворе и в силу этого могут вызывать большие изменения порогового напряжения и тока. В других случаях, заряженные ионы, получающиеся в результате формирования кислоты или основания, считываются.[0069] Some exemplary reading systems disclosed herein can be used to detect single molecules in nucleic acid sequencing procedures. Each of these reading systems includes one conducting channel with one polymerase or one polymerase-containing complex attached to it. This conductive channel can detect a change in charge as a result of a localized change in pH (hydrogen ion concentration). When used, labeled nucleotides and a secondary substrate are introduced into the reading system. As the nitrogenous base of one of the labeled nucleotides is incorporated into the resulting strand by polymerase, the secondary substrate is consumed in an acid or base formation reaction (which increases or decreases the concentration of charged ions). The acid or base formation reaction also includes a pH change component, which, in some examples, is immobilized on the conductive channel as part of the complex; and, in other examples, is a label of the included labeled nucleotide. Some acid or base formation reactions involve multiple pH changing components, for example one as part of the complex and another as a tag for the labeled nucleotide. These configurations allow the pH change component to be positioned on/near the surface of the conductive channel; and because of this, the reaction of formation of acid or base is localized on the surface of the conducting channel. In some cases, charged ions react with the surface groups of the conductive channel, causing protonation or deprotonation of the surface groups, which changes the charge of the surface groups. In these cases, the charge of the surface groups is read out. Since the charges are directly on the surface of the conductive channel, they cannot be effectively shielded by the ions in solution and therefore can cause large changes in the threshold voltage and current. In other cases, charged ions resulting from the formation of an acid or base are read.
[0070] Некоторые другие примерные считывающие системы, раскрытые в данном документе, могут использоваться для процедур секвенирования нуклеиновых кислот в ансамблях. Каждая из этих считывающих систем включает в себя проводящий канал с газоном праймеров (например, олигопар) на нем. Этот проводящий канал может обнаруживать изменение заряда как результат локализованного изменения pH. При использовании, библиотечные матрицы вводятся и гибридизируются в праймерах. Формирование кластеров выполняется для того, чтобы формировать несколько матричных полинуклеотидных цепей. Полимеразосодержащие комплексы, меченые нуклеотиды и вторичные субстраты затем вводятся в считывающую систему. Во время или после того, как азотистое основание соответствующих меченых нуклеотидов включается (посредством соответствующих полимераз комплексов) в соответствующие образующиеся цепи, сформированные вдоль соответствующих матричных полинуклеотидных цепей, вторичные субстраты потребляются в реакции формирования кислоты или основания (что увеличивает или уменьшает концентрацию заряженных ионов). Аналогично считыванию одиночных молекул, реакция формирования кислоты или основания также заключает в себе компонент изменения pH, который представляет собой часть полимеразосодержащего комплекса или представляет собой метку включенных меченых нуклеотидов. Эти конфигурации обеспечивают возможность расположения компонента изменения pH на/около поверхности проводящего канала; и в силу этого реакция формирования кислоты или основания локализуется на поверхности проводящего канала. Заряженные ионы или реакция заряженных ионов с поверхностными группами проводящего канала считывается.[0070] Some other exemplary reading systems disclosed herein may be used for array nucleic acid sequencing procedures. Each of these reading systems includes a conductive channel with a lawn of primers (eg, oligopares) on it. This conductive channel can detect a change in charge as a result of a localized change in pH. When used, library templates are introduced and hybridized into primers. Clustering is performed in order to form multiple template polynucleotide chains. Polymerase-containing complexes, labeled nucleotides and secondary substrates are then introduced into the reading system. During or after the nitrogenous base of the respective labeled nucleotides is incorporated (via the respective complex polymerases) into the respective nascent strands formed along the respective template polynucleotide strands, secondary substrates are consumed in an acid or base formation reaction (which increases or decreases the concentration of charged ions). Similar to reading single molecules, the acid or base formation reaction also includes a pH change component that is part of the polymerase-containing complex or is a label of the included labeled nucleotides. These configurations allow the pH change component to be positioned on/near the surface of the conductive channel; and because of this, the reaction of formation of acid or base is localized on the surface of the conducting channel. Charged ions or the reaction of charged ions with the surface groups of the conducting channel is read.
[0071] В любом из примеров, раскрытых в данном документе, реакции формирования кислоты или основания могут формировать сотни или тысячи либо еще большее число протонов или молекул основания, за счет этого формируя большое и локализованное изменение pH.[0071] In any of the examples disclosed herein, acid or base formation reactions can form hundreds or thousands or even more protons or base molecules, thereby generating a large and localized change in pH.
[0072] В любом из примеров, раскрытых в данном документе, компонент изменения pH может представлять собой любые химические частицы, которые могут участвовать в реакции формирования кислоты или основания с вторичным субстратом или модифицировать активность другого компонента изменения pH, который действует на вторичный субстрат. В качестве примеров, компонент изменения pH может катализировать (вызывать или ускорять) реакцию формирования кислоты или основания, заключающую в себе вторичный субстрат, может ингибировать реакцию формирования кислоты или основания, заключающую в себе вторичный субстрат, может улучшать или замедлять кинетику реакции формирования кислоты или основания либо может иным способом участвовать в реакции формирования кислоты или основания, заключающей в себе вторичный субстрат. Некоторые примеры компонента изменения pH иммобилизируются на проводящем канале в качестве части комплекса; и другие примеры компонента изменения pH представляют собой метку включенного меченого нуклеотида. В некоторых случаях, два компонента изменения pH могут взаимодействовать между собой для того, чтобы формировать изменение pH.[0072] In any of the examples disclosed herein, the pH change component can be any chemical species that can participate in an acid or base forming reaction with a secondary substrate or modify the activity of another pH change component that acts on the secondary substrate. As examples, the pH change component can catalyze (cause or speed up) an acid or base forming reaction containing a secondary substrate, can inhibit an acid or base forming reaction containing a secondary substrate, can improve or slow down the kinetics of an acid or base forming reaction or may otherwise participate in an acid or base formation reaction containing a secondary substrate. Some examples of the pH change component are immobilized on the conduction channel as part of the complex; and other examples of the pH change component is the label of the included labeled nucleotide. In some cases, the two components of the pH change may interact to form the pH change.
[0073] Реакции формирования кислоты или основания (изменения pH), раскрытые в данном документе, заключают в себе вторичный субстрат. При использовании в данном документе, термин "вторичный субстрат" означает химические частицы, которые потребляются в реакции, которая формирует кислоту или основание, причем химические частицы представляют собой отдельную молекулу относительно нуклеотида, основание которого допускает взаимодействие с полимеразой комплекса, либо представляют собой отличающуюся молекулу, присоединенную к сахару или основанию нуклеотида, основание которого допускает взаимодействие с полимеразой комплекса, и не представляют собой побочный продукт события включения азотистого основания. Использование отличающегося вторичного субстрата обеспечивает возможность разъединения кинетики обнаруженного изменения pH от кинетики включения нуклеотида. В некоторых примерах, компонент изменения pH, который взаимодействует с вторичным субстратом, может быть кинетически значительно быстрее полимеразы, которая взаимодействует с нуклеотидом. Это обеспечивает возможность наблюдения большего изменения pH для одного события включения или для группы событий включения.[0073] Acid or base formation reactions (pH changes) disclosed herein involve a secondary substrate. As used herein, the term "secondary substrate" means chemical species that are consumed in a reaction that forms an acid or a base, where the chemical species is a separate molecule from a nucleotide whose base allows interaction with the polymerase of the complex, or is a different molecule, attached to the sugar or base of a nucleotide whose base allows interaction with the polymerase of the complex, and is not a by-product of the nitrogenous base incorporation event. The use of a different secondary substrate allows the kinetics of the detected pH change to be decoupled from the kinetics of nucleotide incorporation. In some examples, the pH change component that interacts with the secondary substrate may be kinetically significantly faster than the polymerase that interacts with the nucleotide. This makes it possible to observe a larger change in pH for a single turn-on event or for a group of turn-on events.
[0074] Желательно, если реакции формирования кислоты или основания (изменения pH) осуществляются поблизости от проводящего канала. "Поблизости", в общем, означает любое расстояние, на которое может диффундировать сформированная кислота или основание. В решетке с повторяющимися/периодическими считывающими системами, "поблизости" может задаваться с точки зрения шага датчика/считывающей системы. Шаг датчика или шаг считывающей системы означает расстояние между двумя последовательными датчиками/считывающими системами вдоль линии. В примере, зона реакции (в которой формируется кислота или основание) считывающей системы может составлять в пределах 1/2 относительно шага датчика из проводящего канала считывающей системы.[0074] Desirably, acid or base formation reactions (pH changes) take place in the vicinity of the conductive channel. "Proximity" generally means any distance that a formed acid or base can diffuse. In an array with repetitive/periodic reading systems, "nearby" can be specified in terms of the pitch of the sensor/reading system. Sensor pitch or reader system pitch refers to the distance between two consecutive sensors/reader systems along a line. In an example, the reaction zone (in which the acid or base is formed) of the reading system may be within 1/2 of the sensor pitch from the conductive channel of the reading system.
[0075] Несколько примеров считывающей системы 10A-10E для считывания одиночных молекул раскрываются в данном документе и показаны и описываются на фиг. 2, фиг. 3A, фиг. 3B, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6A и фиг. 6B. Пример считывающих систем 40A и 40B для секвенирования ансамблей показывается на фиг. 7C и фиг. 7D. Каждый пример считывающей системы 10A-10E или 40A-40B может использоваться с меченым нуклеотидом. Некоторые меченые нуклеотиды допускают расщепление естественным путем после включения основания, и этот пример схематично показывается на фиг. 1A. Некоторые другие меченые нуклеотиды включают в себя обратимый терминатор, который обеспечивает возможность возникать только включению одиночного основания в каждом цикле секвенирования, и примеры химической структуры некоторых из этих меченых нуклеотидов показаны на фиг. 1B. Любой из этих примеров также может включать в себя вторичный субстрат в качестве отличающейся молекулы, присоединенной к сахару или основанию (фиг. 1C). Ниже описывается каждый из меченых нуклеотидов.[0075] Several examples of a single
[0076] Меченые нуклеотиды [0076] Labeled nucleotides
[0077] Как проиллюстрировано на фиг. 1A, меченый нуклеотид 12 включает в себя нуклеотид 14, связывающую молекулу 16, присоединенную к терминальной фосфатной группе нуклеотида 14, и метку 18, присоединенную к связывающей молекуле 16. Меченый нуклеотид 12 может считаться неестественным или синтетическим нуклеотидом, поскольку он структурно или химически отличается от естественного нуклеотида.[0077] As illustrated in FIG. 1A, labeled
[0078] Нуклеотид 14 меченого нуклеотида 12 может представлять собой естественный нуклеотид. Естественные нуклеотиды включают в себя азотсодержащее гетероциклическое основание (либо азотистое основание), сахар и одну или более фосфатных групп. Примеры естественных нуклеотидов включают в себя, например, рибонуклеотиды или дезоксирибонуклеотиды. В рибонуклеотиде, сахар представляет собой рибозу, а в дезоксирибонуклеотиде, сахар представляет собой дезоксирибозу (т.е. сахар с отсутствующей гидроксильной группой, которая присутствует в 2'-позиции в рибозе). В примере, нуклеотид 14 находится в форме полифосфата, поскольку он включает в себя несколько фосфатных групп (например, трифосфат (т.е. гамма-фосфат), тетрафосфат, пентафосфат, гексафосфат и т.д.). Гетероциклическое основание может представлять собой пуриновое основание или пиримидиновое основание, или любой другой аналог нуклеооснования. Пуриновые основания включают в себя аденин (A) и гуанин (G) и их модифицированные производные либо аналоги. Пиримидиновые основания включают в себя цитозин (C), тимин (T) и урацил (U) и их модифицированные производные либо аналоги. Атом C-1 дезоксирибозы связывается с N-1 пиримидина или N-9 пурина.[0078]
[0079] Меченый нуклеотид 12 также включает в себя связывающую молекулу 16. Связывающая молекула 16 может представлять собой любую длинноцепочечную молекулу, которая может химически связываться, на одном конце, с фосфатной группой(ами) нуклеотида 14, и которая может химически связываться, на другом конце, с меткой 18. В некоторых случаях, связывающая молекула 16 также может выбираться таким образом, что она не взаимодействует с полимеразой 28 (см., например, фиг. 2, фиг. 3A, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6A и фиг. 6B). В других случаях, связывающая молекула 16 также может выбираться таким образом, что она слабо взаимодействует с полимеразой 28, поскольку это слабое взаимодействие может помогать направлять метку 18 в позицию поблизости от проводящего канала. Связывающая молекула 16 может выбираться таким образом, что она является достаточно длинной для того чтобы разрешать метке 18 связываться с компонентом изменения pH и/или вторичным субстратом 34 (см., например, фиг. 2), в то время как, например, нуклеотид 14 удерживается посредством полимеразы 28 во время события включения.[0079] Labeled
[0080] В качестве примеров, связывающая молекула 16 может включать в себя алкильную цепь, поли(этиленгликольную) цепь, амидогруппу, фосфатную группу, гетероцикл, такой как триазол, нуклеотиды либо комбинации вышеозначенного. Примеры алкильной цепи могут включать в себя, по меньшей мере, 6 атомов углерода, и примеры поли(этиленгликольной) цепи могут включать в себя, по меньшей мере, 3 этиленгликольных звена.[0080] As examples, linking
[0081] Нижеприведенный пример иллюстрирует пример меченого нуклеотида 12, в котором связывающая молекула 16 содержит алкильную цепь, амидную группу, поли(этиленгликольную) цепь и триазол:[0081] The following example illustrates an example of labeled
Нижеприведенный пример иллюстрирует другой пример меченого нуклеотида 12, в котором связывающая молекула 16 содержит алкильные цепи, амидную группу, поли(этиленгликольные) цепи, триазол и фосфатную группу:The following example illustrates another example of labeled
Нижеприведенный пример иллюстрирует еще один другой пример меченого нуклеотида 12, в котором связывающая молекула 16 содержит алкильные цепи, амидные группы, поли(этиленгликольные) цепи, триазол и фосфатную группу:The following example illustrates yet another example of labeled
Нижеприведенный пример иллюстрирует еще дополнительный пример меченого нуклеотида 12, в котором связывающая молекула 16 содержит алкильные цепи, амидную группу, поли(этиленгликольные) цепи, триазол, фосфатную группу и полинуклеотидную цепь:The following example illustrates a further example of labeled
[0082] [0083] Хотя описываются несколько примерных связывающих молекул 16, следует понимать, что могут использоваться другие связывающие молекулы 16. Выбор связывающей молекулы 16 должен зависеть, частично, от метки 18, которая должна присоединяться к нуклеотиду 14. Кроме того, длина связывающей молекулы 16 может выбираться таким образом, что когда соответствующий нуклеотид 14 удерживается посредством полимеразы отдельной считывающей системы, соответствующая метка 18 может участвовать в реакции формирования кислоты или основания на поверхности проводящего канала 26 (см., например, фиг. 2). [0082] [0083] Although several exemplary
[0084] В каждом примерном меченом нуклеотиде 12, метка 18 присоединяется (через связывающую молекулу 16) к терминальному фосфатному концу нуклеотида 14. Присоединение на терминальном фосфатном конце может быть желательным в некоторых технологиях секвенирования, поскольку после включения нуклеотидного основания, связь между альфа-фосфатом и связывающей молекулой 16 или между альфа-фосфатом и бета-фосфатом расщепляется естественным путем. Это естественное расщепление обеспечивает возможность метке 18 (и связывающей молекуле 16) диссоциироваться от включенного нуклеотидного основания и диффундировать в направлении от считывающей системы 10A-10E таким образом, что другой меченый нуклеотид 12 может связываться с полимеразой 28 считывающей системы 10A-10E, и таким образом, что ранее включенное основание не создает длительные сигналы, которые создают помехи обнаружению следующего включенного основания.[0084] In each exemplary labeled
[0085] Метка 18, которая включается в меченый нуклеотид 12, может зависеть, частично, от считывающей системы 10A-10E или 40A-40B, которая должна использоваться с меченым нуклеотидом 12. В дальнейшем подробнее описываются различные метки 18 в отношении каждой из считывающих систем 10A-10E и 40A-40B.[0085] The
[0086] Как проиллюстрировано на фиг. 1B, каждый меченый нуклеотид 12A, 12B, 12C включает в себя нуклеотид 14', имеющий блокирующую группу 38A, 38B, 38C 3'-OH, расщепляемую связывающую молекулу 16', присоединенную к основанию или сахару нуклеотида 14', и метку 18, присоединенную к связывающей молекуле 16'.[0086] As illustrated in FIG. 1B, each labeled
[0087] Нуклеотид 14' может представлять собой любой из примеров, изложенных для нуклеотида 14. В примерах, раскрытых в данном документе, нуклеотид 14' имеет присоединенную блокирующую группу 3'-OH. Блокирующая группа 38A, 38B, 38C 3'-OH может сцепляться с атомом кислорода молекулы сахара в нуклеотиде 14'. Блокирующая группа 38A, 38B, 38C 3'-OH может представлять собой обратимый терминатор, который обеспечивает возможность возникать только включению одиночного основания в каждом цикле секвенирования. Обратимый терминатор мешает включению дополнительных оснований в образующуюся цепь, которая является комплементарной матричной полинуклеотидной цепи. Это обеспечивает обнаружение и идентификацию одного включенного основания. Блокирующая группа 38A, 38B, 38C 3'-OH затем может удаляться, обеспечивая осуществление дополнительных циклов секвенирования в каждой матричной полинуклеотидной цепи. Примеры различных блокирующих групп 38A, 38B, 38C 3'-OH показаны на фиг. 1B, включающих в себя обратимый терминатор 3'-ONH2 (показан в 38A), обратимый терминатор 3'-O-аллила (-CH=CHCH2, показан в 38B) и обратимый терминатор 3'-O-азидометила (-CH2N3, показан в 38C). Другие подходящие обратимые терминаторы включают в себя простые o-нитробензилэфиры, алкиловый o-нитробензилкарбонат, компоненты сложных эфиров, другие аллилкомпоненты, ацетали (например, трет-бутокси-этокси), MOM-(-CH2OCH3)-компоненты, 2,4-динитробензолсульфенил, тетрагидрофураниловый простой эфир, 3'-фосфат, простые эфиры, -F, -H2, -OCH3, -N3, -HCOCH3 и 2-нитробензолкарбонат.[0087] Nucleotide 14' may be any of the examples set forth for
[0088] В примерах, показанных на фиг. 1B, связывающая молекула 16' присоединяется к основанию (например, к пуриновому основанию или пиримидиновому основанию) нуклеотида 14'. В некоторых примерах, связывающая молекула 16' включает в себя участок расщепления, идентифицированный посредством стрелки 42 на фиг. 1B. Некоторые примеры подходящих связывающих молекул 16' показаны на фиг. 1B, хотя следует понимать, что может использоваться любой подходящий расщепляемый связывающий агент, который может присоединять метку 18 к основанию или сахару нуклеотида 14'.[0088] In the examples shown in FIG. 1B, binding molecule 16' is attached to the base (eg, purine base or pyrimidine base) of nucleotide 14'. In some examples, binding molecule 16' includes a cleavage site, identified by
[0089] Метка 18, которая включается в меченый нуклеотид 12A, 12B, 12C, может зависеть, частично, от считывающей системы 10A-10E или 40A-40B, которая должна использоваться с меченым нуклеотидом 12A, 12B, 12C. В дальнейшем подробнее описываются различные метки 18 в отношении каждой из считывающих систем 10A-10E и 40A-40B.[0089] The
[0090] Еще один другой пример меченого нуклеотида 12' показывается на фиг. 1C. Как проиллюстрировано на фиг. 1C, меченый нуклеотид 12' включает в себя нуклеотид 14 и вторичный субстрат 34, присоединенный к основанию или сахару нуклеотида 14. Любой из нуклеотидов 14 или 14' может использоваться в этом случае. Вторичный субстрат 34 может присоединяться непосредственно к основанию или сахару нуклеотида 14 или 14'. В одном примере, вторичный субстрат 34 может присоединяться непосредственно к атому углерода или атому азота основания нуклеотида 14 или 14'. В другом примере, вторичный субстрат 34 может присоединяться непосредственно к атому кислорода или атому углерода молекулы сахара нуклеотида 14 или 14'. Если вторичный субстрат 34 присоединяется к 3'-OH нуклеотида 14, как показано на фиг. 1C, она должна блокировать дополнительное включение следующего основания (аналогично меченым нуклеотидам 12A-12C). Это позиционирование на молекуле сахара может быть желательным, поскольку оно приводит к потреблению вторичного субстрата 34 перед следующим событием включения и не требует отдельного деблокирующего агента для того, чтобы удалять блокирующую группу. Если используется нуклеотид 14' (который включает в себя блокирующую группу 38A, 38B, 38C 3'-OH), вторичный субстрат 34 может присоединяться непосредственно к 2'-позиции молекулы сахара нуклеотида 14'. Альтернативно, вторичный субстрат 34 может присоединяться косвенно к основанию или сахару нуклеотида 14 или 14', например, через связывающую молекулу. Примеры подходящих связывающих молекул для присоединения вторичного субстрата 34 к основанию или сахару нуклеотида 14 или 14' включают в себя полиэтиленгликольную цепь, алкильную группу, биотин/стрептавидин, пропарглиамино- либо любую группу, присоединенную к предлагаемому на рынке функционализированному нуклеооснованию.[0090] Yet another example of labeled nucleotide 12' is shown in FIG. 1C. As illustrated in FIG. 1C, labeled nucleotide 12' includes
[0091] В этом примерном меченом нуклеотиде 12', вторичный субстрат 34 выбирается таким образом, что кинетика потребления вторичного субстрата 34, по меньшей мере, в десять (10) раз быстрее кинетики полимеразы 28, которая используется при включении нуклеотидного основания. Таким образом, потребление вторичного субстрата 34 возникает быстрее события включения, и в силу этого изменение pH может обнаруживаться до либо по мере того, как событие включения осуществляется. В примере, вторичный субстрат 34 может представлять собой субстрат для гидролазы, такой как сложная полиэфирная цепь (которая может потребляться посредством эстеразы), целлюлоза (которая может потребляться посредством целлюлазы), пептид (который может потребляться посредством протеазы), крахмал (который может потребляться посредством амилазы) и т.д. В другом примере, вторичный субстрат 34 представляет собой дополнительную полифосфатную цепь. В этом примере, дополнительная полифосфатная цепь не блокируется, и ее реактивность должна зависеть от более высокой локальной концентрации, когда на нуклеотид 12' реагирует полимераза 28. Также в этом примере, терминальный фосфат нуклеотида 14 или 14' может включать в себя блокирующую группу таким образом, что полифосфатная цепь нуклеотида 14 или 14' не участвует в реакции формирования кислоты или основания.[0091] In this exemplary labeled nucleotide 12',
[0092] Обнаружение одиночных молекул [0092] Detection of single molecules
[0093] Ссылаясь теперь на фиг. 2, фиг. 3A, фиг. 3B, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6A и фиг. 6B, каждая из считывающих систем 10A-10E может использоваться при считывании одиночных молекул. Каждая из систем включает в себя pH-датчик 20, который включает в себя два электрода 22, 24 и проводящий канал 26, соединяющий два электрода 22, 24.[0093] Referring now to FIG. 2, fig. 3A, FIG. 3B, FIG. 4, fig. 5, fig. 6A and FIG. 6B, each of the
[0094] Каждый pH-датчик 20 может представлять собой полевой транзистор (FET). В FET, электроды 22, 24 представляют собой контактные выводы истока и стока, и проводящий канал 26 представляет собой контактный вывод затвора. Полевой транзистор может представлять собой канал p-типа или канал n-типа, который затрагивает полярность ответа, но не принцип считывания. Ионно-чувствительные FET (ISFET), FET с плоскостным затвором (JFET), FET со структурой "металл-полупроводник" (MESFET), FET со структурой "металл-оксид-полупроводник" (MOSFET) или беспереходные полевые устройства представляют собой подходящие детекторы в примерах, раскрытых в данном документе.[0094] Each
[0095] Электроды 22, 24 могут содержать любой подходящий проводящий материал. Примеры подходящих материалов истока и стока включают в себя кобальт, силицид кобальта, никель, силицид никеля, алюминий, вольфрам, медь, титан, молибден, оксид индия и олова (ITO), оксид индия и цинка, золото, платину, углерод и т.д.[0095] The
[0096] Проводящий канал 26 может включать в себя любой электропроводящий или полупроводящий и pH-чувствительный материал. В одном примере, проводящий канал 26 представляет собой электропроводящий канал. В одном примере, электропроводящий или полупроводящий и pH-чувствительный материал допускает считывание заряженных ионов на своей поверхности. В другом примере, электропроводящий или полупроводящий и pH-чувствительный материал включает в себя поверхностные группы или покрывается другим материалом, который включает в себя поверхностные группы, которые допускают подвергание протонированию и/или депротонированию в ответ на заряженные ионы, сформированные посредством реакции вторичного субстрата 34 с компонентом изменения pH. Электропроводящий или полупроводящий и pH-чувствительный материал может содержать органический материал, неорганический материал либо и то, и другое.[0096]
[0097] В некоторых примерах, электропроводящий или полупроводящий и pH-чувствительный материал может включать в себя полупроводниковый материал, такой как кремний, который допускает обнаружение заряда. Полупроводящий и pH-чувствительный материал также может иметь диэлектрик затвора, по меньшей мере, на части своей поверхности. В некоторых примерах, диэлектрик затвора может окружать всю внешнюю поверхность полупроводящего и pH-чувствительного материала (за исключением контактных точек с электродами 22, 24), и в других примерах, диэлектрик затвора может позиционироваться на части внешней поверхности полупроводящего и pH-чувствительного материала. В одном примере, диэлектрик затвора служит с возможностью предотвращать утечку тока в окружающую среду (например, текучую среду) и также может предоставлять поверхностные группы, которые допускают подвергание протонированию и/или депротонированию. Примеры диэлектрика затвора включают в себя диоксид кремния (SiO2), оксинитрид кремния (SiON), нитрид кремния (Si3N4), пентоксид тантала (Ta2O5), оксид гафния (HfO2), оксид циркония (ZrO2), оксид алюминия (Al2O3), силикаты гафния или циркония (HfSiO4, ZrSiO4) и т.д. Поверхностные группы могут представлять собой силаноловые группы (Si-OH), Si-NH2-группы, карбоксильные группы (-COOH) или гидроксильные (-OH) группы.[0097] In some examples, the electrically conductive or semi-conductive and pH-sensitive material may include a semiconductor material such as silicon that is capable of charge detection. The semi-conductive and pH-sensitive material may also have a gate dielectric on at least a portion of its surface. In some examples, the gate dielectric may surround the entire outer surface of the semiconductive and pH sensitive material (excluding the contact points with
[0098] В других примерах, электропроводящий или полупроводящий и pH-чувствительный материал может включать в себя углеродный материал (например, углеродные нанотрубки, стекловидный углерод, графен) без диэлектрика затвора. Эти электропроводящие или полупроводящие и pH-чувствительные материалы могут включать в себя карбоксильные (-COOH) группы, гидроксильные (-OH) группы или другую поверхностную функциональность, которая реагирует на pH или обеспечивает возможность присоединения pH-чувствительных функциональных групп.[0098] In other examples, the electrically conductive or semi-conductive and pH sensitive material may include a carbon material (eg, carbon nanotubes, vitreous carbon, graphene) without a gate dielectric. These electrically conductive or semi-conductive and pH sensitive materials may include carboxyl (-COOH) groups, hydroxyl (-OH) groups, or other surface functionality that is pH responsive or allows pH sensitive functionality to be attached.
[0099] В еще одних других примерах, электропроводящий или полупроводящий и pH-чувствительный материал может представлять собой биомолекулу. Примеры подходящих биомолекул включают в себя пептиды и дезоксирибонуклеиновые кислоты. Эти материалы могут иметь низкое значение в pKa при pH, сформированном как результат реакции формирования кислоты или основания, и в силу этого также могут включать в себя модулятор проводимости, который имеет почти нейтральное значение в pKa. Например, проводимость пептидов может модулироваться посредством pH-чувствительных аминокислот (гистидина и т.д.). В качестве другого примера, проводимость ДНК может модулироваться с помощью pH-быстрореагирующего интеркалятора, такого как доксорубицин (pKa ~ 8) и его аналогов.[0099] In yet other examples, the electrically conductive or semi-conductive and pH sensitive material may be a biomolecule. Examples of suitable biomolecules include peptides and deoxyribonucleic acids. These materials may have a low pKa value at pH formed as a result of an acid or base formation reaction, and therefore may also include a conductance modulator that has an almost neutral pKa value. For example, the conductivity of peptides can be modulated by pH-sensitive amino acids (histidine, etc.). As another example, DNA conductivity can be modulated with a pH-responsive intercalator such as doxorubicin (pKa ~ 8) and its analogues.
[00100] В считывающих системах 10A-10E для одиночных молекул, проводящий канал 26 может иметь любую подходящую геометрию, такую как трубчатая структура, проводная структура, планарная структура и т.д. В некоторых примерах, проводящий канал 26 также может представлять собой наноструктуру, которая имеет, по меньшей мере, одну размерность в наномасштабе (в пределах от 1 нм до менее 1 мкм). В одном примере, эта размерность означает наибольшую размерность. В примере, проводящий канал 26 pH-датчика выбирается из группы, состоящей из полупроводящей наноструктуры, графеновой наноструктуры, металлической наноструктуры и проводящей полимерной наноструктуры. Наноструктура может представлять собой много- или одностенную нанотрубку, нанопровод, наноленту и т.д.[00100] In single
[00101] Каждая из считывающих систем 10A-10E, подходящих для использования при считывании одиночных молекул, включает в себя полимеразу 28, присоединенную к поверхности проводящего канала 26. В некоторых примерах, только полимераза 28 присоединяется к проводящему каналу 26 (см., например, фиг. 2), и в других примерах, полимераза 28 представляет собой часть комплекса 30A-30D (см., например, фиг. 3A, фиг. 3B, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6A и фиг. 6B), который включает в себя другой компонент, связанный с полимеразой 28.[00101] Each of the
[00102] Следует понимать, что полимераза 28 допускает удерживание матричной полинуклеотидной цепи и включение одного нуклеотида (из меченого нуклеотида 12, 12A, 12B, 12C или 12') за раз в образующуюся цепь, которая формируется вдоль матрицы. Следует понимать, что полимераза 28 и ее функции являются отдельными и отличающимися от реакции(й) формирования кислоты и основания, заключающей в себе вторичный субстрат 34. В частности, полимераза 28 участвует в отдельной реакции формирования кислоты относительно реакции(й) формирования кислоты и основания, заключающей в себе вторичный субстрат 34. Например, полимераза 28 формирует небольшое количество кислоты как результат включения нуклеотидного основания (например, 1 молекулы в расчете на событие включения), тогда как реакция(и) формирования кислоты или основания формирует сотни или тысячи либо еще большее число протонов или молекул основания. Кислота, сформированная посредством полимеразы 28, должна переполняться посредством большого количества кислоты или основания, сформированного из реакции, заключающей в себе вторичный субстрат 34. В некоторых случаях, локальное изменение pH, получающееся в результате реакций формирования кислоты или основания, может затрагивать кинетику полимеразы 28. В некоторых случаях, изменение pH может выключать активность полимеразы 28 до тех пор, пока не восстановится базовый pH. Это может быть преимущественным для того, чтобы создавать задержку между событиями включения (например, когда используется нуклеотид 12 или 12'). Другие факторы, такие как выбор компонента изменения pH, буфер, изменения температуры во время включения и т.д., также могут регулироваться с возможностью дополнительно улучшать или уравновешивать конкретный эффект в отношении полимеразной кинетики.[00102] It should be understood that
[00103] При использовании любой из считывающих систем 10A-10E, способ для считывания одиночных молекул включает в себя введение матричной полинуклеотидной цепи 44 (см., например, фиг. 2) в датчик 20, имеющий полимеразу 28 (отдельно или в качестве части комплекса), привязанную к проводящему каналу 26; введение текучей среды, включающей в себя вторичный субстрат 34 и меченые нуклеотиды 12, 12A, 12B, 12C или 12', в датчик 20, за счет чего нуклеотид одного из меченых нуклеотидов 12, 12A, 12B, 12C или 12' связывается с полимеразой 28, и метка 18 одного из меченых нуклеотидов 12, 12A, 12B, 12C или 12' участвует в реакции изменения pH, заключающей в себе вторичный субстрат 34, который находится поблизости от проводящего канала 26; и обнаружение ответа проводящего канала 26. В некоторых случаях, обнаруженное изменение заряда должно быть относительным касательно базового заряда. Кроме того, различные нуклеотиды 12, 12A-12C или 12' могут иметь различные скорости включения, которые могут затрагивать, например, то, насколько длинная кислота или основание формируется, либо то, сколько времени ингибируется реакция формирования кислоты или основания. Это, в свою очередь, должно затрагивать локальный рН-уровень и заряд на поверхности проводящего канала 26. Скорость включения может использоваться для того, чтобы отличать различные нуклеотиды.[00103] When using any of the
[00104] Ниже подробнее описываются каждая из считывающих систем 10A-10E и любых способов, связанных со считывающими системами 10A-10E, со ссылкой на отдельные чертежи, на которых они показаны.[00104] Each of the
[00105] Считывающая система 10A [00105] 10A Reader System
[00106] Конкретно ссылаясь на фиг. 2, считывающая система 10A включает в себя pH-датчик 20 и полимеразу 28, присоединенную к проводящему каналу 26 через привязку 32.[00106] Referring specifically to FIG. 2, the
[00107] В этой примерной считывающей системе 10A, может использоваться любая полимераза 28, которая может принимать меченые нуклеотиды 12 или 12A-12C (фиг. 2) и которая может успешно включать нуклеотидное основание в образующуюся цепь 46 вдоль матрицы 44,. В технологиях считывания одиночных молекул, раскрытых в данном документе, желательно, если полимераза 28 является высокопроцессивной таким образом, что могут осуществляться несколько событий включения. Примерные полимеразы включают в себя эти полимеразы из семейства A, такие как Bsu-полимераза, Bst-полимераза, Taq-полимераза, T7-полимераза и многие другие; полимеразы из семейств B и B2, такие как Phi29-полимераза и другие высокопроцессивные полимеразы (семейство B2), Pfu-полимераза (семейство B), KOD-полимераза (семейство B), 9oN (семейство B) и многие другие; полимеразы из семейства C, такие как ДНК-полимераза III типа Эштерихия Коли и многие другие, полимеразы из семейства D, такие как ДНК-полимераза II типа Pyrococcus furiosus и многие другие; полимеразы из семейства X, такие как ДНК-полимераза м, ДНК-полимераза в, ДНК-полимераза у и многие другие. В одном примере, может быть желательным выбирать полимеразу 28, которая известна как функционирующая, по меньшей мере, для 2 pH-единиц, что является достаточным для того, чтобы предоставлять диапазон в 100 мВ в сигнале. Для четырех различных нуклеотидов и отключенного состояния, этот диапазон может заключать в себе отличительные изменения в 20 мВ, которые являются обнаруживаемыми.[00107] In this
[00108] В этой примерной считывающей системе 10A, привязка 32 используется в качестве анкера для полимеразы 28. Пример подходящей привязки 32 включает в себя полиэтиленгликоль (PEG). В считывающей системе 10A, длина привязки 32 является достаточной для того, чтобы удерживать полимеразу 28 достаточно близко к каналу 26 таким образом, что любая сформированная кислота или основание имеет возможность диффундировать в канал 26 до того, как она нейтрализуется в растворе. В примере, привязка 32 может иметь длину в пределах приблизительно от 2 нм приблизительно до 200 нм или приблизительно от 5 нм приблизительно до 150 нм, или приблизительно от 10 нм приблизительно до 100 нм. В некоторых примерах, привязка 32 удерживает полимеразу 28 на расстоянии, по меньшей мере, в 10 нм от проводящего канала 26. Это может быть желательным, например, таким образом, что конформные изменения полимеразы 28, зарядов полимеразы 28 и/или зарядов целевой/матричной полинуклеотидной цепи, удерживаемой посредством полимеразы 28, не создают помехи операции считывания pH-датчика 20. Тем не менее, следует понимать, что это примерное минимальное расстояние (по меньшей мере, 10 нм) может не требоваться, например, когда изменения pH доминируют над сигналом, который считывается.[00108] In this
[00109] Хотя не показано, считывающая система 10A также может включать в себя детектор для того, чтобы обнаруживать изменения напряжения и/или тока, которые соответствуют изменению pH, возникающему на/около поверхности считывающего pH-канала 26.[00109] Although not shown, the
[00110] Также хотя не показано, считывающая система 10A может позиционироваться на опоре, такой как кремниевая микросхема или комплементарная структура "металл-оксид-полупроводник" (CMOS). Электроды 22, 24 могут соединяться с электронной схемой, которая обеспечивает их работу (например, после подключения к детектору и источнику мощности).[00110] Also, although not shown, the
[00111] В некоторых примерах, датчик 10A может поступать заранее собранным.[00111] In some examples,
[00112] В других примерах, компоненты датчика могут представлять собой часть комплекта, и компоненты комплекта могут использоваться для того, чтобы собирать датчик 10A. Пример комплекта включает в себя pH-датчик 20 на опоре и отдельный полимеразный раствор. Полимеразный раствор включает в себя жидкость-носитель и любой пример полимеразы 28. В некоторых примерах, полимераза 28 присоединяется к привязке 32, и в других примерах, привязка 32 присоединяется к считывающему pH-каналу 26 в качестве части считывающей системы 10A. В качестве примеров, жидкость-носитель полимеразного раствора может представлять собой воду или ионно-солевую буферную текучую среду, такую как солевой цитрат при миллимолярных-молярных концентрациях.[00112] In other examples, the sensor components may be part of a kit, and the kit components may be used to assemble the
[00113] При использовании комплекта, пользователь может осаждать полимеразный раствор на опоре и обеспечивать возможность полимеразному раствору оставаться на опоре в течение подходящего времени для присоединения, посредством привязки 32, к проводящему каналу 26, либо для присоединения, посредством полимеразы 28, к привязке 32 на проводящем канале 26. Опора может промываться с помощью подходящего буфера для того, чтобы удалять все несвязанные полимеразы 28.[00113] When using the kit, the user can deposit the polymerase solution on the support and allow the polymerase solution to remain on the support for a suitable time to attach, via
[00114] На фиг. 2, примеры комплекта также могут включать в себя текучую среду, которая должна использоваться с датчиком 10A во время считывания одиночных молекул. Эта текучая среда включает в себя жидкость-носитель, меченые нуклеотиды 12 или 12A-12C и вторичный субстрат 34. В некоторых случаях, эта текучая среда также включает в себя матричную полинуклеотидную цепь 44. В других случаях, один раствор включает в себя жидкость-носитель, меченые нуклеотиды 12 или 12A-12C и вторичный субстрат 34, и другой раствор включает в себя матричную полинуклеотидную цепь 44.[00114] FIG. 2, kit examples may also include the fluid to be used with
[00115] Матричная полинуклеотидная цепь 44 может представлять собой любой образец, который должен секвенироваться, и может состоять из ДНК, РНК либо их аналогов (например, пептидных нуклеиновых кислот). Матричная полинуклеотидная цепь 44 может представлять собой круглую матрицу. Источник матричной (или целевой) полинуклеотидной цепи 44 может представлять собой геномную ДНК, информационную РНК либо другие нуклеиновые кислоты из нативных источников. В некоторых случаях, матричная полинуклеотидная цепь 44, которая извлекается из таких источников, может амплифицироваться до использования в способе или системе 40, раскрытых в данном документе. Может использоваться любая из множества известных технологий амплификации, включающих в себя, но не только, полимеразную цепную реакцию (PCR), амплификацию по типу катящегося кольца (RCA), амплификацию со множественным замещением (MDA) или амплификацию на основе случайных праймеров (RPA). Следует понимать, что амплификация матричной полинуклеотидной цепи 44 до использования в способе или системе, изложенных в данном документе, является необязательной. В связи с этим, матричная полинуклеотидная цепь 44 не амплифицируется до использования в некоторых примерах. Матричные/целевые полинуклеотидные цепи 44 могут необязательно извлекаться из синтетических библиотек. Синтетические нуклеиновые кислоты могут иметь нативные ДНК или РНК-составы либо могут представлять собой их аналоги.[00115]
[00116] Меченые нуклеотиды 12 или 12A-12C включают в себя любой пример нуклеотида 14 или 14' и связывающей молекулы 16 или 16', раскрытых в данном документе. Метка 18 меченого нуклеотида 12 или 12A-12C, показанная на фиг. 2, представляет собой каталитическую метку 18A. При использовании в данном документе, "каталитическая метка" означает химические частицы, которые инициируют или ускоряют реакцию формирования кислоты или основания, заключающую в себе вторичный субстрат 34. В связи с этим, каталитическая метка 18A представляет собой один пример компонента изменения pH, который присоединяется к меченому нуклеотиду 12 или 12A-12C. Например, каталитическая метка 18A может представлять собой фермент, который реагирует с вторичным субстратом 34 для того, чтобы формировать кислоту, за счет этого понижая pH. Конкретный пример пары для формирования кислоты включает в себя ацетилхолинэстеразу в качестве каталитической метки 18A и сложноэфирную подложку (например, ацетилхолин) в качестве вторичного субстрата 34. Другой конкретный пример пары для формирования кислоты включает в себя углеродистую ангидразу в качестве каталитической метки 18A и бикарбонатный ион в качестве вторичного субстрата 34. В качестве другого примера, каталитическая метка 18A может представлять собой фермент, который реагирует с вторичным субстратом 34 для того, чтобы формировать основание, за счет этого увеличивая pH. В некоторых примерах, поверхностные группы на поверхности канала 26 являются чувствительными к кислотным или основным ионам, которые формируются, и могут подвергаться протонированию или депротонированию, за счет этого изменяя плотность заряда непосредственно на поверхности канала 26. В других примерах, заряженные ионы, сформированные во время реакций формирования кислоты или формирования основания, считываются посредством проводящего канала 26.[00116] Labeled
[00117] Жидкость-носитель текучей среды, которая может использоваться с датчиком 10A во время считывания одиночных молекул, представляет собой воду или низкобуферную текучую среду (10 мМ или меньше), имеющую pH в пределах приблизительно от 6 приблизительно до 9 или приблизительно от 7 приблизительно до 8. PH текучей среды зависит от полимеразы 28, которая используется, и всех условий, которые помогают максимизировать сигнал, когда возникает изменение pH. Поскольку каталитическая метка 18A и вторичный субстрат 34 присутствуют в текучей среде в этом примере, некоторая реакция(и) формирования кислоты или основания может осуществляться в текучей среде на большом расстоянии от проводящего канала 26. Тем не менее, ионы, сформированные в этих реакциях, могут нейтрализоваться в текучей среде (посредством низкобуферной текучей среды) и в силу этого могут не приводить к обнаруживаемому сигналу. Это предотвращает большие глобальные изменения pH в текучей среде. Тем не менее, следует понимать, что когда меченый нуклеотид 12 или 12A-12C удерживается посредством полимеразы 28, каталитическая метка 18A удерживается в более непосредственной близости к считывающему pH-каналу 26 (например, по сравнению со случаем, когда меченый нуклеотид 12 или 12A-12C плавает в растворе). В свою очередь, любое изменение pH, получающееся в результате реакции, заключающей в себе вторичный субстрат 34 и временно связанную каталитическую метку 18A, также находится в более непосредственной близости к считывающему pH-каналу 26. Кроме того, кинетика каталитической метки 18A может быть быстрее кинетики полимеразы 28. Например, частота оборота фермента для формирования кислоты, ацетилхолинэстеразы, может достигать не менее 25000 с-1, в то время как событие включения может составлять любое значение приблизительно от 0,1 с-1 приблизительно до 100 с-1. В этом примере, каталитическая метка 18A может формироваться из приблизительно от 250 приблизительно до 250000 молекул кислоты в расчете на нуклеотид, который включается (в расчете одно событие включения). Когда каталитическая метка 18A и формирование кислоты или основания локализуются на поверхности проводящего канала 26, pH-градиент может формироваться вокруг считывающего pH-канала 26, который может формировать сигналы обнаруживаемого заряда в считывающем pH-канале 26. Эти сигналы могут записываться.[00117] The carrier fluid that can be used with the 10A sensor during single molecule readings is water or a low buffer fluid (10 mM or less) having a pH in the range of about 6 to about 9 or about 7 to about up to 8. The pH of the fluid depends on the
[00118] В примере, буферная концентрация в низкобуферной текучей среде может составлять меньше приблизительно 10 мМ, что, как описано в данном документе, позволяет предотвращать глобальные изменения pH, но позволяет обеспечивать возможность обнаружения локальных изменений pH около проводящего канала 16. В некоторых случаях, буферная концентрация составляет значительно меньше 10 мМ, примеры чего включают в себя приблизительно 5 мМ, приблизительно 2,5 мМ, приблизительно 2 мМ, приблизительно 1 мМ, приблизительно 0,5 мМ или приблизительно 0,25 мМ. В других примерах, твердофазные буферы могут использоваться для того, чтобы помогать поддерживать глобальный pH без буферизации локального окружения.[00118] In an example, the buffer concentration in the low buffer fluid may be less than about 10 mM, which, as described herein, prevents global pH changes but allows local pH changes near the
[00119] В одном примере текучей среды, которая может использоваться со считывающей системой 10A, могут быть включены четыре различных меченых нуклеотида 12 или 12A-12C. Четыре различных меченых нуклеотида 12 или 12A-12C включают в себя отличающиеся нуклеотиды 14 или 14' (например, T, A, G или C) и отличающиеся каталитические метки 18A. Отличающиеся каталитические метки 18A могут обладать различной кинетикой таким образом, что кислота или основание формируется на различных скоростях, что, в свою очередь, должно приводить к различным плотностям заряда в канале 26. Поскольку отличающиеся каталитические метки 10A являются конкретными для нуклеотидов (например, конкретная метка 18A выбирается для конкретного основания), ответ pH-датчика 20 может указывать включенное основание меченого нуклеотида 12 или 12A-12C.[00119] In one example of a fluid that can be used with the
[00120] Нижеприведенное описание относится к примерному способу, который заключает в себе меченые нуклеотиды 12 и считывающую систему 10A. В этом примере, матричная полинуклеотидная цепь 44 может вводиться в считывающую систему 10A в текучей среде, такой как биологически стабильный раствор, вместе или отдельно от меченых нуклеотидов 12 и вторичного субстрата 34. Полимераза 28 связывается с матричной полинуклеотидной цепью 44 таким образом, что цепь 44 удерживается на месте. Комплементарное основание одного из меченых нуклеотидов 12 должно включаться в образующуюся цепь 46 (которая формируется вдоль матричной полинуклеотидной цепи 44) посредством полимеразы 28. Во время события включения, каталитическая метка 18A меченого нуклеотида 12 появляется поблизости от канала 26 и любого вторичного субстрата 34 в текучей среде, которая также находится поблизости от канала 26. Поскольку кинетика каталитической метки 18A может быть быстрее события включения, реакция формирования кислоты или основания с вторичным субстратом 34 осуществляется до того, как включение основания заканчивается. Заряженные ионы из реакции формирования кислоты или основания могут обнаруживаться в проводящем канале 26, либо, если реакционноспособные поверхностные группы присутствуют, могут реагировать с поверхностными группами, чтобы изменять состояние заряда поверхностных групп. Измененный заряд обнаруживается посредством pH-датчика 20.[00120] The following description relates to an exemplary method that includes labeled
[00121] В этом примерном способе, после включения нуклеотидного основания в образующуюся цепь 46, связь между альфа-фосфатом и связывающей молекулой 16 или между альфа-фосфатом и бета-фосфатом расщепляется естественным путем. Это естественное расщепление обеспечивает возможность метке 18A (и связывающей молекуле 16) диссоциироваться от включенного нуклеотидного основания и диффундировать в направлении от считывающей системы 10A. Полимераза 28 затем может принимать другой меченый нуклеотид 12, который включает в себя нуклеотидное основание, которое является комплементарным следующему нуклеотиду в матричной полинуклеотидной цепи 44.[00121] In this exemplary method, after incorporation of a nucleotide base into the resulting
[00122] Нижеприведенное описание относится к примерному способу, который заключает в себе меченые нуклеотиды 12A-12C и считывающую систему 10A. В этом примере, матричная полинуклеотидная цепь 44 может вводиться в считывающую систему 10A в текучей среде, такой как биологически стабильный раствор, вместе или отдельно от меченых нуклеотидов 12A-12C и вторичного субстрата 34. Полимераза 28 связывается с матричной полинуклеотидной цепью 44 таким образом, что цепь 44 удерживается на месте. Комплементарное основание одного из меченых нуклеотидов 12A-12C должно включаться в образующуюся цепь 46 (которая формируется вдоль матричной полинуклеотидной цепи 44) посредством полимеразы 28. В этом примере, меченый нуклеотид 12A-12C включает в себя обратимый терминатор. В связи с этим, включение меченого нуклеотида 12A-12C служит в качестве терминатора для полимеризации. Это обеспечивает осуществление формирования кислоты или основания и обнаружения заряда аналогично вышеописанному.[00122] The following description relates to an exemplary method that includes labeled
[00123] В этом примерном способе, после включения нуклеотидного основания в образующуюся цепь 46, текучая среда, которая включает в себя любые невключенные нуклеотиды, может удаляться из считывающей системы 10A. Это может достигаться с использованием промывочного раствора (например, воды). Деблокирующий агент затем может вводиться в считывающую систему 10A. Деблокирующий агент может допускать i), расщепление всех расщепляемых связывающих молекул 16' от включенного меченого нуклеотида 12A-12C (что также удаляет каталитическую метку 18A), и ii) удаление блокирующей группы 38A, 38B, 38C 3'-OH (см. фиг. 1B) из включенного меченого нуклеотида 12A-12C. Удаление блокирующей группы 38A, 38B, 38C 3'-OH обеспечивает возможность выполнения последующего цикла секвенирования. Примеры блокирующих групп 3'-OH и подходящих деблокирующих агентов включают в себя: простые o-нитробензилэфиры и алкиловый o-нитробензилкарбонат, которые могут удаляться фотолитически; компоненты сложных эфиров, которые могут удаляться посредством гидролиза основания; аллилкомпоненты, которые могут удаляться с помощью Nal, хлортриметилсилана и Na2S2O3 либо с помощью Hg(II) в ацетоне/воде; азидометил, который может расщепляться с помощью фосфинов, таких как трис-(2-карбоксиэтил)-фосфин (TCEP) или три-(гидроксипропил)-фосфин (THP); ацетали, такие как, трет-бутокси-этокси, который может расщепляться при кислых условиях; MOM-(-CH2OCH3)-компоненты, которые могут расщепляться с помощью LiBF4 и CH3CN/H2O; 2,4-динитробензолсульфенил, который может расщепляться с помощью нуклеофилов, таких как тиофенол и тиосульфат; тетрагидрофураниловый простой эфир, который может расщепляться с помощью Ag(I) или Hg(II); и 3'-фосфат, который может расщепляться посредством ферментов фосфатазы (например, полинуклеотидкиназы). Другие полезные обратимые компоненты включают в себя простые эфиры, -F, -H2, -OCH3, -N3, -HCOCH3 и 2-нитробензолкарбонат, и полезные обработки деблокирования включают в себя облучение светом (например, чтобы вызывать фоторасщепление), нагрев, воздействие химических реактантов, воздействие катализаторов, воздействие электрического тока (например, чтобы вызывать электролиз) и т.п.[00123] In this exemplary method, after incorporation of a nucleotide base into the resulting
[00124] Считывающая система 10B [00124] 10B Reader System
[00125] Конкретно ссылаясь на фиг. 3A и фиг. 3B, считывающая система 10B включает в себя pH-датчик 20 и комплекс 30A, присоединенный к проводящему каналу 26 pH-датчика 20.[00125] Referring specifically to FIG. 3A and FIG. 3B, the
[00126] Комплекс 30A включает в себя полимеразу 28, связанную с компонентом изменения pH (показан в этих примерах в качестве 50A, 50B или 50C), который должен участвовать в формировании изменения pH поблизости от проводящего канала 26 в силу потребления вторичного субстрата 34 в текучей среде, которая раскрывается для pH-датчика 20.[00126]
[00127] Полимераза 28 комплекса 30A может представлять собой любой пример полимеразы, описанной со ссылкой на фиг. 2.[00127]
[00128] В этом примере, компонент изменения pH выбирается из группы, состоящей из фермента 50A, кофактора 50B и активатора 50C.[00128] In this example, the pH change component is selected from the group consisting of 50A enzyme, 50B cofactor, and 50C activator.
[00129] Фермент 50A формирует кислоту или основание в реакции с вторичным субстратом 34. В качестве примеров, фермент 50A может выбираться из группы, состоящей из гидролаз и оксидаз. Примеры подходящих гидролаз включают в себя фосфатазы, эстеразы (например, ацетилхолинэстеразу), конкретные для последовательности протеазы (например, TEV-протеазу или тромбин) и гликозидазы (которые не ухудшают характеристики рибозы, такие как целлюлоза или амилаза). Другая подходящая гидролаза представляет собой углеродистую ангидразу. Примеры подходящих оксидаз включают в себя глюкозооксидазу, моноаминоксидазу, ксантиноксидазу и т.д. Хотя предоставлено несколько примеров, считается, что может использоваться любой доступный фермент 50A или спроектированный фермент 50A, при условии, что ферментативная кинетика быстрее полимеразной кинетики.[00129]
[00130] Кофактор 50B представляет собой вещество, присутствие которого является важным для активности фермента, который формирует кислоту или основание в реакции с вторичным субстратом 34. Некоторые примеры подходящих кофакторов 50B для оксидаз включают в себя флавинадениндинуклеотид (FAD), никотинадениндинуклеотид (NAD), никотинадениндинуклеотидафосфат (NADP) и т.д.[00130] Cofactor 50B is a substance whose presence is essential for the activity of an enzyme that forms an acid or base in reaction with a
[00131] Активатор 50C представляет собой вещество, которое инициирует или стимулирует реакцию формирования кислоты или основания с вторичным субстратом 34. В некоторых случаях, активатор 50C функционирует аналогично кофактору 50B, и в силу этого любые примеры кофактора 50B могут использоваться для активатора 50C. Для металло-зависимых гидролаз, примеры подходящих активаторов 50C включают в себя двухвалентные металлы.[00131] A 50C activator is a substance that initiates or stimulates an acid or base formation reaction with
[00132] В комплексе 30A, полимераза 28 и любой пример компонента 50A-50C изменения pH конъюгируются между собой. В одном примере, этот комплекс 30A представляет собой слитый белок или химеру белка. Комплекс 30A может формироваться с использованием способов конъюгирования, таких как реакция сочетания SpyTag/SpyCatcher, конъюгирование цистеина с опосредованным р-фиксатором, биотин/стрептавидин, белок на основе SUMO (малого убиквитин-подобного модификатора), His6/NTA-хелирование с металлом, цистеин/малеимид, дибензоциклооктин (DBCO)/азид или любой другой подходящий способ конъюгирования.[00132] In complex 30A,
[00133] Комплекс 30A может присоединяться к проводящему каналу 26 через привязку 32, примеры которой описываются со ссылкой на фиг. 2. Альтернативно, комплекс 30A может непосредственно присоединяться через связывание между компонентом 50A-50C изменения pH и группами на поверхности проводящего канала 26.[00133]
[00134] Хотя не показано, считывающая система 10B также может включать в себя детектор для того, чтобы обнаруживать изменения напряжения и/или тока, которые соответствуют изменению pH, возникающему на/около поверхности считывающего pH-канала 26.[00134] Although not shown, the
[00135] Также хотя не показано, считывающая система 10B может позиционироваться на опоре, такой как кремниевая микросхема. Электроды 22, 24 могут соединяться с электронной схемой, которая обеспечивает их работу (например, после подключения к детектору и источнику мощности).[00135] Also, although not shown, the
[00136] В некоторых примерах, датчик 10B может поступать заранее собранным.[00136] In some examples,
[00137] В других примерах, компоненты датчика могут представлять собой часть комплекта, и компоненты комплекта могут использоваться для того, чтобы собирать датчик 10B. Пример комплекта включает в себя pH-датчик 20 на опоре и текучую среду, которая используется для того, чтобы вводить комплекс 30A в pH-датчик 20. Текучая среда включает в себя жидкость-носитель и комплекс 30A. В некоторых примерах, комплекс 30A в текучей среде присоединяется к привязке 32. В других примерах, привязка 32 присоединяется к считывающему pH-каналу 26 в качестве части считывающей системы 10B. В еще одних других примерах, в которых имеется прямая связь, созданная между компонентом 50A-50C изменения pH и поверхностными группами канала 26, следует понимать, что комплекс 30A в текучей среде не присоединяется к привязке 32, и привязка 32 не присоединяется к считывающему pH-каналу 26. В примере, жидкость-носитель представляет собой воду или пример низкобуферной текучей среды, такой как солевой цитрат при миллимолярных концентрациях.[00137] In other examples, the sensor components may be part of a kit, and the kit components may be used to assemble the
[00138] В одном примере этого комплекта, комплекс 30A в жидкости-носителе включает в себя полимеразу 28, связанную, по меньшей мере, с одним ферментом 50A. В другом примере этого комплекта, комплекс 30A в жидкости-носителе включает в себя полимеразу 28, конъюгированную с кофактором 50B. В еще одном другом примере этого комплекта, комплекс 30A в жидкости-носителе включает в себя полимеразу 28, конъюгированную с активатором 50C. В каждом из этих примеров, комплекс 30A также может включать в себя привязку 32. При использовании этих примеров комплекта, пользователь может осаждать текучую среду на опоре и обеспечивать возможность текучей среде оставаться на опоре в течение подходящего времени для присоединения, посредством привязки 32, комплекса 30A к проводящему каналу 26, для присоединения, посредством комплекса 30A, к привязке 32 на канале 26, или для связывания, посредством компонента 50A-50C изменения pH, с поверхностными группами канала 26. Опора может промываться с помощью подходящего буфера для того, чтобы удалять все несвязанные комплексы 30A.[00138] In one example of this kit, complex 30A in the carrier fluid includes
[00139] Некоторые примеры комплекта также могут включать в себя текучую среду(ы), которая должна использоваться со считывающей системой 10B во время считывания одиночных молекул. Содержание текучей среды может варьироваться в зависимости от того, какой компонент 50A-50C изменения pH представляет собой часть комплекса 30A считывающей системы 10B, и того, какие меченые нуклеотиды 12, 12A-12C или 12' используются. Ниже описываются несколько примеров этих текучих сред.[00139] Some examples of the kit may also include fluid(s) to be used with the 10B reader system during single molecule readings. The fluid content may vary depending on which
[00140] В примерах, показанных на фиг. 3A, текучая среда(ы), которая должна использоваться во время секвенирования одиночных молекул, включает в себя любой пример жидкости-носителя, раскрытой в данном документе, меченых нуклеотидов 12 или 12A-12C и вторичного субстрата 34 (который, в этих примерах, представляет собой отдельную молекулу относительно меченых нуклеотидов 12 или 12A-12C).[00140] In the examples shown in FIG. 3A, the fluid(s) to be used during single molecule sequencing includes any example of the carrier fluid disclosed herein, labeled
[00141] Метка 18B или 18C, которая присоединяется к меченым нуклеотидам 12 или 12A-12C, должна зависеть от того, какой компонент изменения pH включается в комплекс 30A.[00141] The 18B or 18C label that attaches to labeled
[00142] Когда считывающая система 10B включает в себя фермент 50A в качестве части комплекса 30A, метка 18B используется. Как упомянуто в данном документе, фермент 50A формирует кислоту или основание в реакции с вторичным субстратом 34, когда они находятся поблизости друг от друга. Чтобы коррелировать реакцию формирования кислоты или основания между ферментом 50A и вторичным субстратом 34 с включенным меченым нуклеотидом 12 или 12A-12C, метка 18B на меченых нуклеотидах 12 или 12A-12C может индивидуально адаптироваться с возможностью улучшать кинетику фермента 50A или замедлять кинетику фермента 50A. В связи с этим, метка 18B представляет собой один пример компонента изменения pH, который присоединяется к меченому нуклеотиду 12 или 12A-12C. Этот пример системы 10B в силу этого включает в себя два различных примера компонента изменения pH. Таким образом, в одном примере, метка 18B выбирается из группы, состоящей из первой группы, которая улучшает кинетику фермента 50A, и второй группы, которая замедляет кинетику фермента 50A.[00142] When reading
[00143] Когда метка 18B улучшает кинетику фермента 50A, она также улучшает (например, инициирует или ускоряет) кинетику реакции формирования кислоты или основания, заключающей в себе фермент 50A и вторичный субстрат 34. Примеры меток 18B, которые улучшают кинетику фермента 50A, включают в себя кофакторы фермента. Примеры других меток 18B, которые улучшают кинетику фермента 50A, включают в себя метки, которые имеют эффект скученности. Этот тип метки 18B может представлять собой агент обеспечения скученности, который может уменьшать объем воды, доступной для других молекул, и эффективно увеличивать локальную концентрацию вторичного субстрата 34 (что, в свою очередь, увеличивает скорость реакции).[00143] When the 18B label improves the kinetics of the 50A enzyme, it also improves (e.g., initiates or accelerates) the kinetics of the acid or base formation reaction comprising the 50A enzyme and the
[00144] Напротив, когда метка 18B замедляет кинетику фермента 50A, она также замедляет кинетику реакции формирования кислоты или основания, заключающей в себе фермент 50A и вторичный субстрат 34. Примеры меток 18B, которые замедляют кинетику фермента 50A, могут выбираться из группы, состоящей из аллостерического ингибитора, группы стерического исключения и буферизующей группы. Аллостерический ингибитор связывается с аллостерическим участком фермента 50A и изменяет конформацию активного участка фермента 50A. Как результат, фермент 50A более не имеет возможность реагировать с вторичным субстратом 34 и становится неактивным. Может быть желательным, если связывание между аллостерическим ингибитором и ферментом 50A является более слабым, чем связывание между полимеразой 28 и основанием меченого нуклеотида 12 или 12A-12C таким образом, что меченые нуклеотиды 12 или 12A-12C не являются связанными только посредством метки 18B. Группа стерического исключения может представлять собой молекулу, которая является более объемистой, чем вторичный субстрат 34. Группа стерического исключения включенного меченого нуклеотида может блокировать приближение вторичного субстрата 34 к ферменту 50A достаточно вплотную для того, чтобы реагировать. Другими словами, группа стерического исключения может уменьшать доступ к ферменту 50A без фактического связывания с ферментом 50A. Буферизующая группа может выступать в качестве локального буфера для того, чтобы абсорбировать протоны, сформированные во время реакции формирования кислоты, либо молекулы основания, сформированных во время реакции формирования основания, и в силу этого нейтрализовать pH. В качестве примера, дендримеры, обладающие несколькими группами кислот или оснований, могут служить с возможностью буферизовать локальную окрестность проводящего канала 26.[00144] In contrast, when the 18B label retards the kinetics of the 50A enzyme, it also retards the kinetics of the acid or base formation reaction comprising the 50A enzyme and the
[00145] В примере, метки 18B, которые присоединяются к различным нуклеотидам 12 или 12A-12C (например, A, T, C, G), могут выбираться с возможностью увеличивать или уменьшать формирование кислоты или основания на различных скоростях. В этом примере, когда один из меченого нуклеотида 12 или 12A-12C включается посредством полимеразы 28, метка 18B переходит в позицию поблизости от фермента 50A и вторичного субстрата 34 и улучшает или замедляет реакцию на уникальной зависимой от метки скорости. В свою очередь, pH в проводящем канале 26 изменяется. Изменение pH коррелируется с повышенным или пониженным формированием кислоты или основания и в силу этого может использоваться для того, чтобы идентифицировать включенный меченый нуклеотид 12 или 12A-12C.[00145] In an example, 18B labels that attach to
[00146] Когда считывающая система 10B включает в себя кофактор 50B или активатор 50C в качестве части комплекса 30A, метка 18C используется. Метка 18C может представлять собой фермент, который формирует кислоту или основание в реакции с вторичным субстратом 34. В связи с этим, метка 18C представляет собой один пример компонента изменения pH, который присоединяется к меченому нуклеотиду 12 или 12A-12C. Этот пример системы 10B в силу этого включает в себя два различных примера компонента изменения pH. Когда меченый нуклеотид 12 или 12A-12C включается посредством полимеразы 28, ферментная метка 18C переходит в позицию поблизости от кофактора 50B или активатора 50C и вторичного субстрата 34. Присоединенный кофактор 50B или активатор 50C может улучшать или инициировать реакцию между ферментной меткой 18C и вторичным субстратом 34 в текучей среде.[00146] When reading
[00147] Поскольку меченые нуклеотиды 12 или 12A-12C не включают в себя вторичный субстрат 34, текучая среда(ы), представленная в примере по фиг. 3A, также включает в себя вторичный субстрат 34. Вторичный субстрат 34 может представлять собой любой вторичный субстрат 34, который может реагировать с ферментом 50A для того, чтобы формировать кислоту или основание, либо реакция которой с ферментной меткой 18C может улучшаться или инициироваться посредством кофактора 50B или активатора 50C.[00147] Because labeled
[00148] Нижеприведенное описание относится к примерному способу, который заключает в себе меченые нуклеотиды 12 и считывающую систему 10B. В этом примере, матричная полинуклеотидная цепь 44 может вводиться в считывающую систему 10B в текучей среде, такой как биологически стабильный раствор, вместе или отдельно от меченых нуклеотидов 12 и вторичного субстрата 34. Полимераза 28 связывается с матричной полинуклеотидной цепью 44 таким образом, что цепь 44 удерживается на месте. Комплементарное основание одного из меченых нуклеотидов 12 должно включаться в образующуюся цепь 46 (которая формируется вдоль матричной полинуклеотидной цепи 44) посредством полимеразы 28. Во время события включения, метка 18B или 18C меченого нуклеотида 12 появляется поблизости от канала 26, компонента 50A-50C изменения pH и любого вторичного субстрата 34 в текучей среде, которая также находится поблизости от компонента 50A-50C изменения pH. Реакция формирования кислоты или основания с вторичным субстратом 34 может улучшаться, замедляться или ингибироваться в зависимости от комплекса 30A и меток 18B или 18C, которые используются, что изменяет pH текучей среды и заряд на поверхности канала 26. В этом примерном способе, после включения нуклеотидного основания в образующуюся цепь 46, связь между альфа-фосфатом и связывающей молекулой 16 или между альфа-фосфатом и бета-фосфатом расщепляется естественным путем. Это естественное расщепление обеспечивает возможность метке 18B или 18C (и связывающей молекуле 16) диссоциироваться от включенного нуклеотидного основания и диффундировать в направлении от считывающей системы 10B. Полимераза 28 затем может принимать другой меченый нуклеотид 12, который включает в себя нуклеотидное основание, которое является комплементарным следующему нуклеотиду в матричной полинуклеотидной цепи 44.[00148] The following description relates to an exemplary method that includes labeled 12 nucleotides and a 10B readout system. In this example,
[00149] Нижеприведенное описание относится к примерному способу, который заключает в себе меченые нуклеотиды 12A-12C и считывающую систему 10B. В этом примере, матричная полинуклеотидная цепь 44 может вводиться в считывающую систему 10B в текучей среде, такой как биологически стабильный раствор, вместе или отдельно от меченых нуклеотидов 12A-12C и вторичного субстрата 34. Полимераза 28 связывается с матричной полинуклеотидной цепью 44 таким образом, что цепь 44 удерживается на месте. Комплементарное основание одного из меченых нуклеотидов 12A-12C должно включаться в образующуюся цепь 46 (которая формируется вдоль матричной полинуклеотидной цепи 44) посредством полимеразы 28. Реакция формирования кислоты или основания с вторичным субстратом 34 может улучшаться, замедляться или ингибироваться в зависимости от комплекса 30A и меток 18B или 18C, которые используются, что изменяет pH текучей среды и заряд на поверхности канала 26. В этом примере, меченый нуклеотид 12A-12C включает в себя обратимый терминатор. В связи с этим, включение меченого нуклеотида 12A-12C служит в качестве терминатора для полимеризации. Это обеспечивает осуществление улучшенного, замедленного или ингибированного формирования кислоты или основания и обнаружения заряда аналогично вышеописанному. В этом примерном способе, мытье и воздействие деблокирующего агента может использоваться для того, чтобы подготавливать считывающую систему 10B к другому циклу секвенирования.[00149] The following description relates to an exemplary method that includes labeled
[00150] В любом из примеров, описанных со ссылкой на фиг. 3A, следует понимать, что расстояние между полимеразой 28 и компонентом 50A-50C изменения pH и длина связывающей молекулы 16, 16' могут выбираться таким образом, что метка 18B или 18C переходит в позицию поблизости от компонента 50A-50C изменения pH, когда ее меченый нуклеотид 12 или 12A-12C включается посредством полимеразы 28. Это обеспечивает прогнозируемые эффекты в отношении реакции формирования кислоты или основания.[00150] In any of the examples described with reference to FIG. 3A, it should be understood that the distance between
[00151] Как упомянуто в данном документе, считывающая система 10B также может использоваться с меченым нуклеотидом 12', который, как описано со ссылкой на фиг. 1C, включает в себя вторичный субстрат 34, присоединенный к нуклеотиду 14. Фиг. 3B иллюстрирует систему 10B и меченый нуклеотид 12'.[00151] As mentioned herein, the
[00152] В этом примере, текучая среда в комплекте включает в себя меченые нуклеотиды 12', а не меченые нуклеотиды 12 или 12A-12C. В отличие от текучих сред, описанных со ссылкой на фиг. 3A, эта текучая среда не включает в себя отдельный вторичный субстрат 34, поскольку вторичный субстрат 34 присоединяется к нуклеотиду 14.[00152] In this example, the fluid in the kit includes labeled nucleotides 12', not labeled
[00153] Когда считывающая система 10B включает в себя фермент 50A в качестве части комплекса 30A, текучая среда, доступная для системы 10B, может включать в себя жидкость-носитель и меченые нуклеотиды 12'. Когда полимераза 28 включает основание меченых нуклеотидов 12', вторичный субстрат 34 переходит в позицию поблизости от фермента 50A, и реакция формирования кислоты или основания может осуществляться.[00153] When reading
[00154] Когда считывающая система 10B включает в себя кофактор 50B или активатор 50C в качестве части комплекса 30A, текучая среда, доступная для системы 10B, может включать в себя жидкость-носитель и меченые нуклеотиды 12'. Этот пример комплекта также может включать в себя ферментную текучую среду, которая является отдельной от текучей среды, содержащей меченые нуклеотиды 12'. Ферментная текучая среда включается, поскольку ни меченый нуклеотид 12', ни комплекс 30A не содержат фермент, который участвует в реакции формирования кислоты или основания с вторичным субстратом 34. Ферментная текучая среда может включать в себя жидкость-носитель (например, любой из буферов, раскрытых в данном документе) и фермент 54, который должен участвовать в потреблении вторичного субстрата 34. Используемый фермент 54 зависит от вторичного субстрата 34, который присоединяется к меченому нуклеотиду 12'.[00154] When reading
[00155] Когда текучая среда(ы), содержащая матричную полинуклеотидную цепь 44 и меченый нуклеотид 12', и, в некоторых случаях, ферментная текучая среда вводятся (последовательно или одновременно) в считывающую систему 10B, матричная полинуклеотидная цепь 44 связывается с полимеразой 28, и один комплементарный меченых нуклеотидов 12' включается в растущую образующуюся цепь 46. В этом примере, фермент 50A комплекса 30A либо свободно плавающий фермент 54 реагирует таким образом, чтобы потреблять вторичный субстрат 34 для того, чтобы формировать кислоту или основание, и эта реакция должна быть быстрее включения нуклеотида. В этих примерах, вторичный субстрат 34 потребляется, и после его потребления, pH должен возвращаться к базовому уровню, и нуклеотидное основание должно включаться.[00155] When fluid(s) containing the 44 template polynucleotide strand and the 12' labeled nucleotide, and, in some cases, the enzyme fluid, are introduced (successively or simultaneously) into the 10B reader system, the 44 template polynucleotide strand binds to polymerase 28, and one complementary labeled nucleotide 12' is included in the growing
[00156] Считывающая система 10C [00156] 10C Reader System
[00157] Конкретно ссылаясь на фиг. 4, считывающая система 10C включает в себя pH-датчик 20 и комплекс 30B, присоединенный к проводящему каналу 26 pH-датчика 20.[00157] Referring specifically to FIG. 4, the
[00158] Комплекс 30B включает в себя полимеразу 28, присоединенную к двум различным ферментам 50A и 50D. Полимераза 28 комплекса 30A может представлять собой любой пример полимеразы, описанной со ссылкой на фиг. 2.[00158]
[00159] Ферменты 50A, 50D могут представлять собой любой пример фермента, описанного со ссылкой на фиг. 3A и фиг. 3B, при условии, что два фермента 50A, 50D отличаются. Каждый из ферментов 50A и 50D формирует кислоту или основание в реакции с вторичным субстратом 34; тем не менее, ферменты 50A и 50D могут выбираться таким образом, что они имеют различный ответ при нахождении поблизости от конкретной нуклеотидной метки 18D. В качестве одного примера, фермент 50A может реагировать на соответствующие метки 18D, присоединенные к двум типам меченых нуклеотидов 12 или 12A-12C (например, A и T), и может не реагировать на соответствующие метки 18D, присоединенные к другим двум типам меченых нуклеотидов 12 или 12A-12C (например, C и G). С другой стороны, фермент 50D может реагировать на соответствующие метки 18D, присоединенные к другим двум типам меченых нуклеотидов 12 или 12A-12C (например, C и G), но может не реагировать на соответствующие метки 18D, присоединенные к двум типам меченых нуклеотидов 12 или 12A-12C (например, A и T). В этом примере, каждая метка 18D, соответственно, присоединенная к нуклеотидам 12 или 12A-12C, может отличаться от каждой другой метки 18D, соответственно, присоединенной к другим нуклеотидам 12 или 12A-12C.[00159]
[00160] В комплексе 30B, полимераза 28 и два различных фермента 50A, 50D конъюгируются между собой. В одном примере, этот комплекс 30B представляет собой слитый белок или химеру белка. Комплекс 30B может формироваться с использованием способов конъюгирования, таких как реакция сочетания SpyTag/SpyCatcher, конъюгирование цистеина с опосредованным р-фиксатором, биотин/стрептавидин, белок на основе SUMO (малого убиквитин-подобного модификатора), His6/NTA-хелирование с металлом, цистеин/малеимид, дибензоциклооктин (DBCO)/азид или любой другой подходящий способ конъюгирования.[00160] In complex 30B,
[00161] В одном примере (как показано на фиг. 4), комплекс 30B может присоединяться к проводящему каналу 26 через привязки 32, 32', присоединенные к каждому из ферментов 50A, 50D. В другом примере, одна привязка 32 может присоединять полимеразу 28 к проводящему каналу 26, и ферменты 50A, 50D, соответственно, могут присоединяться к полимеразе 28. В еще одном другом примере, привязки 32, 32' отсутствуют, но вместо этого один или оба из ферментов 50A, 50D могут создавать связь непосредственно с поверхностными группами проводящего канала 26 и с полимеразой 28.[00161] In one example (as shown in FIG. 4), complex 30B can be attached to
[00162] Хотя не показано, считывающая система 10C также может включать в себя детектор для того, чтобы обнаруживать изменения напряжения и/или тока, которые соответствуют изменению pH, возникающему на/около поверхности считывающего pH-канала 26.[00162] Although not shown, the
[00163] Также хотя не показано, считывающая система 10C может позиционироваться на опоре, такой как кремниевая микросхема. Электроды 22, 24 могут соединяться с электронной схемой, которая обеспечивает их работу (например, после подключения к детектору и источнику мощности).[00163] Also, although not shown, the
[00164] В некоторых примерах, датчик 10C может поступать заранее собранным.[00164] In some examples, the
[00165] В других примерах, компоненты датчика могут представлять собой часть комплекта, и компоненты комплекта могут использоваться для того, чтобы собирать датчик 10C. Пример комплекта включает в себя pH-датчик 20 на опоре и текучую среду, которая используется для того, чтобы вводить комплекс 30B в pH-датчик 20. Текучая среда включает в себя жидкость-носитель и комплекс 30B. В некоторых примерах, комплекс 30B в текучей среде присоединяется к привязкам 32, 32'. В других примерах, комплекс 30B в текучей среде включает в себя одну привязку 32, присоединенную к полимеразе 28, и ферменты 50A и 50D присоединяются к полимеразе 28. В еще одних некоторых других примерах, привязка(ки) 32, 32' присоединяется к считывающему pH-каналу 26 в качестве части считывающей системы 10C. В еще одних других примерах, в которых имеется прямая связь, созданная между ферментами 50A, 50D и поверхностными группами канала 26, следует понимать, что комплекс 30B в текучей среде не присоединяется к привязкам 32, 32', и привязки 32, 32' не присоединяются к считывающему pH-каналу 26. В примере, жидкость-носитель представляет собой воду или пример низкобуферной текучей среды, такой как солевой цитрат при миллимолярных концентрациях.[00165] In other examples, the sensor components may be part of a kit, and the kit components may be used to assemble the 10C sensor. An exemplary kit includes a
[00166] При использовании этих примеров комплекта, пользователь может осаждать текучую среду на опоре и обеспечивать возможность текучей среде оставаться на опоре в течение подходящего времени для присоединения, посредством привязок 32, 32', комплекса 30B к проводящему каналу 26, для присоединения, посредством привязки 32, полимеразы 28 комплекса 30B к проводящему каналу 26, либо для связывания, посредством ферментов 50A и 50D, с поверхностными группами канала 26. Опора может промываться с помощью подходящего буфера для того, чтобы удалять все несвязанные комплексы 30B.[00166] When using these kit examples, the user can deposit fluid on the support and allow the fluid to remain on the support for a suitable time to attach, via the
[00167] Некоторые примеры комплекта также могут включать в себя текучую среду(ы), которая должна использоваться со считывающей системой 10C во время считывания одиночных молекул. В этом примере, текучая среда(ы) включает в себя любой пример жидкости-носителя, раскрытой в данном документе, меченых нуклеотидов 12 или 12A-12C и вторичного субстрата 34 (которая, в этих примерах, представляет собой отдельную молекулу относительно меченых нуклеотидов 12 или 12A-12C).[00167] Some examples of the kit may also include fluid(s) to be used with the 10C reader system during single molecule readings. In this example, the fluid(s) includes any example of the carrier fluid disclosed herein, labeled
[00168] Метка 18D, которая присоединяется к меченым нуклеотидам 12 или 12A-12C, должна зависеть от двух ферментов 50A, 50D комплекса 30B. Как упомянуто в данном документе, каждый из ферментов 50A, 50D формирует кислоту или основание в реакции с вторичным субстратом 34. Чтобы коррелировать конкретную реакцию формирования кислоты или основания между ферментом 50A и вторичным субстратом 34 или между ферментом 50D и вторичным субстратом 34, каждая метка 18D на меченых нуклеотидах 12 или 12A-12C может индивидуально адаптироваться с возможностью улучшать (например, инициировать или ускорять) кинетику фермента 50A или фермента 50D либо замедлять кинетику фермента 50A или фермента 50D. В связи с этим, метка 18D представляет собой один пример компонента изменения pH, который присоединяется к меченому нуклеотиду 12 или 12A-12C. Этот пример системы 10B в силу этого включает в себя два различных примера компонента изменения pH. Любая из меток 18B может использоваться для меток 18D, и каждый из четырех нуклеотидов (например, A, T, C, G) может помечаться различной меткой, которая затрагивает реакции формирования кислоты или основания по-разному. В одном примере, метка 18D, выбранная для меченого нуклеотида 12 или 12A-12C с "A" в качестве азотистого основания, может улучшать формирование кислоты на первой скорости, при нахождении поблизости от фермента 50A и вторичного субстрата 34; метка 18D, выбранная для меченого нуклеотида 12 или 12A-12C с "T" в качестве азотистого основания, может замедлять формирование кислоты на второй скорости, при нахождении поблизости от фермента 50A и вторичного субстрата 34; метка 18D, выбранная для меченого нуклеотида 12 или 12A-12C с "C" в качестве азотистого основания, может улучшать формирование основания на третьей скорости, при нахождении поблизости от фермента 50D и вторичного субстрата 34; и метка 18D, выбранная для меченого нуклеотида 12 или 12A-12C с "G" в качестве азотистого основания, может замедлять формирование основания на четвертой скорости, при нахождении поблизости от фермента 50A и вторичного субстрата 34. Когда различные меченые нуклеотиды включаются в образующуюся цепь 46, различные рН-уровни должны получаться в результате локально на поверхности зарядово-чувствительного канала 46.[00168] The 18D tag that attaches to labeled
[00169] Поскольку меченые нуклеотиды 12 или 12A-12C не включают в себя вторичный субстрат 34, текучая среда(ы), представленная в примере по фиг. 4, также включает в себя вторичный субстрат 34. Вторичный субстрат 34 может представлять собой любой вторичный субстрат 34, который может реагировать с ферментом 50A или 50D для того, чтобы формировать кислоту или основание.[00169] Because labeled
[00170] Нижеприведенное описание относится к примерному способу, который заключает в себе меченые нуклеотиды 12 и считывающую систему 10C. В этом примере, матричная полинуклеотидная цепь 44 может вводиться в считывающую систему 10C в текучей среде, такой как биологически стабильный раствор, вместе или отдельно от меченых нуклеотидов 12 и вторичного субстрата 34. Полимераза 28 связывается с матричной полинуклеотидной цепью 44 таким образом, что цепь 44 удерживается на месте. Комплементарное основание одного из меченых нуклеотидов 12 должно включаться в образующуюся цепь 46 (которая формируется вдоль матричной полинуклеотидной цепи 44) посредством полимеразы 28. Во время события включения, метка 18D меченого нуклеотида 12 появляется поблизости от канала 26, ферментов 50A и 50D и любого вторичного субстрата 34 в текучей среде, которая также находится поблизости от ферментов 50A и 50D. Реакция формирования кислоты или основания с вторичным субстратом 34 может улучшаться, замедляться или ингибироваться в зависимости от метки 18D и ее эффекта в отношении реакции, заключающей в себе фермент 50A или 50D. Это изменяет pH текучей среды и заряд на поверхности канала 26. В этом примерном способе, после включения нуклеотидного основания в образующуюся цепь 46, связь между альфа-фосфатом и связывающей молекулой 16 или между альфа-фосфатом и бета-фосфатом расщепляется естественным путем. Это естественное расщепление обеспечивает возможность метке 18D (и связывающей молекуле 16) диссоциироваться от включенного нуклеотидного основания и диффундировать в направлении от считывающей системы 10C. Полимераза 28 затем может принимать другой меченый нуклеотид 12, который включает в себя нуклеотидное основание, которое является комплементарным следующему нуклеотиду в матричной полинуклеотидной цепи 44.[00170] The following description relates to an exemplary method that includes labeled 12 nucleotides and a 10C reading system. In this example,
[00171] Нижеприведенное описание относится к примерному способу, который заключает в себе меченые нуклеотиды 12A-12C и считывающую систему 10C. В этом примере, матричная полинуклеотидная цепь 44 может вводиться в считывающую систему 10C в текучей среде, такой как биологически стабильный раствор, вместе или отдельно от меченых нуклеотидов 12A-12C и вторичного субстрата 34. Полимераза 28 связывается с матричной полинуклеотидной цепью 44 таким образом, что цепь 44 удерживается на месте. Комплементарное основание одного из меченых нуклеотидов 12A-12C должно включаться в образующуюся цепь 46 (которая формируется вдоль матричной полинуклеотидной цепи 44) посредством полимеразы 28. Реакция формирования кислоты или основания с вторичным субстратом 34 может улучшаться, замедляться или ингибироваться в зависимости от метки 18D и ее эффекта в отношении реакции, заключающей в себе фермент 50A или 50D. Это изменяет pH текучей среды и заряд на поверхности канала 26. В этом примере, меченый нуклеотид 12A-12C включает в себя обратимый терминатор. В связи с этим, включение меченого нуклеотида 12A-12C служит в качестве терминатора для полимеризации. Это обеспечивает осуществление улучшенного, замедленного или ингибированного формирования кислоты или основания и обнаружения заряда аналогично вышеописанному. В этом примерном способе, мытье и воздействие деблокирующего агента может использоваться для того, чтобы подготавливать считывающую систему 10C к другому циклу секвенирования.[00171] The following description relates to an exemplary method that includes labeled
[00172] В любом из примеров, описанных со ссылкой на фиг. 4, следует понимать, что расстояние между полимеразой 28 и соответствующими ферментами 50A, 50D и длина связывающей молекулы 16, 16' могут выбираться таким образом, что метка 18D переходит в позицию поблизости от фермента 50A и/или и 50D, когда ее меченый нуклеотид 12 или 12A-12C включается посредством полимеразы 28. Это обеспечивает прогнозируемые эффекты в отношении реакции формирования кислоты или основания.[00172] In any of the examples described with reference to FIG. 4, it should be understood that the distance between
[00173] Считывающая система 10D [00173] 10D Reader System
[00174] Конкретно ссылаясь на фиг. 5, считывающая система 10D включает в себя pH-датчик 20 и комплекс 30C, присоединенный к проводящему каналу 26 pH-датчика 20.[00174] Referring specifically to FIG. 5, the
[00175] Комплекс 30C включает в себя полимеразу 28, связанную с координационным комплексом металла ("M"), который должен создавать изменение pH поблизости от проводящего канала 26 в силу потребления вторичного субстрата 34 в текучей среде, которая раскрывается для pH-датчика 20. В комплексе 30C, соотношение полимеразы 28 к координационному комплексу металла M составляет 1:1. Координационный комплекс металла M может присоединяться непосредственно к полимеразе 28, или привязка может сцеплять их между собой.[00175]
[00176] Полимераза 28 комплекса 30C может представлять собой любой пример полимеразы, описанной со ссылкой на фиг. 2.[00176]
[00177] Координационный комплекс металла 50E является аналогичным ферменту 50A в то, что он формирует кислоту или основание в реакции с вторичным субстратом 34. Примеры координационного комплекса металла включают в себя медные (II) комплексы с лигандами, такими как бис-(2-пиридилметил)-амин или пиридин-функционализированный циклодекстрин.[00177]
[00178] В комплексе 30C, полимераза 28 и координационный комплекс металла 50E конъюгируются между собой. Комплекс 30C может формироваться с использованием любого числа способов конъюгирования, таких как реакция сочетания SpyTag/SpyCatcher, конъюгирование цистеина с опосредованным р-фиксатором, биотин/стрептавидин, белок на основе SUMO (малого убиквитин-подобного модификатора), His6/NTA-хелирование с металлом, цистеин/малеимид, дибензоциклооктин (DBCO)/азид или любой другой подходящий способ конъюгирования.[00178] In the 30C complex,
[00179] Комплекс 30C может присоединяться к проводящему каналу 26. В примере, показанном на фиг. 5, координационный комплекс металла 50E присоединяется к поверхности канала 26, и полимераза 28 присоединяется к координационному комплексу металла 50E. В этом примере, присоединение комплекса 30C может осуществляться через привязку 32 (не показана на фиг. 5) либо терминальную группу координационного комплекса металла 50E. В другом примере, полимераза 28 присоединяется к поверхности канала 26, и координационный комплекс металла 50E присоединяется к полимеразе 28. В этом примере, присоединение комплекса 30C может осуществляться через привязку 32 (не показана на фиг. 5), присоединенную к полимеразе 28.[00179]
[00180] Хотя не показано, считывающая система 10D также может включать в себя детектор для того, чтобы обнаруживать изменения напряжения и/или тока, которые соответствуют изменению pH, возникающему на/около поверхности считывающего pH-канала 26.[00180] Although not shown, the
[00181] Также хотя не показано, считывающая система 10D может позиционироваться на опоре, такой как кремниевая микросхема. Электроды 22, 24 могут соединяться с электронной схемой, которая обеспечивает их работу (например, после подключения к детектору и источнику мощности).[00181] Also, although not shown, the
[00182] В некоторых примерах, датчик 10D может поступать заранее собранным.[00182] In some examples, the
[00183] В других примерах, компоненты датчика могут представлять собой часть комплекта, и компоненты комплекта могут использоваться для того, чтобы собирать датчик 10D. Пример комплекта включает в себя pH-датчик 20 на опоре и текучую среду, которая используется для того, чтобы вводить комплекс 30C в pH-датчик 20. Текучая среда включает в себя жидкость-носитель и комплекс 30C. В примере, жидкость-носитель представляет собой воду или пример низкобуферной текучей среды, такой как солевой цитрат при миллимолярных концентрациях.[00183] In other examples, the sensor components may be part of a kit, and the kit components may be used to assemble the
[00184] При использовании этих примеров комплекта, пользователь может осаждать текучую среду на опоре и обеспечивать возможность текучей среде оставаться на опоре в течение подходящего времени для присоединения, посредством привязки 32 или терминального конца координационного комплекса металла 50E, комплекса 30C к проводящему каналу 26. Опора может промываться с помощью подходящего буфера для того, чтобы удалять все несвязанные комплексы 30C.[00184] When using these kit examples, the user can deposit a fluid on the support and allow the fluid to remain on the support for a suitable time to attach, by tying 32 or the terminal end of the
[00185] Некоторые примеры комплекта также могут включать в себя текучую среду(ы), которая должна использоваться со считывающей системой 10D во время считывания одиночных молекул. В этом примере, текучая среда(ы) включает в себя любой пример жидкости-носителя, раскрытой в данном документе, меченых нуклеотидов 12 или 12A-12C и вторичного субстрата 34 (который, в этих примерах, представляет собой отдельную молекулу относительно меченых нуклеотидов 12 или 12A-12C).[00185] Some examples of the kit may also include fluid(s) to be used with the 10D reader system during single molecule reading. In this example, the fluid(s) includes any example of the carrier fluid disclosed herein, labeled
[00186] Метка 18E, которая присоединяется к меченым нуклеотидам 12 или 12A-12C, может представлять собой лиганд для металла координационного комплекса металла 50E, при этом лиганд изменяет каталитическое свойство координационного комплекса металла 50E. Лиганд может выбираться с возможностью улучшать кинетику координационного комплекса металла 50E или замедлять кинетику координационного комплекса металла 50E. В этих примерах, метка 18E представляет собой один пример компонента изменения pH, который присоединяется к меченому нуклеотиду 12 или 12A-12C. Этот пример системы 10D в силу этого включает в себя два различных примера компонента изменения pH (например, координационный комплекс металла 50E и метку 18E).[00186] The 18E tag that attaches to labeled
[00187] Другие примеры метки 18E могут функционировать в качестве отдельного катализатора (в дополнение к координационному комплексу металла 50E) для потребления вторичного субстрата 34. Примеры меток 18E, которые функционируют в качестве отдельных катализаторов, включают в себя неметаллические органокатализаторы, такие как диазабициклоундецен, N-гетероциклические карбены, тетраметилгуанидин и т.д. В этих примерах, метка 18E представляет собой один пример компонента изменения pH, который присоединяется к меченому нуклеотиду 12 или 12A-12C. Этот пример системы 10D в силу этого включает в себя два различных примера компонента изменения pH (например, координационный комплекс металла 50E и метку 18E).[00187] Other examples of the 18E tag can function as a separate catalyst (in addition to the 50E metal coordination complex) for consuming
[00188] Еще одни другие примеры метки 18E замедляют кинетику координационного комплекса металла 50E и в силу этого также замедляют кинетику реакции формирования кислоты или основания, заключающей в себе координационный комплекс металла 50E и вторичный субстрат 34. Примеры меток 18E, которые замедляют кинетику координационного комплекса металла 50E, могут представлять собой любой лиганд, который ингибирует каталитическую активность металла, либо любой лиганд, который изменяет электронное состояние металла, чтобы изменять каталитическую активность металла. В этих примерах, метка 18E представляет собой один пример компонента изменения pH, который присоединяется к меченому нуклеотиду 12 или 12A-12C. Этот пример системы 10D в силу этого включает в себя два различных примера компонента изменения pH (например, координационный комплекс металла 50E и метку 18E).[00188] Still other examples of the 18E label slow down the kinetics of the 50E metal coordination complex and therefore also slow the kinetics of the acid or base formation reaction comprising the 50E metal coordination complex and the
[00189] В примере, соответствующие метки 18E, которые присоединяются к различным нуклеотидам 12 или 12A-12C (например, A, T, C, G), могут выбираться с возможностью увеличивать или уменьшать формирование кислоты или основания на различных скоростях. В этом примере, когда один из меченого нуклеотида 12 или 12A-12C включается посредством полимеразы 28, метка 18E переходит в позицию поблизости от координационного комплекса металла 50E и вторичного субстрата 34 и улучшает или замедляет реакцию на уникальной зависимой от метки скорости. В свою очередь, pH в проводящем канале 26 изменяется. Изменение pH коррелируется с повышенным или пониженным формированием кислоты или основания и в силу этого может использоваться для того, чтобы идентифицировать включенный меченый нуклеотид 12 или 12A-12C.[00189] In an example, corresponding 18E labels that attach to
[00190] Поскольку меченые нуклеотиды 12 или 12A-12C не включают в себя вторичный субстрат 34, текучая среда(ы), представленная в примере по фиг. 5, также включает в себя вторичный субстрат 34. Вторичный субстрат 34 может представлять собой любой вторичный субстрат 34, который может реагировать с координационным комплексом металла 50E для того, чтобы формировать кислоту или основание.[00190] Since labeled
[00191] Нижеприведенное описание относится к примерному способу, который заключает в себе меченые нуклеотиды 12 и считывающую систему 10D. В этом примере, матричная полинуклеотидная цепь 44 может вводиться в считывающую систему 10D в текучей среде, такой как биологически стабильный раствор, вместе или отдельно от меченых нуклеотидов 12 и вторичного субстрата 34. Полимераза 28 связывается с матричной полинуклеотидной цепью 44 таким образом, что цепь 44 удерживается на месте. Комплементарное основание одного из меченых нуклеотидов 12 должно включаться в образующуюся цепь 46 (которая формируется вдоль матричной полинуклеотидной цепи 44) посредством полимеразы 28. Во время события включения, метка 18E меченого нуклеотида 12 появляется поблизости от канала 26, координационного комплекса металла 50E и любого вторичного субстрата 34 в текучей среде, которая также находится поблизости от координационного комплекса металла 50E. В некоторых примерах, реакция формирования кислоты или основания с вторичным субстратом 34 может улучшаться, замедляться или ингибироваться в зависимости от лигандной метки 18E и ее эффекта в отношении реакции, заключающей в себе координационный комплекс металла 50E. В других примерах, метка 18E может участвовать в потреблении вторичного субстрата 34 наряду с координационным комплексом металла 50E, за счет этого формируя больше кислоты или основания. Все эти примеры изменяют pH текучей среды и заряд на поверхности канала 26. В этих примерных способах, после включения нуклеотидного основания в образующуюся цепь 46, связь между альфа-фосфатом и связывающей молекулой 16 или между альфа-фосфатом и бета-фосфатом расщепляется естественным путем. В этих примерах, может быть желательным, если связывание лигандной метки 18E является достаточно слабым таким образом, что оно резко ослабевает, когда фосфатная цепь расщепляется естественным путем. Это естественное расщепление обеспечивает возможность метке 18E (и связывающей молекуле 16) диссоциироваться от включенного нуклеотидного основания и диффундировать в направлении от считывающей системы 10D. Полимераза 28 затем может принимать другой меченый нуклеотид 12, который включает в себя нуклеотидное основание, которое является комплементарным следующему нуклеотиду в матричной полинуклеотидной цепи 44.[00191] The following description relates to an exemplary method that includes labeled 12 nucleotides and a 10D reading system. In this example,
[00192] Нижеприведенное описание относится к примерному способу, который заключает в себе меченые нуклеотиды 12A-12C и считывающую систему 10D. В этом примере, матричная полинуклеотидная цепь 44 может вводиться в считывающую систему 10D в текучей среде, такой как биологически стабильный раствор, вместе или отдельно от меченых нуклеотидов 12A-12C и вторичного субстрата 34. Полимераза 28 связывается с матричной полинуклеотидной цепью 44 таким образом, что цепь 44 удерживается на месте. Комплементарное основание одного из меченых нуклеотидов 12A-12C должно включаться в образующуюся цепь 46 (которая формируется вдоль матричной полинуклеотидной цепи 44) посредством полимеразы 28. В некоторых примерах, реакция формирования кислоты или основания с вторичным субстратом 34 может улучшаться, замедляться или ингибироваться в зависимости от лигандной метки 18E и ее эффекта в отношении реакции, заключающей в себе координационный комплекс металла 50E. В других примерах, метка 18E может участвовать в потреблении вторичного субстрата 34 наряду с координационным комплексом металла 50E, за счет этого формируя больше кислоты или основания. Все эти примеры изменяют pH текучей среды и заряд на поверхности канала 26. В этом примере, меченый нуклеотид 12A-12C включает в себя обратимый терминатор. В связи с этим, включение меченого нуклеотида 12A-12C служит в качестве терминатора для полимеризации. Это обеспечивает осуществление улучшенного, замедленного или ингибированного формирования кислоты или основания и обнаружения заряда аналогично вышеописанному. В этом примерном способе, мытье и воздействие деблокирующего агента может использоваться для того, чтобы подготавливать считывающую систему 10D к другому циклу секвенирования.[00192] The following description relates to an exemplary method that includes labeled
[00193] В любом из примеров, описанных со ссылкой на фиг. 5, следует понимать, что расстояние между полимеразой 28 и координационным комплексом металла 50E и длина связывающей молекулы 16, 16' могут выбираться таким образом, что метка 18E переходит в позицию поблизости от координационного комплекса металла 50E, когда ее меченый нуклеотид 12 или 12A-12C включается посредством полимеразы 28. Это обеспечивает прогнозируемые эффекты в отношении реакции формирования кислоты или основания.[00193] In any of the examples described with reference to FIG. 5, it should be understood that the distance between
[00194] Считывающая система 10E [00194]
[00195] Конкретно ссылаясь на фиг. 6A и фиг. 6B, считывающая система 10D включает в себя pH-датчик 20 и комплекс 30D, присоединенный к проводящему каналу 26 pH-датчика 20.[00195] Referring specifically to FIG. 6A and FIG. 6B, the
[00196] Комплекс 30D включает в себя полимеразу 28, связанную с ферментом 50A. В этом примере, комплекс 30D дополнительно включает в себя конъюгат 58 нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента, присоединенный к ферменту 50A.[00196]
[00197] Полимераза 28 комплекса 30D может представлять собой любые примеры полимеразы, описанной со ссылкой на фиг. 2.[00197]
[00198] Фермент 50A может представлять собой любой пример фермента, описанного со ссылкой на фиг. 3A и фиг. 3B.[00198]
[00199] Конъюгат 58 нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента включает в себя одноцепочечную ДНК или РНК, имеющую две области, которые являются комплементарными и которые подвергаются внутримолекулярному спариванию оснований, чтобы формировать двойную винтовую спираль, которая завершается в непарном контуре. Один конец непарного контура присоединяется к ферменту 50A, и другой конец непарного контура включает в себя ингибитор 60 фермента. В контурной конфигурации, как показано на фиг. 6A, ингибитор 60 фермента, по меньшей мере, уменьшает активность фермента.[00199] Nucleic acid hairpin/
[00200] В комплексе 30D, фермент 50A и конъюгат 58 нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента конъюгируются между собой, и фермент 50A также конъюгируется с полимеразой 28.[00200] In complex 30D,
[00201] Комплекс 30D может присоединяться к проводящему каналу 26 через привязку 32, примеры которой описываются со ссылкой на фиг. 2. Альтернативно, комплекс 30D может непосредственно присоединяться через связывание между компонентом 50A изменения pH и группами на поверхности проводящего канала 26.[00201]
[00202] Хотя не показано, считывающая система 10E также может включать в себя детектор для того, чтобы обнаруживать изменения напряжения и/или тока, которые соответствуют изменению pH, возникающему на/около поверхности считывающего pH-канала 26.[00202] Although not shown, the
[00203] Также хотя не показано, считывающая система 10E может позиционироваться на опоре, такой как кремниевая микросхема. Электроды 22, 24 могут соединяться с электронной схемой, которая обеспечивает их работу (например, после подключения к детектору и источнику мощности).[00203] Also, although not shown, the
[00204] В некоторых примерах, датчик 10E может поступать заранее собранным.[00204] In some examples,
[00205] В других примерах, компоненты датчика могут представлять собой часть комплекта, и компоненты комплекта могут использоваться для того, чтобы собирать датчик 10E. Пример комплекта включает в себя pH-датчик 20 на опоре и текучую среду, которая используется для того, чтобы вводить комплекс 30D в pH-датчик 20. Текучая среда включает в себя жидкость-носитель и комплекс 30D. В некоторых примерах, комплекс 30D в текучей среде присоединяется к привязке 32. В других примерах, привязка 32 присоединяется к считывающему pH-каналу 26 в качестве части считывающей системы 10E. В еще одних других примерах, в которых имеется прямая связь, созданная между компонентом 50A изменения pH и поверхностными группами канала 26, следует понимать, что комплекс 30D в текучей среде не присоединяется к привязке 32, и привязка 32 не присоединяется к считывающему pH-каналу 26. В примере, жидкость-носитель представляет собой воду или пример низкобуферной текучей среды, такой как солевой цитрат при миллимолярных концентрациях.[00205] In other examples, the sensor components may be part of a kit, and the kit components may be used to assemble the
[00206] При использовании этих примеров комплекта, пользователь может осаждать текучую среду на опоре и обеспечивать возможность текучей среде оставаться на опоре в течение подходящего времени для присоединения, посредством привязки 32, комплекса 30D к проводящему каналу 26, для присоединения, посредством комплекса 30D, к привязке 32 на канале 26, либо для связывания, посредством компонента 50A изменения pH, с поверхностными группами канала 26. Опора может промываться с помощью подходящего буфера для того, чтобы удалять все несвязанные комплексы 30D.[00206] When using these kit examples, the user can deposit fluid on the support and allow the fluid to remain on the support for a suitable time to attach, by tying 32, the complex 30D to the
[00207] Некоторые примеры комплекта также могут включать в себя текучую среду(ы), которая должна использоваться со считывающей системой 10E во время считывания одиночных молекул. В этом примере, текучая среда(ы) включает в себя любой пример жидкости-носителя, раскрытой в данном документе, меченых нуклеотидов 12 или 12A-12C и вторичного субстрата 34 (который, в этих примерах, представляет собой отдельную молекулу относительно меченых нуклеотидов 12 или 12A-12C).[00207] Some examples of the kit may also include fluid(s) to be used with the 10E reader system during single molecule readings. In this example, the fluid(s) includes any example of the carrier fluid disclosed herein, labeled
[00208] Метка 18F, которая присоединяется к меченым нуклеотидам 12 или 12A-12C, представляет собой цепь нуклеотидов, включающих в себя основания, комплементарные, по меньшей мере, некоторым нуклеотидным основаниям конъюгата 58 нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента. Метка 18F допускает инициирование реакции для открытия шпильки и затем спаривание оснований с частью одной ДНК- или РНК-цепи конъюгата 58 нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента. Как показано на фиг. 6B, введение и реакция метки 18F перемещает ингибитор 60 фермента в направлении от фермента 50A, за счет этого обеспечивая его ферментативную активность. Поскольку метка 18F может затрагивать ферментативную активность, которая приводит к формированию кислоты или основания, она также представляет собой один пример компонента изменения pH. Реакция формирования кислоты или основания с вторичным субстратом 34 может осуществляться, когда метка 18F открывает конъюгат 58 нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента, приводя к изменению pH на поверхности проводящего канала 26. Открытие и закрытие шпильки может представлять собой быстрый процесс, приводящий к усредненному уровню ингибирования полимеразы 28. Таким образом, различные уровни активности или ингибирования могут достигаться с использованием различного числа комплементарных оснований, за счет этого обеспечивая различение оснований.[00208] The 18F tag that attaches to labeled
[00209] Поскольку меченые нуклеотиды 12 или 12A-12C не включают в себя вторичный субстрат 34, текучая среда(ы), представленная в примере по фиг. 6A и 6B, также включает в себя вторичный субстрат 34. Вторичный субстрат 34 может представлять собой любой вторичный субстрат 34, который может реагировать с ферментом 50A для того, чтобы формировать кислоту или основание.[00209] Since labeled
[00210] Нижеприведенное описание относится к примерному способу, который заключает в себе меченые нуклеотиды 12 и считывающую систему 10E. В этом примере, матричная полинуклеотидная цепь 44 может вводиться в считывающую систему 10E в текучей среде, такой как биологически стабильный раствор, вместе или отдельно от меченых нуклеотидов 12 и вторичного субстрата 34. Полимераза 28 связывается с матричной полинуклеотидной цепью 44 таким образом, что цепь 44 удерживается на месте. Комплементарное основание одного из меченых нуклеотидов 12 должно включаться в образующуюся цепь 46 (которая формируется вдоль матричной полинуклеотидной цепи 44) посредством полимеразы 28. Во время события включения, метка 18F меченого нуклеотида 12 появляется поблизости от канала 26, конъюгата 58 нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента и любого вторичного субстрата 34 в текучей среде, которая также находится поблизости от конъюгата 58 нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента. Метка 18F открывает конъюгат 58 нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента, что обеспечивает возможность ферменту 50A реагировать с вторичным субстратом 34 для того, чтобы формировать кислоту или основание. Это изменяет pH текучей среды и заряд на поверхности канала 26. В этом примерном способе, после включения нуклеотидного основания в образующуюся цепь 46, связь между альфа-фосфатом и связывающей молекулой 16 или между альфа-фосфатом и бета-фосфатом расщепляется естественным путем. В этих примерах, может быть желательным, если связывание лигандной метки 18F является достаточно слабым таким образом, что оно резко ослабевает, когда фосфатная цепь расщепляется естественным путем. Это естественное расщепление обеспечивает возможность метке 18F (и связывающей молекуле 16) диссоциироваться от включенного нуклеотидного основания и диффундировать в направлении от считывающей системы 10E. Конъюгат 58 нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента возвращается в позицию-первоисточник контура, за счет этого снова, по меньшей мере, частично ингибируя активность фермента 50A. Полимераза 28 затем может принимать другой меченый нуклеотид 12, который включает в себя нуклеотидное основание, которое является комплементарным следующему нуклеотиду в матричной полинуклеотидной цепи 44.[00210] The following description relates to an exemplary method that includes labeled 12 nucleotides and a 10E reading system. In this example,
[00211] Нижеприведенное описание относится к примерному способу, который заключает в себе меченые нуклеотиды 12A-12C и считывающую систему 10E. В этом примере, матричная полинуклеотидная цепь 44 может вводиться в считывающую систему 10C в текучей среде, такой как биологически стабильный раствор, вместе или отдельно от меченых нуклеотидов 12A-12C и вторичного субстрата 34. Полимераза 28 связывается с матричной полинуклеотидной цепью 44 таким образом, что цепь 44 удерживается на месте. Комплементарное основание одного из меченых нуклеотидов 12A-12C должно включаться в образующуюся цепь 46 (которая формируется вдоль матричной полинуклеотидной цепи 44) посредством полимеразы 28. Метка 18F открывает конъюгат 58 нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента, что обеспечивает возможность ферменту 50A реагировать с вторичным субстратом 34 для того, чтобы формировать кислоту или основание. Это изменяет pH текучей среды и заряд на поверхности канала 26. В этом примере, меченый нуклеотид 12A-12C включает в себя обратимый терминатор. В связи с этим, включение меченого нуклеотида 12A-12C служит в качестве терминатора для полимеризации. Это обеспечивает осуществление формирования кислоты или основания и обнаружения заряда аналогично вышеописанному. В этом примерном способе, мытье и воздействие деблокирующего агента может использоваться для того, чтобы подготавливать считывающую систему 10E к другому циклу секвенирования.[00211] The following description relates to an exemplary method that includes labeled
[00212] В любом из примеров, описанных со ссылкой на фиг. 6A и 6B, следует понимать, что расстояние между полимеразой 28 и конъюгатом 58 нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента и длина связывающей молекулы 16, 16' могут выбираться таким образом, что метка 18F переходит в позицию поблизости от конъюгата 58 нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента, когда ее меченый нуклеотид 12 или 12A-12C включается посредством полимеразы 28. Это обеспечивает прогнозируемые эффекты в отношении реакции формирования кислоты или основания.[00212] In any of the examples described with reference to FIG. 6A and 6B, it should be understood that the distance between
[00213] Решетки считывающих систем [00213] Reading system arrays
[00214] Любой пример считывающих систем 10A-10E для одиночных молекул может включаться в решетку таких считывающих систем. В некоторых примерах, решетка может включать в себя несколько считывающих систем 10A-10E, каждая из которых позиционируется на опоре и сконфигурирована с помощью электронной схемы таким образом, что она является отдельно адресуемой и считываемой. В примере, каждая считывающая система 10A-10E решетки может позиционироваться на опоре в отдельном углублении. Углубления физически отделяют каждую из считывающих систем 10A-10E, что, по меньшей мере, уменьшает перекрестное загрязнение градиентов pH со смежными считывающими системами 10A-10E. Решетка считывающих систем 10A-10E может представлять собой часть проточной кюветы 62, пример которой проиллюстрирован на фиг. 7A. В этом примере, проточная кювета 62 включает в себя проточные каналы 64. Хотя несколько проточных каналов 64 показаны, следует понимать, что любое число каналов 64 может включаться в проточную кювету 62 (например, один канал 64, четыре канала 64 и т.д.). Каждый проточный канал 64 представляет собой зону, заданную между двумя связанными компонентами (например, подложкой и крышкой либо двумя подложками), которые могут иметь текучие среды (например, текучие среды, описанные в данном документе), введенные в них и удаленные из них. Каждый проточный канал 64 может изолироваться от другого проточного канала 64 таким образом, что текучая среда, введенная в любой конкретный проточный канал 64, не протекает ни в один смежный проточный канал 64. Некоторые примеры текучих сред, введенных в проточные каналы 64, могут вводить компоненты реакции (например, комплексы 30A-30D, меченые нуклеотиды 12, 12A-12C, 12' и т.д.), промывочные растворы, деблокирующие агенты и т.д.[00214] Any example of single
[00215] Пример архитектуры в проточных каналах 64 проточной кюветы 62 показан на фиг. 7B.[00215] An example architecture in the
[00216] В примере, показанном на фиг. 7B, проточная кювета 64 включает в себя опору 66 и материал 68 с рисунком, позиционированный на опоре 66. Материал 68 с рисунком задает углубления 70, отделенные посредством промежуточных областей 72. В этом примере, поверхность опоры 66 раскрывается в каждом из углублений 70, и считывающая система 10A-10E позиционируется на поверхности.[00216] In the example shown in FIG. 7B, flow
[00217] Опора 66 на фиг. 7B предоставляет опору для других компонентов проточной кюветы 62. Опора 66, в общем, является жесткой и является нерастворимой в водной жидкости. Примеры подходящих опор 66 включают в себя эпоксилоксан, стекло, модифицированное стекло, пластмассу, нейлон, керамику/керамические оксиды, диоксид кремния (оксид кремния (SiO2)), плавленый кварц, материалы на основе диоксида кремния, силикат алюминия, кремний, модифицированный кремний (например, легированный бором p+-кремний), нитрид кремния (Si3N4), пентоксид тантала (TaO5) или другой оксид(ы) тантала (TaOx), оксид гафния (HfO2), неорганические стекла и т.п. Некоторые примеры подходящей пластмассы для подложки 14 включают в себя акриловые полимеры, полистирол, сополимеры стирола и других материалов, полипропилен, полиэтилен, полибутилен, полиуретаны, политетрафторэтилен (такой как тефлон® компании Chemours), циклические олефины/циклоолефиновые полимеры (COP) (такие как зеонор® компании Zeon), полиимиды и т.д. Опора также может представлять собой стекло или кремний с покровным слоем из оксида тантала или другого керамического оксида на поверхности.[00217]
[00218] Форма опоры 66 может представлять собой слоистую пластину, панель, прямоугольный лист, штамп или любую другую подходящую конфигурацию. В примере, опора 66 может представлять собой круглую слоистую пластину или панель, имеющую диаметр в пределах приблизительно от 2 мм приблизительно до 300 мм. В качестве более конкретного примера, опора 66 представляет собой слоистую пластину, имеющей диаметр в пределах приблизительно от 200 мм приблизительно до 300 мм. В другом примере, опора 66 может представлять собой прямоугольный лист или панель, имеющую наибольшую размерность приблизительно вплоть до 10 футов (~3 метра). В качестве конкретного примера, опора 66 представляет собой штамп, имеющий ширину в пределах приблизительно от 0,1 мм приблизительно до 10 мм. Хотя предоставлены примерные размерности, следует понимать, что может использоваться опора 66 с любыми подходящими размерностями.[00218] The shape of
[00219] В примере, показанном на фиг. 7B, материал 68 с рисунком позиционируется на опоре 66. Следует понимать, что любой материал, который может избирательно осаждаться либо осаждаться и формировать рисунок, чтобы формировать углубления 70 и промежуточные области 72, может использоваться для материала 68 с рисунком.[00219] In the example shown in FIG. 7B, patterned
[00220] В качестве одного примера, неорганический оксид может избирательно применяться к опоре 66 через осаждение из паровой фазы, аэрозольную печать или струйную печать. Примеры подходящих неорганических оксидов включают в себя оксид тантала (например, Ta2O5), оксид алюминия (например, Al2O3), оксид кремния (например, SiO2), оксид гафния (например, HfO2) и т.д.[00220] As one example, the inorganic oxide can be selectively applied to support 66 via vapor deposition, aerosol printing, or inkjet printing. Examples of suitable inorganic oxides include tantalum oxide (eg Ta 2 O 5 ), alumina (eg Al 2 O 3 ), silicon oxide (eg SiO 2 ), hafnium oxide (eg HfO 2 ), etc. .
[00221] В качестве другого примера, смола может применяться к опоре 66 и затем формировать рисунок. Подходящие технологии осаждения включают в себя химическое осаждение из паровой фазы, нанесение покрытия погружением, нанесение покрытия маканием, нанесение покрытия методом центрифугирования, нанесение покрытия распылением, разлив из ванночки, нанесение покрытия ультразвуковым распылением, нанесение покрытия ножевым устройством, аэрозольную печать, трафаретную печать, микроконтактную печать и т.д. Подходящие технологии формирования рисунка включают в себя фотолитографию, литографию на основе нановпечатывания (NIL), технологии штамповки, технологии тиснения, технологии формования, технологии микротравления, технологии печати и т.д., Некоторые примеры подходящих смол включают в себя смолу на основе полиэдральных олигомерных силсесквиоксанов (POSS), эпоксидную смолу не на основе POSS, поли(этиленгликольную) смолу, полиэфирную смолу (например, эпоксиды с раскрытием кольца), акриловую смолу, акрилатную смолу, метакрилатную смолу, аморфную фторполимерную смолу (например, цитоп® компании Bellex) и комбинации вышеозначенного.[00221] As another example, resin can be applied to support 66 and then patterned. Suitable deposition technologies include chemical vapor deposition, dip coating, dipping coating, spin coating, spray coating, pot pouring, ultrasonic spray coating, knife coating, spray printing, screen printing, micro contact printing, etc. Suitable patterning technologies include photolithography, nanoprinting lithography (NIL), stamping technologies, embossing technologies, molding technologies, microetching technologies, printing technologies, etc. Some examples of suitable resins include polyhedral oligomeric silsesquioxane resin (POSS), non-POSS epoxy, poly(ethylene glycol) resin, polyester resin (e.g., ring-opening epoxies), acrylic, acrylate, methacrylate, amorphous fluoropolymer resin (e.g., Cytop® from Bellex), and combinations of the above.
[00222] При использовании в данном документе, термин "полиэдральный олигомерный силсесквиоксан (POSS)" означает химический состав, который представляет собой гибридное промежуточное соединение (например, RSiO1.5) между диоксидом кремния (SiO2) и силиконом (R2SiO). Пример POSS может представлять собой POSS, описанный в работе авторов Kehagias и др., "Microelectronic Engineering 86" (2009 год), стр. 776-778, которая полностью содержится по ссылке. В примере, состав представляет собой кремнийорганическое соединение с химической формулой [RSiO3/2]n, в котором R-группы могут быть идентичными или отличающимися. Примерные R-группы для POSS включают в себя эпоксид, азид/азидо, тиол, поли(этиленгликоль), норборнен, тетразин, акрилаты и/или метакрилаты или дополнительно, например, алкильные, арильные, алкоксильные и/или галогеналкильные группы. Состав на основе смолы, раскрытый в данном документе, может содержать одну или более различных клеточных или сердцевинных структур в качестве мономерных звеньев.[00222] As used herein, the term "polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS)" means a chemical compound that is a hybrid intermediate (eg, RSiO 1.5 ) between silica (SiO 2 ) and silicone (R 2 SiO). An example of a POSS may be the POSS described in Kehagias et al., "Microelectronic Engineering 86" (2009), pp. 776-778, which is incorporated by reference in its entirety. In an example, the composition is an organosilicon compound with the chemical formula [RSiO 3/2 ] n in which the R groups may be identical or different. Exemplary R groups for POSS include epoxide, azide/azido, thiol, poly(ethylene glycol), norbornene, tetrazine, acrylates and/or methacrylates, or additionally, for example, alkyl, aryl, alkoxy and/or haloalkyl groups. The resin composition disclosed herein may contain one or more different cellular or core structures as monomeric units.
[00223] В качестве еще одного другого примера, материал 68 с рисунком может представлять собой буферный pH-материал. Буферный pH-материал имеет высокую буферную pH-емкость, которая обеспечивает использование текучей среды с низкой буферной концентрацией раствора. Пример высокой буферной pH-емкости может составлять в пределах приблизительно от 0,01 мэкв/г приблизительно до 2 мэкв/г. Пример буферного pH-материала представляет собой SiCOH, который имеет большую площадь поверхности и высокую буферную емкость. В примерах, в которых материал 68 с рисунком не представляет собой буферный pH-материал, боковые стенки углублений 70 могут покрываться буферным pH-материалом, чтобы обеспечивать высокую буферную pH-емкость для каждого из углублений 70.[00223] As another example, the patterned
[00224] Как показано на фиг. 7B, материал 68 с рисунком включает в себя углубления 70, заданные в нем, и промежуточные области 72, разделяющие смежные углубления 70. Может быть предусмотрено множество различных схем размещения углублений 70, включающих в себя регулярные, повторяющиеся и нерегулярные рисунки. В примере, углубления 70 располагаются в шестиугольной сетке для плотной упаковки и повышенной плотности. Другие схемы размещения могут включать в себя, например, прямолинейные (прямоугольные) схемы размещения, треугольные схемы размещения и т.д. В некоторых примерах, схема размещения или рисунок может представлять собой x-y формат углублений 70, которые находятся в строках и столбцах. В некоторых других примерах, схема размещения или рисунок может представлять собой повторяющуюся компоновку углублений 70 и/или промежуточных областей 72. В еще одних других примерах, схема размещения или рисунок может представлять собой случайную компоновку углублений 70 и/или промежуточных областей 72. Рисунок может включать в себя точки, подушки, лунки, столбцы, полоски, завитки, линии, треугольники, прямоугольники, окружности, дуги, галочки, клеточки, диагонали, стрелки, квадраты и/или штриховки.[00224] As shown in FIG. 7B, patterned
[00225] Схема размещения или рисунок углублений 70 может характеризоваться относительно плотности углублений 70 (числа углублений 70) в заданной зоне. Например, углубления 70 могут присутствовать с плотностью приблизительно в 2 миллиона на мм2. Плотность может подстраиваться как различные плотности, включающие в себя, например, плотность приблизительно в 100 на мм2, приблизительно в 1000 на мм2, приблизительно в 0,1 миллиона на мм2, приблизительно в 1 миллион на мм2, приблизительно в 2 миллиона на мм2, приблизительно в 5 миллионов на мм2, приблизительно в 10 миллионов на мм2, приблизительно в 50 миллионов на мм2 либо больше или меньше. Дополнительно следует понимать, что плотность углублений 70 в материале 68 с рисунком может находиться между одним из нижних значений и одним из верхних значений, выбранных из вышеприведенных диапазонов. В качестве примеров, решетка высокой плотности может характеризоваться как имеющая углубления 70, разделенные менее чем приблизительно на 100 нм, решетка средней плотности может характеризоваться как имеющая углубления 20, разделенные на приблизительно от 400 нм приблизительно до 1 мкм, и решетка низкой плотности может характеризоваться как имеющая углубления 70, разделенные более чем приблизительно на 1 мкм. Хотя примерные плотности предоставлены, следует понимать, что могут использоваться любые подходящие плотности. Плотность углублений 70 может зависеть, частично, от глубины углублений 70 и диффузионной способности сформированной кислоты или основания. В некоторых случаях, может быть желательным, если разнесение между углублениями составляет еще больше, чем в примерах, перечисленных в данном документе.[00225] The pattern or pattern of
[00226] Схема размещения или рисунок углублений 70 также или альтернативно может характеризоваться с точки зрения среднего шага или разнесения от центра углубления 70 до центра смежного углубления 70 (межцентрового разнесения) или от края одного углубления 70 до края смежного углубления 70 (межкраевого разнесения). Рисунок может быть регулярным таким образом, что коэффициент вариации вокруг среднего шага является небольшим, или рисунок может быть нерегулярным, причем в этом случае коэффициент вариации может быть относительно большим. В любом случае, средний шаг, например, может составлять приблизительно 50 нм, приблизительно 0,1 мкм, приблизительно 0,5 мкм, приблизительно 1 мкм, приблизительно 5 мкм, приблизительно 10 мкм, приблизительно 100 мкм либо больше или меньше. Средний шаг для конкретного рисунка углублений 20 может находиться между одним из нижних значений и одним из верхних значений, выбранных из вышеприведенных диапазонов. В примере, углубления 20 имеют шаг (межцентровое разнесение) приблизительно в 1,5 мкм. Хотя предоставлены примерные средние значения шага, следует понимать, что могут использоваться другие средние значения шага.[00226] The pattern or pattern of
[00227] Размер каждого углубления 70 может характеризоваться посредством его объема, площади отверстия, глубины и/или диаметра.[00227] The size of each
[00228] Каждое углубление 70 может иметь любой объем, который допускает ограничение текучей среды. Минимальный объем или максимальный объем может выбираться, например, с возможностью приспосабливать пропускную способность (например, мультиплексируемость), разрешение, меченые нуклеотиды 12, 12A-12C или 12', вторичные субстраты 34 или реактивность аналитов, ожидаемую для нижерасположенных вариантов использования проточной кюветы 62. Например, объем может составлять, по меньшей мере, приблизительно 1*10-3 мкм3, по меньшей мере, приблизительно 1*10-2 мкм3, по меньшей мере, приблизительно 0,1 мкм3, по меньшей мере, приблизительно 1 мкм3, по меньшей мере, приблизительно 10 мкм3, по меньшей мере, приблизительно 100 мкм3 или больше. Альтернативно или дополнительно, объем может составлять самое большее приблизительно 1*104 мкм3, самое большее приблизительно 1*103 мкм3, самое большее приблизительно 100 мкм3, самое большее приблизительно 10 мкм3, самое большее приблизительно 1 мкм3, самое большее приблизительно 0,1 мкм3 или меньше. Площадь, занимаемая посредством каждого отверстия углубления, может выбираться на основе критериев, аналогичных критериям, изложенным выше для объема. Например, площадь для каждого отверстия углубления может составлять, по меньшей мере, приблизительно 1*10-3 мкм2, по меньшей мере, приблизительно 1*10-2 мкм2, по меньшей мере, приблизительно 0,1 мкм2, по меньшей мере, приблизительно 1 мкм2, по меньшей мере, приблизительно 10 мкм2, по меньшей мере, приблизительно 100 мкм2 или больше. Альтернативно или дополнительно, площадь может составлять самое большее приблизительно 1*103 мкм2, самое большее приблизительно 100 мкм2, самое большее приблизительно 10 мкм2, самое большее приблизительно 1 мкм2, самое большее приблизительно 0,1 мкм2, самое большее приблизительно 1*10-2 мкм2 или меньше. Площадь, занимаемая посредством каждого отверстия углубления, может быть больше, меньше или составлять между значениями, указываемыми выше.[00228] Each
[00229] Глубина каждого углубления 70 может быть достаточно большой для того, чтобы размещать одну считывающую систему 10A-10E. В примере, глубина может составлять, по меньшей мере, приблизительно 1 мкм, по меньшей мере, приблизительно 10 мкм, по меньшей мере, приблизительно 100 мкм или больше. Альтернативно или дополнительно, глубина может составлять самое большее приблизительно 1*103 мкм, самое большее приблизительно 100 мкм, самое большее приблизительно 10 мкм или меньше. Глубина каждого углубления 70 может составлять больше, меньше или между значениями, указываемыми выше.[00229] The depth of each
[00230] В некоторых случаях, диаметр или длина и ширина каждого углубления 70 могут составлять, по меньшей мере, приблизительно 50 нм, по меньшей мере, приблизительно 0,1 мкм, по меньшей мере, приблизительно 0,5 мкм, по меньшей мере, приблизительно 1 мкм, по меньшей мере, приблизительно 10 мкм, по меньшей мере, приблизительно 100 мкм или больше. Альтернативно или дополнительно, диаметр или длина и ширина могут составлять самое большее приблизительно 1*103 мкм, самое большее приблизительно 100 мкм, самое большее приблизительно 10 мкм, самое большее приблизительно 1 мкм, самое большее приблизительно 0,5 мкм, самое большее приблизительно 0,1 мкм или меньше (например, приблизительно 50 нм). Диаметр или длина и ширина каждого углубления 70 могут составлять больше, меньше или между значениями, указываемыми выше.[00230] In some cases, the diameter or length and width of each
[00231] Как проиллюстрировано на фиг. 7B, каждое из углублений 70 в решетке включает в себя соответствующий датчик 10A-10E. Желательно, если каждый датчик 10A-10E в каждом углублении 70 имеет одну полимеразу 28, отдельно или в качестве части комплекса 30A-30D, присоединенного к нему. В некоторых примерах, каждый датчик 10A-10E в каждом углублении 70 имеет одну полимеразу 28 или комплекс 30A-30D, присоединенный к нему. В других примерах, некоторые датчики 10A-10E в некоторых углублениях 70 имеют одну полимеразу 28 или комплекс 30A-30D, присоединенный к ним; другие датчики 10A-10E в других углублениях 70 имеют более одной полимеразы 28 или комплекса 30A-30D, присоединенных к ним; и еще другие датчики 10A-10E в других углублениях 70 не имеют полимеразы 28 или комплекса 30A-30D, присоединенного к ним. В этих примерах, число полимераз 28 или комплексов 30A-30D, которые становятся присоединенными к любой данной считывающей системе 10A-10E, может быть случайным и определяться посредством пуассоновского распределения.[00231] As illustrated in FIG. 7B, each of the
[00232] Чтобы присоединять полимеразы 28 или комплексы 30A-30D, способ включает в себя введение текучей среды в решетку датчиков, включающую в себя множество отдельно адресуемых проводящих каналов 26, за счет этого присоединяя полимеразу 28 или комплекс 30A-30D, по меньшей мере, к некоторым из множества отдельно адресуемых проводящих каналов 26, комплекс 30A-30D, включающий в себя полимеразу 28 и другие примеры компонента 50A-50E изменения pH, связанного с полимеразой 28, причем компонент 50A-50E изменения pH выбирается из группы, состоящей из фермента 50A, который должен катализировать потребление вторичного субстрата 34 в растворе, который должен быть доступным для решетки датчиков, координационного комплекса металла 50E, который должен катализировать потребление вторичного субстрата 34 в растворе, который должен быть доступным для решетки датчиков, и кофактора 50B или активатора 50C каталитической метки, присоединенной к меченому нуклеотиду, который должен вводиться в решетку датчиков. Текучей среде может разрешаться инкубироваться в течение требуемого времени и при требуемой температуре, чтобы обеспечивать возможность полимеразам 28 или комплексам 30A-30D присоединяться.[00232] To attach
[00233] В ходе любых примеров способов, раскрытых в данном документе для считывания одиночных молекул, один из меченых нуклеотидов 12 или 12A-12C или 12' включается, посредством соответствующей полимеразы 28, в образующуюся цепь 46, которая формируется в считывающей системе 10A-10E в каждом из углублений 70. Другими словами, в каждой матричной полинуклеотидной цепи 44 в проточной кювете 62, соответствующие полимеразы 28 расширяют образующуюся цепь 46 посредством одного из нуклеотидов 12, 12A-12C или 12', присутствующих во введенной текучей среде.[00233] In any of the exemplary methods disclosed herein for reading single molecules, one of the labeled
[00234] Каждый из датчиков 10A-10E является отдельно электрически адресуемым и считываемым. В связи с этим, сигналы заряда, получающиеся в результате изменений pH, возникающих в каждом углублении 70, в ответ на потребление вторичного субстрата 34, могут отдельно обнаруживаться и анализироваться, чтобы идентифицировать включенный меченый нуклеотид 12, 12A-12C или 12'. Реакция формирования кислоты или основания, возникающая в каждом углублении, должна зависеть от комбинации меток 18A-18F и полимераз 28 либо комплексов 30A-30D, которая используется, примеры которой описываются со ссылкой на фиг. 3A и фиг. 3B, фиг. 4, фиг. 5 и фиг. 6A и фиг. 6B.[00234] Each of the
[00235] Обнаружение ансамблей [00235] Ensemble detection
[00236] Другие примеры считывающих систем 40A и 40B показаны на фиг. 7C и фиг. 7D, и эти считывающие системы 40A и 40B могут использоваться при считывании ансамблей. В этих примерах, считывающие системы 40A и 40B могут позиционироваться в каждом из углублений 70 проточной кюветы 62. Проточная кювета 62 включает в себя каналы 64, опору 66, материал 68 с рисунком и материал 68 с рисунком, как описано в данном документе.[00236] Other examples of
[00237] В примере, показанном на фиг. 7C, считывающая система 40A включает в себя pH-датчик 20 и праймеры 74, присоединенные к проводящему каналу 26 pH-датчика 20, и/или к поверхности опоры 66, доступной в каждом углублении 70.[00237] In the example shown in FIG. 7C, the
[00238] Поверхность опоры 66, доступная в углублениях 70, может функционализироваться таким образом, что праймеры 74 могут присоединяться к поверхности, а не к промежуточным областям 72 материала 68 с рисунком. В некоторых примерах, функционализация поверхности подложки заключает в себе силанизацию поверхности, доступной в углублениях 70, и формирование полимерного слоя на силанизированной поверхности. Силанизация может осуществляться с использованием любого силана или производного силана. Полимер (не показан) затем может применяться к силанизированной поверхности. Полимер может представлять собой полужесткий полимерный материал, который является проницаемым для жидкостей и газов. Пример полимера включает в себя акриламидный сополимер, такой как поли-(N-(5-азидоацетамидилпентил)-акриламид-со-акриламид, PAZAM или другой подходящий полимерный гидрогель.[00238] The surface of the
[00239] Праймеры 74 могут представлять собой любой прямой праймер амплификации или обратный праймер амплификации, который включает в себя функциональную группу, которая может присоединяться к поверхности проводящего канала 26 и/или к поверхности опоры 66. Примеры подходящих терминальных по функциональной группе праймеров включают в себя алкинотерминальный праймер, тетразинотерминальный праймер, азидотерминальный праймер, аминотерминальный праймер, эпокси- или глицидилотерминальный праймер, тиофосфатнотерминальный праймер, тиолотерминальный праймер, альдегидотерминальный праймер, гидразинотерминальный праймер и триазолиндионотерминальный праймер. Также может использоваться смесь праймеров. Конкретные примеры подходящих праймеров включают в себя P5- и/или P7-праймеры, которые используются на поверхности некоторых коммерческих проточных ячеек, продаваемых компанией Illumina Inc.[00239]
[00240] В примере, праймеры 74 могут присоединяться с использованием процесса прикрепления, такого как поток через осаждение (например, когда проточная кювета 62 имеет крышку, связанную с ней), нанесение покрытия маканием, нанесение покрытия распылением, разлив из ванночки, либо посредством другого подходящего способа, который должен присоединять праймер(ы) 74. Каждая из этих примерных технологий может использовать праймерный раствор или смесь, который может включать в себя праймер(ы), воду, буфер (например, соляной раствор) и катализатор.[00240] In an example,
[00241] В примере, показанном на фиг. 7D, считывающая система 40B включает в себя планарный проводящий канал 26' и праймеры 74, присоединенные к планарному проводящему каналу 26'. Планарный проводящий канал 26' может представлять собой любой материал, который допускает считывание заряженных ионов, либо который включает в себя поверхностные группы, которые могут протонироваться или депротонироваться посредством заряженных ионов, сформированных во время реакций формирования кислоты или основания, раскрытых в данном документе. Планарный проводящий канал 26' соединяется с электродами 22, 24 (не показаны на фиг. 7D), которые могут интегрироваться в опору 66 и соединяться с электронной схемой, которая обеспечивает их работу. Любой из праймеров 74 может использоваться и может присоединяться, как описано в данном документе. Кроме того, если планарный проводящий канал 26' имеет поверхностные группы, которые могут присоединять праймеры 74, дополнительная функционализация планарного проводящего канала 26' может не выполняться.[00241] In the example shown in FIG. 7D,
[00242] Эти примеры проточной кюветы 62 могут использоваться для секвенирования ансамблей. При секвенировании ансамблей, матричная полинуклеотидная цепь 44 (не показана на фиг. 7C и фиг. 7D), которая должна секвенироваться, может формироваться на поверхности проточной кюветы с использованием праймеров 74. В начале образования матричной полинуклеотидной цепи, библиотечные матрицы могут подготавливаться из любого образца нуклеиновой кислоты (например, ДНК-образца или РНК-образца). Образец нуклеиновой кислоты может компонентироваться на одноцепочечные ДНК- или РНК-компоненты аналогичного размера (например, <1000 bp). Во время подготовки, адаптеры могут добавляться на концы этих компонентов. Через амплификацию с сокращенным циклом, различные мотивы могут вводиться в адаптерах, такие как связывающие участки секвенирования, индексы и области, которые являются комплементарными праймерам 74 в углублениях 70. Конечные библиотечные матрицы включают в себя ДНК- или РНК-компонент и адаптеры на обоих концах. В некоторых примерах, компоненты из одного образца нуклеиновой кислоты имеют идентичные адаптеры, добавленные в них.[00242] These examples of
[00243] Множество библиотечных матриц могут вводиться в проточную кювету 62. Поскольку проточная кювета 62 включает в себя решетку углублений 70, несколько библиотечных матриц гибридизируются, например, в один из двух типов праймеров 74, иммобилизированных в них.[00243] Multiple library templates can be introduced into
[00244] После этого может выполняться формирование кластеров. В одном примере формирования кластеров, библиотечные матрицы копируются из гибридизированных праймеров 74 посредством 3'-расширения с использованием высокоточной ДНК-полимеразы. Исходные библиотечные матрицы денатурируются, оставляя копии, иммобилизированные в углублениях 70. Изотермическая мостиковая амплификация может использоваться для того, чтобы амплифицировать иммобилизированные копии. Например, скопированные матрицы образуют контур для того, чтобы гибридизироваться в смежный комплементарный праймер 74, и полимераза копирует скопированные матрицы для того, чтобы формировать двухцепочечные мостики, которые денатурируются таким образом, что они формируют две одноцепочечных цепи. Эти две цепи образуют контур и гибридизируются в смежные комплементарные праймеры 74 и снова расширяются таким образом, что они формируют два новых двухцепочечных контура. Процесс повторяется для каждой копии матрицы посредством циклов изотермической денатурации и амплификации, чтобы создавать плотные клоновые кластеры. Каждый кластер двухцепочечных мостиков денатурируется. В примере, обратная цепь удаляется посредством расщепления конкретного основания, оставляя прямые матричные полинуклеотидные цепи. Кластеризация приводит в результате к образованию нескольких матричных полинуклеотидных цепей 44 в каждом углублении 70. Этот пример кластеризации представляет собой мостиковую амплификацию и представляет собой один пример амплификации, которая может выполняться. Следует понимать, что могут использоваться другие технологии амплификации, такие как поток обработки для амплификации исключения (Examp) (Illumina Inc.).[00244] Clustering can then be performed. In one example of cluster formation, library templates are copied from 74 hybridized primers via 3' extension using high fidelity DNA polymerase. The original library templates are denatured leaving copies immobilized in
[00245] Чтобы инициировать секвенирование, смесь для включения может добавляться в проточную кювету 62.[00245] To initiate sequencing, the inclusion mix may be added to the 62 flow cell.
[00246] В одном примере, смесь для включения включает в себя жидкость-носитель, любой пример комплекса 30A-30D, раскрытого в данном документе, и любой пример меченого нуклеотида 12 или 12A-12C. Комплекс 30A-30D включает в себя полимеразу 28 и компонент 50A-50E изменения pH, связанный с полимеразой 28, причем компонент 50A-50E изменения pH выбирается из группы, состоящей из фермента 50A, который должен катализировать потребление вторичного субстрата 34, координационного комплекса металла 50D, который должен катализировать потребление вторичного субстрата 34, и кофактора 50B или активатора 50C, который должен катализировать потребление вторичного субстрата 34. Меченый нуклеотид 12 включает в себя нуклеотид 14; связывающую молекулу 16, присоединенную к терминальной фосфатной группе нуклеотида 14; и метку 18, присоединенную к связывающей молекуле 16, при этом метка должна участвовать в реакции изменения pH, заключающей в себе вторичный субстрат 34. Меченый нуклеотид 12A-12C включает в себя нуклеотид 14', имеющий блокирующую группу 3'-OH; расщепляемую связывающую молекулу 16', присоединенную к основанию или сахару нуклеотида 14'; и метку 18, присоединенную к связывающей молекуле 16', при этом метка 18 должна участвовать в реакции изменения pH, заключающей в себе вторичный субстрат 34.[00246] In one example, the inclusion mixture includes a carrier fluid, any example of the 30A-30D complex disclosed herein, and any example of a labeled
[00247] Метка 18 меченого нуклеотида 12 или 12A-12C должна зависеть от комплекса 30A-30D, который используется, и комбинаций, и могут использоваться связанные реакции формирования кислоты или основания, как описано со ссылкой на фиг. 3A и фиг. 3B, фиг. 4, фиг. 5 и фиг. 6A и фиг. 6B. В качестве одного примера, когда компонент изменения pH комплекса 30A представляет собой фермент 50A, метка 18B используется и может выбираться из группы, состоящей из первой группы, которая улучшает кинетику фермента 50A, и второй группы, которая замедляет кинетику фермента 50A. В качестве другого примера, компонент изменения pH представляет собой координационный комплекс металла 50E, и метка 18E может использоваться. Как пояснено в данном документе со ссылкой на фиг. 5, метка 18E представляет собой лиганд для металла координационного комплекса металла 50E, при этом лиганд изменяет каталитическое свойство координационного комплекса металла 50E. В качестве еще одного другого примера, компонент изменения pH представляет собой кофактор 50B или активатор 50C, и метка 18C представляет собой каталитическую метку, которая активируется посредством кофактора 50B или активатора 50C. В качестве еще одного другого примера, компонент изменения pH представляет собой фермент 50A, и комплекс 30D включает в себя конъюгат 58 нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента. Метка 18F представляет собой олигонуклеотидную последовательность, которая является комплементарной части конъюгата 58 нуклеинокислотной шпильки/ингибитора фермента.[00247]
[00248] Смесь для включения вводит комплекс 30A-30D и меченый нуклеотид 12 или 12A-12C в проточную кювету 62. Смесь для включения также может включать в себя праймер для секвенирования, который гибридизируется в комплементарную последовательность на матричной полинуклеотидной цепи 44. Этот праймер для секвенирования обеспечивает готовность матричной полинуклеотидной цепи 44 к секвенированию.[00248] The inclusion mix introduces the 30A-30D complex and labeled
[00249] Другая текучая среда может использоваться для того, чтобы вводить вторичный субстрат 34 в проточную кювету 62. Смесь для включения и текучая среда, включающая в себя вторичный субстрат 34, могут представлять собой часть комплекта. Любой пример проточной кюветы 62 (показан на фиг. 7C и фиг. 7D) может включаться в комплект.[00249] Another fluid may be used to introduce
[00250] Когда смесь для включения включает в себя меченый нуклеотид 12 (метка 18 которого расщепляется естественным путем после включения), следует понимать, что смесь для включения и текучая среда с вторичным субстратом 34 могут вводиться в проточную кювету 62 одновременно или непосредственно одна за другой таким образом, что вторичный субстрат 34 присутствует в проточной кювете 62 во время события включения. Поскольку метка 18 расщепляется естественным путем после включения, желательно, если вторичный субстрат 34 присутствует, в то время как метка 18 удерживается поблизости от проводящего канала 26 или 26'. Напротив, когда смесь для включения включает в себя меченый нуклеотид 12A-12C (который включает в себя блокирующую группу, и в силу этого его метка 18 не расщепляется естественным путем), следует понимать, что смесь для включения и текучая среда с вторичным субстратом 34 могут вводиться в проточную кювету 62 одновременно непосредственно одна за другой, или текучая среда с вторичным субстратом 34 может вводиться после того, как осуществляется включение. Поскольку метка 18 остается привязанной до тех пор, пока деблокирующий агент не вводится, вторичный субстрат 34 может вводиться в любое время в ходе или после события включения.[00250] When the inclusion mix includes labeled nucleotide 12 (
[00251] Когда смесь для включения и текучая среда с вторичным субстратом 34 вводятся в проточную кювету 62, текучие среды входят в углубления 70 (в которых присутствуют матричные полинуклеотидные цепи 44). Один из меченых нуклеотидов 12 или 12A-12C включается, посредством соответствующей полимеразы 28 соответствующего комплекса 30A-30D, в образующуюся цепь 46, которая расширяет праймер для секвенирования и которая является комплементарной матричной полинуклеотидной цепи 44. Другими словами, по меньшей мере, в некоторых матричных полинуклеотидных цепьх 44 в проточной кювете 62, соответствующие полимеразы 28 расширяют гибридизированный праймер для секвенирования посредством одного из меченых нуклеотидов 12 или 12A-12C в растворе.[00251] When the inclusion mix and the
[00252] В этих примерах, поскольку полимераза 28 представляет собой часть комплекса 30A-30D, включающего в себя компонент 50A-50E изменения pH, и поскольку полимераза 28 участвует во включении нуклеотида, компонент 50A-50E изменения pH переходит в позицию поблизости от проводящего канала 26 или 26' во время события включения. Метка 18 включенного нуклеотида 12 или 12A-12C также появляется поблизости от компонента 50A-50E изменения pH и проводящего канала 26, 26'. Это обеспечивает возможность компоненту 50A-50E изменения pH и метке 18 участвовать в реакции формирования кислоты или основания с вторичным субстратом 34 около проводящего канала 26, 26'. Различные реакции и эффекты конкретных комбинаций компонентов 50A-50E и меток 18 являются идентичными тому, что описано со ссылкой на фиг. 3A и фиг. 3B, фиг. 4, фиг. 5 и фиг. 6A и фиг. 6B. Изменение pH как результат реакции формирования кислоты или основания изменяет заряд в проводящем канале 26, 26', и изменение заряда обнаруживается. Изменение заряда и/или темп изменения заряда может использоваться для того, чтобы идентифицировать включенные нуклеотиды. Поскольку несколько событий включения осуществляются на нескольких праймерах 74 в одном углублении, сигналы заряда могут быть сильными и легко обнаруживаемыми в каждом отдельном проводящем канале 26, 26'.[00252] In these examples, since
[00253] В примерах секвенирования ансамблей, включающих в себя меченый нуклеотид 12, метка 18 и связывающая молекула 16 расщепляются естественным путем после включения.[00253] In examples of sequencing assemblies including labeled
[00254] В примерах секвенирования ансамблей, включающих в себя меченый нуклеотид 12A-12C, метка 18 и связывающая молекула 16' остаются включенными до тех пор, пока деблокирующий агент не добавляется и моется через проточную кювету 62.[00254] In examples of sequencing assemblies including the labeled
[00255] В некоторых примерах секвенирования ансамблей, полимераза 28 комплекса 30A-30D может быть высокопроцессивной и в силу этого, возможно, не должна обязательно вводиться в каждом цикле секвенирования. В других примерах, новая полимераза 28 (например, в качестве части комплекса 30A-30D) может вводиться в каждом цикле секвенирования.[00255] In some examples of ensemble sequencing,
[00256] В другом примере секвенирования ансамблей с использованием проточной кюветы 62, как описано со ссылкой на фиг. 7C и фиг. 7D, смесь для включения может не включать в себя пример комплекса 30A-30D, а вместо этого может включать в себя непосредственно полимеразу 28. Этот пример является аналогичным примеру, описанному на фиг. 2, за исключением того, что полимераза 28 присутствует в смеси для включения и не привязывается к поверхности проводящего канала 26, 26'. Этот пример смеси для включения может включать в себя жидкость-носитель, полимеразу 28 и меченые нуклеотиды 12 или 12A-12C, включающие в себя метку 18A; которая, как описано со ссылкой на фиг. 2, представляет собой катализатор, который инициирует или ускоряет реакцию формирования кислоты или основания, заключающую в себе вторичный субстрат 34. Вторая текучая среда, включающая в себя жидкость-носитель и вторичный субстрат 34, может использоваться в этом примере смеси для включения.[00256] In another example of ensemble sequencing using
[00257] Когда этот пример смеси для включения и текучей среды с вторичным субстратом 34 вводится в пример проточной кюветы 62, показанной на фиг. 7B и фиг. 7C, текучие среды входят в углубления 70 (в которых присутствуют матричные полинуклеотидные цепи 44). Один из меченых нуклеотидов 12 или 12A-12C включается, посредством соответствующей полимеразы 28, в образующуюся цепь 46, которая расширяет праймер для секвенирования и которая является комплементарной матричной полинуклеотидной цепи 44. Другими словами, по меньшей мере, в некоторых матричных полинуклеотидных цепьх 44 в проточной кювете 62, соответствующие полимеразы 28 расширяют гибридизированный праймер для секвенирования посредством одного из меченых нуклеотидов 12 или 12A-12C в растворе.[00257] When this example of the inclusion mixture and
[00258] В этих примерах, каталитическая метка 18A включенного нуклеотида 12 или 12A-12C появляется поблизости от проводящего канала 26, 26'. Это обеспечивает возможность каталитической метке 18A участвовать в реакции формирования кислоты или основания с вторичным субстратом 34 около проводящего канала 26. 26'. Различные реакции и эффекты каталитической метки 18A являются идентичными тому, что описано со ссылкой на фиг. 2. Изменение pH как результат реакции формирования кислоты или основания изменяет заряд в проводящем канале 26, 26', и изменение заряда обнаруживается. Изменение заряда и/или темп изменения заряда может использоваться для того, чтобы идентифицировать включенные нуклеотиды. Поскольку несколько событий включения осуществляются на любых нескольких праймерах 74 в одном углублении, сигналы заряда могут быть сильными и легко обнаруживаемыми в каждом отдельном проводящем канале 26, 26'.[00258] In these examples, the 18A catalytic label of the included
[00259] Заключение [00259] Conclusion
[00260] Хотя обнаружение одиночных молекул и обнаружение ансамблей описываются подробно, следует понимать, что реакции формирования кислоты или основания, раскрытые в данном документе, могут использоваться с другим протоколом секвенирования, для генотипирования или в других химических и/или биологических вариантах применения.[00260] Although single molecule detection and ensemble detection are described in detail, it should be understood that the acid or base formation reactions disclosed herein may be used with a different sequencing protocol, for genotyping, or in other chemical and/or biological applications.
[00261] Следует принимать во внимание, что все комбинации вышеприведенных принципов и дополнительных принципов, подробнее поясненных ниже (если такие принципы не являются взаимно несогласованными), считаются частью изобретаемого предмета изобретения, раскрытого в данном документе. В частности, все комбинации заявленного предмета изобретения, указанного в конце этого раскрытия сущности, считаются частью изобретаемого предмета изобретения, раскрытого в данном документе. Также следует принимать во внимание, что термины, явно используемые в данном документе, которые также могут указываться в любом раскрытии сущности, содержащемся по ссылке, должны соответствовать значению, наиболее согласующемуся с конкретными принципами, раскрытыми в данном документе.[00261] It should be appreciated that all combinations of the above principles and additional principles explained in more detail below (unless such principles are mutually inconsistent) are considered part of the inventive subject matter disclosed herein. In particular, all combinations of the claimed subject matter listed at the end of this disclosure are considered part of the inventive subject matter disclosed herein. It should also be appreciated that terms explicitly used in this document, which may also be indicated in any entity disclosure contained by reference, should correspond to the meaning that is most consistent with the specific principles disclosed in this document.
[00262] Ссылка во всем подробном описании на "один пример", "другой пример", "пример" и т.д. означает то, что конкретный элемент (например, признак, структура и/или характеристика), описанный в связи с примером, включается, по меньшей мере, в один пример, описанный в данном документе, и может присутствовать или может не присутствовать в других примерах. Помимо этого, следует понимать, что описанные элементы для любого примера могут комбинироваться любым подходящим способом в различных примерах, если контекст явно не предписывает иное.[00262] Reference throughout the detailed description to "one example", "another example", "example", etc. means that a particular element (eg, feature, structure, and/or characteristic) described in connection with an example is included in at least one example described herein and may or may not be present in other examples. In addition, it should be understood that the described elements for any example can be combined in any suitable way in various examples, unless the context clearly dictates otherwise.
[00263] Термины "практически" и "приблизительно", используемые в ходе этого раскрытия сущности, включающего в себя формулу изобретения, используются для того, чтобы описывать и учитывать небольшие флуктуации, к примеру, вследствие варьирований обработки. Например, они могут означать меньше или равный ±5%, к примеру, меньше или равный ±2%, к примеру, меньше или равный ±1%, к примеру, меньше или равный ±0,5%, к примеру, меньше или равный ±0,2%, к примеру, меньше или равный ±0,1%, к примеру, меньше или равный ±0,05%.[00263] The terms "substantially" and "approximately" as used throughout this disclosure, which includes the claims, are used to describe and account for small fluctuations, for example, due to processing variations. For example, they may mean less than or equal to ±5%, such as less than or equal to ±2%, such as less than or equal to ±1%, such as less than or equal to ±0.5%, such as less than or equal to ±0.2%, such as less than or equal to ±0.1%, such as less than or equal to ±0.05%.
[00264] Кроме того, следует понимать, что диапазоны, предусмотренные в настоящем документе, включают в себя установленный диапазон и любое значение или поддиапазон в пределах установленного диапазона, как если они явно изложены. Например, диапазон, представленный как составляющий от 1 нм до менее 1 мкм, должен интерпретироваться как включающий в себя не только явно изложенные пределы от 1 нм до менее 1 мкм, но также и как включающий в себя отдельные значения, к примеру, приблизительно 5 нм, 222,5 нм, 275 нм и т.д. и поддиапазоны, к примеру, приблизительно от 150 нм приблизительно до 800 нм и т.д.[00264] In addition, it should be understood that the ranges provided herein include the specified range and any value or subrange within the specified range, as if expressly set forth. For example, a range presented as being from 1 nm to less than 1 µm should be interpreted as including not only the explicitly stated limits from 1 nm to less than 1 µm, but also as including individual values, for example, approximately 5 nm , 222.5 nm, 275 nm, etc. and subbands, for example, from about 150 nm to about 800 nm, and so on.
[00265] Хотя выше подробно описываются несколько примеров, следует понимать, что раскрытые примеры могут модифицироваться. Следовательно, вышеприведенное описание должно считаться неограничивающим.[00265] Although several examples are described in detail above, it should be understood that the disclosed examples may be modified. Therefore, the above description should be considered non-limiting.
Claims (109)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US62/806,545 | 2019-02-15 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020142063A RU2020142063A (en) | 2022-06-22 |
RU2791444C2 true RU2791444C2 (en) | 2023-03-07 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7198776B2 (en) * | 2001-11-28 | 2007-04-03 | Ge Healthcare As | Metal complex compounds |
GB2509481A (en) * | 2012-08-29 | 2014-07-09 | Dna Electronics Ltd | Ionic signal enhancement in nucleic acid synthesis reactions |
RU2644263C2 (en) * | 2012-06-27 | 2018-02-08 | Ф. Хоффманн-Ля Рош Аг | Method for selection and production of selective and multispecific therapeutic molecules with specified properties, including, at least two, different target groups, and their applications |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7198776B2 (en) * | 2001-11-28 | 2007-04-03 | Ge Healthcare As | Metal complex compounds |
RU2644263C2 (en) * | 2012-06-27 | 2018-02-08 | Ф. Хоффманн-Ля Рош Аг | Method for selection and production of selective and multispecific therapeutic molecules with specified properties, including, at least two, different target groups, and their applications |
GB2509481A (en) * | 2012-08-29 | 2014-07-09 | Dna Electronics Ltd | Ionic signal enhancement in nucleic acid synthesis reactions |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
WO2017203059 (F. HOFFMANN-LA ROCHE AG),30.11.2017. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2019284046B2 (en) | Biochemically Activated Electronic Device | |
TWI752407B (en) | Sensing systems | |
US20110319276A1 (en) | Nucleotides and oligonucleotides for nucleic acid sequencing | |
RU2791444C2 (en) | Reading systems | |
Liu et al. | Exonuclease-catalyzed methylene blue releasing and enriching onto a dodecanethiol monolayer for an immobilization-free and highly sensitive electrochemical nucleic acid biosensor | |
CA3103296A1 (en) | Sensing systems | |
RU2781299C2 (en) | Attachment of polymerase to conducting channel | |
WO2023052391A1 (en) | Flow cells with dark quencher |