RU2794177C1 - Method for single-channel sequencing based on self-luminescence - Google Patents

Method for single-channel sequencing based on self-luminescence Download PDF

Info

Publication number
RU2794177C1
RU2794177C1 RU2021136790A RU2021136790A RU2794177C1 RU 2794177 C1 RU2794177 C1 RU 2794177C1 RU 2021136790 A RU2021136790 A RU 2021136790A RU 2021136790 A RU2021136790 A RU 2021136790A RU 2794177 C1 RU2794177 C1 RU 2794177C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
molecular label
nucleic acid
luciferase
compound
reaction
Prior art date
Application number
RU2021136790A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ша ЛЯО
Си Чэнь
Ао ЧЭНЬ
Вэньвэй ЧЖАН
Чунцзюнь СЮЙ
Хунминь ЧЭНЬ
Цзе ЧЖАО
Дэфэн ФУ
Original Assignee
Еги Тек (Шэнь Чжэнь) Ко., Лимитед
Filing date
Publication date
Application filed by Еги Тек (Шэнь Чжэнь) Ко., Лимитед filed Critical Еги Тек (Шэнь Чжэнь) Ко., Лимитед
Application granted granted Critical
Publication of RU2794177C1 publication Critical patent/RU2794177C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to biotechnology, in particular, to a method for sequencing based on one fluorescent dye, in which a self-luminescence signal is used to establish differences of sequential inclusion of different nucleotides, thereby implementing determination of a polynucleotide sequence.
EFFECT: obtainment of a method for sequencing.
14 cl, 1 dwg, 2 tbl, 2 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Настоящее изобретение относится к области секвенирования нуклеиновых кислот. В частности, настоящее изобретение относится к основанному на самолюминесценции способу одноканального секвенирования, в котором сигнал самолюминесценции используют для установления различий последовательного включения различных нуклеотидов, таким образом, реализуя определение последовательности полинуклеотида.The present invention relates to the field of nucleic acid sequencing. In particular, the present invention relates to a self-luminescence-based single-channel sequencing method in which the self-luminescence signal is used to distinguish between the sequential incorporation of different nucleotides, thereby realizing polynucleotide sequencing.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Технология секвенирования ДНК включает технологию секвенирования ДНК первого поколения, представленную способом секвенирования по Сенгеру, и технологию секвенирования ДНК второго поколения, представленную Illumina Hiseq2500, Roche 454, ABI Solid, BGISEQ-500 и т.д. В 1977 г., Сенгер изобрел способ секвенирования с дидезокси-концевой терминацией и стал представителем первого поколения технологии секвенирования. В 2001 г., на основе технологии секвенирования первого поколения, завершен проект генома человека. Секвенирование по Сенгеру имеет характеристики простой экспериментальной операции, интуитивных и точных результатов, и короткого экспериментального периода. Оно имеет широкий ряд применений в клинической детекции мутаций генов и генотипировании, которые требуют высокой своевременности результатов детекции. Однако недостатками способа секвенирования по Сенгеру являются низкая производительность и высокая стоимость, которые ограничивают его применение в крупномасштабном секвенировании генов. Для преодоления недостатков способа секвенирования по Сенгеру, возникла технология секвенирования второго поколения. По сравнению с технологией секвенирования ДНК первого поколения, технология секвенирования ДНК второго поколения имеет характеристики высокой производительности секвенирования, низкой стоимости, высокой степени автоматизации и секвенирования отдельной молекулы. Принимая технологию секвенирования Hiseq2500V2 в качестве примера, в одном экспериментальном процессе можно получать данные для 10-200 миллиардов оснований, и средняя стоимость секвенирования на основание составляет менее 1/1000 от стоимости секвенирования для способа секвенирования по Сенгеру, и полученные результаты секвенирования можно обрабатывать и анализировать напрямую посредством компьютера. Таким образом, технология секвенирования ДНК второго поколения является очень подходящей для крупномасштабного секвенирования.The DNA sequencing technology includes first generation DNA sequencing technology represented by the Sanger sequencing method and second generation DNA sequencing technology represented by Illumina Hiseq2500, Roche 454, ABI Solid, BGISEQ-500, etc. In 1977, Sanger invented the dideoxy end-terminated sequencing method and became the first generation of sequencing technology. In 2001, based on the first generation sequencing technology, the human genome project was completed. Sanger sequencing has the characteristics of a simple experimental operation, intuitive and accurate results, and a short experimental period. It has a wide range of applications in clinical gene mutation detection and genotyping, which require high timeliness of detection results. However, the disadvantages of the Sanger sequencing method are low productivity and high cost, which limit its use in large-scale gene sequencing. To overcome the shortcomings of the Sanger sequencing method, second generation sequencing technology has emerged. Compared with the first generation DNA sequencing technology, the second generation DNA sequencing technology has the characteristics of high sequencing throughput, low cost, high automation and single molecule sequencing. Taking Hiseq2500V2 sequencing technology as an example, data for 10-200 billion bases can be obtained in one experimental process, and the average cost of sequencing per base is less than 1/1000 of the sequencing cost of Sanger sequencing method, and the resulting sequencing results can be processed and analyzed directly through a computer. Thus, second generation DNA sequencing technology is very suitable for large scale sequencing.

Технологии секвенирования ДНК второго поколения, разработанные в настоящее время, в основном включают технологию секвенирования посредством лигирования (SBL) и технологию секвенирования посредством синтеза (SBS). Типичные примеры этих технологий секвенирования включают способ секвенирования SOLiD, разработанный в Applied Biosystems, способ комбинаторного лигирования зонда и якоря (cPAL), независимо разработанный в Complete Genomics, и способ комбинаторного синтеза зонда и якоря (cPAS), разработанный в Beijing Genomics Institute (BGI), способ секвенирования Illumina, разработанный совместно компанией Illumina и компанией Solexa Technology, и т.д. В этих способах секвенирования, Illumina и Complate Genomics принимают способ детекции световых сигналов, и чтобы реализовать идентификацию и дифференцировку 4 видов оснований (A, T/U, C и G), обычно необходимо использовать 4 вида флуоресцентных красителей для мечения, соответственно, этих 4 оснований. В этом случае, для считывания флуоресцентного сигнала, который несет каждое основание, устройство для секвенирования должно быть оборудовано по меньшей мере двумя источниками монохроматического света возбуждения и по меньшей мере двумя камерами, что приводит к дорогой стоимости изготовления и большому объему устройства для секвенирования.Second-generation DNA sequencing technologies currently developed mainly include sequencing-by-ligation (SBL) technology and sequencing-by-synthesis (SBS) technology. Representative examples of these sequencing technologies include the SOLiD sequencing method developed at Applied Biosystems, the combinatorial probe-anchor ligation (cPAL) method independently developed at Complete Genomics, and the combinatorial probe-anchor synthesis (cPAS) method developed at Beijing Genomics Institute (BGI) , the Illumina sequencing method jointly developed by Illumina and Solexa Technology, etc. In these sequencing methods, Illumina and Complate Genomics adopt a light signal detection method, and in order to realize the identification and differentiation of 4 kinds of bases (A, T/U, C and G), it is usually necessary to use 4 kinds of fluorescent dyes to label respectively these 4 grounds. In this case, in order to read the fluorescent signal that each base carries, the sequencing device must be equipped with at least two monochromatic excitation light sources and at least two cameras, resulting in an expensive manufacturing cost and a large volume of the sequencing device.

В последние 10 лет технологии секвенирования генов второго поколения постепенно выросли от появляющихся технологий до основного направления способов секвенирования, и постепенно стали важными инструментами тестирования в клинической области, таким образом, играя увеличивающуюся роль в предотвращении и контроле инфекционных заболеваний, диагностике генетических заболеваний, и неинвазивном пренатальном скрининге. Для дальнейшего расширения рынка секвенирования и популяризации секвенаторов, разработка дешевых и миниатюризованных секвенаторов постепенно стала тенденцией развития в области секвенирования. В качестве классического способа технологии секвенирования второго поколения, три способа секвенирования на четырехканальной, двухканальной и одноканальной основе имеют свои собственные преимущества; при их сравнении, одноканальное секвенирование имеет преимущества меньшего потребления расходных материалов, более низкой стоимости, более простого получения миниатюризации и портативных устройств, и постепенно становится тенденцией развития в области секвенирования. В настоящее время, продукты, основанные на монохромном канале, на рынке в основном включают секвенаторы серий с ионным потоком, секвенаторы 454 и последний Iseq100 от Illumina.In the past 10 years, second-generation gene sequencing technologies have gradually grown from emerging technologies to the mainstream of sequencing methods, and have gradually become important testing tools in the clinical field, thus playing an increasing role in the prevention and control of infectious diseases, diagnosis of genetic diseases, and non-invasive prenatal care. screening. In order to further expand the sequencing market and popularize sequencers, the development of cheap and miniaturized sequencers has gradually become a development trend in the field of sequencing. As the classical method of second generation sequencing technology, the three sequencing methods of quad-channel, dual-channel and single-channel basis have their own advantages; in comparison, single-channel sequencing has the advantages of less consumable consumption, lower cost, easier to obtain miniaturization and portable devices, and gradually become the development trend in the field of sequencing. At present, monochrome channel based products on the market mainly include ion flow series sequencers, 454 sequencers, and Illumina's latest Iseq100.

Среди современных технологий секвенирования на одноканальной основе, использование серий устройств с ионным потоком ограничено из-за высокой частоты ошибок секвенирования структуры полимера. Сходным образом, устройство 454 от Roche также постепенно убирают с рынка секвенирования из-за недостаточной точности секвенирования и высокой стоимости секвенирования. Illumina's Iseq100 основан на технологии монохроматической флуоресценции и полупроводниковой технологии для реализации миниатюризации секвенатора и сохранения высокого качества секвенирования. Однако, поскольку оптический сигнал излучается лазером, устройство оборудовано дополнительным лазером, который увеличивает объем устройства. Кроме того, чтобы удалить фоновое значение, образованное светом возбуждения, специальную обработку необходимо проводить на полупроводниковом чипе, чтобы отфильтровывать фон, образованный светом возбуждения, и эта обработка может приводить к высоким затратам и увеличенной стоимости секвенирования.Among current single channel based sequencing technologies, the use of ion flow device series is limited due to the high error rate of polymer structure sequencing. Similarly, Roche's 454 device is also being phased out of the sequencing market due to insufficient sequencing accuracy and high sequencing costs. Illumina's Iseq100 is based on monochromatic fluorescence and semiconductor technology to realize sequencer miniaturization and maintain high quality sequencing. However, since the optical signal is emitted by a laser, the device is equipped with an additional laser, which increases the volume of the device. In addition, in order to remove the background value generated by the excitation light, special processing needs to be carried out on the semiconductor chip to filter out the background generated by the excitation light, and this processing may result in high costs and increased sequencing cost.

Таким образом, в данной области существует необходимость в дешевом способе секвенирования, который не требует внешнего источника света возбуждения и не нуждается во внедрении дополнительного дизайна, чтобы отфильтровывать фон, образованный лазерным источником света.Thus, there is a need in the art for a low cost sequencing method that does not require an external excitation light source and does not require additional design to filter out the background generated by the laser light source.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Для преодоления вышеупомянутых технических проблем, авторы настоящего изобретения разработали новый способ секвенирования, в котором используют сигнал системы самолюминесценции, чтобы различать четыре основания A, (T/U), C и G. Таким образом, сигнал люминесценции, используемый для осуществления способа секвенирования по настоящему изобретению, происходит из биолюминесценции или хемилюминесценции, таким образом, нет необходимости в конфигурации дополнительного лазера, и нет необходимости внедрять дополнительный дизайн, чтобы отфильтровывать фон, образованный лазерным источником света, что уменьшает стоимость секвенирования. Устройство для секвенирования, используемое в способе секвенирования по настоящему изобретению, можно даже удобно переносить для немедленной детекции/детекции на месте. Кроме того, 3'-концевой гидроксил из дезоксирибонуклеотида, используемого в способе секвенирования по настоящему изобретению, является модифицированным и блокированным. Во время процесса секвенирования, только один дезоксирибонуклеотид можно синтезировать в каждой реакции, гарантируя связывание только одного дезоксирибонуклеотида в каждой реакции, таким образом, улучшая точность секвенирования.In order to overcome the above technical problems, the inventors of the present invention developed a novel sequencing method in which a self-luminescence system signal is used to distinguish between the four bases A, (T/U), C and G. Thus, the luminescence signal used to carry out the sequencing method of the present of the invention is derived from bioluminescence or chemiluminescence, thus there is no need for an additional laser configuration, and no need for an additional design to filter out the background generated by the laser light source, thus reducing the cost of sequencing. The sequencing device used in the sequencing method of the present invention can even be conveniently carried for immediate/in situ detection. In addition, the 3'-hydroxyl of the deoxyribonucleotide used in the sequencing method of the present invention is modified and blocked. During the sequencing process, only one deoxyribonucleotide can be synthesized in each reaction, ensuring that only one deoxyribonucleotide is bound in each reaction, thus improving sequencing accuracy.

В одном аспекте, настоящее изобретение относится к способу секвенирования молекулы нуклеиновой кислоты, включающему следующие стадии:In one aspect, the present invention relates to a method for sequencing a nucleic acid molecule, comprising the following steps:

(1) предоставление молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, которая является связанной с подложкой, или связывание молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, с подложкой;(1) providing a nucleic acid molecule to be sequenced that is associated with a support, or linking the nucleic acid molecule to be sequenced to a support;

(2) добавление праймера для инициации реакции полимеризации нуклеотидов, полимеразы для проведения реакции полимеризации нуклеотидов и четырех соединений для формирования реакционной системы, содержащей фазу раствора и твердую фазу; где четыре соединения представляют собой, соответственно, производные нуклеотидов A, (T/U), C и G, и имеют способность комплементарного спаривания оснований; и гидроксил (-OH) в 3'-положении рибозы или дезоксирибозы четырех соединений защищен посредством защитной группы; и(2) adding a primer to initiate the nucleotide polymerization reaction, a polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction, and four compounds to form a reaction system containing a solution phase and a solid phase; where the four compounds are, respectively, derivatives of the nucleotides A, (T/U), C and G, and have the ability to complementary base pairing; and the hydroxyl (-OH) at the 3' position of the ribose or deoxyribose of the four compounds is protected by a protecting group; And

первое соединение связано с первой молекулярной меткой,the first compound is bound to the first molecular label,

второе соединение связано с второй молекулярной меткой,the second compound is linked to the second molecular label,

третье соединение связано с первой молекулярной меткой и с второй молекулярной меткой, или часть третьего соединения связана с первой молекулярной меткой, и другая часть третьего соединения связана с второй молекулярной меткой,the third compound is associated with the first molecular label and with the second molecular label, or part of the third compound is associated with the first molecular label, and the other part of the third compound is associated with the second molecular label,

четвертое соединение не связано ни с какой молекулярной меткой;the fourth compound is not associated with any molecular label;

(3) гибридизация праймера с молекулой нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, и формирование дуплекса, связанного с подложкой, посредством использования праймера в качестве исходной растущей цепи нуклеиновой кислоты, вместе с молекулой нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию;(3) hybridizing the primer to the nucleic acid molecule to be sequenced and forming a support-bound duplex by using the primer as the initial growing nucleic acid strand together with the nucleic acid molecule to be sequenced;

(4) использование полимеразы для осуществления реакции полимеризации нуклеотидов в условиях, позволяющих полимеразе осуществлять реакцию полимеризации нуклеотидов, таким образом, включение одного из четырех соединений в 3'-конец растущей цепи нуклеиновой кислоты;(4) using the polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction under conditions allowing the polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction, thus incorporating one of the four compounds at the 3' end of the growing nucleic acid strand;

(5) обеспечение возможности контакта дуплекса из предыдущей стадии с двумя различными люциферазами и проведение реакции лигирования, где две люциферазы можно специфически лигировать с первой молекулярной меткой и второй молекулярной меткой, соответственно; затем обеспечение возможности подвергания люцифераз флуоресцентной реакции в присутствии субстрата, и детекция излучаемого сигнала флуоресценции;(5) allowing the duplex from the previous step to be contacted with two different luciferases and performing a ligation reaction where the two luciferases can be specifically ligated to a first molecular label and a second molecular label, respectively; then allowing the luciferases to undergo a fluorescent reaction in the presence of a substrate, and detecting the emitted fluorescence signal;

(6) удаление молекулярной метки каждого нуклеотида;(6) removing the molecular label of each nucleotide;

(7) необязательно, повторение стадий (3) - (7) для получения информации о последовательности молекулы нуклеиновой кислоты.(7) optionally, repeating steps (3) to (7) to obtain information about the sequence of the nucleic acid molecule.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения, детекцию самолюминесценции нуклеотида, подлежащего секвенированию, осуществляют посредством лигирования люциферазы и производного нуклеотида, так что нет необходимости в дополнительном источнике света возбуждения. В конкретном варианте осуществления, лигирование люциферазы и нуклеотида осуществляют посредством специфического связывания метки на люциферазе и соответствующей метки на производном нуклеотида. В конкретном варианте осуществления, первый нуклеотид лигируют с первой люциферазой, второй нуклеотид лигируют с второй люциферазой, третий нуклеотид лигируют с первой люциферазой и второй люциферазой, и четвертый нуклеотид не лигируют ни с какой люциферазой. Затем сигналы люминесценции четырех оснований детектируют посредством пропускания соответствующих субстратов двух люцифераз; когда субстрат первой люциферазы пропускают, первый и третий нуклеотиды излучают свет, когда субстрат второй люциферазы пропускают, второй и третий нуклеотиды излучают свет, так что основания можно идентифицировать в соответствии с люминесценцией четырех нуклеотидов.In one embodiment of the present invention, self-luminescence detection of the nucleotide to be sequenced is performed by ligation of the luciferase and the nucleotide derivative, so that no additional excitation light source is needed. In a specific embodiment, the ligation of the luciferase and the nucleotide is carried out by specific binding of the label on the luciferase and the corresponding label on the derivative of the nucleotide. In a specific embodiment, the first nucleotide is ligated to the first luciferase, the second nucleotide is ligated to the second luciferase, the third nucleotide is ligated to the first luciferase and the second luciferase, and the fourth nucleotide is not ligated to any luciferase. The luminescence signals of the four bases are then detected by passing the respective substrates of the two luciferases; when the substrate of the first luciferase is passed through, the first and third nucleotides emit light; when the substrate of the second luciferase is passed through, the second and third nucleotides emit light, so that the bases can be identified according to the luminescence of four nucleotides.

Таким образом, в иллюстративном варианте осуществления, способ секвенирования молекулы нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению включает следующие стадии:Thus, in an exemplary embodiment, the method for sequencing a nucleic acid molecule of the present invention includes the following steps:

(1) предоставление молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, которая является связанной с подложкой, или связывание молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, с подложкой;(1) providing a nucleic acid molecule to be sequenced that is associated with a support, or linking the nucleic acid molecule to be sequenced to a support;

(2) добавление праймера для инициации реакции полимеризации нуклеотидов, полимеразы для проведения реакции полимеризации нуклеотидов, и четырех соединений для формирования реакционной системы, содержащей фазу раствора и твердую фазу; где четыре соединения представляют собой, соответственно, производные нуклеотидов A, (T/U), C и G, и имеют способность комплементарного спаривания оснований; и гидроксил (-OH) в 3’-положении рибозы или дезоксирибозы четырех соединений защищен посредством защитной группы; и(2) adding a primer to initiate the nucleotide polymerization reaction, a polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction, and four compounds to form a reaction system containing a solution phase and a solid phase; where the four compounds are, respectively, derivatives of the nucleotides A, (T/U), C and G, and have the ability to complementary base pairing; and the hydroxyl (-OH) at the 3' position of the ribose or deoxyribose of the four compounds is protected by a protecting group; And

первое соединение связано с первой молекулярной меткой,the first compound is bound to the first molecular label,

второе соединение связано с второй молекулярной меткой,the second compound is linked to the second molecular label,

третье соединение связано с первой молекулярной меткой и с второй молекулярной меткой, или часть третьего соединения связана с первой молекулярной меткой, и другая часть третьего соединения связана с второй молекулярной меткой,the third compound is associated with the first molecular label and with the second molecular label, or part of the third compound is associated with the first molecular label, and the other part of the third compound is associated with the second molecular label,

четвертое соединение не связано ни с какой молекулярной меткой;the fourth compound is not associated with any molecular label;

(3) гибридизация праймера с молекулой нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, и формирование дуплекса, связанного с подложкой, посредством использования праймера в качестве исходной растущей цепи нуклеиновой кислоты, вместе с молекулой нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию;(3) hybridizing the primer to the nucleic acid molecule to be sequenced and forming a support-bound duplex by using the primer as the initial growing nucleic acid strand together with the nucleic acid molecule to be sequenced;

(4) использование полимеразы для осуществления реакции полимеризации нуклеотидов в условиях, позволяющих полимеразе осуществлять реакцию полимеризации нуклеотидов, таким образом, включение одного из четырех соединений в 3’-конец растущей цепи нуклеиновой кислоты;(4) using the polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction under conditions allowing the polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction, thus incorporating one of the four compounds at the 3' end of the growing nucleic acid strand;

(5) удаление фазы раствора из реакционной системы на предыдущей стадии, сохранение дуплекса связанным с подложкой, и добавление двух различных люцифераз для проведения реакции лигирования, где две люциферазы можно специфически лигировать с первой молекулярной меткой и второй молекулярной меткой, соответственно;(5) removing the solution phase from the reaction system in the previous step, keeping the duplex bound to the support, and adding two different luciferases to carry out a ligation reaction, where the two luciferases can be specifically ligated to the first molecular label and the second molecular label, respectively;

(6) удаление несвязанной люциферазы посредством использования буфера для элюции;(6) removing unbound luciferase by using an elution buffer;

(7) добавление субстрата первой люциферазы и детекция флуоресцентного сигнала в то же самое время;(7) adding a first luciferase substrate and detecting a fluorescent signal at the same time;

(8) удаление раствора из реакции предыдущей стадии;(8) removing the solution from the reaction of the previous stage;

(9) добавление субстрата второй люциферазы и детекция флуоресцентного сигнала в то же самое время;(9) adding a second luciferase substrate and detecting a fluorescent signal at the same time;

(10) удаление раствора из реакции предыдущей стадии;(10) removing the solution from the reaction of the previous stage;

(11) удаление молекулярной метки и 3'-защитной группы каждого нуклеотида;(11) removing the molecular label and the 3' protecting group of each nucleotide;

(12) необязательно, удаление раствора из реакции предыдущей стадии;(12) optionally, removing the solution from the reaction of the previous step;

(13) необязательно, повторение стадий (3) - (12) для получения информации о последовательности молекулы нуклеиновой кислоты.(13) optionally, repeating steps (3) to (12) to obtain information about the sequence of the nucleic acid molecule.

В конкретном варианте осуществления, лигирование двух люцифераз с нуклеотидами можно также проводить отдельно. Например, первую люциферазу, меченную первым способом, можно добавлять первой, чтобы позволять ей подвергаться реакции лигирования с нуклеотидом, меченным первой молекулой, затем несвязанную первую люциферазу удаляют посредством использования буфера для элюции, добавляют субстрат первой люциферазы, и флуоресцентный сигнал детектируют в то же самое время; затем, вторую люциферазу, меченную вторым способом, можно добавлять, чтобы позволять ей подвергаться реакции лигирования с нуклеотидом, меченным второй молекулой, затем несвязанную вторую люциферазу удаляют посредством использования буфера для элюции, добавляют субстрат второй люциферазы, и флуоресцентный сигнал детектируют в то же самое время. Конкретно, настоящее изобретение относится к способу секвенирования молекулы нуклеиновой кислоты, включающему следующие стадии:In a specific embodiment, the ligation of two luciferases with nucleotides can also be performed separately. For example, the first luciferase labeled with the first method can be added first to allow it to undergo a ligation reaction with the nucleotide labeled with the first molecule, then the unbound first luciferase is removed by using an elution buffer, the substrate of the first luciferase is added, and a fluorescent signal is detected at the same time; then, the second luciferase labeled with the second method can be added to allow it to undergo a ligation reaction with the nucleotide labeled with the second molecule, then the unbound second luciferase is removed by using an elution buffer, the substrate of the second luciferase is added, and a fluorescent signal is detected at the same time . Specifically, the present invention relates to a method for sequencing a nucleic acid molecule, comprising the following steps:

(1) предоставление молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, которая является связанной с подложкой, или связывание молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, с подложкой;(1) providing a nucleic acid molecule to be sequenced that is associated with a support, or linking the nucleic acid molecule to be sequenced to a support;

(2) добавление праймера для инициации реакции полимеризации нуклеотидов, полимеразы для проведения реакции полимеризации нуклеотидов, и четырех соединений для формирования реакционной системы, содержащей фазу раствора и твердую фазу; где четыре соединения представляют собой, соответственно, производные нуклеотидов A, (T/U), C и G, и имеют способность комплементарного спаривания оснований; и гидроксил (-OH) в 3’-положении рибозы или дезоксирибозы четырех соединений защищен посредством защитной группы; и(2) adding a primer to initiate the nucleotide polymerization reaction, a polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction, and four compounds to form a reaction system containing a solution phase and a solid phase; where the four compounds are, respectively, derivatives of the nucleotides A, (T/U), C and G, and have the ability to complementary base pairing; and the hydroxyl (-OH) at the 3' position of the ribose or deoxyribose of the four compounds is protected by a protecting group; And

первое соединение связано с первой молекулярной меткой,the first compound is bound to the first molecular label,

второе соединение связано с второй молекулярной меткой,the second compound is linked to the second molecular label,

третье соединение связано с первой молекулярной меткой и с второй молекулярной меткой, или часть третьего соединения связана с первой молекулярной меткой, и другая часть третьего соединения связана с второй молекулярной меткой,the third compound is associated with the first molecular label and with the second molecular label, or part of the third compound is associated with the first molecular label, and the other part of the third compound is associated with the second molecular label,

четвертое соединение не связано ни с какой молекулярной меткой;the fourth compound is not associated with any molecular label;

(3) гибридизация праймера с молекулой нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, и формирование дуплекса, связанного с подложкой, посредством использования праймера в качестве исходной растущей цепи нуклеиновой кислоты, вместе с молекулой нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию;(3) hybridizing the primer to the nucleic acid molecule to be sequenced and forming a support-bound duplex by using the primer as the initial growing nucleic acid strand together with the nucleic acid molecule to be sequenced;

(4) использование полимеразы для осуществления реакции полимеризации нуклеотидов в условиях, позволяющих полимеразе осуществлять реакцию полимеризации нуклеотидов, таким образом, включение одного из четырех соединений в 3’-конец растущей цепи нуклеиновой кислоты;(4) using the polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction under conditions allowing the polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction, thus incorporating one of the four compounds at the 3' end of the growing nucleic acid strand;

(5) удаление фазы раствора из реакционной системы на предыдущей стадии, сохранение дуплекса связанным с подложкой, и добавление первой люциферазы для проведения реакции лигирования, где первая люцифераза может специфически связываться с первой молекулярной меткой;(5) removing the solution phase from the reaction system in the previous step, keeping the duplex bound to the support, and adding the first luciferase to carry out a ligation reaction, where the first luciferase can specifically bind to the first molecular label;

(6) удаление несвязанной первой люциферазы посредством использования буфера для элюции;(6) removing unbound first luciferase by using an elution buffer;

(7) добавление субстрата первой люциферазы и детекция флуоресцентного сигнала в то же самое время;(7) adding a first luciferase substrate and detecting a fluorescent signal at the same time;

(8) удаление раствора из реакции предыдущей стадии;(8) removing the solution from the reaction of the previous stage;

(9) добавление второй люциферазы для проведения реакции лигирования, где вторая люцифераза может специфически связываться с второй молекулярной меткой;(9) adding a second luciferase to carry out a ligation reaction, where the second luciferase can specifically bind to the second molecular label;

(10) удаление несвязанной второй люциферазы посредством использования буфера для элюции;(10) removing unbound second luciferase by using an elution buffer;

(11) добавление субстрата второй люциферазы и детекция флуоресцентного сигнала в то же самое время;(11) adding a second luciferase substrate and detecting a fluorescent signal at the same time;

(12) удаление раствора из реакции предыдущей стадии;(12) removing the solution from the reaction of the previous stage;

(13) необязательно, удаление молекулярной метки и 3’-защитной группы каждого нуклеотида;(13) optionally, removing the molecular label and the 3' protecting group of each nucleotide;

(14) необязательно, повторение стадий (3) - (13) или (3) - (11) один или несколько раз для получения информации о последовательности молекулы нуклеиновой кислоты.(14) optionally, repeating steps (3) - (13) or (3) - (11) one or more times to obtain information about the sequence of the nucleic acid molecule.

В конкретном варианте осуществления, две люциферазы могут являться одинаковыми, которые могут специфически связываться с первой молекулярной меткой и второй молекулярной меткой, соответственно, то есть используют только одну люциферазу и субстрат, и первую люциферазу, меченную первым способом, и вторую люциферазу, меченную вторым способом, отдельно лигируют с нуклеотидом. Например, первую люциферазу, меченную первым способом, добавляют первой, позволяют ей подвергаться реакции лигирования с нуклеотидом, меченным первой молекулой, затем несвязанную первую люциферазу удаляют с использованием буфера для элюции, добавляют субстрат люциферазы, и флуоресцентный сигнал детектируют в то же самое время; затем вторую люциферазу, меченную вторым способом, добавляют, позволяют ей подвергаться реакции лигирования с нуклеотидом, меченным второй молекулой, затем несвязанную вторую люциферазу удаляли с использованием буфера для элюции, добавляют субстрат люциферазы, и флуоресцентный сигнал детектируют в то же самое время. Конкретно, настоящее изобретение относится к способу секвенирования молекулы нуклеиновой кислоты, включающему следующие стадии:In a specific embodiment, the two luciferases may be the same, which can specifically bind to the first molecular tag and the second molecular tag, respectively, i.e. only one luciferase and substrate is used, and the first luciferase labeled by the first method and the second luciferase labeled by the second method , separately ligated to the nucleotide. For example, the first luciferase labeled with the first method is added first, allowed to undergo a ligation reaction with the nucleotide labeled with the first molecule, then the unbound first luciferase is removed using an elution buffer, a luciferase substrate is added, and a fluorescent signal is detected at the same time; then, the second luciferase labeled with the second method is added, allowed to undergo a ligation reaction with the nucleotide labeled with the second molecule, then the unbound second luciferase is removed using the elution buffer, the luciferase substrate is added, and the fluorescent signal is detected at the same time. Specifically, the present invention relates to a method for sequencing a nucleic acid molecule, comprising the following steps:

(1) предоставление молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, которая является связанной с подложкой, или связывание молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, с подложкой;(1) providing a nucleic acid molecule to be sequenced that is associated with a support, or linking the nucleic acid molecule to be sequenced to a support;

(2) добавление праймера для инициации реакции полимеризации нуклеотидов, полимеразы для проведения реакции полимеризации нуклеотидов, и четырех соединений для формирования реакционной системы, содержащей фазу раствора и твердую фазу; где четыре соединения представляют собой, соответственно, производные нуклеотидов A, (T/U), C и G, и имеют способность комплементарного спаривания оснований; и гидроксил (-OH) в 3’-положении рибозы или дезоксирибозы четырех соединений защищен посредством защитной группы; и(2) adding a primer to initiate the nucleotide polymerization reaction, a polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction, and four compounds to form a reaction system containing a solution phase and a solid phase; where the four compounds are, respectively, derivatives of the nucleotides A, (T/U), C and G, and have the ability to complementary base pairing; and the hydroxyl (-OH) at the 3' position of the ribose or deoxyribose of the four compounds is protected by a protecting group; And

первое соединение связано с первой молекулярной меткой,the first compound is bound to the first molecular label,

второе соединение связано с второй молекулярной меткой,the second compound is linked to the second molecular label,

третье соединение связано с первой молекулярной меткой и с второй молекулярной меткой, или часть третьего соединения связана с первой молекулярной меткой, и другая часть третьего соединения связана с второй молекулярной меткой,the third compound is associated with the first molecular label and with the second molecular label, or part of the third compound is associated with the first molecular label, and the other part of the third compound is associated with the second molecular label,

четвертое соединение не связано ни с какой молекулярной меткой;the fourth compound is not associated with any molecular label;

(3) гибридизация праймера с молекулой нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, и формирование дуплекса, связанного с подложкой, посредством использования праймера в качестве исходной растущей цепи нуклеиновой кислоты, вместе с молекулой нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию;(3) hybridizing the primer to the nucleic acid molecule to be sequenced and forming a support-bound duplex by using the primer as the initial growing nucleic acid strand together with the nucleic acid molecule to be sequenced;

(4) использование полимеразы для осуществления реакции полимеризации нуклеотидов в условиях, позволяющих полимеразе осуществлять реакцию полимеризации нуклеотидов, таким образом, включение одного из четырех соединений в 3’-конец растущей цепи нуклеиновой кислоты;(4) using the polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction under conditions allowing the polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction, thus incorporating one of the four compounds at the 3' end of the growing nucleic acid strand;

(5) удаление фазы раствора из реакционной системы на предыдущей стадии, сохранение дуплекса связанным с подложкой, и добавление первой люциферазы для проведения реакции лигирования, где первая люцифераза может специфически связываться с первой молекулярной меткой;(5) removing the solution phase from the reaction system in the previous step, keeping the duplex bound to the support, and adding the first luciferase to carry out a ligation reaction, where the first luciferase can specifically bind to the first molecular label;

(6) удаление несвязанной первой люциферазы посредством использования буфера для элюции;(6) removing unbound first luciferase by using an elution buffer;

(7) добавление субстрата люциферазы и детекция флуоресцентного сигнала в то же самое время;(7) adding a luciferase substrate and detecting a fluorescent signal at the same time;

(8) удаление раствора из реакции предыдущей стадии;(8) removing the solution from the reaction of the previous stage;

(9) добавление реагента для денатурации люциферазы;(9) adding a luciferase denaturant reagent;

(10) удаление раствора из реакции предыдущей стадии;(10) removing the solution from the reaction of the previous stage;

(11) добавление второй люциферазы для проведения реакции лигирования, где вторая люцифераза может специфически связываться с второй молекулярной меткой;(11) adding a second luciferase to carry out a ligation reaction, where the second luciferase can specifically bind to the second molecular label;

(12) удаление несвязанной второй люциферазы посредством использования буфера для элюции;(12) removing unbound second luciferase by using an elution buffer;

(13) добавление субстрата люциферазы и детекция флуоресцентного сигнала в то же самое время;(13) adding a luciferase substrate and detecting a fluorescent signal at the same time;

(14) необязательно, удаление раствора из реакции предыдущей стадии;(14) optionally, removing the solution from the reaction of the previous step;

(15) необязательно, удаление молекулярной метки и 3’-защитной группы каждого нуклеотида;(15) optionally, removing the molecular label and the 3' protecting group of each nucleotide;

(16) необязательно, повторение стадий (3) - (15) или (3) - (13) один или несколько раз для получения информации о последовательности молекулы нуклеиновой кислоты.(16) optionally, repeating steps (3) - (15) or (3) - (13) one or more times to obtain information about the sequence of the nucleic acid molecule.

В другом аспекте настоящее изобретение также относится к набору для секвенирования полинуклеотида, содержащему:In another aspect, the present invention also provides a polynucleotide sequencing kit comprising:

(a) четыре соединения, которые представляют собой, соответственно, производные нуклеотидов A, (T/U), C и G, и имеют способность комплементарного спаривания оснований; и гидроксил (-OH) в 3’-положении рибозы или дезоксирибозы четырех соединений защищен посредством защитной группы; и(a) four compounds that are, respectively, derivatives of the nucleotides A, (T/U), C and G, and have the ability to complementary base pairing; and the hydroxyl (-OH) at the 3' position of the ribose or deoxyribose of the four compounds is protected by a protecting group; And

первое соединение связано с первой молекулярной меткой,the first compound is bound to the first molecular label,

второе соединение связано с второй молекулярной меткой,the second compound is linked to the second molecular label,

третье соединение связано с первой молекулярной меткой и с второй молекулярной меткой, или часть третьего соединения связана с первой молекулярной меткой, и другая часть третьего соединения связана с второй молекулярной меткой,the third compound is associated with the first molecular label and with the second molecular label, or part of the third compound is associated with the first molecular label, and the other part of the third compound is associated with the second molecular label,

четвертое соединение не связано ни с какой молекулярной меткой; иthe fourth compound is not associated with any molecular label; And

(b) две люциферазы, которые могут специфически связываться с первой молекулярной меткой и второй молекулярной меткой, соответственно, и две люциферазы могут быть одинаковыми или различными.(b) two luciferases that can specifically bind to the first molecular tag and the second molecular tag, respectively, and the two luciferases can be the same or different.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, набор по настоящему изобретению дополнительно содержит: реагент и/или устройство для выделения молекулы нуклеиновой кислоты из образца; реагент для предварительной обработки молекулы нуклеиновой кислоты; подложку для связывания молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию; реагент для связывания (например, ковалентного или нековалентного связывания) молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, с подложкой; праймер для инициации реакции полимеризации нуклеотидов; полимеразу для проведения реакции полимеризации нуклеотидов; один или несколько буферных растворов; один или несколько растворов для промывки; или любую их комбинацию.In some preferred embodiments, the kit of the present invention further comprises: a reagent and/or device for isolating a nucleic acid molecule from a sample; a reagent for pre-treatment of the nucleic acid molecule; a support for binding the nucleic acid molecule to be sequenced; a reagent for binding (eg, covalently or non-covalently binding) the nucleic acid molecule to be sequenced to the support; a primer for initiating a nucleotide polymerization reaction; a polymerase for conducting a nucleotide polymerization reaction; one or more buffer solutions; one or more wash solutions; or any combination of them.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

Если не определено иное, все технические и научные термины, используемые в настоящем описании, имеют такое же значение, которое является общепринятым для специалиста в области, к которой относится настоящее изобретение. Полное содержание всех патентов, заявок и других публикаций, упомянутых в настоящем описании, приведено в качестве ссылки. Если определения, приведенные в настоящем описании, имеют противоречие или несоответствие с определениями, описанными в патентах, заявках и других публикациях, содержание которых приведено в настоящем описании в качестве ссылки, определения, описанные в настоящем описании, должны иметь преимущество.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used in the present description have the same meaning, which is generally accepted by a person skilled in the field to which the present invention relates. The entire content of all patents, applications and other publications mentioned in the present description is given by reference. If the definitions given in the present description are in conflict or inconsistency with the definitions described in patents, applications and other publications, the contents of which are given in the present description by reference, the definitions described in the present description shall take precedence.

Как используют в настоящем описании, термин «полинуклеотид» относится к дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК), рибонуклеиновой кислоте (РНК) или их аналогам. Полинуклеотиды могут являться одноцепочечными, двухцепочечными или содержать как одноцепочечные, так и двухцепочечные последовательности. Молекулы полинуклеотидов могут происходить из двухцепочечной формы ДНК (дцДНК) (например, геномной ДНК, продуктов ПЦР и амплификации и т.д.), или могут происходить из одноцепочечной формы ДНК (оцДНК) или РНК, и их можно переводить в форму дцДНК, и наоборот. Точная последовательность молекулы полинуклеотида может являться известной или неизвестной. Следующее представляет собой иллюстративные примеры полинуклеотидов: ген или фрагмент гена (например, зонд, праймер, метка EST или SAGE), геномная ДНК, фрагмент геномной ДНК, экзон, интрон, матричная РНК (мРНК), транспортная РНК, рибосомальная РНК, рибозим, кДНК, рекомбинантный полинуклеотид, синтетический полинуклеотид, разветвленный полинуклеотид, плазмида, вектор, выделенная ДНК любой последовательности, выделенная РНК любой последовательности и нуклеиновая кислота-зонд, праймер или амплифицированная копия любой из вышеуказанных последовательностей.As used herein, the term "polynucleotide" refers to deoxyribonucleic acid (DNA), ribonucleic acid (RNA), or analogues thereof. Polynucleotides can be single stranded, double stranded, or contain both single and double stranded sequences. Polynucleotide molecules may be derived from the double-stranded form of DNA (dsDNA) (e.g., genomic DNA, PCR and amplification products, etc.), or may be derived from the single-stranded form of DNA (ssDNA) or RNA, and may be converted to the dsDNA form, and vice versa. The exact sequence of a polynucleotide molecule may or may not be known. The following are illustrative examples of polynucleotides: gene or gene fragment (e.g. probe, primer, EST or SAGE tag), genomic DNA, genomic DNA fragment, exon, intron, messenger RNA (mRNA), transfer RNA, ribosomal RNA, ribozyme, cDNA , recombinant polynucleotide, synthetic polynucleotide, branched polynucleotide, plasmid, vector, isolated DNA of any sequence, isolated RNA of any sequence, and nucleic acid probe, primer, or amplified copy of any of the above sequences.

Полинуклеотиды могут включать нуклеотиды или аналоги нуклеотидов. Нуклеотид обычно содержит сахарид (т.е. рибозу или дезоксирибозу), основание, и по меньшей мере одну фосфатную группу. Нуклеотид может являться лишенным азотистого основания (т.е. свободным от основания). Нуклеотид включает дезоксирибонуклеотид, модифицированный дезоксирибонуклеотид, рибонуклеотид, модифицированный рибонуклеотид, пептидный нуклеотид, модифицированный пептидный нуклеотид, нуклеозид с модифицированным фосфатно-сахаридным остовом и их смеси. Примеры нуклеотида включают, например, аденозинмонофосфат (AMP), аденозиндифосфат (ADP), аденозинтрифосфат (ATP), тимидинмонофосфат (TMP), тимидиндифосфат (TDP), тимидинтрифосфат (TTP), цитидинмонофосфат (CMP), цитидиндифосфат (CDP), цитидинтрифосфат (CTP), гуанозинмонофосфат (GMP), гуанозиндифосфат (GDP), гуанозинтрифосфат (GTP), уридинмонофосфат (UMP), уридиндифосфат (UDP), уридинтрифосфат (UTP), дезоксиаденозинмонофосфат (dAMP), дезоксиаденозиндифосфат (dADP), дезоксиаденозинтрифосфат (dATP), дезокситимидинмонофосфат (dTMP), дезокситимидиндифосфат (dTDP), дезокситимидинтрифосфат (dTTP), дезоксицитидиндифосфат (dCDP), дезоксицитидинтрифосфат (dCTP), дезоксигуанозинмонофосфат (dGMP), дезоксигуанозиндифосфат (dGDP), дезоксигуанозинтрифосфат (dGTP), дезоксиуридинмонофосфат (dUMP), дезоксиуридиндифосфат (dUDP) и дезоксиуридинтрифосфат (dUTP). Аналоги нуклеотидов, содержащие модифицированные основания, можно также использовать в способах, описанных в настоящем описании. Независимо от того, имеет ли он природный остов или сходную структуру, иллюстративное модифицированное основание, которое может содержаться в полинуклеотиде, включает, например, инозин, ксатанин, гипоксатанин, изоцитозин, изогуанин, 2-аминопурин, 5-метилцитозин, 5-гидроксиметилцитозин, 2-аминоаденин, 6-метиладенин, 6-метилгуанин, 2-пропилгуанин, 2-пропиладенин, 2-тиоурацил, 2-тиотимин, 2-тиоцитозин, 15-галогенированный урацил, 15-галогенированный цитозин, 5-пропинилурацил, 5-пропинилцитозин, 6-азоурацил, 6-азоцитозин, 6-азотимин, 5-урацил, 4-тиоурацил, 8-галогенированный аденин или гуанин, 8-аминоаденин или 8-аминогуанин, 8-тиоаденин или 8-тиогуанин, 8-тиоалкиладенин или 8-тиоалкилгуанин, 8-гидроксиаденин или 8-гидроксигуанин, 5-галогенированный урацил или цитозин, 7-метилгуанин, 7-метиладенин, 8-азагуанин, 8-азааденин, 7-деазагуанин, 7-деазааденин, 3-деазагуанин, 3-деазааденин и т.д. Как известно в данной области, конкретные аналоги нуклеотидов, например, аналоги нуклеотидов, такие как аденозин-5'-фосфорилсульфат, нельзя включать в полинуклеотид.Polynucleotides may include nucleotides or nucleotide analogs. A nucleotide typically contains a saccharide (ie, ribose or deoxyribose), a base, and at least one phosphate group. A nucleotide may be devoid of a nitrogenous base (ie free from a base). The nucleotide includes a deoxyribonucleotide, a modified deoxyribonucleotide, a ribonucleotide, a modified ribonucleotide, a peptide nucleotide, a modified peptide nucleotide, a modified phosphate-saccharide backbone nucleoside, and mixtures thereof. Examples of a nucleotide include, for example, adenosine monophosphate (AMP), adenosine diphosphate (ADP), adenosine triphosphate (ATP), thymidine monophosphate (TMP), thymidine diphosphate (TDP), thymidine triphosphate (TTP), cytidine monophosphate (CMP), cytidine diphosphate (CDP), cytidine triphosphate (CTP) , guanosine monophosphate (GMP), guanosine diphosphate (GDP), guanosine triphosphate (GTP), uridine monophosphate (UMP), uridine diphosphate (UDP), uridine triphosphate (UTP), deoxyadenosine monophosphate (dAMP), deoxyadenosine diphosphate (dADP), deoxyadenosine triphosphate (dATP), deoxythymidine monophosphate (dTMP) , deoxythymidine diphosphate (dTDP), deoxythymidine triphosphate (dTTP), deoxycytidine diphosphate (dCDP), deoxycytidine triphosphate (dCTP), deoxyguanosine monophosphate (dGMP), deoxyguanosine diphosphate (dGDP), deoxyguanosine triphosphate (dGTP), deoxyuridine monophosphate (dUMP), deoxyuridine diphosphate (dUDP) and deoxyuridine monophosphate (dUMP), deoxyuridine diphosphate (dUDP) and deoxyuridine diphosphate (dUDP) and . Nucleotide analogs containing modified bases can also be used in the methods described herein. Whether it has a natural backbone or a similar structure, an exemplary modified base that may be contained in a polynucleotide includes, for example, inosine, xatanin, hypoxatanin, isocytosine, isoguanine, 2-aminopurine, 5-methylcytosine, 5-hydroxymethylcytosine, 2 -aminoadenine, 6-methyladenine, 6-methylguanine, 2-propylguanine, 2-propyladenine, 2-thiouracil, 2-thiothymine, 2-thiocytosine, 15-halogenated uracil, 15-halogenated cytosine, 5-propynyluracil, 5-propynylcytosine, 6 -azouracil, 6-azocytosine, 6-azothymine, 5-uracil, 4-thiouracil, 8-halogenated adenine or guanine, 8-aminoadenine or 8-aminoguanine, 8-thioadenine or 8-thioguanine, 8-thioalkyladenine or 8-thioalkylguanine, 8-hydroxyadenine or 8-hydroxyguanine, 5-halogenated uracil or cytosine, 7-methylguanine, 7-methyladenine, 8-azaguanine, 8-azaadenine, 7-deazaguanine, 7-deazaadenine, 3-deazaguanine, 3-deazaadenine, etc. . As is known in the art, specific nucleotide analogs, for example nucleotide analogs such as adenosine 5'-phosphoryl sulfate, cannot be included in a polynucleotide.

Говоря в общем, нуклеотиды включают нуклеотиды A, C, G, T или U. Как используют в настоящем описании, термин «нуклеотид A» относится к нуклеотиду, содержащему аденин (A) или его модифицированную форму или аналог, такому как ATP, dATP. «Нуклеотид G» относится к нуклеотиду, содержащему гуанин (G) или его модифицированную форму или аналог, такому как GTP, dGTP. «Нуклеотид C» относится к нуклеотиду, содержащему цитозин (C) или его модифицированную форму или аналог, такому как CTP, dCTP. «Нуклеотид T» относится к нуклеотиду, содержащему тимин (T) или его модифицированную форму или аналог, такому как TTP, dTTP. «Нуклеотид U» относится к нуклеотиду, содержащему урацил (U) или его модифицированную форму или аналог, такому как UTP, dUTP.Generally speaking, nucleotides include nucleotides A, C, G, T, or U. As used herein, the term "nucleotide A" refers to a nucleotide containing adenine (A) or a modified form or analog thereof, such as ATP, dATP. "Nucleotide G" refers to a nucleotide containing guanine (G) or a modified form or analogue thereof, such as GTP, dGTP. "Nucleotide C" refers to a nucleotide containing cytosine (C) or a modified form or analogue thereof, such as CTP, dCTP. "Nucleotide T" refers to a nucleotide containing thymine (T) or a modified form or analogue thereof, such as TTP, dTTP. "Nucleotide U" refers to a nucleotide containing uracil (U) or a modified form or analogue thereof, such as UTP, dUTP.

Мечение нуклеотидаNucleotide labeling

Настоящее изобретение относится к мечению нуклеотида с использованием различных меток, индивидуально или в комбинации, так что различные люциферазы можно лигировать с нуклеотидом. Как используют в настоящем описании, молекулярная метка для мечения нуклеотида и метка, специфически связывающаяся с ней, могут представлять собой любые образующие пары молекулы, которые могут специфически связываться друг с другом. Специфическое связывание между образующими пару членами реализует лигирование нуклеотида с люциферазой. Иллюстративные образующие пару члены включают, но без ограничения: (a) гаптен или антигенное соединение в комбинации с соответствующим антителом или его связывающей частью или фрагментом, такие как дигоксин-антитело против дигоксина, N3G-антитело против N3G, FITC-антитело против FITC; (b) нуклеиновая кислота-аптамер и белок; (c) неиммунную связывающуюся пару (например, биотин-авидин, биотин-стрептавидин, биотин-нейтравидин); (d) гормон-связывающий гормон белок; (e) рецептор-агонист или антагонист рецептора; (f) лектин-углевод; (g) фермент-кофактор фермента; (h) фермент-ингибитор фермента; и (i) пару комплементарных олигонуклеотидов или полинуклеотидов, способных формировать дуплекс нуклеиновой кислоты.The present invention relates to labeling a nucleotide using various labels, alone or in combination, so that various luciferases can be ligated to the nucleotide. As used herein, a molecular label for labeling a nucleotide and a label specifically binding to it can be any pairing molecules that can specifically bind to each other. Specific binding between the pairing members realizes the ligation of the nucleotide with luciferase. Illustrative pairing members include, but are not limited to: (a) a hapten or antigenic compound in combination with an appropriate antibody or binding portion or fragment thereof, such as digoxin anti-digoxin antibody, N3G anti-N3G antibody, FITC anti-FITC antibody; (b) an aptamer nucleic acid and a protein; (c) a non-immune binding pair (eg, biotin-avidin, biotin-streptavidin, biotin-neutravidin); (d) a hormone-binding protein; (e) a receptor agonist or antagonist of the receptor; (f) lectin carbohydrate; (g) an enzyme cofactor; (h) an enzyme inhibitor enzyme; and (i) a pair of complementary oligonucleotides or polynucleotides capable of forming a nucleic acid duplex.

В конкретном варианте осуществления, первая молекулярная метка и вторая молекулярная метка представляют собой низкомолекулярные метки, которые выбраны из биотина, дигоксина, N3G или FITC. Две люциферазы могут специфически связываться с первой молекулярной меткой и второй молекулярной меткой, соответственно. Например, в конкретном варианте осуществления, первая молекулярная метка представляет собой биотин, тогда первая люцифераза может представлять собой меченную стрептавидином люциферазу; вторая молекулярная метка представляет собой дигоксин, вторая люцифераза может представлять собой меченную антителом против дигоксина люциферазу, которая является отличной от первой люциферазы, и вторая люцифераза может также представлять собой меченную антителом против дигоксина люциферазу, которая является такой же, как первая люцифераза. Источник люциферазы включает, но без ограничения, светляка, gaussia, Renilla и другие организмы. Например, меченная стрептавидином люцифераза может представлять собой SA-Gluc: стрептавидин-люцифераза Gaussia princeps от Adivity Company. Меченная антителом против дигоксина люцифераза может представлять собой антитело против дигоксина-Gluc или антитело против дигоксина-Nluc.In a specific embodiment, the first molecular label and the second molecular label are low molecular weight labels that are selected from biotin, digoxin, N3G, or FITC. The two luciferases can specifically bind to the first molecular tag and the second molecular tag, respectively. For example, in a particular embodiment, the first molecular label is biotin, then the first luciferase may be streptavidin-labeled luciferase; the second molecular label is digoxin, the second luciferase may be an anti-digoxin labeled luciferase that is different from the first luciferase, and the second luciferase can also be an anti-digoxin labeled luciferase that is the same as the first luciferase. The source of luciferase includes, but is not limited to, firefly, gaussia , Renilla , and other organisms. For example, streptavidin-labeled luciferase may be SA-Gluc: Gaussia princeps streptavidin-luciferase from Adivity Company. The luciferase labeled with an anti-digoxin antibody can be an anti-digoxin-Gluc antibody or an anti-digoxin-Nluc antibody.

Как используют в настоящем описании, выражение «первое соединение связано с первой молекулярной меткой» означает, что все первое соединение связано с первой молекулярной меткой, или часть первого соединения связана с первой молекулярной меткой, в то время как остальное первое соединение не является связанным с молекулярной меткой. Таким же образом, выражение «второе соединение связано с второй молекулярной меткой» означает, что все второе соединение связано с второй молекулярной меткой, или часть второго соединения связана с второй молекулярной меткой, в то время как остальное второе соединение не является связанным с молекулярной меткой. Выражение «третье соединение связано с первой молекулярной меткой и с второй молекулярной меткой» означает, что все третье соединение связано с первой молекулярной меткой и второй молекулярной меткой, или часть третьего соединения связана с первой молекулярной меткой и второй молекулярной меткой, в то время как остальное третье соединение не является связанным с молекулярными метками.As used herein, the expression "the first compound is associated with the first molecular label" means that all of the first compound is associated with the first molecular label, or part of the first compound is associated with the first molecular label, while the rest of the first compound is not associated with the molecular label. label. In the same way, the expression "the second compound is associated with the second molecular label" means that all of the second compound is associated with the second molecular label, or part of the second compound is associated with the second molecular label, while the rest of the second compound is not associated with the molecular label. The expression "the third compound is associated with the first molecular label and with the second molecular label" means that all of the third compound is associated with the first molecular label and the second molecular label, or part of the third compound is associated with the first molecular label and the second molecular label, while the rest the third compound is not associated with molecular labels.

Секвенирование полинуклеотидаPolynucleotide sequencing

Предпочтительно, нуклеотиды, лигированные с различными люциферазами по настоящему изобретению, являются пригодными для секвенирования посредством синтеза. Способы секвенирования посредством синтеза, как используют в настоящем описании, представляют собой различные способы секвенирования посредством синтеза, хорошо известные в данной области. В основном, секвенирование посредством синтеза включает: сначала гибридизацию молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, с праймером для секвенирования, и затем, в присутствии полимеразы, полимеризацию нуклеотидов, лигированных с различными люциферазами, как описано в настоящем описании, на 3’-конце праймера для секвенирования, с использованием молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, в качестве матрицы. После полимеризации, нуклеотид идентифицируют посредством детекции флуоресцентного сигнала, излучаемого люциферазой. После удаления люциферазы из меченого нуклеотида, проводят следующий цикл секвенирования полимера.Preferably, nucleotides ligated to various luciferases of the present invention are suitable for sequencing by synthesis. Sequencing-by-synthesis methods as used herein are various sequencing-by-synthesis methods well known in the art. In general, sequencing by synthesis involves first hybridizing the nucleic acid molecule to be sequenced with a sequencing primer and then, in the presence of a polymerase, polymerizing nucleotides ligated to various luciferases as described herein at the 3' end of the primer for sequencing using the nucleic acid molecule to be sequenced as a template. After polymerization, the nucleotide is identified by detecting a fluorescent signal emitted by luciferase. After removal of the luciferase from the labeled nucleotide, the next cycle of polymer sequencing is carried out.

Способ определения последовательности полинуклеотида-мишени можно осуществлять следующим образом: денатурация последовательности полинуклеотида-мишени, приведение полинуклеотида-мишени в контакт с различными нуклеотидами, соответственно, таким образом, чтобы формировать нуклеотид, комплементарный нуклеотиду-мишени, и детекция включенного нуклеотида. В способе используют полимеризацию, позволяющую полимеразе продлевать комплементарную цепь посредством включения корректных нуклеотидов, комплементарных мишени. Реакция полимеризации требует также специального праймера для инициации полимеризации.The method for determining the sequence of a target polynucleotide can be carried out as follows: denaturing the sequence of the target polynucleotide, bringing the target polynucleotide into contact with different nucleotides, respectively, so as to form a nucleotide complementary to the target nucleotide, and detecting the included nucleotide. The method uses polymerization to allow the polymerase to extend the complementary chain by incorporating the correct nucleotides that are complementary to the target. The polymerization reaction also requires a special primer to initiate the polymerization.

Для каждого цикла реакции, включение нуклеотида осуществляют посредством полимеразы, и затем измеряют событие включения. Существует много различных полимераз, и специалисту в данной области легко определять наиболее подходящую полимеразу. Предпочтительные ферменты включают ДНК-полимеразу I, фрагмент Кленова, ДНК-полимеразу III, ДНК-полимеразу T4 или T7, Taq-полимеразу или полимеразу vent. Можно также использовать полимеразы, сконструированные для наличия специфических свойств.For each cycle of the reaction, the incorporation of the nucleotide is carried out by the polymerase, and then the incorporation event is measured. There are many different polymerases, and it is easy for one skilled in the art to determine the most appropriate polymerase. Preferred enzymes include DNA polymerase I, Klenow fragment, DNA polymerase III, T4 or T7 DNA polymerase, Taq polymerase, or vent polymerase. It is also possible to use polymerases designed to have specific properties.

Способ секвенирования предпочтительно осуществляют для полинуклеотида-мишени, аранжированного на твердой подложке. Посредством линкерных молекул, множество полинуклеотидов-мишеней можно иммобилизовывать на твердой подложке, или можно присоединять к частицам, таким как микросферы, и частицы можно также присоединять к материалу твердой подложки.The sequencing method is preferably performed on a target polynucleotide arranged on a solid support. Through linker molecules, a plurality of target polynucleotides can be immobilized on a solid support, or can be attached to particles such as microspheres, and the particles can also be attached to a solid support material.

Полинуклеотид можно присоединять к твердой подложке множеством способов, включая использование взаимодействия биотин-стрептавидин. Способы иммобилизации полинуклеотидов на твердой подложке хорошо известны в данной области, и включают способы литографии и нанесение пятна каждого полинуклеотида в конкретном положении на твердой подложке. Пригодные твердые подложки известны в данной области и включают стеклянные пластины и бусины, керамические и силиконовые поверхности, и пластиковые материалы. Подложка обычно является плоской, хотя микробусины (микросферы) также можно использовать, и последние можно также присоединять к другим твердым подложкам известными способами. Микросферы могут иметь любой пригодный размер, и их диаметр обычно составляет 10-100 нанометров. В предпочтительном варианте осуществления, полинуклеотид напрямую прикреплен на плоской поверхности, предпочтительно, на плоской стеклянной поверхности. Связывание предпочтительно осуществляют в форме ковалентной связи. Используемый массив, предпочтительно, представляет собой массив отдельных молекул, который включает полинуклеотиды, локализованные в уникальных оптически различимых областях, например, как описано в Международной патентной заявке No. WO00/06770.The polynucleotide can be attached to a solid support in a variety of ways, including using the biotin-streptavidin interaction. Methods for immobilizing polynucleotides on a solid support are well known in the art and include lithographic techniques and spotting each polynucleotide at a specific position on a solid support. Suitable solid substrates are known in the art and include glass plates and beads, ceramic and silicone surfaces, and plastic materials. The support is usually flat, although microbeads (microspheres) can also be used and the latter can also be attached to other solid supports in known ways. The microspheres may be of any suitable size and are typically 10-100 nanometers in diameter. In a preferred embodiment, the polynucleotide is directly attached to a flat surface, preferably a flat glass surface. The linking is preferably carried out in the form of a covalent bond. The array used is preferably a single molecule array that includes polynucleotides located in unique optically distinct regions, for example as described in International Patent Application No. WO00/06770.

Необходимые условия для полимеризации хорошо известны специалисту в данной области. Для проведения полимеразной реакции, обычно последовательность праймера должна сначала гибридизоваться с полинуклеотидом-мишенью. Последовательность праймера поддается узнаванию полимеразой и служит в качестве участка инициации для последующего удлинения комплементарной цепи. Последовательность праймера можно добавлять в качестве независимого компонента, относительно полинуклеотида-мишени. Кроме того, каждый из праймера и полинуклеотида-мишени может составлять часть одноцепочечной молекулы, и часть праймера и часть мишени формируют внутримолекулярный дуплекс, то есть, структуру стебля-петли. Структура может быть иммобилизована на твердой подложке посредством любого положения молекулы. Другие условия, необходимые для полимеразной реакции, хорошо известны специалисту в данной области, и эти условия включают температуру, pH и состав буфера.The necessary conditions for polymerization are well known to the person skilled in the art. In order to carry out the polymerase reaction, typically the primer sequence must first hybridize to the target polynucleotide. The primer sequence is amenable to recognition by the polymerase and serves as an initiation site for subsequent extension of the complementary strand. The primer sequence can be added as an independent component relative to the target polynucleotide. In addition, each of the primer and the target polynucleotide may constitute part of a single stranded molecule, and the primer part and the target part form an intramolecular duplex, ie, a stem-loop structure. The structure can be immobilized on a solid substrate through any position of the molecule. Other conditions required for the polymerase reaction are well known to those skilled in the art, and these conditions include temperature, pH, and buffer composition.

Впоследствии, меченые нуклеотиды по настоящему изобретению приводят в контакт с полинуклеотидом-мишенью, чтобы позволить полимеризацию. Нуклеотиды можно добавлять последовательно, то есть, каждый тип нуклеотида (A, C, G или T/U) добавляют отдельно или добавляют в то же самое время.Subsequently, the labeled nucleotides of the present invention are contacted with a target polynucleotide to allow polymerization. Nucleotides can be added sequentially, that is, each type of nucleotide (A, C, G or T/U) is added separately or added at the same time.

Стадии полимеризации позволяют протекать в течение периода времени, достаточного для включения одного нуклеотида.The polymerization steps are allowed to proceed for a period of time sufficient to incorporate one nucleotide.

Затем, невключенные нуклеотиды удаляют, например, посредством удаления фазы раствора из реакционной системы на предыдущей стадии, оставляя дуплексы прикрепленными к подложке.Then, non-incorporated nucleotides are removed, for example, by removing the solution phase from the reaction system in the previous step, leaving the duplexes attached to the support.

Впоследствии, две люциферазы, содержащие различные люциферазы, можно добавлять для проведения реакции лигирования. Две люциферазы могут специфически связываться с молекулярными метками для мечения нуклеотидов, соответственно, таким образом, реализуя лигирование люциферазы с включенным нуклеотидом. Затем, посредством добавления соответствующих субстратов люцифераз и детекции флуоресцентного сигнала, осуществляют идентификацию включенного нуклеотида. Можно также добавлять два вида люцифераз, содержащих одинаковую люциферазу, для проведения реакции лигирования. Люциферазы могут специфически связываться с молекулярными метками для мечения нуклеотидов, соответственно, таким образом, реализуя лигирование люциферазы с включенным нуклеотидом. Затем, посредством добавления соответствующего субстрата люциферазы и детекции флуоресцентного сигнала, реализуют идентификацию включенного нуклеотида.Subsequently, two luciferases containing different luciferases can be added to carry out the ligation reaction. The two luciferases can specifically bind to molecular labels for nucleotide labeling, respectively, thus realizing ligation of the luciferase to the inserted nucleotide. Then, by adding appropriate luciferase substrates and detecting a fluorescent signal, identification of the included nucleotide is carried out. It is also possible to add two kinds of luciferases containing the same luciferase to carry out the ligation reaction. Luciferases can specifically bind to molecular labels for labeling nucleotides, respectively, thus realizing ligation of the luciferase to the included nucleotide. Then, by adding an appropriate luciferase substrate and detecting a fluorescent signal, the identification of the included nucleotide is realized.

В конкретном варианте осуществления, четыре аналога дезоксирибонуклеотидов являются меченными с использованием различных низкомолекулярных меток, т.е., биотина (сокращенно обозначенного как B) и дигоксина (сокращенно обозначенного как D), например, нуклеотид A является меченным с использованием B, нуклеотид C является меченным с использованием B и D, нуклеотид T является меченным с использованием D, и нуклеотид G не является меченным. 3'-концевые гидроксильные группы четырех аналогов дезоксирибонуклеотидов, меченных с использованием различных малых молекул, все блокируют, чтобы гарантировать, что только один дезоксирибонуклеотид связывается в ходе каждой реакции секвенирования. В ходе реакции секвенирования, сначала вводят смесь четырех меченых аналогов дезоксирибонуклеотидов и полимеразы для секвенирования, под действием полимеразы, один аналог дезоксирибонуклеотида включают в 3’-конец растущей цепи нуклеиновой кислоты, в соответствии с принципом комплементарного спаривания оснований. Посредством удаления фазы раствора из реакционной системы на предыдущей стадии, оставляя дуплекс связанным с подложкой, несвязанные аналоги дезоксирибонуклеотидов можно удалять. Затем добавляют две люциферазы, содержащие различные люциферазы, где первая люцифераза является меченной с использованием стрептавидина, который связывается с нуклеотидом A или нуклеотидом C, меченным с использованием малой молекулы B, и вторая люцифераза является меченной с использованием антитела против дигоксина, которое связывается с нуклеотидом C или нуклеотидом T, меченным с использованием малой молекулы D. После удаления несвязанных люцифераз с использованием буфера для элюции, добавляют субстрат первой люциферазы, нуклеотид, лигированный с первой люциферазой, излучает свет, и сигнал детектируют посредством детектора; добавляют субстрат второй люциферазы, нуклеотид, лигированный с второй люциферазой, излучает свет, и сигнал детектируют посредством детектора, так что получают люминесценцию, показанную в следующей таблице, и основание можно идентифицировать.In a specific embodiment, the four deoxyribonucleotide analogs are labeled with different small molecule labels, i.e., biotin (abbreviated as B) and digoxin (abbreviated as D), e.g., nucleotide A is labeled with B, nucleotide C is labeled with B and D, nucleotide T is labeled with D, and nucleotide G is not labeled. The 3'-hydroxyl groups of the four deoxyribonucleotide analogs labeled with different small molecules are all blocked to ensure that only one deoxyribonucleotide is bound during each sequencing reaction. During the sequencing reaction, a mixture of four labeled deoxyribonucleotide analogues and a sequencing polymerase is first introduced, under the action of the polymerase, one deoxyribonucleotide analogue is inserted into the 3' end of the growing nucleic acid chain, in accordance with the principle of complementary base pairing. By removing the solution phase from the reaction system in the previous step, leaving the duplex bound to the support, unbound deoxyribonucleotide analogs can be removed. Two luciferases are then added containing different luciferases, where the first luciferase is labeled using streptavidin that binds to nucleotide A or nucleotide C labeled using small molecule B and the second luciferase is labeled using an anti-digoxin antibody that binds to nucleotide C or T nucleotide labeled with small molecule D. After unbound luciferases are removed using elution buffer, the substrate of the first luciferase is added, the nucleotide ligated to the first luciferase emits light, and the signal is detected by a detector; the substrate of the second luciferase is added, the nucleotide ligated to the second luciferase emits light, and the signal is detected by a detector so that the luminescence shown in the following table is obtained and the base can be identified.

Первая детекцияFirst detection Вторая детекцияSecond detection AA 11 00 CC 11 11 GG 00 00 TT 00 11

В конкретном варианте осуществления, лигирование двух люцифераз, содержащих различные люциферазы, с мечеными нуклеотидами и детекцию сигнала можно осуществлять отдельно. Сначала, добавляют первую люциферазу, которая является меченной с использованием стрептавидина и связывается с нуклеотидом A или нуклеотидом C, меченным с использованием малой молекулы B. После удаления несвязанной первой люциферазы с использованием буфера для элюции, добавляют субстрат первой люциферазы, нуклеотид, лигированный с первой люциферазой, излучает свет, и сигнал детектируют посредством детектора. После удаления реакционного раствора, добавляют вторую люциферазу, меченную с использованием антитела против дигоксина, которая связывается с нуклеотидом C или нуклеотидом T, меченным с использованием малой молекулы D, и затем несвязанную вторую люциферазу удаляют с использованием буфера для элюции, добавляют субстрат второй люциферазы, нуклеотид, лигированный с второй люциферазой, излучает свет, и сигнал детектируют посредством детектора. Таким образом, получают люминесценцию, показанную в таблице выше, и можно осуществлять идентификацию оснований.In a particular embodiment, ligation of two luciferases containing different luciferases with labeled nucleotides and signal detection can be performed separately. First, a first luciferase that is labeled with streptavidin and binds to nucleotide A or nucleotide C labeled with small molecule B is added. , emits light, and the signal is detected by a detector. After removing the reaction solution, a second luciferase labeled with an anti-digoxin antibody is added that binds to the C nucleotide or the T nucleotide labeled with a small molecule D, and then the unbound second luciferase is removed using the elution buffer, the second luciferase substrate, nucleotide , ligated to the second luciferase, emits light and a signal is detected by a detector. Thus, the luminescence shown in the table above is obtained, and base identification can be carried out.

В другом конкретном варианте осуществления, лигирование двух люцифераз, содержащих одинаковую люциферазу, с мечеными нуклеотидами и детекцию сигнала осуществляют отдельно. Сначала, добавляют первую люциферазу, которая является меченной с использованием стрептавидина и связывается с нуклеотидом A или нуклеотидом C, меченным с использованием малой молекулы B. После удаления несвязанной первой люциферазы с использованием буфера для элюции, добавляют субстрат люциферазы, нуклеотид, лигированный с первой люциферазой, излучает свет, и сигнал детектируют посредством детектора. Затем, добавляют реагент, который денатурирует первую люциферазу; после удаления реакционного раствора, добавляют вторую люциферазу, которая является меченной с использованием антитела против дигоксина и связывается с нуклеотидом C или нуклеотидом T, меченным с использованием малой молекулы D, затем несвязанную вторую люциферазу удаляют посредством использования буфера для элюции, добавляют субстрат люциферазы, основание, лигированное с второй люциферазой, излучает свет, и сигнал детектируют посредством детектора. Таким образом, получают люминесценцию, показанную в таблице выше, и можно осуществлять идентификацию оснований.In another specific embodiment, ligation of two luciferases containing the same luciferase with labeled nucleotides and signal detection is performed separately. First, a first luciferase that is labeled with streptavidin and binds to nucleotide A or nucleotide C labeled with small molecule B is added. emits light, and the signal is detected by a detector. Then, a reagent is added that denatures the first luciferase; after removing the reaction solution, add a second luciferase that is labeled with an anti-digoxin antibody and binds to the C nucleotide or T nucleotide labeled with a small molecule D, then unbound second luciferase is removed by using an elution buffer, add the luciferase substrate, base, ligated with a second luciferase emits light and a signal is detected by a detector. Thus, the luminescence shown in the table above is obtained, and base identification can be carried out.

Детекция сигнала флуоресценцииFluorescence signal detection

Способ детекции флуоресцентного сигнала хорошо известен в данной области. Например, он может быть реализован посредством устройства, детектирующего длину волны флуоресценции. Такие устройства хорошо известны в данной области. Например, такое устройство может представлять собой конфокальный сканирующий микроскоп, который сканирует поверхность твердой подложки с использованием лазера, чтобы визуализировать флуорофор, напрямую связанный с молекулой нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию. Кроме того, чувствительный 2-D детектор, такой как детектор с зарядовой связью (CCD), можно использовать, например, для наблюдения каждого полученного сигнала. Можно использовать также, например, другие способы, такие как ближнепольная сканирующая оптическая микроскопия (SNOM).The method for detecting a fluorescent signal is well known in the art. For example, it can be implemented by means of a device that detects the fluorescence wavelength. Such devices are well known in the art. For example, such a device may be a confocal scanning microscope that scans the surface of a solid support using a laser to visualize a fluorophore directly associated with the nucleic acid molecule to be sequenced. In addition, a sensitive 2-D detector, such as a charge-coupled detector (CCD), can be used, for example, to observe each received signal. You can also use, for example, other methods, such as near-field scanning optical microscopy (SNOM).

Удаление меткиDeleting a label

После детекции, подходящие условия можно использовать для удаления метки, присоединенной к нуклеотидам.After detection, suitable conditions can be used to remove the label attached to the nucleotides.

В конкретном варианте осуществления, меченые нуклеотиды по настоящему изобретению также имеют 3’-защитную группу. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, защитная группа и метка обычно представляют собой две различные группы на 3'-блокированном меченом нуклеотиде, но в других вариантах осуществления, защитная группа и метка могут также представлять собой одинаковую группу.In a specific embodiment, the labeled nucleotides of the present invention also have a 3' protecting group. In some embodiments of the present invention, the protecting group and the label are usually two different groups on the 3' capped labeled nucleotide, but in other embodiments, the protecting group and the label may also be the same group.

Как используют в настоящем описании, термин «защитная группа» относится к группе, которая препятствует полимеразе (которая включает нуклеотид, содержащий группу, в синтезируемую полинуклеотидную цепь) безостановочно катализировать включение другого нуклеотида после включения нуклеотида, содержащего группу, в синтезируемую полинуклеотидную цепь. Такая защитная группа также обозначена в настоящем описании как 3'-OH защитная группа. Нуклеотид, содержащий такую защитную группу, также обозначен в настоящем описании как 3’-блокированный нуклеотид. Защитная группа может представлять собой любую пригодную группу, которую можно добавлять к нуклеотиду, при условии, что защитная группа может препятствовать включению дополнительной молекулы нуклеотида в полинуклеотидную цепь и может быть легко удалена из сахаридной части нуклеотида без разрушения полинуклеотидной цепи. Кроме того, нуклеотид, модифицированный с использованием защитной группы, должен является устойчивым к полимеразам или другим подходящим ферментам в отношении включения модифицированного нуклеотида в полинуклеотидную цепь. Таким образом, идеальная защитная группа имеет длительную стабильность, может быть эффективно включена посредством полимеразы, предотвращает вторичное или последующее включение нуклеотидов, и может быть удалена в мягких условиях, предпочтительно, в водных условиях, которые не разрушают структуру полинуклеотида.As used herein, the term "protecting group" refers to a group that prevents a polymerase (which incorporates a group-containing nucleotide into a nascent polynucleotide strand) from non-stop catalyzing the incorporation of another nucleotide after the group-containing nucleotide has been incorporated into a nascent polynucleotide strand. Such a protecting group is also referred to herein as a 3'-OH protecting group. A nucleotide containing such a protecting group is also referred to herein as a 3'-blocked nucleotide. The protecting group may be any suitable group that can be added to a nucleotide, provided that the protecting group can prevent the incorporation of an additional nucleotide molecule into the polynucleotide chain and can be easily removed from the saccharide portion of the nucleotide without destroying the polynucleotide chain. In addition, a nucleotide modified with a protecting group must be resistant to polymerases or other suitable enzymes with respect to incorporation of the modified nucleotide into the polynucleotide chain. Thus, the ideal protecting group has long-term stability, can be efficiently incorporated by polymerase, prevents secondary or subsequent incorporation of nucleotides, and can be removed under mild conditions, preferably aqueous conditions, that do not degrade the structure of the polynucleotide.

На предшествующем уровне техники описано множество защитных групп, соответствующих приведенному выше описанию. Например, в WO 91/06678 описано, что 3'-OH-защитные группы включают сложные эфиры и эфиры, -F, -NH2, -OCH3, -N3, -OPO3, -NHCOCH3, 2-нитрофенилкарбонат, 2,4-гипосульфонилдинитро и тетрагидрофурановый эфир. В Metzker et al. (Nucleic Acids Research, 22(20): 4259-4267, 1994) описаны синтез и применение восьми 3'-модифицированных 2-дезоксирибонуклеозид-5'-трифосфатов (3'-модифицированных dNTP). В WO2002/029003 описано применение аллильной защитной группы для кэпирования 3'-OH-группы растущей цепи ДНК в полимеразной реакции. Предпочтительно, можно использовать различные защитные группы, опубликованные в Публикациях международных заявок WO2014139596 и WO2004/018497, включая, например, защитные группы, проиллюстрированные на фигуре 1A, и защитные группы 3'-гидроксила (т.е., защитные группы), определенные в формуле изобретения WO2014139596, и например, защитные группы, проиллюстрированные на фигурах 3 и 4, и группы, определенные в формуле изобретения WO2004/018497. Полное содержание вышеуказанных ссылок приведено в настоящем описании в качестве ссылки.The prior art describes a variety of protecting groups corresponding to the above description. For example, WO 91/06678 describes that 3'-OH protecting groups include esters and esters, -F, -NH 2 , -OCH 3 , -N 3 , -OPO 3 , -NHCOCH 3 , 2-nitrophenyl carbonate, 2,4-hyposulfonyldinitro and tetrahydrofuran ether. Metzker et al. (Nucleic Acids Research, 22(20): 4259-4267, 1994) describes the synthesis and use of eight 3'-modified 2-deoxyribonucleoside-5'-triphosphates (3'-modified dNTPs). WO2002/029003 describes the use of an allyl protecting group to cap the 3'-OH group of a growing DNA strand in a polymerase reaction. Preferably, various protecting groups published in International Application Publications WO2014139596 and WO2004/018497 can be used, including, for example, the protecting groups illustrated in Figure 1A and the 3'-hydroxyl protecting groups (i.e., protecting groups) defined in WO2014139596, and for example the protecting groups illustrated in Figures 3 and 4 and the groups defined in WO2004/018497. The entire contents of the above references are incorporated herein by reference.

Специалисту в данной области понятно, как присоединять подходящую защитную группу к рибозному кольцу, чтобы блокировать взаимодействие с 3'-OH. Защитную группу можно напрямую присоединять в 3'-положении, или можно присоединять в 2'-положении (защитная группа имеет достаточный размер или заряд для блокирования взаимодействия в 3'-положении). Кроме того, защитную группу можно присоединять в 3'- и 2'-положениях, и можно отщеплять для экспонирования 3'-OH-группы.One skilled in the art will understand how to attach a suitable protecting group to the ribose ring to block interaction with the 3'-OH. The protecting group may be directly attached at the 3' position, or may be attached at the 2' position (the protecting group has sufficient size or charge to block interaction at the 3' position). In addition, the protecting group can be attached at the 3' and 2' positions, and can be cleaved off to expose the 3'-OH group.

После успешного включения 3'-блокированного нуклеотида в растущую цепь нуклеиновой кислоты, способ секвенирования требует удаления защитной группы для получения пригодного к использованию 3'-OH-участка для непрерванного синтеза цепи. Реагенты, которые могут удалять защитные группы из модифицированных нуклеотидов, как используют в настоящем описании, зависят, в большой степени, от используемых защитных групп. Например, удаление защитной группы сложного эфира с 3'-гидроксильной группы обычно осуществляют посредством щелочного гидролиза. Простота удаления защитных групп сильно меняется; как правило, чем больше электроотрицательность заместителя на карбонильном атоме углерода, тем больше простота удаления. Например, высоко электроотрицательную группу трифторуксусной кислоты можно быстро отщеплять от 3'-гидроксильной группы при pH 7 в метаноле (Cramer et al., 1963), поскольку она является нестабильной во время полимеризации при этом pH. Группу феноксиацетата отщепляют в пределах менее чем 1 минуты, но необходим значительно более высокий pH, например, с использованием NH-/метанола (Reese and Steward, 1968). Различные защитные группы гидрокси можно избирательно отщеплять с использованием химических способов, отличных от щелочного гидролиза. 2,4-динитрофенилтио-группу можно быстро отщеплять посредством обработки с использованием нуклеофилов, таких как тиофенол и тиосульфат (Letsinger et al., 1964). Аллильный эфир можно отщеплять посредством обработки с использованием Hg(II) в ацетоне/воде (Gigg and Warren, 1968). Тетрагидротианиловый эфир можно удалять в нейтральных условиях с использованием Ag(I) или Hg (II) (Cohen and Steele, 1966; Cruse et al., 1978). Фотохимическое снятие блокировки можно использовать с фотохимически отщепляемыми защитными группами. Существует несколько защитных групп, которые можно использовать в этом способе. Использование o-нитробензильного эфира в качестве защитной группы для функциональной группы 2'-гидроксила рибонуклеозида известно и подтверждено (Ohtsuka et al., 1978); и ее удаляют посредством облучения при 260 нм. Защитную группу алкилкарбоната o-нитробензилкарбоната также удаляют посредством облучения при pH 7 (Cama and Christensen, 1978). Ферментное снятие блокировки защитной группы 3'-OH также является возможным. Показано, что полинуклеотидкиназа T4 может переводить 3'-фосфатный конец в 3'-гидроксильный конец, который затем можно использовать в качестве праймера для ДНК-полимеразы I (Henner et al., 1983). Эту активность 3'-фосфатазы используют для удаления 3'-защитной группы этих аналогов dNTP, содержащих фосфат в качестве защитной группе.After the successful incorporation of the 3'-blocked nucleotide into the growing nucleic acid strand, the sequencing method requires the removal of the protecting group to obtain a usable 3'-OH region for uninterrupted strand synthesis. Reagents that can remove protecting groups from modified nucleotides, as used herein, depend to a large extent on the protecting groups used. For example, removal of the ester protecting group from the 3'-hydroxyl group is usually carried out by alkaline hydrolysis. Ease of removing protecting groups varies greatly; in general, the greater the electronegativity of the substituent on the carbonyl carbon, the greater the ease of removal. For example, the highly electronegative trifluoroacetic acid group can be rapidly cleaved from the 3'-hydroxyl group at pH 7 in methanol (Cramer et al., 1963) because it is unstable during polymerization at this pH. The phenoxyacetate group is cleaved off within less than 1 minute, but a much higher pH is needed, eg using NH-/methanol (Reese and Steward, 1968). Various hydroxy protecting groups can be selectively cleaved off using chemical methods other than alkaline hydrolysis. The 2,4-dinitrophenylthio group can be rapidly cleaved off by treatment with nucleophiles such as thiophenol and thiosulfate (Letsinger et al., 1964). The allyl ester can be cleaved off by treatment with Hg(II) in acetone/water (Gigg and Warren, 1968). Tetrahydrothianyl ether can be removed under neutral conditions using Ag(I) or Hg(II) (Cohen and Steele, 1966; Cruse et al., 1978). Photochemical deblocking can be used with photochemically cleavable protecting groups. There are several protecting groups that can be used in this method. The use of o-nitrobenzyl ether as a protecting group for the 2'-hydroxyl functional group of a ribonucleoside is known and confirmed (Ohtsuka et al., 1978); and it is removed by irradiation at 260 nm. The alkyl carbonate protecting group of o-nitrobenzyl carbonate is also removed by irradiation at pH 7 (Cama and Christensen, 1978). Enzymatic deblocking of the 3'-OH protecting group is also possible. It has been shown that T4 polynucleotide kinase can convert the 3'-phosphate end to the 3'-hydroxy end, which can then be used as a primer for DNA polymerase I (Henner et al., 1983). This 3'-phosphatase activity is used to remove the 3'-protecting group of these dNTP analogs containing phosphate as a protecting group.

Другие реагенты, которые могут удалять защитные группы с 3'-блокированных нуклеотидов включают, например, фосфины (например, трис(гидроксиметил)фосфин (THP)), которые могут, например, удалять защитную группу 3'-OH, содержащую азид, с нуклеотида (это применение фосфина см., например, в описании WO2014139596, полное содержание которого приведено в настоящем описании в качестве ссылки). Другие реагенты, которые могут удалять защитные группы с 3'-блокированных нуклеотидов, также включают, например, соответствующие реагенты, описанные на страницах 114-116 в описании WO2004/018497, для удаления 3'-аллила, 3,4-диметоксибензилоксиметила или фторметоксиметила, используемых в качестве защитной группы 3'-OH.Other reagents that can remove protecting groups from 3'-blocked nucleotides include, for example, phosphines (for example, tris(hydroxymethyl)phosphine (THP)), which can, for example, remove an azide-containing 3'-OH protecting group from a nucleotide (for this use of phosphine, see, for example, WO2014139596, the entire content of which is incorporated herein by reference). Other reagents that can remove protecting groups from 3'-protected nucleotides also include, for example, the corresponding reagents described on pages 114-116 in WO2004/018497 for removing 3'-allyl, 3,4-dimethoxybenzyloxymethyl or fluoromethoxymethyl, used as a protective group 3'-OH.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения, метку нуклеотида предпочтительно удаляют вместе с защитной группой после детекции.In one embodiment of the present invention, the nucleotide label is preferably removed along with the protecting group after detection.

В конкретных вариантах осуществления, метку можно включать в защитную группу, таким образом, позволяя ее удаление вместе с защитной группой после включения 3'-блокированного нуклеотида в цепь нуклеиновой кислоты.In specific embodiments, the label can be included in a protecting group, thus allowing its removal along with the protecting group after incorporation of the 3'-blocked nucleotide into the nucleic acid strand.

В других вариантах осуществления, метку можно присоединять к нуклеотиду с использованием связывающей группы и защитную группу отдельно. Такую метку можно, например, присоединять к пуриновому или пиримидиновому основанию нуклеотида. В конкретных вариантах осуществления, используемая связывающая группа является отщепляемой. Использование отщепляемой связывающей группы обеспечивает то, что метку можно удалять после детекции, что исключает любую интерференцию сигналов с любыми мечеными нуклеотидами, включенными впоследствии. В других вариантах осуществления, можно использовать неотщепляемую связывающую группу, поскольку после включения меченого нуклеотида в цепь нуклеиновой кислоты, нет необходимости последующего включения нуклеотида, таким образом, нет необходимости удаления метки с нуклеотида.In other embodiments, the label can be attached to the nucleotide using a linking group and a protecting group separately. Such a label can, for example, be attached to the purine or pyrimidine base of the nucleotide. In specific embodiments, the linking group used is cleavable. The use of a cleavable linking group ensures that the label can be removed after detection, which eliminates any signal interference with any labeled nucleotides subsequently included. In other embodiments, a non-cleavable linking group can be used because once a labeled nucleotide has been incorporated into the nucleic acid strand, there is no need for subsequent incorporation of the nucleotide, thus there is no need to delabel the nucleotide.

В других вариантах осуществления, метка и/или связывающая группа могут иметь размер или структуру, достаточную для блокирования включения других нуклеотидов в полинуклеотидную цепь (то есть, метка сама может служить в качестве защитной группы). Блокирование может быть обусловлено стерическими затруднениями, или оно может быть обусловлено комбинацией размера, заряда и структуры.In other embodiments, the label and/or linking group may be of a size or structure sufficient to block the incorporation of other nucleotides into the polynucleotide chain (ie, the label itself may serve as a protecting group). Blocking may be due to steric hindrance, or it may be due to a combination of size, charge and structure.

Отщепляемые связывающие группы хорошо известны в данной области, и общепринятые химические способы можно использовать для присоединения связывающей группы к нуклеотидному основанию и метки. Связывающую группу можно присоединять к любому положению нуклеотидного основания, при условии, что все еще можно осуществлять уотсон-криковское спаривание оснований. Для пуриновых оснований, является предпочтительным, чтобы связывающая группа была присоединена через положение 7 пуринов или предпочтительных аналогов деазапурина, через 8-модифицированные пурины, через N-6-модифицированные аденины или N-2-модифицированные гуанины. Для пиримидинов, является предпочтительным связывание через положение 5 цитозина, тимина и урацила, и положение N-4 цитидина.Cleavable linking groups are well known in the art, and conventional chemical methods can be used to attach the linking group to the nucleotide base and label. The linking group can be attached to any position of the nucleotide base, as long as Watson-Crick base pairing can still be performed. For purine bases, it is preferred that the linking group is attached via the 7 position of purines or preferred deazapurine analogs, via 8-modified purines, via N-6-modified adenines or N-2-modified guanines. For pyrimidines, the preferred linkage is through the 5 position of cytosine, thymine and uracil, and the N-4 position of cytidine.

Использование термина «отщепляемая связывающая группа» не означает, что всю связывающую группу необходимо удалять (например, с нуклеотидного основания). Когда метка присоединена к основанию, участок отщепления нуклеозида может быть локализован в некотором положении на связывающей группе, где положение может обеспечивать то, что часть связывающей группы остается присоединенной к нуклеотидному основанию после отщепления.The use of the term "cleavable linking group" does not mean that the entire linking group must be removed (eg, from the nucleotide base). When the label is attached to a base, the nucleoside cleavage site may be located at a position on the linking group, where the position may ensure that a portion of the linking group remains attached to the nucleotide base after cleavage.

Пригодные связывающие группы включают, но без ограничения, дисульфидные связывающие группы, кислотолабильные связывающие группы (включая диалкоксибензильные связывающие группы, связывающие группы Зибера, индольные связывающие группы, трет-бутиловые связывающие группы Зибера), электрофильно отщепляемые связывающие группы, нуклеофильно отщепляемые связывающие группы, фотоотщепляемые связывающие группы, связывающие группы, которые можно отщеплять в восстанавливающих и окисляющих условиях, связывающие группы «с предохранителем», и связывающие группы, которые можно отщеплять посредством механизмов элиминирования. Пригодные связывающие группы можно модифицировать с использованием стандартных химических защитных групп, как описано в следующих документах: Greene & Wuts, protecting groups in Organic Synthesis, John Wiley & Sons. В Guillier et al. описаны другие пригодные отщепляемые связывающие группы для твердофазного синтеза (Chem. Rev. 100:2092-2157, 2000).Suitable linking groups include, but are not limited to, disulfide linking groups, acid labile linking groups (including dialkoxybenzyl linking groups, Sieber linking groups, indole linking groups, Sieber t-butyl linking groups), electrophilically cleavable linking groups, nucleophilically cleaving linking groups, photo-cleaving linking groups linking groups that can be cleaved off under reducing and oxidizing conditions, fused linking groups, and linking groups that can be cleaved off by elimination mechanisms. Suitable linking groups can be modified using standard chemical protecting groups as described in the following documents: Greene & Wuts, protecting groups in Organic Synthesis, John Wiley & Sons. In Guillier et al. other suitable leaving groups for solid phase synthesis have been described (Chem. Rev. 100:2092-2157, 2000).

Связывающую группу можно отщеплять любым пригодным способом, включая подвергание воздействию кислот, оснований, нуклеофилов, электрофилов, свободных радикалов, металлов, восстанавливающих или окисляющих реагентов, света, температуры, ферментов и т.д., и пригодные способы отщепления различных отщепляемых связывающих групп иллюстративно описаны ниже. Как правило, отщепляемую связывающую группу можно отщеплять в таких же условиях, что и условия для защитной группы, так что только одна обработка является необходимой для удаления метки и защитной группы.The linking group can be cleaved off by any suitable method, including exposure to acids, bases, nucleophiles, electrophiles, free radicals, metals, reducing or oxidizing agents, light, temperature, enzymes, etc., and suitable methods for cleaving various cleavable linking groups are illustratively described. below. Generally, the cleavable linking group can be cleaved off under the same conditions as those for the protecting group, so that only one treatment is necessary to remove the label and the protecting group.

Связывающую группу для электрофильного отщепления, как правило, отщепляют посредством протона, что включает чувствительное к кислотам отщепление. Пригодные электрофильно отщепляемые связывающие группы включают модифицированные бензильные системы, такие как тритил, п-гидрокарбонилоксибензильный сложный эфир и п-гидрокарбонилоксибензиламид. Другие пригодные связывающие группы включают группы трет-бутоксикарбонила (Boc) и ацетальные системы. Для получения пригодных связывающих молекул, можно также рассматривать использование тиофильных металлов, таких как никель, серебро или ртуть, в отщеплении тиоацеталей или других содержащих серу защитных групп. Связывающая группа для нуклеофильного отщепления включает группу, которая является нестабильной в воде (т.е., может быть легко отщеплена при щелочном pH), такую как сложный эфир, и группу, которая является нестабильной по отношению к неводному нуклеофилу. Ионы фторида можно использовать для расщепления связей кремний-кислород в таких группах, как триизопропилсилан (TIPS) или трет-бутилдиметилсилан (TBDMS). Фотолизируемые связывающие группы широко используют в химии сахаридов. Предпочтительно, свет, необходимый для активации отщепления, не влияет на другие компоненты в модифицированном нуклеотиде. Например, если флуорофор используют в качестве метки, является предпочтительным, чтобы флуорофор поглощал свет длины волны, отличной от света, необходимого для отщепления связывающей молекулы. Пригодные связывающие группы включают группы, основанные на O-нитробензильных соединениях и нитровератроловых соединениях. Связывающие группы, основанные на химических реакциях бензоина, также можно использовать (Lee et al., J. Org. Chem. 64:3454-3460, 1999). Известно множество связывающих групп, чувствительных к восстановительному отщеплению. Каталитическую гидрогенизацию с использованием катализаторов на основе палладия использовали для отщепления бензильных и бензилоксикарбонильных групп. Восстановление дисульфидной связи также известно в данной области. Способы, основанные на окислении, хорошо известны в данной области. Эти способы включают окисление гидрокарбонилоксибензильной группы и окисление связывающих групп, основанных на сере и селене. В объем настоящего изобретения включено также использование водного иода для отщепления дисульфидных и других основанных на сере или селене связывающих групп. Линкеры «с предохранителем» представляют собой линкеры, которые отщепляются в две стадии. В предпочтительной системе, первая стадия представляет собой получение реакционноспособного нуклеофильного центра, и последующая вторая стадия включает внутримолекулярную циклизацию, которая приводит к отщеплению. Например, левулинатную связь можно обрабатывать с использованием гидразина или фотохимических способов для высвобождения активного амина, и амин затем можно циклизовать для расщепления сложного эфира в другом месте в молекуле (Burgess et al., J. Org. Chem. 62: 5165 -5168, 1997). Реакции элиминирования также можно использовать для отщепления связывающих групп. Можно использовать катализируемое основанием элиминирование групп, таких как флуоренилметоксикарбонил и цианоэтил, и катализируемое палладием восстановительное элиминирование аллильных систем.The linking group for electrophilic cleavage is typically cleaved off by a proton, which includes acid-sensitive cleavage. Suitable electrophilically cleavable linking groups include modified benzyl systems such as trityl, p-hydrocarbonyloxybenzyl ester, and p-hydrocarbonyloxybenzylamide. Other suitable linking groups include tert-butoxycarbonyl (Boc) groups and acetal systems. To obtain suitable binding molecules, the use of thiophilic metals such as nickel, silver or mercury in the elimination of thioacetals or other sulfur-containing protecting groups can also be considered. A linking group for nucleophilic cleavage includes a group that is unstable in water (ie, can be easily cleaved off at an alkaline pH), such as an ester, and a group that is unstable with respect to a non-aqueous nucleophile. Fluoride ions can be used to cleave silicon-oxygen bonds in groups such as triisopropylsilane (TIPS) or tert-butyldimethylsilane (TBDMS). Photolysable linking groups are widely used in saccharide chemistry. Preferably, the light required to activate the cleavage does not affect other components in the modified nucleotide. For example, if a fluorophore is used as a label, it is preferred that the fluorophore absorb light at a wavelength other than the light needed to cleave the binding molecule. Suitable linking groups include those based on O-nitrobenzyl compounds and nitroveratrol compounds. Linking groups based on benzoin chemistry can also be used (Lee et al., J. Org. Chem. 64:3454-3460, 1999). Many linking groups are known to be susceptible to reductive cleavage. Catalytic hydrogenation using palladium-based catalysts has been used to cleave benzyl and benzyloxycarbonyl groups. Restoration of the disulfide bond is also known in the art. Oxidation based methods are well known in the art. These methods include the oxidation of the hydrocarbonyloxybenzyl group and the oxidation of linking groups based on sulfur and selenium. Also included within the scope of the present invention is the use of aqueous iodine to cleave disulfide and other sulfur or selenium based linking groups. "Fused" linkers are linkers that are cleaved in two steps. In a preferred system, the first step is the preparation of a reactive nucleophilic center and the subsequent second step involves an intramolecular cyclization that results in cleavage. For example, the levulinate bond can be treated using hydrazine or photochemical methods to release the active amine, and the amine can then be cyclized to cleave the ester elsewhere in the molecule (Burgess et al., J. Org. Chem. 62: 5165-5168, 1997 ). Elimination reactions can also be used to cleave off linking groups. Base-catalyzed elimination of groups such as fluorenylmethoxycarbonyl and cyanoethyl and palladium-catalyzed reductive elimination of allyl systems can be used.

В конкретных вариантах осуществления, связывающая группа может содержать спейсерное звено. Длина связывающей группы не является важной, при условии, что метку и нуклеотид поддерживают на достаточном расстоянии, чтобы не создавать помех для взаимодействия между нуклеотидом и ферментом.In specific embodiments, the linking group may contain a spacer unit. The length of the linking group is not important, provided that the label and nucleotide are kept at a sufficient distance so as not to interfere with the interaction between the nucleotide and the enzyme.

В конкретных вариантах осуществления, связывающая группа может состоять из функциональной группы, сходной с защитной группой 3’-OH. Это может позволять то, что только одна обработка является необходимой для удаления метки и защитной группы. Особенно предпочтительной связывающей группой является содержащая азид связывающая группа, которую можно отщеплять посредством фосфина.In specific embodiments, the linking group may consist of a functional group similar to the 3'-OH protecting group. This may allow that only one treatment is necessary to remove the label and the protecting group. A particularly preferred linking group is an azide-containing linking group which can be cleaved off with a phosphine.

Реагенты, которые могут удалять метку с модифицированного нуклеотида, как используют в настоящем описании, в большой степени зависят от используемой метки. Например, в случае, когда защитная группа включена в метку, реагент для удаления защитной группы, описанный выше, используют для удаления метки. Альтернативно, когда метка присоединена к основанию нуклеотида посредством отщепляемой связывающей группы, метку удаляют с использованием реагента, который отщепляет связывающую группу, как описано выше. В предпочтительном варианте осуществления, одинаковый реагент используют для удаления метки и защитной группы с модифицированного нуклеотида, например, в случае, когда связывающая группа состоит из функциональной группы, сходной с защитной группой 3’-OH.Reagents that can remove a label from a modified nucleotide, as used herein, depend to a large extent on the label used. For example, in the case where a protecting group is included in the label, the deprotecting reagent described above is used to remove the label. Alternatively, when the label is attached to the base of the nucleotide via a cleavable linking group, the label is removed using a reagent that cleaves off the linking group as described above. In a preferred embodiment, the same reagent is used to remove the label and the protecting group from the modified nucleotide, for example, in the case where the linking group consists of a functional group similar to the 3'-OH protecting group.

НаборKit

Настоящее изобретение также относится к набору для секвенирования полинуклеотида, который содержит:The present invention also relates to a kit for sequencing a polynucleotide, which contains:

(a) четыре соединения, которые представляют собой, соответственно, производные нуклеотидов A, (T/U), C и G, и имеют способность комплементарного спаривания оснований; и гидроксильная группа (-OH) в 3’-положении рибозы или дезоксирибозы четырех соединений защищена посредством защитной группы; и(a) four compounds that are, respectively, derivatives of the nucleotides A, (T/U), C and G, and have the ability to complementary base pairing; and the hydroxyl group (-OH) at the 3'-position of ribose or deoxyribose of the four compounds is protected by a protecting group; And

первое соединение связано с первой молекулярной меткой,the first compound is bound to the first molecular label,

второе соединение связано с второй молекулярной меткой,the second compound is linked to the second molecular label,

третье соединение связано с первой молекулярной меткой и с второй молекулярной меткой, или часть третьего соединения связана с первой молекулярной меткой, и другая часть третьего соединения связана с второй молекулярной меткой,the third compound is associated with the first molecular label and with the second molecular label, or part of the third compound is associated with the first molecular label, and the other part of the third compound is associated with the second molecular label,

четвертое соединение не связано ни с какой молекулярной меткой; иthe fourth compound is not associated with any molecular label; And

(b) две различные люциферазы, которые могут специфически связываться с первой молекулярной меткой и второй молекулярной меткой, соответственно.(b) two different luciferases that can specifically bind to the first molecular tag and the second molecular tag, respectively.

В конкретном варианте осуществления, молекулярные метки, используемые для мечения четырех соединений, и метки, используемые для мечения двух люцифераз, являются такими, как определено выше.In a specific embodiment, the molecular labels used to label the four compounds and the labels used to label the two luciferases are as defined above.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, набор по настоящему изобретению дополнительно содержит: реагент и/или устройство для выделения молекулы нуклеиновой кислоты из образца; реагент для предварительной обработки молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию; подложку для связывания молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию; реагент для связывания (например, ковалентного или нековалентного связывания) молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, с подложкой; праймер для инициации реакции полимеризации нуклеотидов; полимеразу для проведения реакции полимеризации нуклеотидов; один или несколько буферных растворов; один или несколько растворов для промывки; или любую их комбинацию.In some preferred embodiments, the kit of the present invention further comprises: a reagent and/or device for isolating a nucleic acid molecule from a sample; a reagent for pre-treatment of the nucleic acid molecule to be sequenced; a support for binding the nucleic acid molecule to be sequenced; a reagent for binding (eg, covalently or non-covalently binding) the nucleic acid molecule to be sequenced to the support; a primer for initiating a nucleotide polymerization reaction; a polymerase for conducting a nucleotide polymerization reaction; one or more buffer solutions; one or more wash solutions; or any combination of them.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, набор по настоящему изобретению дополнительно содержит реагент и/или устройство для выделения молекулы нуклеиновой кислоты из образца. Способы выделения молекул нуклеиновой кислоты из образцов хорошо известны в данной области. Таким образом, различным реагентам и/или устройствам для выделения молекул нуклеиновой кислоты, таким как реагенты для разрушения клеток, реагенты для преципитации ДНК, реагенты для промывки ДНК, реагенты для растворения ДНК, реагенты для преципитации РНК, реагенты для промывки РНК, реагенты для растворения РНК, реагенты для удаления белков, реагенты для удаления ДНК (например, когда молекула нуклеиновой кислоты - мишень представляет собой РНК), реагенты для удаления РНК (например, когда молекула нуклеиновой кислоты - мишень представляет собой ДНК), и любой их комбинации, можно придавать конфигурацию набора по настоящему изобретению, по необходимости.In some preferred embodiments, the kit of the present invention further comprises a reagent and/or device for isolating a nucleic acid molecule from a sample. Methods for isolating nucleic acid molecules from samples are well known in the art. Thus, various reagents and/or devices for isolating nucleic acid molecules, such as cell disruption reagents, DNA precipitation reagents, DNA washing reagents, DNA dissolving reagents, RNA precipitation reagents, RNA washing reagents, dissolution reagents RNA, protein removal reagents, DNA removal reagents (for example, when the target nucleic acid molecule is RNA), RNA removal reagents (for example, when the target nucleic acid molecule is DNA), and any combination thereof, can be given the configuration of the kit according to the present invention, if necessary.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, набор по настоящему изобретению дополнительно содержит реагент для предварительной обработки молекулы нуклеиновой кислоты. В наборе по настоящему изобретению, реагенты, используемые для предварительной обработки молекул нуклеиновой кислоты, не подвергаются дополнительным ограничениям, и могут быть выбраны в соответствии с фактическими нуждами. Реагенты, используемые для предварительной обработки молекул нуклеиновой кислоты, включают, например, реагенты для фрагментации молекул нуклеиновой кислоты (например, ДНКазу I), реагенты для дополнения концов молекул нуклеиновой кислоты (например, ДНК-полимеразу, такую как ДНК-полимераза T4, ДНК-полимераза Pfu, ДНК-полимераза Кленова), линкерные молекулы, молекулы метки, реагенты для связывания линкерных молекул с молекулами нуклеиновой кислоты - мишенями (например, лигазу, такую как ДНК-лигаза T4), реагенты для репарации разрывов нуклеиновой кислоты (например, ДНК-полимеразу, которая лишена 3'-5'-экзонуклеазной активности, но имеет 5'-3'-экзонуклеазную активность), реагенты для амплификации молекул нуклеиновой кислоты (например, ДНК-полимеразу, праймер, dNTP), реагенты (например, хроматографические колонки) для разделения и очистки молекул нуклеиновой кислоты, и любую их комбинацию.In some preferred embodiments, the kit of the present invention further comprises a nucleic acid molecule pretreatment reagent. In the kit of the present invention, the reagents used for the pretreatment of nucleic acid molecules are not subject to further restrictions, and can be selected according to actual needs. Reagents used to pretreat nucleic acid molecules include, for example, reagents for fragmenting nucleic acid molecules (e.g., DNase I), reagents for terminating nucleic acid molecules (e.g., a DNA polymerase such as T4 DNA polymerase, DNA- Pfu polymerase, Klenow DNA polymerase), linker molecules, label molecules, reagents for binding linker molecules to target nucleic acid molecules (e.g., a ligase such as T4 DNA ligase), reagents for repairing nucleic acid breaks (e.g., DNA- a polymerase that lacks 3'-5'-exonuclease activity but has 5'-3'-exonuclease activity), reagents for amplifying nucleic acid molecules (eg, DNA polymerase, primer, dNTP), reagents (eg, chromatographic columns) for separating and purifying nucleic acid molecules, and any combination thereof.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, набор по настоящему изобретению дополнительно содержит подложку для связывания молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию. Подложка может иметь любые технические признаки и любую их комбинацию, подробно описанные выше для подложки.In some preferred embodiments, the kit of the present invention further comprises a scaffold for binding the nucleic acid molecule to be sequenced. The substrate may have any of the technical features and any combination thereof, as detailed above for the substrate.

Например, по настоящему изобретению, подложка может быть изготовлена из различных пригодных материалов. Такие материалы включают, например, неорганические материалы, природные полимеры, синтетические полимеры и любую их комбинацию. Конкретные примеры включают, но без ограничения: целлюлозу, производные целлюлозы (например, нитроцеллюлозу), акриловую смолу, стекло, силикагель, полистирол, желатин, поливинилпирролидон, сополимер винила и акриламида, и полистирол, перекрестно сшитый, например, с использованием дивинилбензола (см., например, Merrifield Biochemistry 1964, 3, 1385-1390), полиакриламид, латекс, декстран, резину, силикон, пластик, природную губку, металлопластик, перекрестно сшитый декстран (например, Sephadex™), агарозный гель (Sepharose™) и другие подложки, известные специалисту в данной области.For example, according to the present invention, the substrate can be made from various suitable materials. Such materials include, for example, inorganic materials, natural polymers, synthetic polymers, and any combination thereof. Specific examples include, but are not limited to, cellulose, cellulose derivatives (e.g., nitrocellulose), acrylic resin, glass, silica gel, polystyrene, gelatin, polyvinylpyrrolidone, vinyl-acrylamide copolymer, and polystyrene cross-linked, for example, using divinylbenzene (see , e.g. Merrifield Biochemistry 1964, 3, 1385-1390), polyacrylamide, latex, dextran, rubber, silicone, plastic, natural sponge, metal-plastic, cross-linked dextran (e.g. Sephadex™), agarose gel (Sepharose™) and other supports known to the person skilled in the art.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, подложка, используемая для связывания молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, может представлять собой твердую подложку, включая инертный субстрат или матрикс (например, стеклянную пластину, полимерные бусины и т.д.). Инертный субстрат или матрикс функционализируют, например, с использованием промежуточных материалов, содержащих реакционноспособные группы, позволяющие ковалентное прикрепление биомолекул, таких как полинуклеотиды. Примеры такой подложки включают, но без ограничения, полиакриламидные гидрогели, поддерживаемые на инертном субстрате, таком как стекло, в частности полиакриламидные гидрогели, описанные в WO2005/065814 и US2008/0280773, где полное содержание патентных заявок приведено в настоящем описании в качестве ссылки. В таких вариантах осуществления, биомолекулы (например, полинуклеотиды) могут быть напрямую ковалентно прикреплены к промежуточному материалу (например, гидрогелю), и сам промежуточный материал может быть нековалентно прикреплен к субстрату или матриксу (например, стеклянному субстрату). В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, подложка представляет собой стеклянную пластину или кремниевую вафлю, поверхность которой является модифицированной с использованием слоя химически групп на основе авидина, амино, акриламидсилана или альдегида.In some preferred embodiments, the support used to bind the nucleic acid molecule to be sequenced may be a solid support, including an inert substrate or matrix (eg, glass plate, polymer beads, etc.). The inert substrate or matrix is functionalized, for example, using intermediate materials containing reactive groups to allow covalent attachment of biomolecules such as polynucleotides. Examples of such a support include, but are not limited to, polyacrylamide hydrogels supported on an inert substrate such as glass, in particular the polyacrylamide hydrogels described in WO2005/065814 and US2008/0280773, where the full contents of patent applications are incorporated herein by reference. In such embodiments, biomolecules (eg, polynucleotides) can be directly covalently attached to an intermediate material (eg, a hydrogel), and the intermediate material itself can be non-covalently attached to a substrate or matrix (eg, a glass substrate). In some preferred embodiments, the substrate is a glass plate or silicon wafer that has been surface-modified with a layer of avidin, amino, acrylamidesilane, or aldehyde based chemistries.

По настоящему изобретению, подложка или твердая подложка не ограничена по своему размеру, форме и конфигурации. В некоторых вариантах осуществления, подложка или твердая подложка представляет собой плоскую структуру, такую как пластина, чип, микрочип и/или массив. Поверхность такой подложки может находиться в форме плоского слоя. В некоторых вариантах осуществления, подложка или ее поверхность является неплоской, например, внутренняя или внешняя поверхность пробирки или контейнера. В некоторых вариантах осуществления, подложка или твердая подложка включает микросферы или бусины. В конкретных предпочтительных вариантах осуществления, подложка, используемая для связывания молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, представляет собой массив бусин или лунок.According to the present invention, the substrate or solid substrate is not limited in size, shape and configuration. In some embodiments, the substrate or solid substrate is a planar structure such as a wafer, chip, microchip, and/or array. The surface of such a substrate may be in the form of a flat layer. In some embodiments, the substrate or its surface is non-planar, such as the inner or outer surface of a tube or container. In some embodiments, the support or solid support includes microspheres or beads. In specific preferred embodiments, the support used to bind the nucleic acid molecule to be sequenced is an array of beads or wells.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, набор по настоящему изобретению дополнительно содержит реагент для связывания (например, ковалентного или нековалентного связывания) молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, с подложкой. Такой реагент включает, например, реагенты, которые активируют или модифицируют молекулу нуклеиновой кислоты (например, ее 5'-конец), такие как фосфорная кислота, тиол, амин, карбоновая кислота или альдегид; реагенты, которые активируют или модифицируют поверхность подложки, такие как амино-алкоксисилан (например, аминопропилтриметоксисилан, аминопропилтриэтоксисилан, 4-аминобутилтриэтоксисилан и т.д.); перекрестно сшивающее средство, такое как янтарный ангидрид, фенилдиизотиоцианат (Guo et al., 1994), малеиновый ангидрид (Yang et al., 1998), гидрохлорид 1-этил-3-(3-диметиламинопропил)-карбодиимида (EDC), эфир мета-малеимидобензойной кислоты-N-гидроксисукцинимида (MBS), N-сукцинимидил[4-иодацетил]аминобензойная кислота (SIAB), сукцинимидил-4-(N-малеимидометил)циклогексан-1-карбоксилат (SMCC), N-γ-малеимидобутирилокси-сукцинимидный сложный эфир (GMBS), сукцинимидил-4-(п-малеимидофенил)бутират (SMPB); и любую их комбинацию.In some preferred embodiments, the kit of the present invention further comprises a reagent for binding (eg, covalently or non-covalently) the nucleic acid molecule to be sequenced to the support. Such a reagent includes, for example, reagents that activate or modify the nucleic acid molecule (eg, its 5' end), such as phosphoric acid, thiol, amine, carboxylic acid, or aldehyde; reagents that activate or modify the surface of the substrate, such as amino-alkoxysilane (eg, aminopropyltrimethoxysilane, aminopropyltriethoxysilane, 4-aminobutyltriethoxysilane, etc.); cross-linking agent such as succinic anhydride, phenyl diisothiocyanate (Guo et al., 1994), maleic anhydride (Yang et al., 1998), 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide hydrochloride (EDC), meta -maleimidobenzoic acid-N-hydroxysuccinimide (MBS), N-succinimidyl[4-iodoacetyl]aminobenzoic acid (SIAB), succinimidyl-4-(N-maleimidomethyl)cyclohexane-1-carboxylate (SMCC), N-γ-maleimidobutyryloxy-succinimide ester (GMBS), succinimidyl-4-(p-maleimidophenyl)butyrate (SMPB); and any combination of them.

В конкретных предпочтительных вариантах осуществления, набор по настоящему изобретению дополнительно содержит праймер для инициации реакции полимеризации нуклеотидов. По настоящему изобретению, праймер не подвергается дополнительным ограничениям при условии, что он может специфически гибридизоваться с областью молекулы нуклеиновой кислоты - мишени. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления, длина праймера может составлять 5-50 п.о., например, 5-10, 10-15, 15-20, 20-25, 25-30, 30-35, 35-40, 40-45, 45-50 п.о. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления, праймер может содержать природные или неприродные нуклеотиды. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления, праймер содержит или состоит из природных нуклеотидов. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления, праймер содержит модифицированный нуклеотид, например, запертую нуклеиновую кислоту (ЗНК). В конкретных предпочтительных вариантах осуществления, праймер содержит универсальную последовательность праймера.In specific preferred embodiments, the kit of the present invention further comprises a primer to initiate the nucleotide polymerization reaction. According to the present invention, the primer is not subject to further restrictions provided that it can specifically hybridize to a region of the target nucleic acid molecule. In some exemplary embodiments, the primer may be 5-50 bp long, such as 5-10, 10-15, 15-20, 20-25, 25-30, 30-35, 35-40, 45, 45-50 bp In some illustrative embodiments, the primer may contain natural or non-natural nucleotides. In some illustrative embodiments, the primer contains or consists of naturally occurring nucleotides. In some exemplary embodiments, the primer contains a modified nucleotide, such as a locked nucleic acid (LNA). In specific preferred embodiments, the primer contains a universal primer sequence.

В конкретных предпочтительных вариантах осуществления, набор по настоящему изобретению дополнительно содержит полимеразу для проведения реакции полимеризации нуклеотидов. По настоящему изобретению, можно использовать различные пригодные полимеразы. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления, полимераза может использовать ДНК в качестве матрицы для синтеза новой цепи ДНК (например, ДНК-полимераза). В некоторых иллюстративных вариантах осуществления, полимераза может использовать РНК в качестве матрицы для синтеза новой цепи ДНК (например, обратная транскриптаза). В некоторых иллюстративных вариантах осуществления, полимераза может использовать ДНК или РНК в качестве матрицы для синтеза новой цепи РНК (например, РНК-полимераза). Таким образом, в конкретных предпочтительных вариантах осуществления, полимераза выбрана из группы, состоящей из ДНК-полимеразы, РНК-полимеразы и обратной транскриптазы.In specific preferred embodiments, the kit of the present invention further comprises a polymerase for carrying out the nucleotide polymerization reaction. According to the present invention, you can use a variety of suitable polymerase. In some exemplary embodiments, the polymerase may use DNA as a template for synthesizing a new strand of DNA (eg, DNA polymerase). In some exemplary embodiments, the polymerase may use RNA as a template for synthesizing a new strand of DNA (eg, reverse transcriptase). In some exemplary embodiments, the polymerase may use DNA or RNA as a template to synthesize a new RNA strand (eg, RNA polymerase). Thus, in specific preferred embodiments, the polymerase is selected from the group consisting of DNA polymerase, RNA polymerase and reverse transcriptase.

В конкретных предпочтительных вариантах осуществления, набор по настоящему изобретению дополнительно содержит один или несколько буферных растворов. Такие буферы включают, но без ограничения, буферный раствор для ДНКазы I, буферный раствор для ДНК-полимеразы, буферный раствор для лигазы, буферный раствор для элюции молекулы нуклеиновой кислоты, буферный раствор для растворения молекулы нуклеиновой кислоты, буферный раствор для проведения реакции полимеризации нуклеотидов (например, ПЦР) и буферный раствор для реакции лигирования. Набор по настоящему изобретению может содержать любой один или несколько из вышеупомянутых буферных растворов.In specific preferred embodiments, the kit of the present invention further comprises one or more buffer solutions. Such buffers include, but are not limited to, DNase I buffer, DNA polymerase buffer, ligase buffer, nucleic acid molecule elution buffer, nucleic acid molecule dissolution buffer, nucleotide polymerization buffer ( e.g. PCR) and ligation buffer. The kit of the present invention may contain any one or more of the above buffer solutions.

В конкретных предпочтительных вариантах осуществления, набор по настоящему изобретению дополнительно содержит один или несколько растворов для промывки. Примеры таких растворов для промывки включают, но без ограничения, фосфатный буфер, цитратный буфер, буфер Трис-HCl, ацетатный буфер, карбонатный буфер и т.п. Набор по настоящему изобретению может содержать любой один или несколько из вышеупомянутых растворов для промывки.In specific preferred embodiments, the kit of the present invention further comprises one or more wash solutions. Examples of such washing solutions include, but are not limited to, phosphate buffer, citrate buffer, Tris-HCl buffer, acetate buffer, carbonate buffer, and the like. The kit of the present invention may contain any one or more of the above washing solutions.

Благоприятные эффекты настоящего изобретенияBeneficial Effects of the Present Invention

По сравнению с предшествующим уровнем техники, техническое решение по настоящему изобретению имеет следующие благоприятные эффекты:Compared with the prior art, the technical solution of the present invention has the following beneficial effects:

(1) В способе по настоящему изобретению используют только две молекулярные метки для реализации мечения четырех нуклеотидов, и реализуют самолюминесценцию с использованием люциферазы. Таким образом, для устройства для секвенирования, используемого в способе секвенирования по настоящему изобретению, как нет необходимости в оборудовании источником света возбуждения, так и нет необходимости во внедрении дополнительного дизайна, чтобы отфильтровывать фон, образованный лазерным источником света. С одной стороны, стоимость изготовления устройства для секвенирования сильно уменьшается, что является полезным для продвижения и применения устройства для секвенирования и способа секвенирования; с другой стороны, объем устройства для секвенирования значительно уменьшается, что делает устройство для секвенирования более легким и более простым для переноски.(1) The method of the present invention uses only two molecular labels to realize four nucleotide labeling, and realizes self-luminescence using luciferase. Thus, for the sequencing device used in the sequencing method of the present invention, it is neither necessary to equip an excitation light source nor need additional design to filter out the background generated by the laser light source. On the one hand, the manufacturing cost of the sequencing apparatus is greatly reduced, which is beneficial for the promotion and application of the sequencing apparatus and the sequencing method; on the other hand, the volume of the sequencing device is greatly reduced, making the sequencing device lighter and easier to carry.

(2) 3'-гидроксильная группа дезоксирибонуклеотида, используемого в способе секвенирования по настоящему изобретению, является модифицированной и блокированной. В ходе процесса секвенирования, только один дезоксирибонуклеотид можно синтезировать на реакцию, что гарантирует, что только один дезоксирибонуклеотид можно включать на реакцию, таким образом, улучшая точность секвенирования.(2) The 3'-hydroxyl group of the deoxyribonucleotide used in the sequencing method of the present invention is modified and blocked. During the sequencing process, only one deoxyribonucleotide can be synthesized per reaction, which ensures that only one deoxyribonucleotide can be included per reaction, thus improving sequencing accuracy.

Несмотря на то, что конкретные варианты осуществления настоящего изобретения описаны подробно, специалисту в данной области понятно, что различные модификации и изменения можно вносить в детали, в соответствии со всеми объяснениями, которые были описаны, и эти изменения включены в объем защиты настоящего изобретения. Полный объем настоящего изобретения приведен посредством пунктов прилагаемой формулы изобретения и любых их эквивалентов.Although the specific embodiments of the present invention have been described in detail, one skilled in the art will appreciate that various modifications and changes can be made to the details, in accordance with all explanations that have been described, and these changes are included within the protection scope of the present invention. The entire scope of the present invention is given by the appended claims and any equivalents thereof.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ:BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS:

Фигура 1: способ конъюгации антитела и Nluc, где фермент на фигуре обозначает Nluc, и антитело на фигуре обозначает антитело против дигоксина.Figure 1: Method for conjugating an antibody and Nluc, where the enzyme in the figure is Nluc and the antibody in the figure is an anti-digoxin antibody.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Пример 1Example 1

1. Конструирование библиотеки для секвенирования1. Construction of the library for sequencing

Figure 00000001
Figure 00000001

Для удобства конструирования библиотеки, последовательности олигонуклеотидов (жирный шрифт) добавлены на двух концах последовательности, и линкерная последовательность (закрашенная часть) из BGISEQ-500 вставлена в среднюю часть, выделенная жирным курсивом часть показывает первые 10 п.о. оснований последовательности, подлежащей секвенированию. Вышеуказанную последовательность синтезировали в GenScript Biotechnology Company, и для неограниченного использования последовательности, синтезированную последовательность вставляли в вектор pUC57 и трансформировали в клетки E. coli.For ease of library construction, oligonucleotide sequences (bold) are added at the two ends of the sequence, and a linker sequence (filled part) from BGISEQ-500 is inserted in the middle part, the bold italic part shows the first 10 bp. bases of the sequence to be sequenced. The above sequence was synthesized by GenScript Biotechnology Company, and for unlimited use of the sequence, the synthesized sequence was inserted into the pUC57 vector and transformed into E. coli cells.

(2) Подходящее количество E.coli, содержащей известную библиотеку, культивировали, и плазмиды выделяли; сконструировали следующие пары праймеров: GATATCTGCAGGCAT (SEQ ID NO: 2, праймер 1), GATATCACAGGCTGA (SEQ ID NO: 3, праймер 2), известную последовательность амплифицировали в соответствии со следующими системой (Таблица 1) и способом (Таблица 2), и продукт ПЦР очищали с использованием магнитных бусин. К очищенному продукту ПЦР добавляли составной олигонуклеотид (ATGCCTGCAGATATCGATATCACAGGCTGA, SEQ ID NO: 4) и подвергали циркуляризации и конструированию библиотеки в соответствии с инструкцией и способом из набора для конструирования библиотек с использованием циркуляризации BGISEQ-500 SE50 (MGI) для последующего использования;(2) An appropriate amount of E. coli containing a known library was cultured and plasmids isolated; designed the following primer pairs: GATATCTGCAGGCAT (SEQ ID NO: 2, primer 1), GATATCACAGGCTGA (SEQ ID NO: 3, primer 2), the known sequence was amplified according to the following system (Table 1) and method (Table 2), and the product PCR was purified using magnetic beads. Composite oligonucleotide (ATGCCTGCAGATATCGATATCACAGGCTGA, SEQ ID NO: 4) was added to the purified PCR product and circularized and library constructed according to the instruction and method from the library construction kit using BGISEQ-500 SE50 (MGI) circularization for later use;

Таблица 1: (использовали ферменты собственного производства BGI)Table 1: (used BGI's own enzymes)

11 xx 5X реакционный раствор для высокоточного фермента5X Precision Enzyme Reaction Solution 2020 мклµl Смесь dNTP (каждый 10 мМ)dNTP mix (each 10 mM) 55 мклµl Высокоточный фермент (1 ед./мкл)High Precision Enzyme (1 U/µl) 11 мклµl Праймер 1 (20 мкМ)Primer 1 (20 µM) 66 мклµl Праймер 2 (20 мкМ)Primer 2 (20 µM) 66 мклµl Плазмидная ДНК-матрица (20 нг/мкл)Plasmid DNA template (20 ng/µl) 11 мклµl Вода для молекулярной биологииWater for molecular biology 6161 мклµl Общий объемOverall volume 100100 мклµl

Таблица 2:Table 2:

98°C98°C 3 мин;3 min; 98°C98°C 20 с20 s

Figure 00000002
Figure 00000002
60°C60°C 15 с15 s 33 цикла33 cycles 72°C72°C 30 с30 s 72°C72°C 5 мин5 minutes 4°C4°C

2. Амплификация последовательностей библиотеки2. Amplification of Library Sequences

96-луночный планшет, покрытый стрептавидином, закупали из Thermo Fisher Company, и 100 мкл 1 мкМ модифицированного на 5’-конце с использованием биотина праймера GCCATGTCGTTCTGTGAGCCAAGG (SEQ ID NO: 5) инкубировали в одной из лунок при комнатной температуре в течение 30 минут, реакционную жидкость отбрасывали, добавляли 6 нг библиотеки, сконструированной в разделе 1 выше, и 20 мкл буфера для получения DNB I в наборе BGISEQ-500 (изготовленном в MGI), гибридизацию праймера с использованием вышеуказанного модифицированного с использованием биотина праймера проводили при 60°C в течение 5 минут, добавляли 40 мкл полимеразы I DNB в наборе для секвенирования BGISEQ-500 (изготовленном в MGI) и 4 мкл полимеразы II DNB, реакцию проводили при 30°C в течение 60 минут, после нагревания до 65°C, реакцию останавливали, и реакционный раствор осторожно отбрасывали. Добавляли 100 мкл 5 мкМ праймера для секвенирования GCTCACAGAACGACATGGCTACGATCCGACTT (SEQ ID NO: 6), гибридизацию проводили при комнатной температуре в течение 30 минут, и реакционный раствор осторожно отбрасывали;A streptavidin-coated 96-well plate was purchased from Thermo Fisher Company, and 100 µl of 1 µM 5'-modified biotin primer GCCATGTCGTTCTGTGAGCCAAGG (SEQ ID NO: 5) was incubated in one of the wells at room temperature for 30 minutes, the reaction liquid was discarded, 6 ng of the library constructed in section 1 above and 20 μl of DNB I preparation buffer in the BGISEQ-500 kit (manufactured by MGI) were added, primer hybridization using the above biotin-modified primer was carried out at 60°C in for 5 minutes, 40 µl of DNB polymerase I in the BGISEQ-500 sequencing kit (manufactured by MGI) and 4 µl of DNB polymerase II were added, the reaction was carried out at 30°C for 60 minutes, after heating to 65°C, the reaction was stopped, and the reaction solution was carefully discarded. 100 µl of 5 µM sequencing primer GCTCACAGAACGACATGGCTACGATCCGACTT (SEQ ID NO: 6) was added, hybridization was performed at room temperature for 30 minutes, and the reaction solution was carefully discarded;

3. Секвенирование3. Sequencing

(1) Четыре dNTP, как показано ниже, синтезировали в Acme Bioscience в качестве внешней компании:(1) Four dNTPs as shown below were synthesized by Acme Bioscience as an external company:

Figure 00000003
Figure 00000003

dATP-линкер-биотинdATP-linker-biotin

Figure 00000004
Figure 00000004

dCTP-линкер-биотин-дигоксинdCTP-linker-biotin-digoxin

Figure 00000005
Figure 00000005

dTTP-линкер-дигоксинdTTP-linker-digoxin

Figure 00000006
Figure 00000006

dGTPdGTP

(2) Получение двух люцифераз:(2) Preparation of two luciferases:

a. SA-Gluc (закуплена из компании adivity)a. SA-Gluc (purchased from adivity)

b. Антитело (закуплено из Abcam), конъюгировано с Nluc (закуплена из adivity) для получения Ab-Nlucb. Antibody (purchased from Abcam) conjugated to Nluc (purchased from adivity) to generate Ab-Nluc

Набор для связывания белков закупали из Thermo, и конъюгацию антитела и Nluc проводили в соответствии с инструкциями и способом, как показано на фигуре 1.The protein binding kit was purchased from Thermo and the antibody and Nluc were conjugated according to the instructions and method as shown in Figure 1.

(3) Получение реагентов:(3) Getting Reagents:

Получение других реагентов, необходимых в реакции секвенированияPreparation of other reagents needed in the sequencing reaction

Реакционный раствор для полимеризации: 50 мМ Трис-Hcl, 50 мМ NaCl, 10 мМ (NH4)2SO4, 0,02 мг/мл полимеразы BG9 (BGI), 3 мМ MgSO4, 1 мМ ЭДТА, 1 мкМ каждый из вышеуказанных четырех dNTPPolymerization reaction solution: 50 mM Tris-Hcl, 50 mM NaCl, 10 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.02 mg/ml BG9 polymerase (BGI), 3 mM MgSO 4 , 1 mM EDTA, 1 μM each the above four dNTPs

Буфер для элюции: 5XSSC, 0,05% Tween-20;Elution buffer: 5XSSC, 0.05% Tween-20;

Реакционный раствор для связывания ферментов: вышеуказанные два фермента разводили в буфере TBST, и конечная концентрация каждого из двух ферментов составляла 2 мкг/мл;Enzyme Binding Reaction Solution: The above two enzymes were diluted in TBST buffer, and the final concentration of each of the two enzymes was 2 μg/ml;

Реакционный раствор субстрата 1: получали буфер 50 мМ трис-Hcl 0,5 мМ Nacl, и 50X коэлентеразин (nanolight) разводили до 1X;Substrate 1 reaction solution: buffer 50 mM Tris-Hcl 0.5 mM Nacl was prepared and 50X coelenterazine (nanolight) was diluted to 1X;

Реакционный раствор субстрата 2: получали буфер 50 мМ трис-Hcl 0,5 мМ Nacl, и 50X субстрат NLuc FLASH (nanolight) разводили до 1X;Substrate 2 reaction solution: buffer 50 mM Tris-Hcl 0.5 mM Nacl was prepared and 50X substrate NLuc FLASH (nanolight) was diluted to 1X;

Буфер для отрезания: 20 мМ THPP, 0,5M NaCl, 50 мМ Трис-HCl, pH 9,0, 0,05% tween-20;Cut buffer: 20 mM THPP, 0.5 M NaCl, 50 mM Tris-HCl, pH 9.0, 0.05% tween-20;

(4) Реакция секвенирования:(4) Sequencing reaction:

Способ секвенирования:Sequencing method:

a. Полимеризация: 100 мкл раствора для полимеразной реакции добавляли в каждую лунку амплифицированной библиотеки, температуру считывателя для микропланшетов повышали до 55°C, и реакцию проводили в течение 3 минут, так что четыре dNTP полимеризовались на амплифицированной библиотеке. После осторожного отбрасывания реакционного раствора, добавляли 100 мкл реакционного раствора для элюции, осторожно пипетировали несколько раз для удаления реакционного раствора для элюции;a. Polymerization: 100 μl of the polymerase reaction solution was added to each well of the amplified library, the temperature of the microplate reader was raised to 55°C, and the reaction was carried out for 3 minutes, so that four dNTPs were polymerized on the amplified library. After carefully discarding the reaction solution, 100 µl of the elution reaction solution was added, carefully pipetted several times to remove the elution reaction solution;

b. Лигирование люциферазы: добавляли 100 мкл реакционного раствора для связывания фермента, инкубировали при 35°C в течение 30 минут, так что SA-gluc подвергалась лигированию с меченными биотином производными dCTP и dATP, и Ab-Nluc подвергалась лигированию с меченными дигоксином производными dCTP и dTTP, реакционный раствор отбрасывали, раствор для элюции добавляли и осторожно пипетировали несколько раз для удаления раствора для элюции;b. Luciferase ligation: 100 µl enzyme binding reaction solution was added, incubated at 35°C for 30 minutes, so that SA-gluc was ligated with biotin-labeled dCTP and dATP derivatives, and Ab-Nluc was ligated with digoxin-labeled dCTP and dTTP derivatives , the reaction solution was discarded, the elution solution was added and carefully pipetted several times to remove the elution solution;

c. Детекция сигнала фермента 1: устанавливали подходящие параметры считывателя для микропланшетов, добавляли реакционный раствор субстрата 1, проводили детекцию сигнала фермента 1, и регистрировали наивысшее значение сигнала;c. Enzyme 1 signal detection: Set appropriate parameters of the microplate reader, add Substrate 1 reaction solution, detect Enzyme 1 signal, and record the highest signal value;

d. Детекция сигнала фермента 2: реакционный раствор субстрата 1 удаляли, устанавливали подходящие параметры считывателя для микропланшетов, реакционный раствор субстрата 2 добавляли, проводили детекцию сигнала фермента 2, и регистрировали наивысшее значение сигнала;d. Enzyme 2 signal detection: Substrate 1 reaction solution was removed, appropriate microplate reader parameters were set, Substrate 2 reaction solution was added, Enzyme 2 signal detection was performed, and the highest signal value was recorded;

e. Отрезание; реакционный раствор субстрата 2 удаляли, добавляли 200 мкл буфера для элюции, после осторожного пипетирования несколько раз, буфер для элюции отбрасывали, добавляли 100 мкл реакционного раствора для отрезания, реакцию проводили при 55°C в течение 3 минут, реакционный раствор для отрезания отбрасывали; 200 мкл буфера для элюции добавляли для промывки, и промывку повторяли три раза;e. cutting; Substrate 2 reaction solution was removed, 200 µl of elution buffer was added, after gently pipetting several times, the elution buffer was discarded, 100 µl of cutting reaction solution was added, the reaction was carried out at 55°C for 3 minutes, the cutting reaction solution was discarded; 200 μl of elution buffer was added for washing, and washing was repeated three times;

f. Стадии a-e повторяли для следующего цикла секвенирования; и проводили секвенирование всего 10 п.о.f. Steps a-e were repeated for the next sequencing run; and sequencing of only 10 bp was performed.

(5) Результаты секвенирования(5) Sequencing results

a. Значения сигналов для двух видов люминесценции являлись следующими:a. The signal values for the two types of luminescence were as follows:

Сигнал субстрата 1 (W)Substrate signal 1 (W) Сигнал субстрата 2 (W)Substrate signal 2 (W) цикл 1cycle 1 0,10.1 210210 цикл 2cycle 2 188188 0,120.12 цикл 3cycle 3 173173 169169 цикл 4cycle 4 206206 0,110.11 цикл 5cycle 5 198198 0,130.13 цикл 6cycle 6 176176 171171 цикл 7cycle 7 0,130.13 186186 цикл 8cycle 8 203203 0,150.15 цикл 9cycle 9 166166 159159 цикл 10cycle 10 0,120.12 0,160.16

b. Анализ результатов секвенирования:b. Analysis of sequencing results:

В соответствии с значениями сигнала люминесценции, цикл 1 и цикл 7 имели сигналы, только когда вводили субстрат 2, так что можно было заключить, что биотин-dTTP подвергался полимеризации в этих двух циклах, и первое и седьмое основание библиотеки, подлежащей тестированию, представляли собой основание T;According to the luminescence signal values, cycle 1 and cycle 7 had signals only when substrate 2 was introduced, so it could be concluded that biotin-dTTP was polymerized in these two cycles, and the first and seventh bases of the library to be tested were base T;

Для цикла 2, цикла 4, цикла 5 и цикла 8, сигналы наблюдали, только когда вводили субстрат 1, так что можно было заключить, что дигоксин-dATP подвергался полимеризации в этих четырех циклах, и второе, четвертое, пятое и восьмое основания библиотеки, подлежащей тестированию, представляли собой основание A;For cycle 2, cycle 4, cycle 5, and cycle 8, signals were observed only when substrate 1 was introduced, so it could be concluded that digoxin-dATP had undergone polymerization in these four cycles, and the second, fourth, fifth, and eighth bases of the library, to be tested were base A;

Для цикла 3, цикла 6 и цикла 9, сигналы наблюдали, когда вводили субстрат 1 и субстрат 2, так что можно было заключить, что биотин-дигоксин-dCTP подвергался полимеризации в этих трех циклах, и третье, шестое и девятое основания библиотеки, подлежащей тестированию, представляли собой основание C;For cycle 3, cycle 6, and cycle 9, signals were observed when substrate 1 and substrate 2 were introduced, so it could be concluded that biotin-digoxin-dCTP was polymerized in these three cycles, and the third, sixth, and ninth bases of the library to be tested, were base C;

Для цикла 10, люминесценции не наблюдали, когда вводили два субстрата, так что можно было заключить, что холодный G подвергался полимеризации в этом цикле, и десятое основание библиотеки представляло собой основание G.For run 10, no luminescence was observed when two substrates were introduced, so it could be concluded that cold G was polymerized in this run and the tenth base of the library was the G base.

В общем, первые 10 оснований последовательности, подлежащей тестированию, представляли собой: TACAACTACG (SEQ ID NO: 7), что на 100% совпадало с последовательностью оснований TACAACTACG (SEQ ID NO: 7) первых 10 п.о. библиотеки, подлежащей тестированию.In general, the first 10 bases of the sequence to be tested were: TACAACTACG (SEQ ID NO: 7), which was 100% identical to the TACAACTACG (SEQ ID NO: 7) base sequence of the first 10 bp. library to be tested.

Пример 2Example 2

Конструирование библиотеки для секвенирования и амплификация последовательностей библиотеки являлись такими же, как показано в примере 1.The construction of the library for sequencing and the amplification of the library sequences were the same as shown in Example 1.

Секвенирование:Sequencing:

(1) Четыре dNTP: как показано в примере 1(1) Four dNTPs: as shown in example 1

(2) Получение люцифераз и родственных белков(2) Production of luciferases and related proteins

a. SA-Gluc (закуплена из компании adivity)a. SA-Gluc (purchased from adivity)

b. Антитело (закуплено из Abcam), и в соответствии с инструкциями для NHS-s-s-биотина от thermo fisher, антитело метили с использованием биотиновой метки для получения антитела-s-s-биотина.b. Antibody (purchased from Abcam), and according to the instructions for NHS-s-s-biotin from thermo fisher, the antibody was labeled using a biotin label to generate antibody-s-s-biotin.

(3) Получение реагентов(3) Obtaining reagents

Получение других реагентов, необходимых в реакции секвенированияPreparation of other reagents needed in the sequencing reaction

Реакционный раствор для полимеризации: 50 мМ Трис-Hcl, 50 мМ NaCl, 10 мМ (NH4)2SO4, 0,02 мг/мл полимеразы BG9 (BGI), 3 мМ MgSO4, 1 мМ ЭДТА, 1 мкМ каждый из вышеуказанных четырех dNTPPolymerization reaction solution: 50 mM Tris-Hcl, 50 mM NaCl, 10 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.02 mg/ml BG9 polymerase (BGI), 3 mM MgSO 4 , 1 mM EDTA, 1 μM each the above four dNTPs

Буфер для элюции: 5XSSC, 0,05% Tween-20;Elution buffer: 5XSSC, 0.05% Tween-20;

Реакционный раствор для связывания фермента: вышеуказанные два белка SA-Gluc и антитело-s-s-биотин разводили в буфере TBST, соответственно, и конечная концентрация каждого из двух белков составляла 2 мкг/мл;Enzyme binding reaction solution: The above two SA-Gluc proteins and antibody-s-s-biotin were diluted in TBST buffer, respectively, and the final concentration of each of the two proteins was 2 μg/ml;

Реакционный раствор субстрата: получали буфер 50 мМ Трис-HCl 0,5 мМ NaCl, и 50X коэлентеразин (nanolight) разводили до 1X;Substrate reaction solution: buffer 50 mM Tris-HCl 0.5 mM NaCl was prepared and 50X coelenterazine (nanolight) was diluted to 1X;

Буфер для инактивации фермента: 5 мМ DTT, 50 мМ Трис-HCl, pH 9,0;Enzyme inactivation buffer: 5 mM DTT, 50 mM Tris-HCl, pH 9.0;

Буфер для отрезания: 20 мМ THPP, 50 мМ Трис-HCl, pH 9,0, 0,5M NaCl, 0,05% Tween-20;Cut buffer: 20 mM THPP, 50 mM Tris-HCl, pH 9.0, 0.5 M NaCl, 0.05% Tween-20;

(4) Реакция секвенирования(4) Sequencing reaction

a. Полимеризация: 100 мкл раствора для полимеразной реакции добавляли в каждую лунку амплифицированной библиотеки, температуру считывателя для микропланшетов повышали до 55°C, реакцию проводили в течение 3 минут для полимеризации четырех dNTP на амплифицированной библиотеке, реакционный раствор осторожно удаляли, добавляли 100 мкл реакционного раствора для элюции и осторожно пипетировали несколько раз, и реакционный раствор для элюции удаляли;a. Polymerization: 100 µl of polymerase reaction solution was added to each well of the amplified library, the temperature of the microplate reader was raised to 55°C, the reaction was carried out for 3 minutes to polymerize four dNTPs on the amplified library, the reaction solution was carefully removed, 100 µl of the reaction solution was added to elution and carefully pipetted several times, and the reaction solution for elution was removed;

b. Лигирование люциферазы: добавляли 100 мкл реакционного раствора для связывания люциферазы SA-Gluc, инкубировали в течение 30 мин при 35°C, так что SA-gluc подвергалась лигированию с меченными биотином производными dCTP и dATP, реакционный раствор удаляли, раствор для элюции добавляли и осторожно пипетировали несколько раз, и раствор для элюции удаляли;b. Luciferase ligation: 100 µl SA-Gluc luciferase binding reaction solution was added, incubated for 30 min at 35°C, so that SA-gluc was ligated with biotin labeled dCTP and dATP derivatives, the reaction solution was removed, the elution solution was added and carefully pipetted several times and the elution solution removed;

c. Первая детекция сигнала: устанавливали подходящие параметры считывателя для микропланшетов, реакционный раствор субстрата добавляли, проводили детекцию сигнала и регистрировали наивысшее значение сигнала;c. First signal detection: the microplate reader was set to the appropriate parameters, the substrate reaction solution was added, the signal was detected, and the highest signal value was recorded;

d. Инактивация фермента: реакционный раствор субстрата удаляли, добавляли буфер для инактивации фермента и инкубировали при 35°C в течение 10 минут, реакционный раствор удаляли, и затем буфер для элюции добавляли для элюции;d. Enzyme inactivation: The substrate reaction solution was removed, enzyme inactivation buffer was added and incubated at 35°C for 10 minutes, the reaction solution was removed, and then the elution buffer was added for elution;

e. Второе лигирование люциферазы: реакционный раствор антитела-S-S-биотина добавляли и инкубировали при 35°C в течение 30 минут, так что антитело-s-s-биотин подвергалось лигированию с меченными дигоксином производными dCTP и dTTP, реакционный раствор удаляли, буфер для элюции добавляли и осторожно пипетировали несколько раз, раствор для элюции удаляли, добавляли 100 мкл реакционного раствора для связывания SA-Gluc и инкубировали при 35°C в течение 30 минут, затем реакционный раствор удаляли, добавляли буфер для элюции, после завершения элюции, буфер для элюции удаляли;e. Second luciferase ligation: the antibody-S-S-biotin reaction solution was added and incubated at 35°C for 30 minutes, so that the antibody-s-s-biotin was ligated with digoxin-labeled dCTP and dTTP derivatives, the reaction solution was removed, the elution buffer was added and carefully pipetted several times, the elution solution was removed, 100 μl of the SA-Gluc binding reaction solution was added and incubated at 35°C for 30 minutes, then the reaction solution was removed, the elution buffer was added, after completion of the elution, the elution buffer was removed;

f. Вторая детекция сигнала: устанавливали подходящие параметры считывателя для микропланшетов, реакционный раствор субстрата добавляли, проводили детекцию сигнала и регистрировали наивысшее значение сигнала;f. Second signal detection: the microplate reader was set to the appropriate parameters, the substrate reaction solution was added, the signal was detected, and the highest signal value was recorded;

g. Отрезание: реакционный раствор субстрата 2 удаляли, добавляли 200 мкл буфера для элюции и осторожно пипетировали несколько раз, буфер для элюции удаляли, добавляли 100 мкл реакционного раствора для отрезания, реакцию проводили при 55°C в течение 3 минут, реакционный раствор для отрезания удаляли; 200 мкл буфера для элюции добавляли для промывки, промывку повторяли три раза;g. Cutting: Substrate 2 reaction solution was removed, 200 µl of elution buffer was added and carefully pipetted several times, elution buffer was removed, 100 µl of cutting reaction solution was added, the reaction was carried out at 55°C for 3 minutes, the cutting reaction solution was removed; 200 μl of elution buffer was added for washing, washing was repeated three times;

h. Стадии a-g повторяли для следующего цикла секвенирования; и проводили секвенирование всего 10 п.о.h. Steps a-g were repeated for the next sequencing run; and sequencing of only 10 bp was performed.

(5) Результаты секвенирования(5) Sequencing results

a. Результаты детекции сигнала 10 п.о. являлись следующими:a. The results of signal detection 10 p. were as follows:

Первая детекция (W)First detection (W) Вторая детекция (W)Second detection (W) цикл 1cycle 1 0,60.6 223223 цикл 2cycle 2 312312 0,70.7 цикл 3cycle 3 278278 327327 цикл 4cycle 4 254254 0,30.3 цикл 5cycle 5 239239 0,40.4 цикл 6cycle 6 243243 275275 цикл 7cycle 7 0,270.27 228228 цикл 8cycle 8 267267 0,50.5 цикл 9cycle 9 263263 279279 цикл 10cycle 10 0,70.7 0,60.6

b. Анализ результатов секвенирования:b. Analysis of sequencing results:

Для цикла 1 и цикла 7, значения сигналов получены только при второй детекции, так что можно было заключить, что биотин-dTTP подвергался полимеризации в этих двух циклах, и таким образом, первое и седьмое основания библиотеки, подлежащей тестированию, представляли собой T;For cycle 1 and cycle 7, signal values were obtained only at the second detection, so it could be concluded that biotin-dTTP was polymerized in these two cycles, and thus the first and seventh bases of the library to be tested were T;

Для цикла 2, цикла 4, цикла 5 и цикла 8, сигналы наблюдали только при первой детекции, так что можно было заключить, что дигоксин-dATP подвергался полимеризации в этих четырех циклах, и таким образом, второе, четвертое, пятое и восьмое основания библиотеки, подлежащей тестированию, представляли собой основание A;For cycle 2, cycle 4, cycle 5, and cycle 8, signals were observed only at the first detection, so it could be concluded that digoxin-dATP had undergone polymerization in these four cycles, and thus the second, fourth, fifth, and eighth bases of the library to be tested were base A;

Для цикла 3, цикла 6 и цикла 9, сигналы получали как при первой детекции, так и при второй детекции, так что можно было заключить, что биотин-дигоксин-dCTP подвергался полимеризации в этих двух циклах, и таким образом, третье, шестое и девятое основания библиотеки, подлежащей тестированию, представляли собой основание C;For cycle 3, cycle 6, and cycle 9, signals were obtained at both the first detection and the second detection, so that it could be concluded that biotin-digoxin-dCTP had undergone polymerization in these two cycles, and thus the third, sixth, and the ninth base of the library to be tested was base C;

Для цикла 10, свет не излучался при двух детекциях сигналов, так что можно было заключить, что холодный G подвергался полимеризации в этом цикле, и таким образом, десятое основание этой библиотеки представляло собой основание G.For run 10, no light was emitted in two signal detections, so it could be concluded that cold G had undergone polymerization in this run, and thus the tenth base of this library was the G base.

В общем, первые 10 оснований последовательности, подлежащей тестированию, представляли собой: TACAACTACG (SEQ ID NO: 7), что на 100% совпадало с последовательностью оснований TACAACTACG (SEQ ID NO: 7) первых 10 п.о. библиотеки, подлежащей тестированию.In general, the first 10 bases of the sequence to be tested were: TACAACTACG (SEQ ID NO: 7), which was 100% identical to the TACAACTACG (SEQ ID NO: 7) base sequence of the first 10 bp. library to be tested.

--->--->

СПИСОК ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ SEQUENCE LIST

<110> EGI TECH (SHEN ZHEN) CO., LIMITED<110> EGI TECH (SHEN ZHEN) CO., LIMITED

<120> Способ одноканального секвенирования на основе самолюминесценции<120> Single-channel sequencing method based on self-luminescence

<130> PCT/CN2019/086974<130> PCT/CN2019/086974

<160> 7 <160> 7

<170> PatentIn версии 3.5<170> PatentIn version 3.5

<210> 1<210> 1

<211> 233<211> 233

<212> ДНК<212> DNA

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Сконструированная последовательность ДНК<223> Constructed DNA sequence

<400> 1<400> 1

gatatctgca ggcatagaat gaatattatt gaatcaataa ttaaagtcgg aggccaagcg 60gatatctgca ggcatagaat gaatattatt gaatcaataa ttaaagtcgg aggccaagcg 60

gtcttaggaa gacaacaact ccttggctca cagaacgaca tggctacgat ccgactttac 120gtcttaggaa gacaacaact ccttggctca cagaacgaca tggctacgat ccgactttac 120

aactacgata atgggctgga tacatggaat gattatagat atattaagga ataatgttaa 180aactacgata atgggctgga tacatggaat gattatagat atattaagga ataatgttaa 180

ttaatgccta aattaattaa tctaaggggg ttaatacttc agcctgtgat atc 233ttaatgccta aattaattaa tctaaggggg ttaatacttc agcctgtgat atc 233

<210> 2<210> 2

<211> 15<211> 15

<212> ДНК<212> DNA

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> праймер<223> primer

<400> 2<400> 2

gatatctgca ggcat 15gatatctgca ggcat 15

<210> 3<210> 3

<211> 15<211> 15

<212> ДНК<212> DNA

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> праймер<223> primer

<400> 3<400> 3

gatatcacag gctga 15gatatcacag gctga 15

<210> 4<210> 4

<211> 30<211> 30

<212> ДНК<212> DNA

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> составной олигонуклеотид<223> composite oligonucleotide

<400> 4<400> 4

atgcctgcag atatcgatat cacaggctga 30atgcctgcag atatcgatat cacaggctga 30

<210> 5<210> 5

<211> 24<211> 24

<212> ДНК<212> DNA

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> праймер<223> primer

<400> 5<400> 5

gccatgtcgt tctgtgagcc aagg 24gccatgtcgt tctgtgagcc aagg 24

<210> 6<210> 6

<211> 32<211> 32

<212> ДНК<212> DNA

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> праймер<223> primer

<400> 6<400> 6

gctcacagaa cgacatggct acgatccgac tt 32gctcacagaa cgacatggct acgatccgac tt 32

<210> 7<210> 7

<211> 10<211> 10

<212> ДНК<212> DNA

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> последовательность оснований первых 10 п.о.<223> base sequence of the first 10 b.p.

<400> 7<400> 7

tacaactacg 10tacaactacg 10

<---<---

Claims (102)

1. Способ секвенирования молекулы нуклеиновой кислоты, включающий следующие стадии:1. A method for sequencing a nucleic acid molecule, comprising the following steps: (1) предоставление молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, которая является связанной с подложкой, или связывание молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, с подложкой;(1) providing a nucleic acid molecule to be sequenced that is associated with a support, or linking the nucleic acid molecule to be sequenced to a support; (2) добавление праймера для инициации реакции полимеризации нуклеотидов, полимеразы для проведения реакции полимеризации нуклеотидов и четырех соединений для формирования реакционной системы, содержащей фазу раствора и твердую фазу; где четыре соединения представляют собой, соответственно, производные нуклеотидов A, (T/U), C и G, и имеют способность комплементарного спаривания оснований; и гидроксил (-OH) в 3’-положении рибозы или дезоксирибозы четырех соединений защищен посредством защитной группы; и(2) adding a primer to initiate the nucleotide polymerization reaction, a polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction, and four compounds to form a reaction system containing a solution phase and a solid phase; where the four compounds are, respectively, derivatives of the nucleotides A, (T/U), C and G, and have the ability to complementary base pairing; and the hydroxyl (-OH) at the 3' position of the ribose or deoxyribose of the four compounds is protected by a protecting group; And первое соединение связано с первой молекулярной меткой,the first compound is bound to the first molecular label, второе соединение связано с второй молекулярной меткой,the second compound is linked to the second molecular label, третье соединение связано с первой молекулярной меткой и с второй молекулярной меткой, или часть третьего соединения связана с первой молекулярной меткой, и другая часть третьего соединения связана с второй молекулярной меткой,the third compound is associated with the first molecular label and with the second molecular label, or part of the third compound is associated with the first molecular label, and the other part of the third compound is associated with the second molecular label, четвертое соединение не связано ни с какой молекулярной меткой;the fourth compound is not associated with any molecular label; (3) гибридизация праймера с молекулой нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, и формирование дуплекса, связанного с подложкой, посредством использования праймера в качестве исходной растущей цепи нуклеиновой кислоты, вместе с молекулой нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию;(3) hybridizing the primer to the nucleic acid molecule to be sequenced and forming a support-bound duplex by using the primer as the initial growing nucleic acid strand together with the nucleic acid molecule to be sequenced; (4) использование полимеразы для осуществления реакции полимеризации нуклеотидов в условиях, позволяющих полимеразе осуществлять реакцию полимеризации нуклеотидов, таким образом, включение одного из четырех соединений в 3’-конец растущей цепи нуклеиновой кислоты;(4) using the polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction under conditions allowing the polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction, thus incorporating one of the four compounds at the 3' end of the growing nucleic acid strand; (5) обеспечение возможности контакта дуплекса из предыдущей стадии с двумя различными люциферазами и проведение реакции лигирования, где две люциферазы можно специфически лигировать с первой молекулярной меткой и второй молекулярной меткой, соответственно; затем обеспечение возможности подвергания люциферазы флуоресцентной реакции в присутствии субстрата, и детекция излучаемого сигнала флуоресценции;(5) allowing the duplex from the previous step to be contacted with two different luciferases and performing a ligation reaction where the two luciferases can be specifically ligated to a first molecular label and a second molecular label, respectively; then allowing the luciferase to undergo a fluorescent reaction in the presence of a substrate, and detecting the emitted fluorescence signal; (6) удаление молекулярной метки каждого нуклеотида;(6) removing the molecular label of each nucleotide; (7) необязательно, повторение стадий (3) - (6) или (3) - (5) один или более раз для получения информации о последовательности молекулы нуклеиновой кислоты.(7) optionally, repeating steps (3)-(6) or (3)-(5) one or more times to obtain information about the sequence of the nucleic acid molecule. 2. Способ по п. 1, где на стадии (5), дуплекс приводят в контакт с двумя различными люциферазами в одностадийной реакции и подвергают реакции лигирования; или на стадии (5) дуплекс последовательно приводят в контакт с двумя люциферазами и подвергают реакции лигирования.2. The method according to p. 1, where in stage (5), the duplex is brought into contact with two different luciferases in a one-step reaction and subjected to a ligation reaction; or in step (5), the duplex is sequentially contacted with two luciferases and subjected to a ligation reaction. 3. Способ по п. 1 или 2, включающий следующие стадии:3. The method according to p. 1 or 2, including the following stages: (1) предоставление молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, которая является связанной с подложкой, или связывание молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, с подложкой;(1) providing a nucleic acid molecule to be sequenced that is associated with a support, or linking the nucleic acid molecule to be sequenced to a support; (2) добавление праймера для инициации реакции полимеризации нуклеотидов, полимеразы для проведения реакции полимеризации нуклеотидов, и четырех соединений для формирования реакционной системы, содержащей фазу раствора и твердую фазу; где четыре соединения представляют собой, соответственно, производные нуклеотидов A, (T/U), C и G, и имеют способность комплементарного спаривания оснований; и гидроксил (-OH) в 3’-положении рибозы или дезоксирибозы четырех соединений защищен посредством защитной группы; и(2) adding a primer to initiate the nucleotide polymerization reaction, a polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction, and four compounds to form a reaction system containing a solution phase and a solid phase; where the four compounds are, respectively, derivatives of the nucleotides A, (T/U), C and G, and have the ability to complementary base pairing; and the hydroxyl (-OH) at the 3' position of the ribose or deoxyribose of the four compounds is protected by a protecting group; And первое соединение связано с первой молекулярной меткой,the first compound is bound to the first molecular label, второе соединение связано с второй молекулярной меткой,the second compound is linked to the second molecular label, третье соединение связано с первой молекулярной меткой и с второй молекулярной меткой, или часть третьего соединения связана с первой молекулярной меткой, и другая часть третьего соединения связана с второй молекулярной меткой,the third compound is associated with the first molecular label and with the second molecular label, or part of the third compound is associated with the first molecular label, and the other part of the third compound is associated with the second molecular label, четвертое соединение не связано ни с какой молекулярной меткой;the fourth compound is not associated with any molecular label; (3) гибридизация праймера с молекулой нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, и формирование дуплекса, связанного с подложкой, посредством использования праймера в качестве исходной растущей цепи нуклеиновой кислоты, вместе с молекулой нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию;(3) hybridizing the primer to the nucleic acid molecule to be sequenced and forming a support-bound duplex by using the primer as the initial growing nucleic acid strand together with the nucleic acid molecule to be sequenced; (4) использование полимеразы для осуществления реакции полимеризации нуклеотидов в условиях, позволяющих полимеразе осуществлять реакцию полимеризации нуклеотидов, таким образом, включение одного из четырех соединений в 3’-конец растущей цепи нуклеиновой кислоты;(4) using the polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction under conditions allowing the polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction, thus incorporating one of the four compounds at the 3' end of the growing nucleic acid strand; (5) удаление фазы раствора из реакционной системы на предыдущей стадии, сохранение дуплекса связанным с подложкой, и добавление двух различных люцифераз для проведения реакции лигирования, где две люциферазы можно специфически лигировать с первой молекулярной меткой и второй молекулярной меткой, соответственно;(5) removing the solution phase from the reaction system in the previous step, keeping the duplex bound to the support, and adding two different luciferases to carry out a ligation reaction, where the two luciferases can be specifically ligated to the first molecular label and the second molecular label, respectively; (6) удаление несвязанной люциферазы посредством использования буфера для элюции;(6) removing unbound luciferase by using an elution buffer; (7) добавление субстрата первой люциферазы и детекция флуоресцентного сигнала в то же самое время;(7) adding a first luciferase substrate and detecting a fluorescent signal at the same time; (8) удаление раствора из реакции предыдущей стадии;(8) removing the solution from the reaction of the previous stage; (9) добавление субстрата второй люциферазы и детекция флуоресцентного сигнала в то же самое время;(9) adding a second luciferase substrate and detecting a fluorescent signal at the same time; (10) удаление раствора из реакции предыдущей стадии;(10) removing the solution from the reaction of the previous stage; (11) удаление молекулярной метки и 3’-защитной группы каждого нуклеотида;(11) removal of the molecular label and 3'-protective group of each nucleotide; (12) необязательно, удаление раствора из реакции предыдущей стадии;(12) optionally, removing the solution from the reaction of the previous step; (13) необязательно, повторение стадий (3) - (12) или (3) - (9) один или более раз для получения информации о последовательности молекулы нуклеиновой кислоты.(13) optionally, repeating steps (3) - (12) or (3) - (9) one or more times to obtain sequence information of the nucleic acid molecule. 4. Способ по п. 1 или 2, включающий следующие стадии:4. The method according to p. 1 or 2, including the following stages: (1) предоставление молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, которая является связанной с подложкой, или связывание молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, с подложкой;(1) providing a nucleic acid molecule to be sequenced that is associated with a support, or linking the nucleic acid molecule to be sequenced to a support; (2) добавление праймера для инициации реакции полимеризации нуклеотидов, полимеразы для проведения реакции полимеризации нуклеотидов, и четырех соединений для формирования реакционной системы, содержащей фазу раствора и твердую фазу; где четыре соединения представляют собой, соответственно, производные нуклеотидов A, (T/U), C и G, и имеют способность комплементарного спаривания оснований; и гидроксил (-OH) в 3’-положении рибозы или дезоксирибозы четырех соединений защищен посредством защитной группы; и(2) adding a primer to initiate the nucleotide polymerization reaction, a polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction, and four compounds to form a reaction system containing a solution phase and a solid phase; where the four compounds are, respectively, derivatives of the nucleotides A, (T/U), C and G, and have the ability to complementary base pairing; and the hydroxyl (-OH) at the 3' position of the ribose or deoxyribose of the four compounds is protected by a protecting group; And первое соединение связано с первой молекулярной меткой,the first compound is bound to the first molecular label, второе соединение связано с второй молекулярной меткой,the second compound is linked to the second molecular label, третье соединение связано с первой молекулярной меткой и с второй молекулярной меткой, или часть третьего соединения связана с первой молекулярной меткой, и другая часть третьего соединения связана с второй молекулярной меткой,the third compound is associated with the first molecular label and with the second molecular label, or part of the third compound is associated with the first molecular label, and the other part of the third compound is associated with the second molecular label, четвертое соединение не связано ни с какой молекулярной меткой;the fourth compound is not associated with any molecular label; (3) гибридизация праймера с молекулой нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, и формирование дуплекса, связанного с подложкой, посредством использования праймера в качестве исходной растущей цепи нуклеиновой кислоты, вместе с молекулой нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию;(3) hybridizing the primer to the nucleic acid molecule to be sequenced and forming a support-bound duplex by using the primer as the initial growing nucleic acid strand together with the nucleic acid molecule to be sequenced; (4) использование полимеразы для осуществления реакции полимеризации нуклеотидов в условиях, позволяющих полимеразе осуществлять реакцию полимеризации нуклеотидов, таким образом, включение одного из четырех соединений в 3’-конец растущей цепи нуклеиновой кислоты;(4) using the polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction under conditions allowing the polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction, thus incorporating one of the four compounds at the 3' end of the growing nucleic acid strand; (5) удаление фазы раствора из реакционной системы на предыдущей стадии, сохранение дуплекса связанным с подложкой и добавление первой люциферазы для проведения реакции лигирования, где первая люцифераза может специфически связываться с первой молекулярной меткой;(5) removing the solution phase from the reaction system in the previous step, keeping the duplex bound to the support, and adding the first luciferase to carry out a ligation reaction, where the first luciferase can specifically bind to the first molecular label; (6) удаление несвязанной первой люциферазы посредством использования буфера для элюции;(6) removing unbound first luciferase by using an elution buffer; (7) добавление субстрата первой люциферазы и детекция флуоресцентного сигнала в то же самое время;(7) adding a first luciferase substrate and detecting a fluorescent signal at the same time; (8) удаление раствора из реакции предыдущей стадии;(8) removing the solution from the reaction of the previous stage; (9) добавление второй люциферазы для проведения реакции лигирования, где вторая люцифераза может специфически связываться с второй молекулярной меткой;(9) adding a second luciferase to carry out a ligation reaction, where the second luciferase can specifically bind to the second molecular label; (10) удаление несвязанной второй люциферазы посредством использования буфера для элюции;(10) removing unbound second luciferase by using an elution buffer; (11) добавление субстрата второй люциферазы и детекция флуоресцентного сигнала в то же самое время;(11) adding a second luciferase substrate and detecting a fluorescent signal at the same time; (12) удаление раствора из реакции предыдущей стадии;(12) removing the solution from the reaction of the previous stage; (13) необязательно, удаление молекулярной метки каждого нуклеотида;(13) optionally, removing the molecular label of each nucleotide; (14) необязательно, повторение стадий (3) - (13) или (3) - (11) один или более раз для получения информации о последовательности молекулы нуклеиновой кислоты.(14) optionally, repeating steps (3) - (13) or (3) - (11) one or more times to obtain information about the sequence of the nucleic acid molecule. 5. Способ по п. 3 или 4, где первая люцифераза и вторая люцифераза содержат различные люциферазы.5. The method according to claim 3 or 4, wherein the first luciferase and the second luciferase contain different luciferases. 6. Способ по п. 1 или 2, включающий следующие стадии:6. The method according to p. 1 or 2, including the following stages: (1) предоставление молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, которая является связанной с подложкой, или связывание молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, с подложкой;(1) providing a nucleic acid molecule to be sequenced that is associated with a support, or linking the nucleic acid molecule to be sequenced to a support; (2) добавление праймера для инициации реакции полимеризации нуклеотидов, полимеразы для проведения реакции полимеризации нуклеотидов, и четырех соединений для формирования реакционной системы, содержащей фазу раствора и твердую фазу; где четыре соединения представляют собой, соответственно, производные нуклеотидов A, (T/U), C и G, и имеют способность комплементарного спаривания оснований; и гидроксил (-OH) в 3’-положении рибозы или дезоксирибозы четырех соединений защищен посредством защитной группы; и(2) adding a primer to initiate the nucleotide polymerization reaction, a polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction, and four compounds to form a reaction system containing a solution phase and a solid phase; where the four compounds are, respectively, derivatives of the nucleotides A, (T/U), C and G, and have the ability to complementary base pairing; and the hydroxyl (-OH) at the 3' position of the ribose or deoxyribose of the four compounds is protected by a protecting group; And первое соединение связано с первой молекулярной меткой,the first compound is bound to the first molecular label, второе соединение связано с второй молекулярной меткой,the second compound is linked to the second molecular label, третье соединение связано с первой молекулярной меткой и с второй молекулярной меткой, или часть третьего соединения связана с первой молекулярной меткой, и другая часть третьего соединения связана с второй молекулярной меткой,the third compound is associated with the first molecular label and with the second molecular label, or part of the third compound is associated with the first molecular label, and the other part of the third compound is associated with the second molecular label, четвертое соединение не связано ни с какой молекулярной меткой;the fourth compound is not associated with any molecular label; (3) гибридизация праймера с молекулой нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, и формирование дуплекса, связанного с подложкой, посредством использования праймера в качестве исходной растущей цепи нуклеиновой кислоты, вместе с молекулой нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию;(3) hybridizing the primer to the nucleic acid molecule to be sequenced and forming a support-bound duplex by using the primer as the initial growing nucleic acid strand together with the nucleic acid molecule to be sequenced; (4) использование полимеразы для осуществления реакции полимеризации нуклеотидов в условиях, позволяющих полимеразе осуществлять реакцию полимеризации нуклеотидов, таким образом, включение одного из четырех соединений в 3’-конец растущей цепи нуклеиновой кислоты;(4) using the polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction under conditions allowing the polymerase to carry out the nucleotide polymerization reaction, thus incorporating one of the four compounds at the 3' end of the growing nucleic acid strand; (5) удаление фазы раствора из реакционной системы на предыдущей стадии, сохранение дуплекса связанным с подложкой и добавление первой люциферазы для проведения реакции лигирования, где первая люцифераза может специфически связываться с первой молекулярной меткой;(5) removing the solution phase from the reaction system in the previous step, keeping the duplex bound to the support, and adding the first luciferase to carry out a ligation reaction, where the first luciferase can specifically bind to the first molecular label; (6) удаление несвязанной первой люциферазы посредством использования буфера для элюции;(6) removing unbound first luciferase by using an elution buffer; (7) добавление субстрата люциферазы и детекция флуоресцентного сигнала в то же самое время;(7) adding a luciferase substrate and detecting a fluorescent signal at the same time; (8) удаление раствора из реакции предыдущей стадии;(8) removing the solution from the reaction of the previous stage; (9) добавление реагента для денатурации люциферазы;(9) adding a luciferase denaturant reagent; (10) удаление раствора из реакции предыдущей стадии;(10) removing the solution from the reaction of the previous stage; (11) добавление второй люциферазы для проведения реакции лигирования, где вторая люцифераза может специфически связываться с второй молекулярной меткой;(11) adding a second luciferase to carry out a ligation reaction, where the second luciferase can specifically bind to the second molecular label; (12) удаление несвязанной второй люциферазы посредством использования буфера для элюции;(12) removing unbound second luciferase by using an elution buffer; (13) добавление субстрата люциферазы и детекция флуоресцентного сигнала в то же самое время;(13) adding a luciferase substrate and detecting a fluorescent signal at the same time; (14) необязательно, удаление раствора из реакции предыдущей стадии;(14) optionally, removing the solution from the reaction of the previous step; (15) необязательно, удаление молекулярной метки и 3’-защитной группы каждого нуклеотида;(15) optionally, removing the molecular label and the 3' protecting group of each nucleotide; (16) необязательно, повторение стадий (3) - (15) или (3) - (13) один или более раз для получения информации о последовательности молекулы нуклеиновой кислоты.(16) optionally, repeating steps (3) - (15) or (3) - (13) one or more times to obtain information about the sequence of the nucleic acid molecule. 7. Способ по п. 6, где первая люцифераза и вторая люцифераза могут содержать одинаковую люциферазу.7. The method of claim 6 wherein the first luciferase and the second luciferase may contain the same luciferase. 8. Способ по любому из пп. 1-7, где первая молекулярная метка и вторая молекулярная метка выбраны из группы, состоящей из биотина, дигоксина, N3G или FITC, и первая люцифераза и вторая люцифераза являются, соответственно, меченными стрептавидином, антителом против дигоксина, антителом против N3G или антителом против FITC.8. The method according to any one of paragraphs. 1-7, wherein the first molecular tag and the second molecular tag are selected from the group consisting of biotin, digoxin, N3G, or FITC, and the first luciferase and the second luciferase are, respectively, labeled with streptavidin, anti-digoxin, anti-N3G, or anti-FITC . 9. Способ по любому из пп. 1-8, где указанные четыре соединения показаны в формуле I, формуле II, формуле III или формуле IV:9. The method according to any one of paragraphs. 1-8, where these four compounds are shown in formula I, formula II, formula III or formula IV:
Figure 00000007
Figure 00000007
Формула IFormula I
Figure 00000008
Figure 00000008
Формула IIFormula II
Figure 00000009
Figure 00000009
Формула IIIFormula III
Figure 00000010
Figure 00000010
Формула IVFormula IV 10. Набор для секвенирования полинуклеотида, содержащий:10. Polynucleotide sequencing kit, comprising: (a) четыре соединения, которые представляют собой, соответственно, производные нуклеотидов A, (T/U), C и G, и имеют способность комплементарного спаривания оснований; и гидроксил (-OH) в 3’-положении рибозы или дезоксирибозы четырех соединений защищен посредством защитной группы; и(a) four compounds that are, respectively, derivatives of the nucleotides A, (T/U), C and G, and have the ability to complementary base pairing; and the hydroxyl (-OH) at the 3' position of the ribose or deoxyribose of the four compounds is protected by a protecting group; And первое соединение связано с первой молекулярной меткой,the first compound is bound to the first molecular label, второе соединение связано с второй молекулярной меткой,the second compound is linked to the second molecular label, третье соединение связано с первой молекулярной меткой и с второй молекулярной меткой, или часть третьего соединения связана с первой молекулярной меткой, и другая часть третьего соединения связана с второй молекулярной меткой,the third compound is associated with the first molecular label and with the second molecular label, or part of the third compound is associated with the first molecular label, and the other part of the third compound is associated with the second molecular label, четвертое соединение не связано ни с какой молекулярной меткой; иthe fourth compound is not associated with any molecular label; And (b) две различные люциферазы, которые могут специфически связываться с первой молекулярной меткой и второй молекулярной меткой, соответственно.(b) two different luciferases that can specifically bind to the first molecular tag and the second molecular tag, respectively. 11. Набор по п. 10, где две различные люциферазы могут содержать одинаковую люциферазу или различные люциферазы.11. The kit of claim 10 wherein the two different luciferases may contain the same luciferase or different luciferases. 12. Набор по п. 10 или 11, где первая молекулярная метка и вторая молекулярная метка выбраны из группы, состоящей из биотина, дигоксина, N3G или FITC, и первая люцифераза и вторая люцифераза являются, соответственно, меченными стрептавидином, антителом против дигоксина, антителом против N3G или антителом против FITC.12. The kit according to claim 10 or 11, wherein the first molecular label and the second molecular label are selected from the group consisting of biotin, digoxin, N3G, or FITC, and the first luciferase and the second luciferase are, respectively, labeled with streptavidin, an anti-digoxin antibody, an antibody against N3G or an antibody against FITC. 13. Набор по любому из пп. 10-12, дополнительно содержащий: реагент и/или устройство для выделения молекулы нуклеиновой кислоты из образца; реагент для предварительной обработки молекулы нуклеиновой кислоты; подложку для связывания молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию; реагент для связывания (например, ковалентного или нековалентного связывания) молекулы нуклеиновой кислоты, подлежащей секвенированию, с подложкой; праймер для инициации реакции полимеризации нуклеотидов; полимеразу для проведения реакции полимеризации нуклеотидов; один или более буферных растворов; один или более растворов для промывки; или любую их комбинацию.13. Set according to any one of paragraphs. 10-12, further comprising: a reagent and/or a device for isolating a nucleic acid molecule from a sample; a reagent for pre-treatment of the nucleic acid molecule; a support for binding the nucleic acid molecule to be sequenced; a reagent for binding (eg, covalently or non-covalently binding) the nucleic acid molecule to be sequenced to the support; a primer for initiating a nucleotide polymerization reaction; a polymerase for conducting a nucleotide polymerization reaction; one or more buffer solutions; one or more wash solutions; or any combination of them. 14. Набор по любому из пп. 10-13, где указанные четыре соединения показаны в формуле I, формуле II, формуле III или формуле IV:14. Set according to any one of paragraphs. 10-13, where these four compounds are shown in formula I, formula II, formula III or formula IV:
Figure 00000011
Figure 00000011
Формула IFormula I
Figure 00000012
Figure 00000012
Формула IIFormula II
Figure 00000013
Figure 00000013
Формула IIIFormula III
Figure 00000014
Figure 00000014
Формула IVFormula IV
RU2021136790A 2019-05-15 Method for single-channel sequencing based on self-luminescence RU2794177C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2794177C1 true RU2794177C1 (en) 2023-04-12

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1854308A (en) * 2005-04-21 2006-11-01 株式会社日立制作所 Basic groups series testing method
RU2613489C2 (en) * 2014-09-17 2017-03-16 Общество с ограниченной ответственностью "Новые Молекулярные Технологии" (ООО "НОМОТЕК") Method of detecting mutations in complex dna mixtures
CN108697499A (en) * 2015-11-20 2018-10-23 加利福尼亚太平洋生物科学股份有限公司 Nucleotide analog, reaction mixture and the sequencing approach and system of label

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1854308A (en) * 2005-04-21 2006-11-01 株式会社日立制作所 Basic groups series testing method
RU2613489C2 (en) * 2014-09-17 2017-03-16 Общество с ограниченной ответственностью "Новые Молекулярные Технологии" (ООО "НОМОТЕК") Method of detecting mutations in complex dna mixtures
CN108697499A (en) * 2015-11-20 2018-10-23 加利福尼亚太平洋生物科学股份有限公司 Nucleotide analog, reaction mixture and the sequencing approach and system of label

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8802368B2 (en) Single molecule sequencing of captured nucleic acids
US11879151B2 (en) Linked ligation
US20220356514A1 (en) Systems and methods for detecting multiple analytes
US20090163366A1 (en) Two-primer sequencing for high-throughput expression analysis
JP7485483B2 (en) A single-channel sequencing method based on autoluminescence
EP4047098A1 (en) Method for sequencing polynucleotides on basis of optical signal dynamics of luminescent label and secondary luminescent signal
JP7332235B2 (en) Methods of sequencing polynucleotides
US20210198731A1 (en) Linked target capture and ligation
RU2794177C1 (en) Method for single-channel sequencing based on self-luminescence
WO2020073274A1 (en) Method for sequencing polynucleotide