利用固态纳米孔选择性分析改性的生物分子制造技术

在一方面，本文描述了用于生物分子组成的选择性检测和量化分析的方法。本文所描述的方法包括提供包含与易位试剂如另一种DNA或蛋白质络合的生物分子如DNA、RNA或蛋白质和非络合的生物分子的混合物。使混合物与包括至少一个纳米孔的膜接触，并穿过纳米孔施加电场以通过至少一个纳米孔选择性易位与易位试剂络合的生物分子。基于所述分子的易位频率确定络合的生物分子的浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用固态纳米孔选择性分析改性的生物分子相关申请数据本申请依据35U.S.C.§119(e)要求于2014年5月13日提交的美国临时专利申请序列号61/992,814和2015年3月13日提交的美国临时专利申请序列号62/132,989的优先权，通过引用将其每个的全部内容结合于本文中。
本专利技术涉及生物分子组成(biologicalmoleculecomposition)的分析，以及特别涉及利用固态纳米孔的生物分子组成的选择性检测和量化。
技术介绍
免疫沉淀和拉下试验是生物化学中的主要方法。通过区分非均匀混合物中的具体基质的能力，它们在包括蛋白质组学、表观基因组学和转录组学的广泛领域中起到重要作用。然而，尽管它们的实用性广泛，但是这些得到确定的策略具有局限性。除了要求大样本尺寸之外，它们是劳动密集型的且不能固有地量化，一般要求随后的PCR或提纯用于下游分析。出于这些原因，利用单分子灵敏度的量化技术可提供重要的优势。
技术实现思路
一方面，本文描述了用于生物分子组成的选择性检测和量化分析的方法。本文所描述的方法包括提供包含与易位试剂(translocatingagent)络合的生物分子和非络合的生物分子的混合物。使混合物与包括至少一个纳米孔的膜接触，并穿过纳米孔施加电场以通过至少一个纳米孔易位与易位试剂络合的生物分子，其中，选择性检测络合的生物分子的易位。在一些实施方式中，本文所描述的方法进一步包括在络合的生物分子的一个或多个易位事件期间测量通过纳米孔的电流的变化。此外，该方法可以进一步包括测量络合的生物分子的易位事件的频率(速率，rate)和由易位事件的频率确定络合的生物分子的浓度。重要地，可以从溶液中回收易位的络合的生物分子，从而将其从初始混合物的非络合的生物分子中分离出来。适用于根据本文所描述的方法的分析的生物分子包括核酸和蛋白质。在一些实施方式中，例如，生物分子包括单链和双链脱氧核糖核酸(DNA)以及核糖核酸(RNA)和具有链内双螺旋的RNA。在以下详细描述中更加详细地描述了这些和其它实施方式。附图说明图1示出了根据本文所描述的一个实施方式的生物分子组成分析的方法。图2示出了根据本文所描述的一些实施方式在相同的化学计量范围内与电泳迁移试验相比的在各种电场电压下络合的生物分子易位事件频率(translocationeventrate)。图3示出了根据本文所描述的一个实施方式的最高达1:1摩尔比的易位试剂和络合的生物分子的络合的生物分子事件频率。图4示出了根据本文所描述的一个实施方式相对于易位事件频率的络合的生物分子浓度的量化。图5示出了根据本文所描述的一个实施方式的易位事件频率与络合的易位试剂和非络合的易位试剂的施加电压的关系。图6示出了根据本文所描述的一个实施方式的易位事件频率与络合的易位试剂、非络合的易位和未络合的单链核酸的施加电压的关系。图7示出了根据本文所描述的一个实施方式的易位事件频率与络合的ds-DNA和非络合的ds-DNA的施加电压的关系。图8示出了根据本文所描述的一个实施方式相对于络合的生物分子浓度的易位事件频率。图9示出了根据本文所描述的一个实施方式相对于ds-DNA长度的易位事件频率。具体实施方式通过参考以下详细描述和实施例和它们的以上和以下描述可以更容易地理解本文所描述的实施方式。然而，本文所描述的元件、设备和方法并不限于在详细描述和实施例中提供的具体实施方式。应当认识到，这些实施方式仅仅说明了本专利技术的原理。在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，对于本领域的技术人员许多修改和调整将是显而易见的。一方面，本文描述了用于生物分子组成的选择性检测和量化分析的方法。本文所描述的方法包括提供包含与易位试剂络合的生物分子和非络合的生物分子的混合物。使混合物与包括至少一个纳米孔的膜接触，并穿过纳米孔施加电场以通过至少一个纳米孔易位与易位试剂络合的生物分子，其中，选择性检测络合的生物分子的易位。在一些实施方式中，本文所描述的方法进一步包括在络合的生物分子的一个或多个易位事件期间测量通过纳米孔的电流的变化。此外，该方法可以进一步包括测量络合的生物分子的易位事件的频率和由易位事件的频率确定络合的生物分子的浓度。重要地，可以从溶液中回收易位的络合的生物分子，从而将其从初始混合物的非络合的生物分子中分离出来。现在转向具体步骤，本文所描述的方法包括提供包含与易位试剂络合的生物分子和非络合的生物分子的混合物。根据本文所描述的方法可以选择性检测和量化与本专利技术的目的不相矛盾的任何生物分子。适用于根据本文所描述的方法的分析的生物分子包括核酸。在一些实施方式中，例如，生物分子包括ss-DNA、ds-DNA以及RNA和具有链内双螺旋的RNA。RNA可以包括mRNA、miRNA、rRNA、tRNA、tmRNA、aRNA或它们的混合物。核酸可以具有与本专利技术的目的不相矛盾的任何期望数目的核苷酸。在一些实施方式中，例如，用于分析的核酸具有25至1000个核苷酸。另外，核酸可以具有选自表I的核苷酸数。表I-核酸长度核苷酸100-600200-500250-40050-300100-2001-500混合物中的核酸可以源自真核的、原核的和/或病毒来源。进一步地，生物分子可以包括核酸片段或寡核苷酸。根据本文所描述的方法可以选择性检测和量化不与本专利技术的目的相矛盾的任何长度的寡核苷酸。进一步地，用于分析的生物分子可以包括单个核苷酸和/或它们的衍生物。除核酸之外，适用于根据本文所描述的方法分析的生物分子包括蛋白质。在本文所描述的方法中可以采用不与本专利技术的目的相矛盾的任何蛋白质。如本文所描述的，混合物中的生物分子与易位试剂选择性络合。易位试剂是具有足够的电荷和/或结构以允许通过施加电压设定的施加电场选择性检测络合的生物分子的易位的化学物质。在一些实施方式中，例如，易位试剂是生物分子，包括蛋白质、核酸或核酸片段。生物分子可以处于天然存在的状态。可替换地，可以改性生物分子以表明特异性结合、合适的电荷和/或结构以允许选择性检测络合的生物分子易位。在一些实施方式中，易位试剂包括用亲和标记物改性的单链核酸，所述亲和标记物用于在络合的生物分子的易位之前结合一种或多种分子物质。例如，易位试剂可以包括已知具体序列的单链核酸，其中，单链核酸是用蛋白质标记物改性的。在与易位试剂络合的生物分子易位之前，蛋白质标记物可以结合生物分子的混合物中的合适的蛋白质。在一个实施方式中，生物素化单链核酸的易位试剂，用于在互补序列的靶核酸的易位之前结合链霉亲和素。在其他实施方式中，易位试剂是非生物的化学物质，如纳米颗粒。可以采用不与本专利技术的目的相矛盾的任何纳米颗粒。纳米颗粒例如可以包括有机纳米颗粒，包括碳纳米颗粒(碳纳米管、石墨烯、富勒烯等)。纳米颗粒也可以包括无机纳米颗粒如半导体纳米颗粒、陶瓷纳米颗粒和/或金属纳米颗粒。将易位试剂添加至生物分子混合物，且易位试剂选择性结合生物分子以提供络合的生物分子。不与易位试剂选择性结合的生物分子形成混合物中的非络合的生物分子。为了络合用于选择性易位检测的生物分子，易位试剂可以包含位点特异性结合区域。根据待络合的生物分子的身份，位点特异性结合区域可以是结合DNA或RNA的结构域。例如，在一些实施方式中，保证(warranting)使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物分子组成分析的方法，包括：提供包含与易位试剂络合的生物分子以及非络合的生物分子的混合物；使所述混合物与包括至少一个纳米孔的膜接触；穿过所述纳米孔施加电场；以及通过所述至少一个纳米孔易位与所述易位试剂络合的所述生物分子，其中，选择性检测所述络合的生物分子的易位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.13 US 61/992,814;2015.03.13 US 62/132,9891.一种生物分子组成分析的方法，包括：提供包含与易位试剂络合的生物分子以及非络合的生物分子的混合物；使所述混合物与包括至少一个纳米孔的膜接触；穿过所述纳米孔施加电场；以及通过所述至少一个纳米孔易位与所述易位试剂络合的所述生物分子，其中，选择性检测所述络合的生物分子的易位。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述络合的生物分子的一个或多个易位事件期间，测量通过所述纳米孔的电流的变化。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括测量所述络合的生物分子的易位事件的频率。4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括由所述易位事件的频率确定所述络合的生物分子的浓度。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述络合的生物分子的浓度表现出与所述易位事件的频率的基本上的线性关系。6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括回收易位的所述络合的生物分子。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述易位试剂是具有足够的电荷以允许利用通过施加...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚当·R·霍尔，
申请(专利权)人：韦克福里斯特大学健康学院，
类型：发明
国别省市：美国,US