[發明專利]來自納米孔測序的交流信號的周期至周期分析

有效

• 申請號: 201780039601.5
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN109313177B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: K.巴賈杰
• 申請（專利權）人: 豪夫邁·羅氏有限公司
• 主分類號: G01N33/487
• 分類號: G01N33/487
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 梁謀;黃希貴

跨越測序單元的納米孔施加交流信號，所述納米孔被配置為接收與核苷酸連接的標記，從而產生穿越事件。在交流信號的多個循環的第一部分期間獲取第一組電壓數據。第一組電壓數據的每個數據點對應于納米孔在不同時間的電阻值，其中當納米孔內接收到標記時，納米孔的電阻發生變化。從第一組電壓數據確定移位組電壓數據，并且通過計算第一組電壓數據的數據點與移位組電壓數據的相應數據點之間的差異來計算差異數據。可以基于差異數據來識別穿越事件。

背景

具有內徑在1納米級別的孔大小的納米孔膜設備已顯示了在快速核苷酸測序中的前景。當在浸沒在導電流體中的納米孔上施加電壓信號時，電場可以使導電流體中的離子移動通過納米孔。導電流體中的離子通過納米孔的運動可以導致小的離子電流。施加的電壓還可以將待測序的分子移入納米孔中、通過納米孔或從納米孔中移出。離子電流（或相應的電壓）的水平取決于納米孔的尺寸和化學結構以及已經移動到納米孔中的特定分子。

作為移動通過納米孔的DNA分子（或待測序的其它核酸分子）的替代，分子（例如，添加到DNA鏈的核苷酸）可包括特定大小和/或結構的特定標記。可以測量包括納米孔的電路（例如，在積分電容器處）中的離子電流或電壓作為測量對應于分子的納米孔的電阻的方式，從而允許檢測納米孔中的特定分子，和特定核苷酸在核酸的特定位置。

基于納米孔的測序芯片可以用于DNA測序。基于納米孔的測序芯片可以包含配置為陣列的大量傳感器單元。例如，100萬個單元的陣列可以包括1000行乘以1000列的單元。

由于制造的可變性，測量的電壓可以在芯片之間以及同一芯片的單元之間變化。因此，可能難以確定正確的分子，其可能是或對應于單元中的特定核酸或其它聚合物中的正確的核苷酸。

因此，需要用于測序的改進的技術。

概述

實施方案可以提供用于信號處理和堿基識別（calling）的系統、方法、儀器和裝置，用于使用施加到納米孔的AC波形進行納米孔測序的初步分析。可以使用差分技術。

在一些實施方案中，差分格式（differencing scheme）可以是基于1個周期或基于n個周期。還可以制作多種差分格式以及時定位事件，其中事件可以對應于添加到核酸中的核苷酸，如可以用附著于移動到納米孔中的核苷酸的標記檢測。可以獲得諸如穿越時間（time-to-thread，TTT）、停留時間等不同的度量。

其它實施方案涉及與本文描述的方法相關聯的系統、便攜式消費者設備和計算機可讀介質。

參考以下詳細描述和附圖，可以更好地理解本發明實施方案的性質和優點。

附圖簡述

圖1是具有納米孔單元陣列的納米孔傳感器芯片的實施方案的頂視圖。

圖2示出了可用于表征多核苷酸或多肽的納米孔傳感器芯片中的納米孔單元的實施方案。

圖3示出了使用基于納米孔的合成測序（Nano-SBS）技術進行核苷酸測序的納米孔單元的實施方案。

圖4示出了納米孔單元中的電路的實施方案。

圖5示出了根據本發明的某些方面，在 AC循環的亮周期和暗周期期間從納米孔單元捕獲的示例數據點。

圖6示出了根據本發明的某些方面的示出電壓數據的周期性的樣本數據。

圖7示出了根據本發明的某些方面的用于確定差異數據的電壓數據的移位，其中電壓數據具有一個穿越事件。

圖8示出了根據本發明的某些方面的用于確定差異數據的電壓數據的移位，其中電壓數據具有三個穿越事件。

圖9示出了根據本發明的某些方面的示出電壓數據的時移的示例的示意圖。

圖10示出了根據本發明的某些方面的可以根據差異數據計算的參數的示例。