[發(fā)明專利]使用納米孔的高速分子感測(cè)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480056841.2
• 申請(qǐng)日: 2014-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN105723222B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R.W.戴維斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉尼亞科技公司
• 主分類號(hào): G01N33/566
• 分類號(hào): G01N33/566;C07H21/02
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李唐;彭昶

描述使用納米孔來(lái)捕獲和確定分子的身份的方法和設(shè)備。所述分子可使用大量的納米孔(例如，在1小時(shí)內(nèi)讀取180百萬(wàn)個(gè)分子的132,000個(gè)納米孔)以平行方式快速地進(jìn)行計(jì)數(shù)、分選和/或分箱。分子的這種快速捕獲和讀取可用于捕獲探針分子或已經(jīng)產(chǎn)生以代表最初的難以檢測(cè)的分子或最初分子的部分的其它分子。可發(fā)生樣品分子或樣品分子的代用品的精確計(jì)數(shù)。在一些情況下，所述設(shè)備和方法捕獲特定分子或分子的代用品并且保持于所述納米孔中并且接著將其噴射于潔凈溶液中以類似于流式細(xì)胞儀執(zhí)行捕獲、分選和分箱功能。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2013年10月23日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/894,577 的權(quán)益，該申請(qǐng)以引用的方式整體并入本文。

背景

基因組分析中的一些應(yīng)用需要拷貝數(shù)變化的檢測(cè)。例如，產(chǎn)前篩 查可確定染色體13、19和21的某些部分是否在胎兒自由浮動(dòng)脫氧核 糖核酸(DNA)中復(fù)制或缺失。實(shí)現(xiàn)此舉的一種方式是針對(duì)選擇染色體 上的具體區(qū)域富集完整基因組樣品(例如，經(jīng)由PCR)。然而，PCR可 以數(shù)種不同方式在產(chǎn)物中引入偏差或誤差，包括酶的速率之間的不一 致或引物對(duì)特定位點(diǎn)的結(jié)合親和力之間的差異。

發(fā)明簡(jiǎn)述

本文描述使用納米孔來(lái)捕獲和確定分子的身份的方法、設(shè)備和系 統(tǒng)。所述分子可使用大量的納米孔(例如，在1小時(shí)內(nèi)讀取180百萬(wàn) 個(gè)分子的132,000個(gè)納米孔)以平行方式快速地進(jìn)行計(jì)數(shù)、分選和/或 分箱。分子的這種快速捕獲和讀取可用于捕獲探針分子或已經(jīng)產(chǎn)生以 代表最初的難以檢測(cè)的分子或最初分子的部分的其它分子。這可用于 例如檢測(cè)核酸(例如DNA)多態(tài)現(xiàn)象，如拷貝數(shù)變化。可發(fā)生樣品分子 或樣品分子的代用品的精確計(jì)數(shù)。本文所述的方法和設(shè)備可尤其替換 流式細(xì)胞儀和其它計(jì)數(shù)儀器(例如，當(dāng)相對(duì)于流式細(xì)胞儀提供增加的 精確度和通量時(shí))。在一些情況下，所述設(shè)備和方法捕獲特定分子或 分子的代用品并且保持于所述納米孔中并且接著將其噴射于潔凈溶 液中以類似于流式細(xì)胞儀執(zhí)行捕獲、分選和分箱功能。

一方面，本公開提供一種用于分子計(jì)數(shù)和/或分選的方法，所述 方法包括：(a)提供納米孔的陣列，其中所述陣列的個(gè)別納米孔可通過(guò) 鄰近感測(cè)電極單獨(dú)尋址；(b)提供多個(gè)各自包含核苷酸的標(biāo)記物，其 中所述核苷酸中的至少兩種與核酸樣品雜交，并且其中所述標(biāo)記物能 夠由所述個(gè)別納米孔捕獲并且使用所述感測(cè)電極鑒別；以及(c)用所述 納米孔的陣列以每秒每個(gè)納米孔至少約1個(gè)標(biāo)記物的速率捕獲并且 鑒別所述標(biāo)記物。

在一些實(shí)施方案中，所述感測(cè)電極以法拉第模式操作。

在一些實(shí)施方案中，所述感測(cè)電極以非法拉第模式操作。

在一些實(shí)施方案中，所述核酸樣品來(lái)源于患者。

另一方面，本公開提供一種用于分子計(jì)數(shù)和/或分選的方法，所 述方法包括：(a)提供納米孔的陣列，其中所述陣列的個(gè)別納米孔可通 過(guò)以非法拉第模式操作的鄰近感測(cè)電極單獨(dú)尋址；(b)提供多個(gè)能夠 由所述個(gè)別納米孔捕獲并且使用所述感測(cè)電極鑒別的標(biāo)記物；以及(c) 用所述納米孔的陣列以每秒每個(gè)納米孔至少約1個(gè)標(biāo)記物的速率捕 獲并且鑒別所述標(biāo)記物。

在一些實(shí)施方案中，所述標(biāo)記物以每秒每個(gè)納米孔至少約四個(gè)標(biāo) 記物的速率被捕獲并且鑒別。

在一些實(shí)施方案中，所述多個(gè)標(biāo)記物包含至少四種不同標(biāo)記物。

在一些實(shí)施方案中，所述標(biāo)記物包含具有至少四種不同長(zhǎng)度的尾 端。

在一些實(shí)施方案中，所述標(biāo)記物基于所述標(biāo)記物離開所述納米孔 時(shí)的電壓來(lái)鑒別。

在一些實(shí)施方案中，所述方法進(jìn)一步包括從所述納米孔釋放所述 被捕獲的標(biāo)記物。

在一些實(shí)施方案中，所述多個(gè)標(biāo)記物包含待分選的標(biāo)記物，其中 所述待分選的標(biāo)記物被捕獲、鑒別并且保持于所述納米孔中，并且其 中除所述待分選的標(biāo)記物外的標(biāo)記物被捕獲、鑒別并且從所述納米孔 釋放。