使用集成阵列对核酸杂交热力学的多路分析制造技术

本发明专利技术提供了用于在包含与固体表面附接的核酸探针的可寻址阵列的单个样品室中同时鉴别多个靶核酸序列的方法和装置。在系统的温度变化时，可在靶序列在阵列内的单个探针位置杂交后，实时生成并测量可寻址信号。这样生成的信号作为温度的函数随后可用于计算每个可寻址位置处的核酸杂交的性质，该可寻址位置最终用于估计靶核酸的序列。特别地，可使用集成半导体生物传感器阵列装置来测量可寻址信号。

Multipath analysis of thermodynamics of nucleic acid hybridization using integrated array

The invention provides a method and device for simultaneously identifying multiple target nucleic acid sequences in a single sample chamber containing a nucleic acid probe attached to the solid surface. When the temperature of the system is changed, the addressable signal can be generated and measured in real time after the target sequence is hybridized with a single probe in the array. The generated signal is used as a function of temperature, which can then be used to calculate the nature of nucleic acid hybridization at each addressable location. The addressable location is finally used to estimate the sequence of target nucleic acids. In particular, an integrated semiconductor biosensor array device can be used to measure addressable signals.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用集成阵列对核酸杂交热力学的多路分析交叉引用本申请要求于2015年3月23日提交的美国专利申请号14/665,904的权益，该申请通过引用而整体并入本文。
技术介绍
DNA-DNA杂交是测量脱氧核糖核酸(DNA)聚合物(多核苷酸)之间的序列相似性程度的分子生物学技术。其基本原理是DNA聚合物的结构单元，即核苷酸，包括能够与互补核碱基配对(A与T，和C与G)以形成氢键(A-T之间为两(2)个，而C-G之间为三(3)个)的特定含氮核碱基(鸟嘌呤“G”、腺嘌呤“A”、胸腺嘧啶“T”和胞嘧啶“C”)。因此，具有互补序列的DNA部分具有彼此以及与DNA二聚体(双链DNA结构)结合(杂交)的亲和力。热力学特征杂交主要取决于DNA部分之间形成的氢键的总数和强度；即作为多个参数的函数的量，所述参数例如是互补核碱基(碱基)段、非互补间隙以及环境中阴离子和阳离子的浓度和种类。DNA-DNA杂交的热力学特征是推断关于参与部分的序列信息的有力工具。提取此类信息的“黄金标准”方法是检测逐渐加热过程中双链和杂交DNA二聚体的解离特性的解链曲线分析(MCA)。随着温度升高，DNA-DNA复合物(通过多个氢键装配)变得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测定样品中是否存在靶核酸分子的方法，该方法包括：(a)提供包含邻近样品室的集成传感器的芯片，其中所述样品室被配置为保持具有所述靶核酸分子的所述样品，并且其中所述集成传感器(i)具有包含选择性地与所述靶核酸分子偶联的探针的表面，以及(ii)检测来自所述样品的至少一种信号，该至少一种信号指示所述靶核酸分子的存在或不存在；(b)在允许所述探针选择性地与所述靶核酸分子偶联的条件下在所述样品室中提供所述样品；(c)当所述样品在所述样品室中时，使所述表面经受温度变化；(d)在使所述表面经受所述温度变化时，实时测量所述至少一种信号；以及(e)使用所述至少一种信号随所述温度变化的测量值生成信号相对于温...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.23 US 14/665,9041.一种用于测定样品中是否存在靶核酸分子的方法，该方法包括：(a)提供包含邻近样品室的集成传感器的芯片，其中所述样品室被配置为保持具有所述靶核酸分子的所述样品，并且其中所述集成传感器(i)具有包含选择性地与所述靶核酸分子偶联的探针的表面，以及(ii)检测来自所述样品的至少一种信号，该至少一种信号指示所述靶核酸分子的存在或不存在；(b)在允许所述探针选择性地与所述靶核酸分子偶联的条件下在所述样品室中提供所述样品；(c)当所述样品在所述样品室中时，使所述表面经受温度变化；(d)在使所述表面经受所述温度变化时，实时测量所述至少一种信号；以及(e)使用所述至少一种信号随所述温度变化的测量值生成信号相对于温度的数据。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述探针为寡核苷酸。3.根据权利要求2所述的方法，其中在允许所述寡核苷酸与所述靶核酸分子杂交的条件下，在所述样品室中提供所述样品。4.根据权利要求3所述的方法，其中当与所述寡核苷酸杂交时，所述靶核酸分子的序列形成发夹环结构。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述集成传感器在所述芯片中的多个集成传感器的阵列中。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种信号为指示能量受体和能量供体对之间相互作用的光信号。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述能量受体猝灭所述能量供体的光活性。8.根据权利要求6所述的方法，其中所述能量受体与所述靶核酸分子的一个或多个核苷酸偶联。9.根据权利要求6所述的方法，其中所述能量供体与所述探针偶联。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种信号为指示光学活性种类的活性的光信号。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述光学活性种类为嵌入剂或荧光团。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述检测包括测量所述至少一种信号相对于背景的增强。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述检测包括测量所述至少一种信号相对于背景的减弱。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述集成传感器进一步包括光检测器，并且其中在(d)中，采用所述光检测器测量所述至少一种信号。15.根据权利要求1所述的方法，其中所述样品包含多种靶核酸分子，包括所述靶核酸分子。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述集成传感器为多个集成传感器的阵列的一部分，其中所述多个集成传感器中的每一个检测所述多种靶核酸分子中的至少一种。17.根据权利要求1所述的方法，其中所述芯片包含附加集成传感器，其中所述样品包含所述靶核酸分子和附加靶核酸分子，并且其中所述附加集成传感器检测所述附加靶核酸分子。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述附加集成传感器包含选择性地与所述附加靶核酸分子偶联的附加探针。19.根据权利要求17所述的方法，其中所述附加集成传感器检测指示所述附加靶核酸分子的存在或不存在的至少一种附加信号。20.根据权利要求6所述的方法，其中所述能量受体为猝灭剂。21.根据权利要求6所述的方法，其中所述能量供体为荧光团。22.根据权利要求1所述的方法，其中所述光检测器包含互补金属氧化物半导体(CMOS)器件。23.根据权利要求1所述的方法，其中所述探针经由连接体固定到所述表面上。24.根据权利要求23所述的方法，其中所述连接体包含选自氨基酸、多肽、核苷酸和寡核苷酸的种类。25.根据权利要求1所述的方法，其中当包含所述靶核酸分子的所述样品与所述芯片流体接触时，检测所述至少一种信号。26.根据权利要求1所述的方法，其中所述信号相对于温度的数据是解链曲线的一部分。27.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在(a)之前，(i)提供包含具有作为所述靶核酸分子的前体的模板核酸分子的生物样品、与所述模板核酸分子互补的至少一种引物以及聚合酶的反应混合物，以及(ii)在所述样品中产生所述靶核酸分子的条件下使所述反应混合物进行核酸扩增反应。28.根据权利要求27所述的方法，其中所述至少一种引物具有对所述靶核酸分子的序列中的单核苷酸多态性(SNP)具有选择性的序列。29.根据权利要求27所述的方法，其中所述核酸扩增为不对称核酸扩增。30.根据权利要求1所述的方法，其中所述芯片与计算机处理器电耦合，所述计算机处理器从所述集成传感器电接收所述至少一种信号，并从所述至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥尔延·哈斯比，卡沙玛·吉拉格，阿伦·马尼卡姆，卡韦赫·米拉尼尼亚，
申请(专利权)人：因斯利克萨公司，
类型：发明
国别省市：美国,US