[發明專利]使用納米結構陣列的聚合物的高效光學分析

有效

• 申請號: 201580057683.7
• 申請日: 2015-10-23
• 公開（公告）號: CN107002126B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 馬丁·胡伯;斯圖亞特·戴維森
• 申請（專利權）人: 昆塔波爾公司
• 主分類號: C12Q1/6874
• 分類號: C12Q1/6874;G01N27/447;G01N27/453
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 胡秋玲;鄭霞

本發明涉及用于檢測來自納米結構例如納米孔、納米井或納米顆粒的陣列上的平行反應的光學信號的序列的方法和設備。根據本發明，提供了納米結構陣列，每個納米結構包括反應位點并且各自能夠限制生成光學信號序列的反應，并且陣列的納米結構被布置成簇，每個簇包括一定數目的納米結構。每個不同的簇被布置在不同的分辨率有限區域內，并且每個簇中的納米結構的數目大于一或是平均值大于零的隨機變量。來自納米結構中的反應的光學信號通過與陣列可操作地關聯的光學系統被檢測。

背景

在過去十年間開發的DNA測序技術已經徹底改革了生物科學，例如Lemer等人，TheAuk,127:4-15(2010)；Metzker,Nature Reviews Genetics,11:31-46(2010)；Holt等人，Genome Research,18:839-846(2008)；并且具有在未來幾年內徹底改革醫療實踐的許多方面的可能性，例如Voelkerding等人,Clinical Chemistry,55:641-658(2009)；Anderson等人,Genes,1:38-69(2010)；Freeman等人,Genome Research,19:1817-1824(2009)；Tucker等人,Am.J.Human Genet.,85:142-154(2009)。然而，要實現這種可能性，仍然存在許多必須解決的挑戰，包括減少每次運行測序的成本、簡化樣品制備、減少運行時間、增加序列讀段長度、改善數據分析等等，例如，Baker,Nature Methods,7:495-498(2010)；Kircher等人,Bioessays,32:524-536(2010)；Turner等人,Annual Review of Genomics and HumanGenetics,10:263-284(2009)。在納米制造陣列例如納米孔陣列上的單分子測序可以解決這些挑戰中的一些，例如，Maitra等人,Electrophoresis,33:3418-3428(2012)；Venkatesan等人,Nature Nanotechnology,6:615-624(2011)；然而，這些方法具有其自身的一套技術困難，例如，可靠的納米結構制造、DNA穿過納米孔的移位速率的控制、核苷酸區分、對來自納米孔傳感器的大型陣列的電信號的檢測等等，例如，Branton等人,NatureBiotechnology,26(10):1146-1153(2008)；Venkatesan等人(以上引用)。

核苷酸的光學檢測已經作為納米孔測序領域中的一些技術困難的潛在的解決方案被提出，例如Huber,國際專利公布WO 2011/040996；Russell,美國專利6,528,258；Pittaro,美國專利公布2005/0095599；Joyce，美國專利公布2006/0019259；Chan，美國專利6,355,420；McNally等人,Nano Lett.,10(6):2237-2244(2010)等等；并且已經在使用零模波導陣列的單分子測序領域中實現，例如Eid等人，Science，323：133-138(2009)。然而，基于光學的納米孔和零模波導測序的限制涉及光學檢測系統的分辨率限制。雖然目前的納米尺度制造技術能夠生產具有相當的孔對孔或井對井(well-to-well)間隔的小于10nm的孔和井(well)的陣列，因為光學檢測系統的分辨率限制，這種陣列的全部潛力不能被用于有利地實現更高的通量速率。

鑒于上述內容，如果用于改善由檢測分辨率限制所施加的限制的方法可得，這對于通常的納米孔傳感器技術和其特定應用，例如基于光學的納米孔測序和/或零模波導測序將是有利的。

發明概述

本發明涉及使用高密度納米結構(例如納米孔或納米井)陣列用于聚合物(例如多核苷酸)的高效光學檢測和分析的裝置和方法。