在此公开的方法和设备涉及使用增强的拉曼光谱术进行的核酸表征。在本发明专利技术的某些实施方案中，对核酸的外切核酸酶处理导致核苷酸的释放。核苷酸可以从反应室通过微流体通道进入纳米通道或微通道。纳米通道或微通道可填充以纳米微粒集合体，其包含拉曼检测的热点。当核苷酸经过纳米颗粒热点，它们可由拉曼光谱术检测。从核酸释放的核苷酸的顺序的鉴定被用来表征核酸，例如测序或鉴定核酸。本发明专利技术的其它实施方案涉及核酸测序的设备。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本方法、组合物和设备涉及分子生物学和基因组学领域。更具体地说，本方法、组合物和设备涉及使用拉曼光谱术进行核酸表征。表征可以涉及核酸的鉴定或测序。
技术介绍
基因信息以非遗传信息以组织成染色体的非常长的脱氧核糖核酸(DNA)分子的形式储存。人类基因组含有大约30亿个碱基的DNA序列。该DNA序列信息决定了每个个体的多种特征。许多常见的疾病都至少部分地基于DNA序列中的变异。人类基因组整个序列的测定已经为鉴定这些疾病的遗传根据提供了基础。然而，为了鉴定与每一种疾病相联系的遗传变异，仍有大量的工作需要去做。为了鉴定在DNA序列中促发疾病的特定变化，就要求对表现有每一种这样的疾病的个体或家族的染色体部分进行DNA测序。核糖核酸(RNA)是加工遗传信息时所需要的中间分子，它也能被测序以确定各种疾病的遗传基础。核酸测序的已有方法是基于按大小分离开的荧光标记核酸的检测，它受到了能被测序的核酸长度的限制。一般来说，一次只能测定500到1000个碱基的核酸序列。这比DNA的功能单位，即基因的长度短得多，后者可能有上万个，甚至十万个碱基长。使用目前的方法来测定一个完整的基因序列，就需要制得该基因的若干拷贝，把它们切为相互重叠的片段，并测序，之后再把相互重叠的DNA序列组合为完整的基因。这个过程费力、昂贵、低效而且耗时。它也通常需要使用荧光或放射性标记，这潜在地引起安全和废物处理问题。最近，核酸测序的方法已经得以发展，涉及杂交到被限定测序的、附着于DNA芯片上特定位置的短寡核苷酸。这些方法可用于推断短的核酸序列或者用于检测特定核酸在样品中的存在，但不适合用于鉴定长的核酸序列。附图说明 下面的图构成本说明书的组成部分，其被包括以进一步示范本公开的方法和设备的某些方面。通过参考这些图中的一个或多个，结合在此提出的具体实施方案的详细描述，该方法和设备可以被更好地理解。图1图解说明了示范性的设备100(非按比例)和核酸109测序的方法，其通过表面增强拉曼光谱(surface enhanced Raman spectroscopy，SERS)，表面增强共振拉曼光谱(surface enhanced resonance Raman spectroscopy，SERRS)和/或相干反斯托克斯拉曼光谱(coherent anti-Stokes Raman spectroscopy，CARS)检测。图2显示所有四种脱氧核糖核苷一磷酸(dNTP)在100mM浓度下的拉曼光谱，其使用100微秒的数据采集时间。每种不同类型的核苷酸的特征拉曼发射峰如图所示。数据的采集不使用表面增强或者核苷酸标记。图3显示1nM鸟嘌呤的SERS检测，其由dGMP经酸处理取得，酸处理根据Nucleic Acid Chemistry，Part 1，L.B.Townsend和R.S.Tipson(Eds.)，Wiley-Interscience，New York，1978。图4显示100nM胞嘧啶的SERS检测。图5显示100nM胸腺嘧啶的SERS检测。图6显示100pM腺嘌呤的SERS检测，其中腺嘌呤由dAMP经酸处理而取得。图7显示以荧光素共价标记的脱氧腺苷三磷酸(上部的曲线)和未标记的dATP(下部的曲线)的500nM溶液的比较性的SERS谱图。dATP-荧光素从RocheApplied Science(Indianapolis，IN)获得。在荧光素标记的dATP中检测到SERS信号的强烈增加。图8显示0.9nM(纳摩)腺嘌呤溶液的SERS检测。检测体积为100到150飞升(femtoliter)，包含估计60个腺嘌呤分子。图9显示滚环扩增产物的SERS检测，使用单链、环状M13 DNA模板。说明性实施方案的描述 公开的方法、组合物和设备是用于核酸的快速、自动化的测序。这些方法和设备可以适合用于获得很长的核酸分子的序列，其长度大于1000个、大于2000个、大于5000个、大于10000个、大于20000个、大于50000个、大于100000个或甚至更多个碱基。相比现有技术方法的优越之处包括在单轮测序中阅读长核酸序列的能力，获得序列数据的速度更快，测序的花费降低，以及在产生每单位的序列数据所需要的操作时间上效率更高。核酸序列信息可以在使用单个核酸分子的单轮测序过程中获得。或者，可以对核酸分子的多个拷贝同时或逐个地测序，以确认核酸序列或获得完整的序列数据。以其它可以选择的方式，可以既对核酸分子又对其互补链测序，以确认序列信息的准确。可以例如通过外切核酸酶处理，将核苷酸从附着于表面的核酸释放。被释放的核苷酸可以例如通过微流体系统传送到拉曼检测器，从而允许被释放核苷酸被检测而没有来自核酸、外切核酸酶和/或其它系统组分的背景拉曼信号。尽管在此公开的某些方法涉及核酸测序，技术人员将会意识到，相同类型的方法也可以被利用以获得有关核酸的其它信息，诸如一个或者多个单核苷酸多态性(SNPs)的状态或者样品中出现的其它遗传变异。在本专利技术的某些实施方式中，要测序的核酸是DNA，虽然考虑，其它包含RNA或合成核苷酸类似物的核酸也可以被测序。下面的详细描述包含许多具体的细节，以便提供对公开的方法和设备的更全面理解。然而，对本领域技术人员显而易见的是，在没有这些具体细节的情况下，可以实施这些方法和设备。在其它情况中，本领域熟知的设备、方法、过程和个别组分在这里未进行描述。在本专利技术的各种实施方式中，通过拉曼光谱术，例如表面增强拉曼光谱术(surface enhanced Raman spectroscopy(SERS))、表面增强共振拉曼光谱术(surfaceenhanced resonance Raman spectroscopy(SERRS))、相干反斯托克斯拉曼光谱术(coherenct anti-Stokes Raman spectroscopy(CARS))或其它已知的拉曼检测技术，可以检测未标记的核苷酸。可以选择地，可将核苷酸共价地连接于拉曼标记，以增强拉曼信号。在一些实施方式中，可使用标准的核酸聚合技术，将标记的核苷酸整合进新合成的核酸链。通常地，将特定序列的引物或一个或多个随机引物与模板核酸杂交。在加入聚合酶和标记的核苷酸后，将拉曼标记的核苷酸共价连接于引物的3′末端，形成在序列上与模板互补的标记核酸链。标记的链可以与未标记模板分离，例如通过加热到大约95℃或其它已知的方法。通过本领域熟知的技术，可以将两个链彼此分离。例如，可以用生物素残基共价地修饰引物寡核苷酸，并可以通过与包被抗生物素蛋白或链霉抗生物素蛋白的表面结合，分离形成的生物素化核酸。用一个或多个外切核酸酶，可以消化标记或未标记的单链核酸分子。技术人员将认识到，本公开的方法并不限于外切核酸酶本身，而可以使用能够将核苷酸从核酸的至少一端逐个除去的任何酶或其它试剂。标记或未标记的核苷酸逐个地从核酸的3′末端被释放。在与核酸分离后，用拉曼检测单元检测核苷酸。逐个地被检测的核苷酸的信息被用于汇编核酸的序列。从核酸的3′末端释放的核苷酸可通过微流体流动通路传送通过拉曼检测器。该检测器能够在单分子水平检测标记或未标记的核苷酸。用拉曼检测器检测核苷酸的顺序与核苷酸从核酸的3′末端释放的顺序相同。由此，核酸的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，其包括：ａ）从至少一个核酸分子的一个末端连续地移除核苷酸；ｂ）移动所述核苷酸使其经过装填有纳米颗粒的通道；ｃ）通过拉曼光谱术鉴定一个或多个核苷酸；和ｄ）表征该核酸。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：X苏，S陈，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[]
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