用于核酸扩增和分析的组合物、方法、系统和试剂盒技术方案

本公开内容提供了用于扩增和测定核酸的组合物、方法、系统和试剂盒，以及用于生成和分析包含颗粒和核酸的复合体的试剂盒和方法及系统。

Compositions, methods, systems, and kits for nucleic acid amplification and analysis

The present disclosure provides compositions, methods, systems, and kits for amplification and determination of nucleic acids, and kits, methods, and systems for generating and analyzing complexes containing particles and nucleic acids.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于核酸扩增和分析的组合物、方法、系统和试剂盒交叉引用本申请要求2014年11月20日提交的第62/082,534号美国临时专利申请、2014年11月20日提交的第62/082,538号美国临时专利申请和2014年11月20日提交的第62/082,541号美国临时专利申请的优先权，这些申请均通过引用以其全文并入本文以用于所有目的。
技术介绍
核酸扩增方法允许扩增样品如生物样品中的核酸分子。核酸分子可以经由例如基于热循环的方法(例如，聚合酶链反应(PCR))或经由等温方法来扩增。核酸分子扩增后，可以检测扩增产物并由最终用户解释检测的结果。核酸扩增还可以用于制备核酸分子以供与核酸分析相关的许多应用中的后续分析，这些应用例如是检测靶核酸序列、单核苷酸多态性(SNP)、序列突变(例如，缺失、插入)，检测样品中的罕见核酸分子/序列和/或制备用于测序反应的核酸分子。因此，由于核酸扩增对于广泛应用的适用性，对于可用于扩增核酸分子和/或可用于分析由核酸扩增生成的扩增的核酸分子的组合物、试剂盒、方法和系统存在需要。
技术实现思路
本公开内容提供了用于核酸的扩增和分析的组合物、试剂盒、方法和系统。此外，本公开内容提供了用于生成和分析包含颗粒和核酸的复合体的组合物、试剂盒、方法和系统。本文公开的方法和组合物在例如研究、环境测试、法医鉴定和临床诊断中得到广泛应用。本公开内容的一方面提供了用于核酸扩增的颗粒组。该颗粒组可包含第一颗粒，该第一颗粒包含具有5’端和3’端的第一引物，其中第一引物经由该第一引物的5’端与第一颗粒连接，并且其中第一引物在靶核酸链的5’端显示出与靶核酸链的序列同源性。该颗粒组还可包含第二颗粒，该第二颗粒包含具有5’端和3’端的第二引物，其中第二引物经由该第二引物的5’端与第二颗粒连接，并且其中第二引物在靶核酸链的互补核酸链的5’端显示出与该互补核酸链的序列同源性。此外，第一引物与之显示出同源性的靶核酸链上的序列可不同于第二引物与之显示出同源性的互补核酸链上的序列。在一些实施方案中，第一颗粒和/或第二颗粒可被包含在分区(partition)中，该分区可以是例如乳液中的小滴、孔或容器。在该分区为孔的情况下，该孔可以是孔阵列中的孔。在一些实施方案中，第一引物的3’端可适合于在引物延伸反应中延伸以形成靶核酸链或其一部分的拷贝。在一些实施方案中，第二引物的3’端可适合于在引物延伸反应中延伸以形成互补核酸链或其一部分。在一些实施方案中，第一颗粒可包含至少两个第一引物和/或第二颗粒可包含至少两个第二引物。在一些实施方案中，该颗粒组可进一步包含第三颗粒，该第三颗粒可包含第一引物和/或第二引物。在一些实施方案中，第一和/或第二颗粒可选自固体颗粒、多孔颗粒、纳米颗粒、珠粒、微粒、金属颗粒、磁性颗粒、半导体颗粒、聚合物颗粒和核酸颗粒。在一些实施方案中，第一或第二引物可与第一和第二颗粒中相应的一个直接连接。在一些实施方案中，第一或第二引物可通过至少一个连接体与第一和第二颗粒中相应的一个连接。该连接体可以选自核酸、磷酸部分、氨基酸、肽、烃链、聚乙二醇(PEG)、多糖及其组合。在一些实施方案中，第一和/或第二颗粒可包含选自金、银、铜、铂、钯、金属氧化物、聚合物、碳及其组合的材料。在一些实施方案中，第一颗粒和/或第二颗粒可具有约0.5nm至约100nm的尺寸。在一些实施方案中，第一颗粒和/或第二颗粒可具有约1nm至约20nm的尺寸。本公开内容的附加方面提供了用于核酸扩增的颗粒组。该颗粒组可包含第一颗粒，该第一颗粒包含具有5’端和3’端的第一引物，其中第一引物经由该第一引物的5’端与第一颗粒连接，并且其中第一引物在靶核酸链的5’端显示出与该靶核酸链的序列同源性。该颗粒组还可包含第二颗粒，该第二颗粒包含具有5’端和3’端的第二引物，其中第二引物经由该第二引物的5’端与第二颗粒连接，并且其中第二引物在靶核酸链的互补核酸链的5’端显示出与该互补核酸链的序列同源性。此外，第一引物与之显示出同源性的靶核酸链的序列可以与第二引物与之显示出互补性的靶核酸链的序列相隔至少约10个核苷酸。在一些实施方案中，第一引物与之显示出同源性的靶核酸链上的序列可以与第二引物与之显示出互补性的靶核酸链上的序列相隔至少约25个核苷酸、至少约50个核苷酸或至少约100个核苷酸。在一些实施方案中，第一颗粒和/或第二颗粒可被包含在分区中，例如乳液中的小滴、孔或容器中。在该分区为孔的情况下，该孔可以在孔阵列中。在一些实施方案中，第一颗粒可包含至少两个第一引物和/或第二颗粒可包含至少两个第二引物。在一些实施方案中，第一和/或第二颗粒可选自固体颗粒、多孔颗粒、纳米颗粒、珠粒、微粒、金属颗粒、磁性颗粒、半导体颗粒、聚合物颗粒和核酸颗粒。在一些实施方案中，第一和/或第二颗粒可包含选自金、银、铜、铂、钯、金属氧化物、聚合物、碳及其组合的材料。在一些实施方案中，第一颗粒和/或第二颗粒可具有约0.5nm至约100nm的尺寸。在一些实施方案中，第一颗粒和/或第二颗粒可具有约1nm至约20nm的尺寸。本公开内容的附加方面提供了分离的核酸复合体。该分离的核酸复合体可包含具有至少第一链和至少部分互补于该第一链的第二链的双链核酸分子。该第一链可在该第一链的5’端与第一颗粒偶联，并且该第二链可在该第二链的5’端与单独的第二颗粒偶联。在一些实施方案中，所述双链核酸分子可包含第一端序列和第二端序列，其中第一端序列经由与第一颗粒连接的第一捕获序列而与第一颗粒复合。第二端序列可经由与第二颗粒连接的第二捕获序列而与第二颗粒复合。此外，第一捕获序列可至少部分互补于第一端序列，并且第二捕获序列可至少部分互补于第二端序列。在一些实施方案中，第一捕获序列可在该第一捕获序列的3’端与第一颗粒连接和/或第二捕获序列可在该第二捕获序列的3’端与第二颗粒连接。在一些实施方案中，第一链可在该第一链的5’端与第一颗粒共价连接和/或第二链可在该第二链的5’端与第二颗粒共价连接。在一些实施方案中，所述核酸复合体可以不固定于支持物上。在一些实施方案中，所述分离的核酸复合体可进一步包含至少三个颗粒、至少五个颗粒或至少十个颗粒，所述颗粒中的每一个可通过与该双链核酸分子基本相同的附加双链核酸分子而与另一颗粒连接。在一些实施方案中，第一颗粒和/或第二颗粒可包含约0.5纳米(nm)至约100纳米的尺寸。在一些实施方案中，第一颗粒和/或第二颗粒可包含约1nm至约20nm的尺寸。在一些实施方案中，所述核酸复合体可被包含在分区中，例如乳液中的小滴、孔或容器中。在该分区为孔的情况下，该孔可以是孔阵列中的孔。在一些实施方案中，第一和/或第二颗粒可选自固体颗粒、多孔颗粒、纳米颗粒、珠粒、微粒、金属颗粒、磁性颗粒、半导体颗粒、聚合物颗粒和核酸颗粒。在一些实施方案中，第一和/或第二颗粒可包含选自金、银、铜、铂、钯、金属氧化物、聚合物、碳及其组合的材料。本公开内容的附加方面提供了用于测定在具有或怀疑具有靶核酸链的样品中存在或不存在靶核酸链的试剂盒。该试剂盒可包含第一颗粒和第二颗粒。第一颗粒可包含具有与靶核酸链的一部分显示出序列同源性的第一核酸序列的第一引物，并且第二颗粒可包含具有与靶核酸链的互补核酸链的一部分显示出序列同源性的第二核酸序列的第二引物。此外，第一核本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于核酸扩增的颗粒组，其包含：第一颗粒，其包含具有5’端和3’端的第一引物，其中所述第一引物经由所述第一引物的所述5’端与所述第一颗粒连接，并且其中所述第一引物在靶核酸链的5’端显示出与所述靶核酸链的序列同源性；和第二颗粒，其包含具有5’端和3’端的第二引物，其中所述第二引物经由所述第二引物的所述5’端与所述第二颗粒连接，并且其中所述第二引物在所述靶核酸链的互补核酸链的5’端显示出与所述互补核酸链的序列同源性，其中所述第一引物与之显示出同源性的所述靶核酸链上的序列不同于所述第二引物与之显示出同源性的所述互补核酸链上的序列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.20 US 62/082,534;2014.11.20 US 62/082,541;1.用于核酸扩增的颗粒组，其包含：第一颗粒，其包含具有5’端和3’端的第一引物，其中所述第一引物经由所述第一引物的所述5’端与所述第一颗粒连接，并且其中所述第一引物在靶核酸链的5’端显示出与所述靶核酸链的序列同源性；和第二颗粒，其包含具有5’端和3’端的第二引物，其中所述第二引物经由所述第二引物的所述5’端与所述第二颗粒连接，并且其中所述第二引物在所述靶核酸链的互补核酸链的5’端显示出与所述互补核酸链的序列同源性，其中所述第一引物与之显示出同源性的所述靶核酸链上的序列不同于所述第二引物与之显示出同源性的所述互补核酸链上的序列。2.根据权利要求1所述的颗粒组，其中所述第一颗粒和/或所述第二颗粒包含在分区中。3.根据权利要求2所述的颗粒组，其中所述分区为乳液中的小滴。4.根据权利要求2所述的颗粒组，其中所述分区为孔。5.根据权利要求4所述的颗粒组，其中所述孔在孔阵列中。6.根据权利要求2所述的颗粒组，其中所述分区为容器。7.根据权利要求1所述的颗粒组，其中所述第一引物的所述3’端适合于在引物延伸反应中延伸以形成所述靶核酸链或其一部分的拷贝。8.根据权利要求1所述的颗粒组，其中所述第二引物的所述3’端适合于在引物延伸反应中延伸以形成所述互补核酸链或其一部分。9.根据权利要求1所述的颗粒组，其中所述第一颗粒包含至少两个所述第一引物。10.根据权利要求1所述的颗粒组，其中所述第二颗粒包含至少两个所述第二引物。11.根据权利要求1所述的颗粒组，其进一步包含含有所述第一引物和/或第二引物的第三颗粒。12.根据权利要求1所述的颗粒组，其中所述第一和/或第二颗粒选自固体颗粒、多孔颗粒、纳米颗粒、珠粒、微粒、金属颗粒、磁性颗粒、半导体颗粒、聚合物颗粒和核酸颗粒。13.根据权利要求1所述的颗粒组，其中所述第一或第二引物与所述第一和第二颗粒中相应的一个直接连接。14.根据权利要求1所述的颗粒组，其中所述第一或第二引物通过至少一个连接体与所述第一和第二颗粒中相应的一个连接。15.根据权利要求14所述的颗粒组，其中所述至少一个连接体选自核酸、磷酸部分、氨基酸、肽、烃链、聚乙二醇(PEG)、多糖及其组合。16.根据权利要求1所述的颗粒组，其中所述第一和/或第二颗粒包含选自金、银、铜、铂、钯、金属氧化物、聚合物、碳及其组合的材料。17.用于核酸扩增的颗粒组，其包含：第一颗粒，其包含具有5’端和3’端的第一引物，其中所述第一引物经由所述第一引物的所述5’端与所述第一颗粒连接，并且其中所述第一引物在靶核酸链的5’端显示出与所述靶核酸链的序列同源性；和第二颗粒，其包含具有5’端和3’端的第二引物，其中所述第二引物经由所述第二引物的所述5’端与所述第二颗粒连接，并且其中所述第二引物在所述靶核酸链的互补核酸链的5’端显示出与所述互补核酸链的序列同源性，其中所述第一引物与之显示出同源性的所述靶核酸链的序列与所述第二引物与之显示出互补性的所述靶核酸链的序列相隔至少约10个核苷酸。18.根据权利要求17所述的颗粒组，其中所述第一引物与之显示出同源性的所述靶核酸链上的所述序列与所述第二引物与之显示出互补性的所述靶核酸链上的所述序列相隔至少约25个核苷酸。19.根据权利要求17所述的颗粒组，其中所述第一引物与之显示出同源性的所述靶核酸链上的所述序列与所述第二引物与之显示出互补性的所述靶核酸链上的所述序列相隔至少约50个核苷酸。20.根据权利要求17所述的颗粒组，其中所述第一引物与之显示出同源性的所述靶核酸链上的所述序列与所述第二引物与之显示出互补性的所述靶核酸链上的所述序列相隔至少约100个核苷酸。21.根据权利要求17所述的颗粒组，其中所述第一颗粒和/或所述第二颗粒被包含在分区中。22.根据权利要求21所述的颗粒组，其中所述分区为乳液中的小滴。23.根据权利要求21所述的颗粒组，其中所述分区为孔。24.根据权利要求23所述的颗粒组，其中所述孔在孔阵列中。25.根据权利要求21所述的颗粒组，其中所述分区为容器。26.根据权利要求17所述的颗粒组，其中所述第一颗粒包含至少两个所述第一引物。27.根据权利要求17所述的颗粒组，其中所述第二颗粒包含至少两个所述第二引物。28.根据权利要求17所述的颗粒组，其中所述第一和/或第二颗粒选自固体颗粒、多孔颗粒、纳米颗粒、珠粒、微粒、金属颗粒、磁性颗粒、半导体颗粒、聚合物颗粒和核酸颗粒。29.根据权利要求17所述的颗粒组，其中所述第一和/或第二颗粒包含选自金、银、铜、铂、钯、金属氧化物、聚合物、碳及其组合的材料。30.一种分离的核酸复合体，其包含具有至少第一链和至少部分互补于所述第一链的第二链的双链核酸分子，其中所述第一链在所述第一链的5’端与第一颗粒偶联，并且其中所述第二链在所述第二链的5’端与单独的第二颗粒偶联。31.根据权利要求30所述的分离的核酸复合体，其中所述双链核酸分子包含第一端序列和第二端序列，其中所述第一端序列经由与所述第一颗粒连接的第一捕获序列而与所述第一颗粒复合，其中所述第二端序列经由与所述第二颗粒连接的第二捕获序列而与所述第二颗粒复合，其中所述第一捕获序列至少部分互补于所述第一端序列且所述第二捕获序列至少部分互补于所述第二端序列。32.根据权利要求31所述的分离的核酸复合体，其中所述第一捕获序列在所述第一捕获序列的3’端与所述第一颗粒连接。33.根据权利要求31所述的分离的核酸复合体，其中所述第二捕获序列在所述第二捕获序列的3’端与所述第二颗粒连接。34.根据权利要求30所述的分离的核酸复合体，其中所述第一链在所述第一链的所述5’端与所述第一颗粒共价连接。35.根据权利要求30所述的分离的核酸复合体，其中所述第二链在所述第二链的所述5’端与所述第二颗粒共价连接。36.根据权利要求30所述的分离的核酸复合体，其中所述核酸复合体未固定于支持物上。37.根据权利要求30所述的分离的核酸复合体，其进一步包含至少三个颗粒，所述颗粒中的每一个通过与所述双链核酸分子基本相同的附加的双链核酸分子而与另一颗粒连接。38.根据权利要求30所述的分离的核酸复合体，其进一步包含至少五个颗粒，所述颗粒中的每一个通过与所述双链核酸分子基本相同的附加的双链核酸分子而与另一颗粒连接。39.根据权利要求30所述的分离的核酸复合体，其进一步包含至少十个颗粒，所述颗粒中的每一个通过与所述双链核酸分子基本相同的附加的双链核酸分子而与另一颗粒连接。40.根据权利要求30所述的分离的核酸复合体，其中所述第一颗粒和所述第二颗粒包含约0.5纳米(nm)至约100纳米的尺寸。41.根据权利要求30所述的分离的核酸复合体，其中所述第一颗粒和所述第二颗粒包含约1nm至约20nm的尺寸。42.根据权利要求30所述的分离的核酸复合体，其中所述核酸复合体包含在分区中。43.根据权利要求42所述的分离的核酸复合体，其中所述分区为乳液中的小滴。44.根据权利要求42所述的分离的核酸复合体，其中所述分区为孔。45.根据权利要求44所述的分离的核酸复合体，其中所述孔在孔阵列中。46.根据权利要求42所述的分离的核酸复合体，其中所述分区为容器。47.根据权利要求30所述的分离的核酸复合体，其中所述第一和/或第二颗粒选自固体颗粒、多孔颗粒、纳米颗粒、珠粒、微粒、金属颗粒、磁性颗粒、半导体颗粒、聚合物颗粒和核酸颗粒。48.根据权利要求30所述的分离的核酸复合体，其中所述第一和/或第二颗粒包含选自金、银、铜、铂、钯、金属氧化物、聚合物、碳及其组合的材料。49.一种用于测定在具有或怀疑具有靶核酸链的样品中存在或不存在所述靶核酸链的试剂盒，其包含：第一颗粒和第二颗粒，其中所述第一颗粒包含具有与靶核酸链的一部分显示出序列同源性的第一核酸序列的第一引物，其中所述第二颗粒包含具有与所述靶核酸链的互补核酸链的一部分显示出序列同源性的第二核酸序列的第二引物，其中所述第一核酸序列不同于所述第二核酸序列；关于使用所述第一和第二颗粒经由引物延伸反应来鉴定样品中所述靶核酸链的存在或不存在的说明书。50.根据权利要求49所述的试剂盒，其中所述第一和第二颗粒包含在容器中。51.根据权利要求49所述的试剂盒，其中所述第一和/或第二颗粒选自固体颗粒、多孔颗粒、纳米颗粒、珠粒、微粒、金属颗粒、磁性颗粒、半导体颗粒、聚合物颗粒和核酸颗粒。52.根据权利要求49所述的试剂盒，其中所述第一和/或第二颗粒包含选自金、银、铜、铂、钯、金属氧化物、聚合物、碳及其组合的材料。53.根据权利要求49所述的试剂盒，其进一步包含适合于生成油包水乳液的一种或多种试剂。54.根据权利要求53所述的试剂盒，其中所述适合于生成油包水乳液的一种或多种试剂选自缓冲液、油和表面活性剂。55.根据权利要求49所述的试剂盒，其进一步包含允许鉴定所述靶核酸链的可检测物质。56.根据权利要求55所述的试剂盒，其中所述可检测物质为光学响应性物质。57.根据权利要求49所述的试剂盒，其进一步包含进行所述引物延伸反应所需的试剂。58.根据权利要求57所述的试剂盒，其中所述试剂包含聚合酶和核苷酸。59.一种用于测定在具有或怀疑具有靶核酸分子的样品中所述靶核酸分子的存在与否的方法，该方法包括：在产生与至少第一颗粒和第二颗粒连接的扩增的靶核酸分子的条件下使所述样品在反应混合物中经历核酸扩增反应，该扩增的靶核酸分子包含所述靶核酸分子的序列的至少一部分，其中所述反应混合物包含：(a)具有带有5’端和3’端的第一引物的所述第一颗粒，其中所述第一引物经由所述第一引物的所述5’端与所述第一颗粒连接，并且其中所述第一引物在所述靶核酸分子的链的5’端显示出与所述靶核酸分子的所述链的序列同源性；和(b)具有带有5’端和3’端的第二引物的所述第二颗粒，其中所述第二引物经由所述第二引物的所述5’端与所述第二颗粒连接，其中所述第二引物在所述靶核酸分子链的互补链的5’端显示出与所述互补链的序列同源性，其中所述第一引物与之显示出同源性的所述靶核酸分子的所述链上的序列不同于所述第二引物与之显示出同源性的所述互补链的序列；并且其中所述第一引物和所述第二引物适合于在引物延伸反应中延伸以形成所述靶核酸分子或其一部分的拷贝。60.根据权利要求59所述的方法，其中所述反应混合物进一步包含聚合酶。61.根据权利要求60所述的方法，其中所述聚合酶在引物延伸反应中延伸所述第一引物的所述3’端以形成所述靶核酸的所述链或其一部分的拷贝。62.根据权利要求60所述的方法，其中所述聚合酶在引物延伸反应中延伸所述第二引物的所述3’端以形成所述互补链或其一部分。63.根据权利要求59所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴开原，苏明迪，苏星，
申请(专利权)人：安普里怀斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US