【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于核酸测序的系统和方法交叉引用本申请要求于2017年9月21日提交的美国临时专利申请号62/561,358以及于2018年4月9日提交的美国临时专利申请号62/655,083的权益，其各自通过引用整体并入本文。
技术介绍
阐明整个人类基因组的目标已引起了对快速核酸(例如，DNA)测序技术的关注，无论是小规模还是大规模应用。重要的参数是测序速度、可以在单个测序运行过程中读取的序列长度以及产生测序信息所需的核酸模板的量。大规模基因组项目目前过于昂贵，以至于不能针对大量的受试者(例如，患者)实际地开展。此外，由于对人类疾病的遗传基础的了解增多，对于临床应用负担得起的精确的、高通量DNA测序的需求将会不断增加。用于确定核酸单分子的碱基对序列的实用方法(包括具有高速和长读取长度的那些方法)可提供测量能力。核酸测序是一种可以用来提供核酸样品的序列信息的过程。这样的序列信息可帮助诊断和/或治疗患有病症的受试者。例如，受试者的核酸序列可以用来鉴定、诊断遗传病以及可能地开发其治疗。作为另一示例，对病原体的研究可导致对接触传染病的治疗。然而遗憾的是，现有技术中存在的测序技术较为昂贵，并且可能无法在一定的时间段内和/或以一定的精确度提供序列信息，从而可能无法足以诊断和/或治疗患有病症的受试者。
技术实现思路
本公开内容提供了用于样品分析或鉴别如核酸测序的方法和系统。本公开内容提供了可在不使用颗粒(如珠子)的情况下实现样品制备和鉴别(例如，测序)的方法和系统。与其他系统和方法相比，这可使样品能够以显著降低的成本和复杂性来进行...
【技术保护点】
1.一种用于检测核酸分子的方法，其包括：/n(a)提供与传感器阵列相邻的多个双链核酸分子，其中所述多个核酸分子中的给定双链核酸分子与所述传感器阵列中的给定传感器相邻放置，其中所述给定双链核酸分子包含第一单链核酸分子和与所述第一单链核酸分子具有序列互补性的第二单链核酸分子，并且其中所述给定传感器电偶联至包含所述给定双链核酸分子的电荷双层；/n(b)使所述第二单链核酸分子的至少一部分经历从所述第一单链核酸分子的释放，以提供所述第一单链核酸分子的不与所述第二单链核酸分子杂交的区段；/n(c)使所述区段与个体核苷酸接触，以使所述区段经历从所述个体核苷酸生成第三单链核酸分子的核酸掺入反应，其中所述第三单链核酸分子与所述第一单链核酸分子具有序列互补性；以及/n(d)在进行所述核酸掺入反应期间或之后，使用所述给定传感器检测指示所述个体核苷酸掺入所述第三单链核酸分子的信号，从而确定所述区段的序列或长度。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170921 US 62/561,358;20180409 US 62/655,0831.一种用于检测核酸分子的方法，其包括：
(a)提供与传感器阵列相邻的多个双链核酸分子，其中所述多个核酸分子中的给定双链核酸分子与所述传感器阵列中的给定传感器相邻放置，其中所述给定双链核酸分子包含第一单链核酸分子和与所述第一单链核酸分子具有序列互补性的第二单链核酸分子，并且其中所述给定传感器电偶联至包含所述给定双链核酸分子的电荷双层；
(b)使所述第二单链核酸分子的至少一部分经历从所述第一单链核酸分子的释放，以提供所述第一单链核酸分子的不与所述第二单链核酸分子杂交的区段；
(c)使所述区段与个体核苷酸接触，以使所述区段经历从所述个体核苷酸生成第三单链核酸分子的核酸掺入反应，其中所述第三单链核酸分子与所述第一单链核酸分子具有序列互补性；以及
(d)在进行所述核酸掺入反应期间或之后，使用所述给定传感器检测指示所述个体核苷酸掺入所述第三单链核酸分子的信号，从而确定所述区段的序列或长度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中释放所述第二单链核酸分子的所述至少一部分形成侧翼，并且其中从所述第二单链核酸分子切割所述侧翼。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在检测指示所述个体核苷酸的掺入的所述信号后切割所述侧翼。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二单链核酸分子选自核酸亚单位文库。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述核酸亚单位文库包含随机序列。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述核酸亚单位文库中的给定核酸亚单位包含至少五个核苷酸。
7.根据权利要求4所述的方法，其中所述核酸亚单位文库包含肽核酸或锁核酸。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述第二单链核酸分子包含一个或多个可检测标记。
9.根据权利要求8所述的方法，其中从所述第一单链核酸分子释放所述第二单链核酸分子或其部分生成指示所述个体核苷酸掺入所述第三单链核酸分子的所述信号。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述多个双链核酸分子偶联至多个珠子，其中所述给定双链核酸分子偶联至所述多个珠子中的给定珠子，并且其中所述电荷双层与所述给定珠子的表面相邻。
11.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述多个双链核酸分子偶联至所述传感器阵列的一个或多个表面，其中所述给定双链核酸分子偶联至所述给定传感器的表面，并且其中所述电荷双层与所述表面相邻。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中(c)进一步包括提供与所述区段相邻的引发位点，并在引物从所述引发位点延伸时生成所述第三单链核酸分子。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述给定传感器包含至少两个电极。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中所述个体核苷酸的至少一个子集包含阻止另外的核苷酸与所述第一单链核酸分子稳定杂交的可逆终止子。
15.根据权利要求14所述的方法，其中在所述个体核苷酸掺入所述第三单链核酸分子之后并且在另一个个体核苷酸掺入所述第三单链核酸分子之前移除所述可逆终止子。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其中所述个体核苷酸的至少一个子集包含可检测标记。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述可检测标记是静电部分。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述可检测标记偶联至所述个体核苷酸的所述至少一个子集的核碱基。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述个体核苷酸包括不同类型的核苷酸，每种不同类型的核苷酸可逆地偶联至单一类型的可检测标记。
20.根据权利要求16所述的方法，其中所述个体核苷酸包括不同类型的核苷酸，每种不同类型的核苷酸可逆地偶联至不同类型的可检测标记。
21.根据权利要求19和20中任一项所述的方法，其中所述可检测标记通过至少两种偶联机制可逆地偶联至所述不同类型的核苷酸。
22.根据权利要求19和20中任一项所述的方法，其中所述可检测标记通过单一偶联机制可逆地偶联至所述不同类型的核苷酸。
23.根据权利要求21和22中任一项所述的方法，进一步包括在检测指示所述个体核苷酸的掺入的所述信号之后，移除所述可检测标记。
24.根据权利要求1-23中任一项所述的方法，其中所述个体核苷酸包括不同类型的核苷酸，并且其中使所述区段按顺序与所述不同类型的核苷酸接触。
25.根据权利要求24所述的方法，其中在所述核酸掺入反应期间的给定时间点，使所述区段与第一类型的个体核苷酸接触，并且在所述核酸掺入反应期间的随后时间点，使所述区段与第二类型的个体核苷酸接触，其中所述第一类型不同于所述第二类型。
26.根据权利要求1-23中任一项所述的方法，其中所述个体核苷酸包括不同类型的核苷酸，并且其中使所述区段同时与所述不同类型的核苷酸接触。
27.根据权利要求1-26中任一项所述的方法，其中指示所述个体核苷酸的掺入的所述信号是稳态信号。
28.根据权利要求27所述的方法，其中在个体核苷酸的掺入之后检测指示所述个体核苷酸的掺入的所述信号一次。
29.根据权利要求27所述的方法，其中在个体核苷酸的掺入之后检测指示所述个体核苷酸的掺入的所述信号至少两次。
30.根据权利要求1-26中任一项所述的方法，其中指示所述个体核苷酸的掺入的所述信号是瞬时信号。
31.根据权利要求1-30中任一项所述的方法，其中指示所述个体核苷酸的掺入的所述信号是由所述电荷双层中的阻抗或阻抗变化生成的电信号。
32.根据权利要求1-31中任一项所述的方法，其中所述多个双链核酸分子是所述双链核酸分子的克隆群。
33.根据权利要求1-32中任一项所述的方法，其中重复(b)-(d)直到确定所述第一单链核酸分子的所述序列或长度。
34.一种用于检测核酸分子的方法，其包括：
(a)提供与传感器阵列相邻的多个单链核酸分子，其中所述多个单链核酸分子中的第一单链核酸分子与所述传感器阵列中的给定传感器相邻放置，其中所述给定传感器电偶联至包含所述第一单链核酸分子的电荷双层；
(b)使所述第一单链核酸分子与个体核苷酸接触，以使所述第一单链核酸分子经历从所述个体核苷酸生成第二单链核酸分子的核酸掺入反应，其中所述第二单链核酸分子与所述第一单链核酸分子具有序列互补性，其中所述个体核苷酸的至少一个子集包含可检测标记；以及
(c)在进行所述核酸掺入反应期间或之后，使用所述给定传感器检测来自所述可检测标记的信号，所述信号指示所述个体核苷酸掺入所述第二单链核酸分子，从而确定所述第一单链核酸分子的序列或长度。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述多个单链核酸分子偶联至多个珠子，其中所述第一单链核酸分子偶联至所述多个珠子中的给定珠子，并且其中所述电荷双层与所述给定珠子的表面相邻。
36.根据权利要求34所述的方法，其中所述多个单链核酸分子偶联至所述传感器阵列的一个或多个表面，其中所述第一单链核酸分子偶联至所述给定传感器的表面，并且其中所述电荷双层与所述表面相邻。
37.根据权利要求34-36中任一项所述的方法，其中(b)进一步包括提供与所述第一单链核酸相邻的引发位点，并在引物从所述引发位点延伸时生成所述第二单链核酸分子。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述引发位点是自引发环。
39.根据权利要求34-38中任一项所述的方法，其中所述给定传感器包含至少两个电极。
40.根据权利要求34-39中任一项所述的方法，其中所述个体核苷酸的至少另一个子集包含阻止另外的核苷酸与所述第一单链核酸分子稳定杂交的可逆终止子。
41.根据权利要求40所述的方法，其中在所述个体核苷酸掺入所述第二单链核酸分子之后并且在另一个个体核苷酸掺入所述第二单链核酸分子之前移除所述可逆终止子。
42.根据权利要求34-41中任一项所述的方法，其中所述可检测标记是静电部分。
43.根据权利要求34-42中任一项所述的方法，其中所述可检测标记偶联至所述个体核苷酸的所述至少一个子集的核碱基。
44.根据权利要求34-43中任一项所述的方法，其中所述个体核苷酸包括不同类型的核苷酸，每种不同类型的核苷酸可逆地偶联至单一类型的可检测标记。
45.根据权利要求34-43中任一项所述的方法，其中所述个体核苷酸包括不同类型的核苷酸，每种不同类型的核苷酸可逆地偶联至不同类型的可检测标记。
46.根据权利要求44和45中任一项所述的方法，其中所述可检测标记通过至少两种偶联机制可逆地偶联至所述不同类型的核苷酸。
47.根据权利要求44和45中任一项所述的方法，其中所述可检测标记通过单一偶联机制可逆地偶联至所述不同类型的核苷酸。
48.根据权利要求46和47中任一项所述的方法，其中在检测指示所述个体核苷酸的掺入的所述信号后移除所述可检测标记。
49.根据权利要求34-48中任一项所述的方法，其中所述个体核苷酸包括不同类型的核苷酸，并且其中使所述第一单链核酸分子按顺序与所述不同类型的核苷酸接触。
50.根据权利要求49所述的方法，其中在所述核酸掺入反应期间的给定时间点，使所述第一单链核酸分子与第一类型的个体核苷酸接触，并且在所述核酸掺入反应期间的随后时间点，使所述第一单链核酸分子与第二类型的个体核苷酸接触，其中所述第一类型不同于所述第二类型。
51.根据权利要求34-48中任一项所述的方法，其中所述个体核苷酸包括不同类型的核苷酸，并且其中使所述第一单链核酸分子同时与所述不同类型的核苷酸接触。
52.根据权利要求34-51中任一项所述的方法，其中指示所述个体核苷酸的掺入的所述信号是稳态信号。
53.根据权利要求52所述的方法，其中在个体核苷酸的掺入之后检测指示所述个体核苷酸的掺入的所述信号一次。
54.根据权利要求52所述的方法，其中在个体核苷酸的掺入之后检测指示所述个体核苷酸的掺入的所述信号至少两次。
55.根据权利要求34-51中任一项所述的方法，其中指示所述个体核苷酸的掺入的所述信号是瞬时信号。
56.根据权利要求34-55中任一项所述的方法，其中指示所述个体核苷酸的掺入的所述信号是由所述电荷双层中的阻抗或阻抗变化生成的电信号。
57.根据权利要求34-56中任一项所述的方法，其中所述多个单链核酸分子是所述第一单链核酸分子的克隆群。
58.根据权利要求34-57中任一项所述的方法，其中重复(b)-(c)直到确定所述第一单链核酸分子的所述序列或所述长度。
59.一种用于检测核酸分子的方法，其包括：
(a)提供与传感器阵列相邻的多个单链核酸分子，其中所述多个单链核酸分子中的第一单链核酸分子与所述传感器阵列中的给定传感器相邻放置；
(b)使所...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·埃斯范德亚珀，马里亚姆·尤兹，塞思·斯特恩，保罗·肯尼，
申请(专利权)人：吉纳普赛斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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