高分辨率DNA阵列的制备方法及其在测序中的应用技术

公开提供了在微阵列上形成寡核苷酸图案的方法和过程。在微阵列上形成寡核苷酸图案的方法可包括，通过将光刻胶组合物施加到基板的底层上而形成光刻胶层，将一定剂量的光通过带图案的掩模曝光到基板上，并去除基板的至少一个曝光区域内的多个官能团的一部分上的保护基团。其中所述光刻胶组合物包含光酸产生剂、除酸剂和光敏剂，其中所述底层包含由保护基团保护的多个官能团；从而在基板上形成图案，其中所述图案包括至少一个曝光区域，并且其中至少一个曝光区域在至少一个维度上不大于1微米。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高分辨率DNA阵列的制备方法及其在测序中的应用交叉引用本申请要求2018年1月5日提交的第62/614,307号美国临时专利申请的优先权，出于所有目的，其通过引用全文被纳入本文。关于联邦政府资助的研究或开发的声明本专利技术是在美国政府的支持下，由美国国立卫生研究院授予的拨款号为1R43HG008582-01和5R43HG008582-02的专利。政府拥有本专利技术的某些权利。
技术介绍
生物科学的重大进步使人们在了解生命、健康、疾病和治疗机制方面取得了前所未有的进展。具体来说，基因组测序已被用于获取包括诊断、预后、生物技术、个体化医疗和法医等领域的生物医学信息。高密度核酸微阵列已被广泛应用于基因组序列分析，包括突变和多态性的检测和分析、细胞遗传学(拷贝数)、核蛋白质组学、基因表达谱和转录组分析。将生物分子固定在固体载体上的生物分子阵列已被应用于分子生物学领域。生物分子固定化可以提供例如允许使用多种样本和靶分子信号的位置寻址识别的优势。在平坦的固体载体上建立生物分子阵列(包括寡核苷酸阵列)，已经吸引了大量的研究。具体来说，微阵列(DNA芯片)是生物分子高通量分析的重要工具。微阵列制备的一个关键组成部分是固定DNA探针的化学方法。其他需要考虑的因素包括表面的亲水性、表面结合探针的可及性、探针的密度以及基本化学过程的再现性。A.Sassolas等人，Chem.Rev.(2008)108(1):109-39。构建寡核苷酸微阵列的一种方法是使用光刻或沉积方法在芯片表面原位合成寡核苷酸。D.Sethi等人，BioconjugateChem.(2008)19(11):2136-43。
技术实现思路
尽管核酸测序技术的最新进展极大地改进了核酸(包括脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA))的常规检测，但解析大型生物分子的精确序列仍是一项重大挑战。核酸测序是现代技术例如个体化医疗的必不可少的一项基本技术。尽管近年来DNA测序技术发展迅速，但仍然需要改进DNA和RNA测序方法，包括长核酸测序。本专利技术提供了用于制备在至少一个维度上的特征不大于1μm的寡核苷酸微阵列的方法、系统和组合物。一个方面，本专利技术提供了一种在微阵列上形成寡核苷酸的方法，包括：(a)通过将光刻胶组合物施加到基板的底层上而形成光刻胶层，其中所述光刻胶组合物包括光酸产生剂和光敏剂，底层包括多个被保护基团保护的官能团；(b)通过带图案的掩模将一定剂量的光照射到基板上；以及(c)去除基板的至少一个曝光区域内的多个官能团的一部分上的保护基团；从而在所述基板上形成图案，其中所述图案包括至少一个曝光区域，并且其中至少一个曝光区域在至少一个维度上不大于1微米。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，所述官能团是氨基或羟基。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，所述方法还包括：(d)使基板的至少一个曝光区域内的官能团与第一核苷酸试剂接触，从而将基板的至少一个曝光区域内的一部分官能团与第一核苷酸偶联。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，所述方法还包括：(e)通过另一图案掩模将另一剂量的光曝光到基板上；(f)在基板的至少另一曝光区域内去除多个官能团的另一部分上的保护基团；从而在基板上形成另一图案，其中所述另一图案包括至少另一曝光区域，并且所述至少另一曝光区域在至少一个维度上不大于1微米。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，所述方法还包括：(g)使基板的至少另一曝光区域内的官能团与第二核苷酸试剂接触，从而将基板的至少另一曝光区域内的一部分官能团与第二核苷酸偶联。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，第一核苷酸与第二核苷酸不同。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，所述至少一个曝光区域与所述至少另一曝光区域不同。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，所述方法还包括：(e)通过将另一种光刻胶组合物施加到所述基板上来形成另一种光刻胶层，其中所述另一种光刻胶组合物包含另一种光酸产生剂和另一种光敏剂，其中底层包括被保护基团保护的多个官能团；(f)通过另一带图案的掩模将另一剂量的光照射到基板上；(g)去除所述基板的至少另一曝光区域内的多个官能团的另一部分上的保护基团和/或所述第一核苷酸上的核苷酸官能团上的核苷酸保护基；从而在基板上形成另一图案，其中另一图案包括至少另一曝光区域。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，至少另一曝光区域在至少一个维度上不大于1微米。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，所述方法还包括(h)使基板的至少另一曝光区域内的第一核苷酸上的官能团和/或核苷酸官能团与第二核苷酸试剂接触，从而将基板的至少另一曝光区域内的另一部分官能团和/或核苷酸官能团与第二核苷酸偶联。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，第一核苷酸与第二核苷酸不同。在本专利技术提供的方面的实施方案中，所述至少一个曝光区域与所述至少另一曝光区域不同。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，至少一个曝光区域在至少一个维度上不大于950nm、900nm、850nm、800nm、750nm或700nm。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，光敏剂的重量百分比与光酸产生剂的重量百分比基本相同。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，光敏剂的重量百分比与光酸产生剂的重量百分比相同。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，光刻胶组合物还包括除酸剂、基质和溶剂。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，光刻胶组合物包含：光酸产生剂：约2-5％(按重量计)；光敏剂：约2-5％(按重量计)；除酸剂：约0.1-0.5％(按重量计)；基质：约2.5-4.5％(按重量计)；溶剂：约85-93.4％(按重量计)。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，光刻胶组合物包含：光酸产生剂：约2.5-4.5％(按重量计)；光敏剂：约2.5-4.5％(按重量计)；除酸剂：约0.15-0.35％(按重量计)；基质：约3.0-4.0％(按重量计)；溶剂：约86.7-91.8％(按重量计)。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，光敏剂的重量百分比与光酸产生剂的重量百分比基本相同。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，光敏剂的重量百分比与光酸产生剂的重量百分比相同。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，所述图案和/或另一图案包含寡核苷酸的特征；并且其中所述寡核苷酸的特征的最小尺寸在至少一个维度上不大于1μm。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，寡核苷酸的特征的最小尺寸在至少一个维度上不大于950nm、900nm、850nm、800nm、750nm或700nm。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，寡核苷酸在两个维度上的特征不大于950nm、900nm、850nm、800nm、750nm或700nm。在本专利技术提供的方面的一些实施方案中，通过使用超分辨率显微镜来测量图案的特征、另一图案的特征、至少一个曝光区域、至少另一个曝光区域和/或寡核苷酸特征的方法尺寸。在另一方面，本专利技术提供了一种在微阵列上形成寡核苷酸图案的方法，其包括：(a)在选定区域中光敏剂存在时激活光酸产生剂，从而从光酸产生剂中生成酸，其中基板包括受保护基团保护的官能团，其中保护基团被酸除去；(b)使基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在微阵列上形成寡核苷酸图案的方法，包括：/n(a)通过将光刻胶组合物施加到基板的底层上而形成光刻胶层，/n其中所述光刻胶组合物包括光酸产生剂和光敏剂，其中所述底层包括由保护基团保护的多个官能团；/n(b)将一剂量的光通过带图案的掩模曝光到所述基板上；和/n(c)去除所述基板的至少一个曝光区域内的所述多个官能团的一部分上的保护基团；/n从而在所述基板上形成图案，其中所述图案包括所述至少一个曝光区域，并且其中所述至少一个曝光区域在至少一个维度上不大于1微米。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180105 US 62/614,3071.一种在微阵列上形成寡核苷酸图案的方法，包括：
(a)通过将光刻胶组合物施加到基板的底层上而形成光刻胶层，
其中所述光刻胶组合物包括光酸产生剂和光敏剂，其中所述底层包括由保护基团保护的多个官能团；
(b)将一剂量的光通过带图案的掩模曝光到所述基板上；和
(c)去除所述基板的至少一个曝光区域内的所述多个官能团的一部分上的保护基团；
从而在所述基板上形成图案，其中所述图案包括所述至少一个曝光区域，并且其中所述至少一个曝光区域在至少一个维度上不大于1微米。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述官能团为氨基或羟基。


3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
(d)使所述基板的所述至少一个曝光区域内的所述官能团与第一核苷酸试剂接触，
从而将所述基板的所述至少一个曝光区域内的一部分所述官能团与第一核苷酸偶联。


4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
(e)将另一剂量的光通过另一个带图案的掩模曝光到所述基板上；
(f)去除所述基板的至少另一个曝光区域内的所述多个官能团的另一部分上的保护基团；
从而在所述基板上形成另一图案，其中所述另一图案包含所述至少另一个曝光区域，且其中所述至少另一个曝光区域在至少一个维度上不大于1微米。


5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
(g)使所述基板的所述至少另一个曝光区域内的所述官能团与第二核苷酸试剂接触，
从而将所述基板的所述至少另一个曝光区域内的另一部分所述官能团与第二核苷酸偶联。


6.根据权利要求5所述的方法，所述第一核苷酸不同于所述第二核苷酸。


7.根据权利要求4所述的方法，所述至少一个曝光区域不同于所述至少另一个曝光区域。


8.根据权利要求3所述的方法，还包括：
(e)通过将另一种光刻胶组合物施加到所述基板上来形成另一种光刻胶层，其中所述另一种光刻胶组合物包含另一种光酸产生剂和另一种光敏剂，其中所述底层包含被保护基保护的多个官能团；
(f)通过另一带图案的掩模将另一剂量的光曝光到所述基板上；
(g)去除所述基板的至少另一个曝光区域内的所述多个官能团的另一部分上的保护基和/或所述第一核苷酸上的核苷酸官能团上的核苷酸保护基团；
从而在所述基板上形成另一图案，其中所述另一图案包括所述至少另一个曝光区域。


9.根据权利要求8所述的方法，其中所述至少另一个曝光区域在至少一个维度上不大于1微米。


10.根据权利要求8所述的方法，还包括：
(h)使所述基板的所述至少另一个曝光区域内的所述第一核苷酸上的所述官能团和/或所述核苷酸官能团与第二核苷酸试剂接触，
从而使所述基板的所述至少另一个曝光区域内的另一部分所述官能团和/或所述核苷酸官能团与第二核苷酸偶联。


11.根据权利要求10所述的方法，所述第一核苷酸不同于所述第二核苷酸。


12.根据权利要求9所述的方法，所述至少一个曝光区域不同于所述至少另一个曝光区域。


13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述至少一个曝光区域在所述至少一个维度上不大于950nm、900nm、850nm、800nm、750nm或700nm。


14.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述光敏剂的重量百分比与所述光酸产生剂的重量百分比基本相同。


15.根据权利要求14所述的方法，其中所述光敏剂的重量百分比与所述光酸产生剂的重量百分比相同。


16.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述光刻胶组合物还包含除酸剂、基质和溶剂。


17.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，所述光刻胶组合物包括：
光酸产生剂：约2-5％(按重量计)；
光敏剂：约2-5％(按重量计)；
除酸剂：约0.1-0.5％(按重量计)；
基质：约2.5-4.5％(按重量计)；以及
溶剂：约85-93.4％(按重量计)。


18.根据权利要求17中所述的方法，其中所述光刻胶组合物包括：
光酸产生剂：约2.5-4.5％(按重量计)；
光敏剂：约2.5-4.5％(按重量计)；
除酸剂：约0.15-0.35％(按重量计)；
基质：约3.0-4.0％(按重量计)；以及
溶剂：约86.7-91.8％(按重量计)。


19.根据权利要求17或18所述的方法，其中所述光敏剂的重量百分比与所述光酸产生剂的重量百分比基本相同。


20.根据权利要求19所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·克洛诺哥拉克，格伦·麦克加尔，保罗·登廷格，T·斯科特·保罗姆，周巍，
申请(专利权)人：生捷科技控股公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛;KY