数字生物转化器制造技术

本发明专利技术的名称为数字生物转化器。本发明专利技术提供了用于接收生物序列信息并启动生物实体合成的系统。所述系统具有接收单元，用于接收由发送单元发送的编码生物序列信息的信号。发送单元可存在于距接收单元的遥远位置。所述系统还具有连接至接收单元的组装单元，并且组装单元根据生物序列信息组装生物实体。因此，根据本发明专利技术，可将生物序列信息以数字的方式发送至遥远位置，并在由接收单元接收后立即将所述信息转化为例如可用作疫苗的蛋白质等生物实体，并且无需在使所述系统准备接收信息后进行其他人为干预。本发明专利技术可用于例如对特定地点的特定病毒或其他生物威胁进行快速响应。

Digital biological converter

The name of the invention is a digital biological converter. The invention provides a system for receiving biological sequence information and initiates the synthesis of biological entities. The system has a receiving unit for receiving signals encoding biological sequence information transmitted by the transmitting unit. The sending unit can exist at a remote location from the receiving unit. The system also has an assembly unit connected to the receiving unit, and the assembly unit assembles biological entities according to biological sequence information. Accordingly, according to the invention, the information of biological sequence can be sent to a remote location in a digital manner, and the information is converted immediately after receiving the receiving unit into a biological entity such as a protein available as a vaccine, and no other human intervention is needed after the system is prepared to receive information. The invention can be used for rapid response to specific viruses or other biological threats at specific locations.

【技术实现步骤摘要】
数字生物转化器本申请是分案申请，原申请的申请日为2013年8月16日、申请号为2013800536065(PCT/US2013/055454)、专利技术名称为“数字生物转化器”。相关申请的交叉引用本申请要求于2012年8月16日提交的美国临时申请系列号61/684,076的权益，其通过引用将包括所有表格、附图和权利要求在内的全部内容并入本文。专利
本专利技术涉及将生物信息(例如所关注的生物序列)自动转化成最终生物实体。本专利技术还涉及提供例如对生物威胁的快速响应。序列表的并入通过引用将所附序列表中的材料并入本申请。所附序列表文本文档的名称为SGI1600_1WO_PCT_序列表_ST25，创建于2013年8月16日，并且为15KB。可用使用WindowsOS的计算机上的MicrosoftWord来评估该文档。专利技术背景提供下面的专利技术背景描述以辅助理解本专利技术，但其不应视为或描述为本专利技术的在先技术。遗传信息以形成DNA分子的核苷酸序列的形式储存，所述DNA分子从而编码所有细胞过程必需的蛋白质和肽的生物合成必需的信息。数字技术使得能够在数秒内跨越远距离发送数字信息。该信息可用于将所述数字信息转化成有用功能的任何数目的方法。拥有允许以数字形式跨越大距离发送生物信息以及然后将该数字信息转化成宽泛种类生物实体的任一种的系统将是非常令人期望的。然后，这样的生物实体可用于执行宽泛种类的生物功能(例如，对社区的生物威胁的响应)。令人期望的系统还将允许生物信息用于合成DNA分子、RNA分子、蛋白质、病毒及噬菌体颗粒、疫苗以及合成的细胞。就响应生物威胁而言，一个重要方面可为提供足够量的疫苗以针对该威胁接种足够数目的群体成员。生产疫苗所需的关键信息项目是与生物威胁有关的生物序列信息。当所述生物威胁是病毒时，可通过从病毒样品衍生序列信息来得到该序列信息。一旦确定序列，可生产疫苗。这可采取多种形式，其中一种是生产该病毒威胁的蛋白质外壳或其部分，或者所述生物威胁的另一种抗原组分，这将提供刺激受接种个体针对所述生物威胁的响应的抗原。因此，例如，可合成编码抗原的核酸序列。这可涉及多至数天的工作以协调寡核苷酸的合成，然后可组装所述寡核苷酸以形成最终核酸序列。这还可能涉及几个实验室的参与。在得到最终核酸序列后，可对其进行体外或体内翻译，以合成抗原蛋白。在对生物威胁的响应中，时间可为最重要的，因此，可对执行响应计划或直接与受感染人员工作的医疗响应团队的成员进行接种，从而使他们获得对该生物威胁的免疫性，并且使其可继续从事他们的工作而不受阻于疾病威胁。疫苗制备的延迟还导致关键时刻准备的疫苗的量不足，并且还是响应生物威胁的重要限制因素。此外，一个地点与另一个地点的病毒物种或其他生物威胁常常不同。因此，由于快速的病毒突变，在一个地点可能最有效的疫苗可能在另一个地点不那么有效。因此，需要可以数字形式发送生物信息并且允许将所述数字信息转化成多种最终生物产品的系统。拥有自动化系统还将大大促进这些目标的实现。这样的系统将应付各种生物挑战，例如，对时间可能是关键的病毒和其他生物威胁进行快速和有效的响应。其还将允许在不同地点进行调节的响应以应付不同地点存在的特定威胁。
技术实现思路
本专利技术提供了用于从遥远位置接收生物序列信息并基于所述生物序列信息自动合成生物实体的系统和方法。所述系统和方法使得能够对特定地点的特定病毒和其他生物威胁进行快速响应。还提供了试剂盒，其包含用于实施本专利技术系统的方法的材料和试剂。所述系统能够以自动化方式从生物序列信息生产生物实体，例如DNA分子、RNA分子、蛋白质或肽，并且还能够以自动化方式在体内生产病毒颗粒。因此，所述系统可用于生产疫苗，例如流感疫苗。在第一方面中，本专利技术提供了用于接收生物序列信息并启动功能性生物实体合成的系统。所述系统具有接收单元，用于接收由发送单元发送的编码生物序列信息的信号，所述发送单元处于距所述接收单元遥远的位置。所述系统还具有连接至所述接收单元的组装单元，用于根据所述生物序列信息组装所述生物实体。所述组装单元具有或连接至包含生物构件分子和/或已合成的寡核苷酸的试剂器皿，并且还具有用于在所述系统内运输试剂以及用于执行用于合成所述功能性生物实体的自动化方法中步骤的部件。所述系统的所述接收单元接收所述生物序列信息，并将其提供至所述组装单元。在一个实施方案中，发送单元和接收单元是作为计算机网络部分的计算机。所述生物构件分子可为dNTP或核苷亚磷酰胺。所述系统还可具有用于根据所述生物序列信息将dNTP或核苷亚磷酰胺组装成一组寡核苷酸的编程指令。其还可具有用于将所述一组寡核苷酸组装成DNA分子的编程指令。在一个实施方案中，所述功能性生物实体是DNA分子。还可为本专利技术的系统或方法提供已合成的寡核苷酸，并且所述系统或方法用于将所述寡核苷酸组装成DNA分子。在一个实施方案中，所述系统具有一个或多个包含用于将功能性DNA分子转录和/或翻译成生物产品的试剂的器皿。所述生物序列信息可编码核酸，该核酸编码病毒颗粒或噬细菌体的至少一部分。所述组装单元还可将所述生物实体转化成生物产品，并且在一些实施方案中，所述生物产品可为病毒颗粒或病毒颗粒的一部分，或者噬菌体或细胞。所述病毒颗粒或病毒颗粒的部分可为蛋白质抗原。在一些实施方案中，所述组装单元还可具有或连接一个或多个包含宿主细胞的器皿。本专利技术的系统还可具有一个或多个用于将所述DNA分子转录成RNA分子，和/或用于将RNA分子翻译成功能性肽或蛋白质的器皿和试剂，所述翻译可在体外或体内进行。所述系统还可具有用于在反应容器的不同反应区中执行自动化方法的步骤的编程指令。在另一个方面中，本专利技术提供了合成功能性生物实体的方法。所述方法涉及从系统中的发送单元接收用于合成所述功能性生物实体的生物序列信息。所述方法的系统是本文描述的专利技术的系统。所述方法还涉及以自动化方法合成所述功能性生物实体。在所述方法中，可以在接收所述生物序列信息之前准备所述组装单元以组装所述功能性生物实体。所述准备可涉及用生物构件或构件聚合物(例如dNTP或核苷亚磷酰胺)或用已合成的寡核苷酸或肽装填所述系统的反应容器。在本专利技术的一些方法中，所述生物序列信息编码核酸分子，所述核酸分子编码病毒颗粒的至少一部分。在其中生产功能性蛋白质或肽的方法中，所述功能性蛋白质或肽可为病毒蛋白质或肽。所述功能性生物实体还可为大于5kb的DNA分子。在所述方法的一个实施方案中，在体外反应中链接所述构件分子以形成构件聚合物。所述构件分子可为核苷酸或核苷亚磷酰胺，并且所述构件聚合物可为寡核苷酸或肽或核糖核苷酸或者任一个的衍生物。在一些实施方案中，所述方法包括将寡核苷酸从反应容器的第一区运输至所述反应容器的第二区。所述方法还可涉及在所述反应容器的第一反应区中进行所述方法的一个步骤，并且在所述反应容器的第二反应区中进行所述方法的第二步骤。在一个实施方案中，第一步骤是组装DNA分子，并且第二步骤是将DNA分子转录成RNA。所述方法还可具有在所述反应容器的第三反应区中进行的第三步骤，所述第三步骤包括体内产生病毒颗粒。在其他实施方案中，合成所述生物实体包括DNA组装步骤。所述方法的步骤还可涉及多水平的生物组装。因此，所述方法可具有DNA组装步骤和RNA转录步骤。可在所述反应容器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于根据所提供的序列信息来合成功能性DNA分子的自动化系统，包括：组装单元，用于根据所提供的序列信息组装所述功能性DNA分子，其中所述组装单元包括或连接至器皿，所述器皿包括核苷酸或核苷亚磷酰胺并且包括用于运输所述系统内的试剂以及通过多水平的生物组装用于执行用于组装所述功能性DNA分子的自动化方法中的步骤以及任选用于执行用于转录所述DNA分子的自动化方法中的步骤的组件，其中所述多水平的生物组装包括：1)通过链接核苷酸或核苷亚磷酰胺合成多个寡核苷酸；和2)通过接合所述多个寡核苷酸来组装一个或多个双链DNA分子；其中所述组装单元还包括用于将所述寡核苷酸组装成更大的DNA分子的软件编程指令；其中所述寡核苷酸是所述功能性DNA分子的片段；并且进一步地，其中所述组装单元以包括通过连接所述寡核苷酸来合成大于500bp的所述功能性DNA分子的自动化方法进行组装。

【技术特征摘要】
2012.08.16 US 61/684,0761.一种用于根据所提供的序列信息来合成功能性DNA分子的自动化系统，包括：组装单元，用于根据所提供的序列信息组装所述功能性DNA分子，其中所述组装单元包括或连接至器皿，所述器皿包括核苷酸或核苷亚磷酰胺并且包括用于运输所述系统内的试剂以及通过多水平的生物组装用于执行用于组装所述功能性DNA分子的自动化方法中的步骤以及任选用于执行用于转录所述DNA分子的自动化方法中的步骤的组件，其中所述多水平的生物组装包括：1)通过链接核苷酸或核苷亚磷酰胺合成多个寡核苷酸；和2)通过接合所述多个寡核苷酸来组装一个或多个双链DNA分子；其中所述组装单元还包括用于将所述寡核苷酸组装成更大的DNA分子的软件编程指令；其中所述寡核苷酸是所述功能性DNA分子的片段；并且进一步地，其中所述组装单元以包括通过连接所述寡核苷酸来合成大于500bp的所述功能性DNA分子的自动化方法进行组装。2.如权利要求1所述的自动化系统，其中所述扩增包括PCR步骤。3.如权利要求1所述的自动化系统，其中所述组装单元还包括试剂以及用于运输所述系统内的试剂并用于执行来自用于至少一次误差校正反应的软件编程指令的自动化方法中的步骤的组件。4.如权利要求1所述的自动化系统，其中使用GIBSON在单一的等温反应中将所述寡核苷酸组装成更大的DNA分子。5.如权利要求1所述的自动化系统，其中所述寡核苷酸长度为40至100个核苷酸。6.如权利要求1所述的自动化系统，其中所述功能性DNA分子的片段包含用于DNA组装的序列重叠。7.如权利要求6所述的自动化系统，其中所述寡核苷酸长度为50至90个核苷酸。8.如权利要求1所述的自动化系统，其中所述组装系统使用核酸合成器子单元以自动化方法合成所述寡核苷酸。9.如权利要求8所述的自动化系统，还包括软件，所述软件用于将所述功能性DNA分子的序列分成将发送至所述核酸合成器子单元而用于组装的重叠寡核苷酸序列。10.如权利要求1所述的自动化系统，其中所述功能性DNA分子是噬菌体或病毒基因组。11.如权利要求10所述的自动化系统，其中使用所述噬菌体或病毒基因组转染宿主细胞，并且所述自动化系统还包含所述宿主细胞、试剂以及用于运输所述系统内的试剂的组件。12.如权利要求1所述的自动化系统，其中所述自动化系统组装多种功能性DNA分子。13.如权利要求12所述的自动化系统，其中所述自动化系统还包含宿主细胞、试剂以及用于运输所述系统内的试剂和用于执行自动化方法中的步骤的组件。14.如权利要求1所述的自动化系统，其中所述功能性DNA分子直接是DNA疫苗或其组分。15.如权利要求1所述的自动化系统，其中所述自动化系统还包括用于接收由发送单元发送的编码生物序列信息的信号的接收单元。16.如权利要求15所述的自动化系统，其中所述发送单元存在于距所述接收单元遥远的位置。17.如权利要求15所述的自动化系统，其中所述发送单元和所述接收单元是作为计算机网络部分的计算机。18.一种用于根据所提供的生物序列信息来合成双链DNA分子的自动化系统，包括：组装单元，用于根据所提供的生物序列信息组装所述双链DNA分子，所述组装单元包括或连接至器皿，所述器皿包含多个寡核苷酸分子并且包含用于运输所述系统内的试剂和用于执行合成所述双链D...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·C·文特尔，D·G·吉布森，J·E·吉尔，
申请(专利权)人：合成基因组股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US