【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在纳米孔隙装置中定位特征的逻辑驱动多核苷酸扫描
[0001]交叉引用
[0002]本申请要求2020年3月31日提交的美国临时专利申请号63/003,129；2019年8月6日提交的62/883,449；和2020年1月17日提交的62/962,838的优先权，这些申请的每一个通过引入整体并入本文。
[0003]引言
[0004]在高度异质的样品中，分子基序的结合位置沿着长的、单个dsDNA链的精确定位是“超出”测序的广泛基因组学应用的核心。一种用于分子特征定位的候选方法是基于测量当双链DNA(dsDNA)被电驱动通过固态纳米孔隙(ss
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纳米孔隙)时产生的离子电流的调制。纳米孔隙是有吸引力的，因为它们具有纯电子读数，从而导致占地面积小并显著降低成本。存在(1)对移位分子的一致线性化的需要，(2)对降低引入随机误差的分子波动的影响的需要，和(3)对开发进行准确的基因组距离校准的策略的需要。
技术实现思路
[0005]本公开提供了定位靶多核苷酸的一个或多个特征的自动化方法。本公开还提供了用于对多核苷...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在纳米孔隙装置中部分或完全再捕获先前捕获的多核苷酸的方法，所述方法包括：a)提供具有至少一个纳米孔隙的装置，所述装置包含：(i)位于腔室与第一流体体积之间并且流体连接所述腔室和第一流体体积的第一孔隙，所述第一流体体积是几何约束的外壳，(ii)包含用于流体填充和电极接入的入口和出口的所述第一流体体积，其中所述第一孔隙在所述入口和出口之间的位置连接到所述第一流体体积，(iii)位于所述第一流体体积内的至少一个电极和位于所述腔室内的至少一个电极，(iv)传感器，其被配置以提供：在所述第一流体体积内的所述电极与所述腔室内的所述电极之间的电压，以及检测所述多核苷酸的捕获和所述多核苷酸的移位进入并通过所述第一孔隙的电流测量值；b)加载所述多核苷酸到所述装置的所述腔室中；c)施加第一电压以捕获所述多核苷酸和在第一方向上从所述腔室移位所述多核苷酸通过所述第一孔隙并进入所述第一流体体积中；d)当所述多核苷酸已经在第一方向上移位通过所述第一孔隙时在第一传感器电流中检测；e)在所述多核苷酸包含在所述第一流体体积内时，施加等于0mV的第二电压一段时间；f)施加第三电压以再捕获所述多核苷酸并使其从所述第一流体体积部分或完全移位通过所述第一孔隙和进入所述腔室中；以及g)当所述多核苷酸已经部分或完全移位通过所述第一孔隙时在所述第一传感器电流中检测。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米孔隙装置还包含第二孔隙。3.根据权利要求1
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2中任一项所述的方法，其中所述第一流体体积是流体通道。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的方法，其中所述多核苷酸在执行步骤(e)之前被捕获并移位通过所述第一孔隙的所述检测步骤(d)期间表现出最小持续时间，作为所述多核苷酸超过最小长度的指示。5.根据权利要求4所述的方法，其中当所述最小持续时间长于阈值时将所述多核苷酸鉴别为靶标，并且当所述持续时间短于所述阈值时将所述多核苷酸鉴别为非靶标。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的方法，其中在所述第一电压下所述多核苷酸被捕获并移位通过所述第一孔隙的步骤(d)中的所述检测，其中所述第一电压维持30ms至500ms或更长的时间段。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的方法，其中在步骤(e)中等于0的所述第二电压维持10ms至5sec或更长的时间段。8.根据权利要求7所述的方法，其中在步骤(e)中等于0的第二电压维持足以允许所述分子熵松弛到平衡构型的时间段。9.根据权利要求1
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8中任一项所述的方法，其中所述多核苷酸的第一末端位于远离所述至少第一孔隙的5微米至5毫米或更大的距离处。10.根据权利要求1
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9中任一项所述的方法，其中所述腔室位于所述至少第一孔隙上
方。11.根据权利要求1
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10中任一项所述的方法，其中作为几何约束的外壳的所述第一流体体积位于所述第一孔隙的相对侧。12.根据权利要求2
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11中任一项所述的方法，其中所述第二孔隙流体连接到第二流体体积，所述第二流体体积是具有第二入口和第二出口的几何约束的外壳，并且所述第二孔隙在所述入口和出口之间流体连接到所述第二流体体积。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二流体体积是第二流体通道。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述纳米孔隙装置包含位于第二流体体积内的至少一个电极，其中所述至少一个电极被配置以在所述第二孔隙处提供电压，所述电压可独立于所述第一孔隙处的电压进行控制。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述方法还包括在检测第二传感器电流后，调节所述第一孔隙处的第一电压并设定所述第二孔隙处的第一电压，使得所述多核苷酸的至少一部分移动通过所述第一孔隙和所述第二孔隙。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第二电压为0mV。17.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一电压的范围为50
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900mV。18.根据权利要求1
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17中任一项所述的方法，其中所述第一电压、第二电压和第三电压中的每一个为50mV至900mV。19.根据权利要求1
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18中任一项所述的方法，其中所述多核苷酸在步骤f)中在第二方向上移动，其中所述第二方向为从所述第一流体体积通过所述第一孔隙。20.根据权利要求14所述的方法，其中所述调节所述第一孔隙处的所述第三电压、所述第二孔隙处的所述第一电压或两者以使得所述多核苷酸的至少一部分在所述第一方向和/或第二方向上移动被重复30ms至5分钟或更长的时间段直到所述多核苷酸离开所述装置。21.根据权利要求15所述的方法，其中所述方法还包括当所述多核苷酸处于两个孔隙中时检测所述多核苷酸上的第一组特征。22.根据权利要求1
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21中任一项所述的方法，其中所述方法包括调节所述第一电压，使得所述多核苷酸移动通过所述第一孔隙30ms至500ms或更长的时间段。23.根据权利要求1
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22中任一项所述的方法，其中所述第一电压产生跨所述第一孔隙并沿着所述第一流体体积的长度的电压梯度。24.根据权利要求3
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23中任一项所述的方法，其中所述第一流体通道的阻力与所述第一流体通道的宽度成反比。25.根据权利要求3
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24中任一项所述的方法，其中所述第一流体通道和/或所述第二流体通道的阻力与以下一项或多项成比例：所述第一流体通道和/或第二流体通道的体积；所述第一流体通道和/或第二流体通道的半径；以及所述第一流体通道和/或所述第二流体通道的截面半径。26.根据权利要求1
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25中任一项所述的方法，其中所述方法还包括当所述多核苷酸需要第二次或第三次重新扫描所述多核苷酸的一个或多个特征时，利用控制器进行控制。27.根据权利要求26所述的方法，其中所述控制器确定在所述第一方向上和/或所述第二方向上对所述多核苷酸的所述一个或多个特征中的哪一个执行所述一个或多个特征的额外再捕获。
28.根据权利要求1
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27中任一项所述的方法，其中所述多核苷酸的长度是所述第一孔隙和所述第二孔隙之间、所述腔室和所述第一流体体积之间和/或所述腔室和所述第二流体体积之间的距离的至少2倍、至少3倍、至少4倍或至少5倍。29.根据权利要求1
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28中任一项所述的方法，其中所述第一电压维持0
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1000毫秒、0
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20毫秒、20
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50秒、50
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100秒、100
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500秒或500
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1000秒的时间段。30.根据权利要求1
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29中任一项所述的方法，其中所述第一电压在所述靶多核苷酸捕获并移位通过所述第一孔隙后维持一段时间。31.一种用于定位靶多核苷酸的一个或多个特征的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供用于控制所述靶多核苷酸同时通过所述第一孔隙和第二孔隙的移动的装置，所述装置包含：(i)位于腔室与第一流体体积之间并且流体连接所述腔室和第一流体体积的第一孔隙，所述第一流体体积是几何约束的外壳，(ii)位于所述腔室和第二流体体积之间并且流体连接所述腔室和第二流体体积的第二孔隙，所述第二流体体积是几何约束的外壳；(iii)各自包含用于流体填充和电极接入的入口和出口的所述第一流体体积和所述第二流体体积，其中所述第一孔隙在所述入口和出口之间的位置连接到所述第一流体体积的所述几何约束的外壳，并且其中所述第二孔隙在所述入口和出口之间的位置连接到所述第二流体体积的所述几何约束的外壳，(iv)位于所述第一流体体积内的至少一个电极、位于所述第二流体体积内的至少一个电极以及位于所述腔室内的至少一个电极，(v)传感器，其被配置用于提供：在所述第一流体体积内的所述电极与所述腔室内的所述电极之间的电压；在所述第二流体体积内的所述电极与所述腔室内的所述电极之间的电压，以及检测所述多核苷酸的捕获和其部分或完全移位进入并通过所述第一孔隙的电流测量值；以及检测所述多核苷酸的捕获和其部分或完全移位进入并通过所述第二孔隙的电流测量值；b)加载所述靶多核苷酸到所述装置的腔室中；c)在所述第一孔隙处施加第一电压并在所述第二孔隙处施加第一电压以捕获所述靶多核苷酸并使其移位通过所述第一孔隙和进入所述第一流体体积中；d)在所述第一孔隙处施加第二电压并在所述第二孔隙处施加第二电压以再捕获所述靶多核苷酸并使其部分或完全从所述第一流体体积移位通过所述第一孔隙；e)在所述第一孔隙处施加第三电压，并在所述第二孔隙处施加第三电压，使得所述靶多核苷酸的至少一部分被所述第二孔隙捕获，同时保留在所述第一孔隙中；f)在所述第一孔隙处施加第四电压并在所述第二孔隙处施加第四电压以控制所述靶多核苷酸的运动方向；以及g)当每个特征经过所述第一孔隙时，在第一传感器电流中检测所述多核苷酸上的第一组特征，并且当每个特征经过所述第二孔隙时，再次在第二传感器电流中检测。32.根据权利要求31的方法，其中在步骤(e)中所述第二孔隙处的所述第三电压大于所述第一孔隙处的所述第三电压。
33.根据权利要求32的方法，其中在步骤(e)中所述第一孔隙处的所述第三电压为0mV。34.根据权利要求34的方法，其中所述方法包括在步骤(e)之前重复步骤(c)和(d)。35.根据权利要求...
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