纳米流体中分子的表征的制作方法
【专利说明】纳米流体中分子的表征
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年2月20日提交的美国临时申请第61767，219号的权益，其全部内容通过引用并入本文。
[0003]发明概述
[0004]根据本文中的一些实施方案，提供了表征样品的方法。该方法可包括用至少第一标记标记多个样品分子，其中样品分子包含一个感兴趣的第一基因组片段或多个感兴趣的第一基因组片段的多核苷酸序列，并且其中一个感兴趣的第一基因组片段或多个感兴趣的第一基因组片段与样品的可能异常的基因组区域对应。该方法可以包括提供多个标记的参照分子，其中参照分子包含一个参照基因组片段或多个参照基因组片段的多核苷酸序列，并且其中已知一个参照基因组片段或多个参照基因组片段与可能异常的基因组区域不对应。本文所用的“与可能异常的基因组区域对应”和该字根(root term)的变型包括与异常染色体区域重叠或由其包括的基因组片段，包括但不限于复制、缺失、倒置、易位和/或非整倍体染色体或其片段。这样，基因组片段或片段可与存在的(例如，复制)或不存在的(例如，缺失，例如如果该基因组片段包括在删除的区域中或与其重叠)的异常基因组区域对应。该方法可包括通过流体通道使多个标记的样品分子和多个标记的参照分子易位。该方法可以包括检测来自标记的样品分子的信号，从而确定一个感兴趣的第一基因组片段或多个感兴趣的第一基因组片段特有的至少一种第一模式或多种第一模模式；和一个参照基因组片段或多个参照基因组片段特有的一种第二模式或多种第二式。该方法可包括将确定一种第一模式或多种第一模式的信号与确定一种第二模式或多种第二模式的信号关联。在一些实施方案中，进行标记包括用第一标记标记样品分子，且其中参照分子包含第二标记，其中第一标记经配置产生一种第一模式或多种第一模式，并且其中第二标记经配置产生一种第二模式或多种第二模式，以及其中第一标记和第二标记互不相同。在一些实施方案中，进行标记包括用第一标记进行标记，其中一种第一模式或多种第一模式和一种第二模式或多种第二模式各包含第一标记，并且其中一种第一模式或多种第二模式和一种第二模式或多种第二模式互不相同。在一些实施方案中，该方法还包括标记参照分子，以产生标记的参照分子，其中标记的参照分子包含一种第二模式或多种第二模式。在一些实施方案中，标记的参照分子和样品分子来自样品。在一些实施方案中，标记的参照分子与样品分子来自相同生物体的不同组织。在一些实施方案中，标记的参照分子和样品分子来自不同的生物体。在一些实施方案中，来自标记的参照分子的信号包含电子或光学储存的值或值集。在一些实施方案中，该方法还包括用至少第一标记标记来自第二样品的多个第二样品分子，其中多个第二样品分子包含一个感兴趣的第一基因组片段或多个感兴趣的第一基因组片段的多核苷酸序列，其中已知多个第二样品分子与染色体异常不对应；通过流体通道使多个第二样品分子易位，以及检测来自标记的样品分子的信号，从而确定一个感兴趣的第一基因组片段或多个感兴趣的第一基因组片段特有的至少一种第一模式或多种第一模式，和一个参照基因组片段或多个参照基因组片段特有的一种第二模式或多种第二模式。在一些实施方案中，该方法还包括将所述模式的位置与参照基因组中模式的位置对齐。在一些实施方案中，样品分子来自包含可能的基因组异常的样品，并且一个参照基因组片段或多个参照基因组片段包含第一染色体或其片段，其中参照基因组片段来自已知不包含基因组异常的第二样品。在一些实施方案中，一个感兴趣的第一基因组片段或多个感兴趣的第一基因组片段包含性染色体或其至少一个片段，并且一个参照基因组片段或多个参照基因组片段包含常染色体或其至少一个片段。在一些实施方案中，一个感兴趣的第一基因组片段或多个感兴趣的第一基因组片段包含第一常染色体或其至少一个片段，其选自:人类21号染色体、人类13号染色体、人类14号染色体、人类15号染色体、人类16号染色体、人类18号染色体和人类22号染色体以及其片段，并且一个参照基因组片段或多个参照基因组片段包含第二常染色体或其至少一个片段，其中第二常染色体或其片段与第一常染色体或其片段不同。在一些实施方案中，将信号关联包括使用由多个标记的样品分子或其部分产生的信号(SI，S2-Sn)和由参照产生的信号(C)之间的比例(K):K1 = Sl/C, K2 = S2/0"Kn =Sn/Co在一些实施方案中，第一标记包含焚光标记、放射性标记、磁性标记或非光学标记中的至少一种。在一些实施方案中，第二标记包含荧光标记、放射性标记、磁性标记或非光学标记中的至少一种。在一些实施方案中，进行标记包括用切口核酸内切酶在第一序列基序处使双链DNA的一条链产生切口 ；和标记该DNA。在一些实施方案中，该方法还包括修复DNA上的至少一些切口。在一些实施方案中，不修复切口。在一些实施方案中，标记包含转录终止子。在一些实施方案中，用第一标记进行标记包括用DNA结合实体和甲基转移酶对样品分子的至少一种序列基序加标签，DNA结合实体选自:非切割限制酶、锌指蛋白、抗体、转录因子、转录激活剂样结构域、DNA结合蛋白、聚酰胺、形成三股螺旋的寡核苷酸以及肽核酸。在一些实施方案中，用第一标记进行标记包括用甲基转移酶对样品分子的至少一种序列基序加标签。在一些实施方案中，该方法还包括用非序列特异性标记标记样品分子。非序列特异性标记可以与第一标记和第二标记不同。在一些实施方案中，可能异常的基因组区域包括易位、添加、扩增、颠换、倒置、非整倍体、多倍体、单体性(monosomy)、三体性、21三体、13三体、14三体、15三体、16三体、18三体、22三体、三倍体性四倍体或性染色体非整倍体中的至少一种。在一些实施方案中，遗传异常包括三体性或单体性中的至少一种。
[0005]根据本文中的一些实施方案，提供了表征样品的方法。该方法可以包括在样品分子的多核苷酸序列上标记多个序列特异性位置。该方法可以包括在流体通道中使样品分子的至少一部分线性化。该方法可包括量化来自样品分子上标记的信号。该方法可以包括将来自样品分子的信号的数量与来自参照分子的信号的数量进行比较。该方法可以包括当来自样品分子的信号的数量与由参照分子产生的信号的数量不同时，确定样品DNA中遗传异常是否存在。在一些实施方案中，样品分子和参照分子来自同一生物体。在一些实施方案中，样品分子和参照分子来自同一生物体的不同组织。在一些实施方案中，样品分子和参照分子来自不同生物体。在一些实施方案中，来自参照分子信号数量的信号包括电子或光学储存的值或值集。在一些实施方案中，样品分子包含DNA。在一些实施方案中，遗传异常包括易位、添加、扩增、颠换、倒置、非整倍体、多倍体、单体性、三体性、21三体、13三体、14三体、15三体、16三体、18三体、22三体、三倍体性四倍体或性染色体非整倍体中的至少一种。在一些实施方案中，遗传异常包括三体性或单体性中的至少一种。在一些实施方案中，进行标记包括用荧光标记、放射性标记、磁性标记或非光学标记中的至少一种标记多核苷酸。在一些实施方案中，进行标记包括:用切口核酸内切酶在第一序列基序处使双链DNA的一条链产生切口 ；和标记该DNA。在一些实施方案中，进行标记还包括修复第一 DNA上的至少一些切口。在一些实施方案中，不修复切口。在一些实施方案中，标记包含转录终止子。在一些实施方案中，进行标记包括用DNA结合实体和甲基转移酶对样品分子的至少一种序列基序加标签，DNA结合实体选自:非切割限制酶、锌指蛋白、抗体、转录因子、转录激活剂样结构域、DNA结合蛋白、聚酰胺、形成三股螺旋的寡核苷酸以及肽核酸。在一些实施方案中，用第一标记进行标记包括用甲基转移酶对样品分子的至少一种序列基序加标签。
[0006]根据本文中的一些实施方案，提供了表征样品的方法。该方法可以包括标记样品核酸分子。该方法可以包括通过流体纳米通道使标记的样品核酸分子易位，其中流体纳米通道经配置延长样品核酸分子的至少一部分，并且其中流体纳米通道的长度为至少10nm，横截面直径为小于lOOOnm。该方法可包括检测流体通道中由样品核酸分子产生的信号。该方法可包括确定样品核酸分子上标记的位置。该方法可包括将样品核酸分子上标记的位置与参照基因组中标记的位置对齐，其中参照基因组由来自与样品分子相同的生物体的第二样品获得。
[0007]在一些实施方案中，本文中的任一种方法的流体纳米通道包括长度为至少1nm且横截面直径为小于5000nm的通道。在一些实施方案中，流体通道包括纳米通道。在一些实施方案中，将流体通道与基底表面平行设置。在一些实施方案中。在一些实施方案中，易位包括对标记的样品施加驱动力，驱动力选自流体流、福射场、电渗透力、电泳力、电动力、温度梯度、表面性质梯度、毛细管流、压力梯度、磁场、电场、后退弯月面(recedingmeniscus)、表面张力、热梯度、拉力、推力及其组合。
[0008]在一些实施方案中，本文中的任一种方法的样品选自细菌、病毒体、DNA分子、RNA分子、核酸聚合物、蛋白质、肽和多糖。在一些实施方案中，本文中任一种方法的样品来源于母体血液，并且其中参照分子来源于除血液之外的母体样品。在一些实施方案中，本文中的任一种方法的样品包含核苷酸，并且其中至少两种标记位于核苷酸中感兴趣区域的任一端。在一些实施方案中，本文中的任一种方法的样品包含循环胎儿细胞、循环肿瘤细胞或体液或组织。
[0009]在一些实施方案中，本文中的任一种方法包括光学检测，其包括测定实物计数(physical count)、强度、波长或标记的大小。在一些实施方案中，本文中的任一种方法包括光学检测，其包括测定样品中至少一个标记区域的长度。在一些实施方案中，本文中的任一种方法还包括测定由包含样品或样品部分的集合(pool)产生的信号。
[0010]在一些实施方案中，本文中的任一种方法包括使用由多个样品或样品部分产生的信号(SI，S2-Sn)和由参照产生的信号(C)之间的比例(K):K1 = Sl/C, K2 = S2/0"Kn =Sn/Co在一些实施方案中，Kl和Kn之间的差异用于鉴定胎儿样品的存在。在一些实施方案中，Kl和Kn之间的差异用于鉴定来自肿瘤或其它癌源的DNA的存在。在一些实施方案中，Kl和Kn之间的差异用于确定样品中遗传异常的存在。在一些实施方案中，遗传异常是非整倍体。在一些实施方案中，遗传异常是易位、添加、扩增、颠换或倒置。
[0011]在一些实施方案中，本文中的任一种方法包括来源于已知二倍体或单倍体染色体的参照。在一些实施方案中，本文中的任一种方法包括将来自样品的信号与来自元基因组的或微生物组研究的种群分布关联。在一些实施方案中，本文中的任一种方法包括产生直方图分布，以反映样品的覆盖深度。
[0012]在一些实施方案中，提供了表征样品的系统。该系统可以包括用至少两种标记标记样品分子的一个或多个区域。该系统可以包括用于使标记的样品分子易位的流体通道，其中该流体通道经配置延长样品分子的至少一部分，并且其中该流体通道的长度为至少1nm且横截面直径小于5000nm。该系统可包括用于检测流体通道中由标记的样品产生的信号的装置。
[0013]在一些实施方案中，提供了表征样品的系统。该系统可以包括用于标记样品核酸分子的一个或多个区域。该系统可以包括用于使标记的样品核酸分子易位的流体纳米通道，其中流体纳米通道被配置来延长样品核酸分子的至少一部分，并且其中流体纳米通道的长度为至少1nm和横截面直径为小于lOOOnm。该系统可包括用于检测流体通道中由样品核酸分子产生的信号的装置。
[0014]在一些实施方案中，提供了表征样品的系统。该系统可以包括用于标记样品DNA上多个序列特异性位置的区域。该系统可以包括用于使样品DNA的至少一部分线性化的区域。该系统可以包括用于量化由样品DNA上标记产生的信号的装置。
[0015]在一些实施方案中，提供了表征样品的系统。该系统可以包括用于用至少两种标记标记样品分子的部件(mean