s)。该系统可以包括用于使标记的样品分子线性化的部件。该系统可以包括用于检测流体通道中由标记的样品产生的信号的部件。
[0016]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部件。该系统可以包括用于使标记的样品核酸分子线性化的部件。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部件。
[0017]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部件。该系统可以包括用于使样品DNA的至少一部分线性化的部件。该系统可以包括用于量化样品DNA上由标记产生的信号的部件。
[0018]在一些实施方案中，本文中描述的任一种系统能够表征选自细菌、病毒体、DNA分子、RNA分子、核酸聚合物、蛋白质、肽和多糖的样品。在一些实施方案中，本文中描述的任一种系统可以表征来源于母体血液的样品，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，本文中描述的任一种系统能够表征包含核苷酸的样品，并且其中至少两种标记位于核苷酸中感兴趣的区域的任一端。在一些实施方案中，本文中描述的任一种系统能够表征包含循环胎儿细胞、循环肿瘤细胞或体液或组织的样品。
[0019]在一些实施方案中，本文中描述的任一种系统可以包括选自焚光标记、放射性标记、磁性标记或其组合的标记。在一些实施方案中，本文中描述的任一种系统可经配置用于光学检测，其中光学检测包括测定实物计数、强度、波长或标记的大小。在一些实施方案中，光学检测包括测定样品中至少一种标记的区域的长度。在一些实施方案中，本文中描述的任一种系统经配置可以用于将信号关联，其中将信号关联包括测定由样品池或样品部分的集合产生的信号。在一些实施方案中，本文中描述的任一种系统经配置可以用于将信号关联，其中将信号关联包括使用由多种样品或样品部分产生的信号(S1，S2…Sn)和由参照产生的信号(C)之间的比例(K):K1 = S1/C，K2 = S2/0..Kn = Sn/C。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。
[0020]在一些实施方案中，本文中描述的任一种系统可包括来源于已知二倍体或单倍体染色体的参照。
[0021]在一些实施方案中，本文中描述的任一种系统可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。
[0022]在一些实施方案中，本文中描述的任一种系统的流体通道包括纳米通道。在一些实施方案中，将本文中描述的任一种系统的流体通道与基底表面平行设置。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、表面张力、热梯度、拉力、推力及其组合。
[0023]在一些实施方案中，本文中描述的任一种系统经配置产生直方图分布，以反映样品的覆盖深度。
[0024]在一些实施方案中，提供了用于实施本文中描述的任一种方法的试剂盒。
[0025]在一些实施方案中，提供了用于使用本文中描述的任一种系统的试剂盒。
[0026]附图简要说明
[0027]图1是根据本文中的一些实施方案，说明流经纳米流体通道的样品分子或颗粒(卵形体)和参照或比较分子或颗粒(球体)的示意图。
[0028]图2是说明检测由标记的分子或颗粒发射的信号以对样品和参照分子或颗粒的量、强度和结构(configurat1n)制表的成像设置的实施方案的示意图。
[0029]图3a说明由PCR产生、在单个纳米流动通道中荧光着色、流动和成像的具有已知大小(233bp、498bp和834bp)的小双链DNA片段的一系列图像。图3b示出在相同纳米流动通道中混合在一起、流动和成像的相同双链DNA片段。在直方图中标绘荧光信号。
[0030]图4是说明描绘由具有已知大小(233bp、498bp和834bp)的单独标记的DNA分子发射的光子的高斯曲线的一系列图。总计数和强度与质量和/或分子大小成线性比例。在线性动态范围内，可通过该方法推测未知分子大小和数量。
[0031]图5是使用来自图4的信息在线性动态范围内说明对未知分子大小和数量的推测的一系列散点图。
[0032]图6是说明按参照基因组(人类基因组版本19)标绘的基因组DNA片段的直方图。y-轴示出特异性染色体区域的覆盖深度。除了没有序列信号(如着丝粒和端粒)的区域之夕卜，观察到整个基因组的均匀分布。
[0033]图7a是说明与I号染色体对齐的来自人类雄性样品的二倍体基因组片段的图。y-轴提供了覆盖数量。X-轴提供了核苷酸位置。平均覆盖深度为5X。图7b是示出显示出平均覆盖深度为2X-2.5X(大致为二倍体常染色体深度的一半)的来自相同雄性样品的单倍体性染色体X的图，显示了使用本文中一些实施方案的方法和平台的定量测量。
[0034]发明详述
[0035]胎儿的小DNA片段脱落进入母体血流。也已发现肿瘤将DNA释放到血液中。本文一些实施方案的方法是用于分析血液中的多核苷酸片段如DNA片段以检测来自胎儿或肿瘤的多核苷酸或细胞的存在。本文一些实施方案的方法还用于分析母体血液中胎儿DNA以检测遗传异常。在一些优选实施方案中，本文中描述的方法需要使用基于纳米流体的单分子检测平台以鉴定遗传异常。本文一些实施方案的方法和装置具有分析小或大分子如小或大DNA分子的优点。在一些实施方案中，用至少一种模式标记感兴趣的分子或区域，且用至少一种模式标记感兴趣的参照分子或区域。该分子可在微流体通道中被线性化，且可将感兴趣的分子或区域的覆盖深度与参照分子的覆盖深度比较，以确定感兴趣的分子的拷贝数。
[0036]据估计母体血液中约3-15%的短DNA是胎儿来源的。本文描述了使用并入流体学的方法而容易地检测和定量小分子包括短DNA片段的方法。在一些优选实施方案中，该方法包括在没有测序或组装的情况下量化短DNA片段。
[0037]现有产前测试包括针穿刺以吸取羊水，可导致流产和其它并发症。此外，许多目前的癌检测方法也包括侵入性程序如活组织检查。根据本文中一些实施方案，提供了非侵入性的产前测试方法。在一些实施方案中，该方法用于测试血液。在一些实施方案中，该方法仅测试血液样品，且并不测试来自其它组织的样品。
[0038]本文还描述了使用并入流体学的方法而检测较大分子包含较长DNA片段并追踪其来源的方法。例如，在一些实施方案中，DNA片段可被追溯回至肿瘤或癌的其它来源。在一些优选实施方案中，该方法用于追踪DNA片段的来源以鉴定或表征遗传异常。
[0039]在一个优选实施方案中，分析来自母体血液样品的循环DNA以鉴定或定量相对母体基因组的胎儿DNA。在一些实施方案中，该信息用于在没有侵入性测试的情况下确定胎儿基因组健康状况(如21三体)。其全部内容通过引用并入本文的Yahya-Graison 等(Yahya-Graison et al., Classificat1n of Human Chromosome 21Gene-Express1n Variat1ns in Down Syndrome:1mpact on Disease Phenotypes (唐氏综合症中人类21号染色体基因-表达变异的分类:对疾病显形的影响)，Am J Hum Genet2007，81 (3):475-491)描述的HSA21寡核苷酸试验中提供了用于检测非整倍体的试验中使用的适合寡核苷酸的实例。
[0040]在一些实施方案中，将感兴趣的样品与参照样品进行比较。在一些实施方案中，感兴趣的样品来源于母体血液样品。在一些实施方案中，参照样品是来自除血液之外的来源的母体样品。在一些实施方案中，母体参照样品包含多核苷酸如从除血液之外的二倍体组织分离的DNA。在一些实施方案中，母体参照样品包含口腔样品、唾液(saliva)样品、尿样品、痰(sputum)样品或眼泪样品。例如，在一些实施方案中，与母体口腔样品比较，检测母体血液样品中的21三体。
[0041]在一些实施方案中，在进行本文中描述的方法之前，为了胎儿核酸富集感兴趣的样品。例如，在一些实施方案中，使用可被抗体沉淀(pull down)的胎儿细胞特异性标记物富集胎儿细胞。在一些实施方案中，对感兴趣的样品进行大小分级。然而，可使用领域技术人员已知的任何富集方法。
[0042]在一些实施方案中，感兴趣的样品来源于肿瘤细胞或疑似肿瘤细胞或与肿瘤细胞流体连通的组织(例如血液)。在一些实施方案中，参照样品是来自健康细胞的样品。在一些实施方案中，参照样品来自与肿瘤细胞或疑似肿瘤细胞相同的生物体的健康细胞。在一些实施方案中，参照样品选自几乎不包含或不可能包含肿瘤细胞的组织或来自肿瘤细胞的核酸。
[0043]本领域技术人员应认识到，感兴趣的样品可包括来自各种来源的核酸。在一些实施方案中，感兴趣的样品包含来源于环境样品的细菌或病毒体、动物或植物组织、血液或其它体液。在一些实施方案中，DNA片段用于检测染色体异常或癌基因组。
[0044]如本领域技术人员应认识到，本文中描述的方法可用于制备和分析来自循环胎儿或肿瘤细胞的DNA。例如，在一些实施方案中，在分析前对细胞进行细胞裂解以释放感兴趣的 DNA。
[0045]在一些实施方案中，试验或分析了全基因组。在一些实施方案中，仅试验或分析了一部分基因组。在一些实施方案中，试验或分析了全部染色体。在一些实施方案中，仅试验或分析了一部分染色体。在一些实施方案中，分析了全基因。在一些实施方案中，仅试验或分析了一部分基因。
[0046]本文中描述的信号可包括任何适合的信号，包括光学信号，荧光信号、非光学信号、辐射信号、电信号、磁性信号、化学信号或其任何组合。在一些实施方案中，信号由以下产生:电子自旋共振分子、荧光分子、化学发光分子、放射性同位素、酶底物、生物素分子、抗生物素蛋白分子、电荷转移分子、半导体纳米晶体、半导体纳米颗粒、胶质金纳米晶体、配体、微珠、磁珠、顺磁性颗粒、量子点、显色底物、亲和分子、蛋白质、肽、核酸、碳水化合物、抗原、纳米线、半抗原、抗体、抗体片段、脂质或其组合。
[0047]在一些实施方案中，通过使用一种或多种激发源来诱导荧光性、化学发光、磷光、生物发光或其任何组合来产生信号。适合的激发源包括激光、可见光源、红外光源、紫外光源或其任何组合。
[0048]在一些实施方案中，对核苷酸或有关的信号(例如荧光团)的检测是定量的。在一些实施方案中，量化核苷酸的长度。在一些实施方案中，量化分子大小。在一些实施方案中，信号的强度与分子的长度相关。例如，如图3a中所示，较长DNA分子可产生比短DNA分子强的信号。在一些实施方案中，信号的强度与样品或流体通道中DNA的量相关。
[0049]在一些实施方案中，分析了样品的复制数变化，例如，如美国专利公开号20130034546所述，该专利公开的全部内容通过引用并入本文。
[0050]特定分子如来源于不同染色体的DNA片段的数量可在本文提供的方法中定量测量。在一些实施方案中，据观察，来源于二倍体常染色体的基因组DNA的量是来源于二倍体性染色体的两倍。在一些实施方案中，这种片段的数量反映了来源染色体的拷贝数。在一些实施方案中，使用两种或三种颜色标记。
[0051]在一些实施方案中，检测染色体来源的片段，且用相对比例鉴定非整倍体。在一些实施方案中，使用比例Kl = S1/C和K2 = S2/C计算核苷酸的拷贝数，其中Kl是第一样品与对照样品的信号比例，而K2是第二样品与对照样品的信号比例。预