Цифровой анализ молекулярных анализируемых веществ с помощью электрических способов - RU2016106961A

1. Композиция, содержащая

участок-зонд, причем участок-зонд способен специфично связываться с целевым анализируемым веществом; и

по меньшей мере один линкерный участок, присоединенный к участку-зонду, причем линкерный участок содержит нуклеотидную последовательность, способную специфично связываться с частью по меньшей мере одного концевого участка, при этом концевой участок содержит гомополимерный участок оснований, содержащий по меньшей мере 25 последовательных нуклеотидов, причем как участок-зонд, так и концевой участок содержат отдельную молекулу нуклеиновой кислоты.

2. Композиция по п. 1, дополнительно содержащая по меньшей мере один концевой участок, причем часть каждого концевого участка способна специфично связываться с отличным линкерным участком.

3. Композиция по п. 2, причем концевой участок и участок-зонд ковалентно связаны посредством остова нуклеиновой кислоты.

4. Композиция по п. 2, причем концевой участок дополнительно содержит один или несколько нуклеотидов, содержащих одно или несколько оснований, которые отличаются от оснований в пределах гомополимерного участка оснований.

5. Композиция по п. 1, причем линкерный участок способен специфично связываться с частями множественных концевых участков.

6. Композиция по п. 1, причем гомополимерный участок оснований содержит поли-А конец, поли-Т конец, поли-С конец или поли-G конец.

7. Композиция по п. 1, причем гомополимерный участок оснований содержит по меньшей мере 100 последовательных нуклеотидов.

8. Композиция по п. 1, причем гомополимерный участок оснований содержит по меньшей мере 200 последовательных нуклеотидов.

9. Композиция по п. 1, причем целевое анализируемое вещество включает в себя белок, пептид или нуклеиновую кислоту.

10. Композиция по п. 1, причем участок-зонд входит в состав белка, пептида или нуклеиновой кислоты.

11. Композиция по п. 1, причем участок-зонд входит в состав антитела.

12. Композиция по п. 1, причем последовательность линкерного участка содержит по меньшей мере 10 нуклеотидов.

13. Композиция по п. 1, причем последовательность линкерного участка содержит 20-25 нуклеотидов.

14. Композиция по п. 2, причем концевой участок дополнительно содержит

нуклеотид, прилегающий к гомополимерному участку оснований, причем нуклеотид содержит основание, которое отличается от оснований в пределах гомополимерного участка оснований;

второй гомополимерный участок оснований, прилегающий к указанному нуклеотиду, причем второй гомополимерный участок оснований содержит основания, которые отличаются от основания указанного нуклеотида; и

необязательно некоторое число дополнительных гомополимерных участков оснований, каждый из которых отделен от прилегающего гомополимерного участка оснований посредством промежуточного нуклеотида, причем основание промежуточного нуклеотида отличается от оснований каждого прилегающего гомополимерного участка оснований.

15. Композиция по п. 14, причем каждый гомополимерный участок оснований содержит одинаковое основание.

16. Композиция по п. 14, причем нуклеотид и каждый необязательный промежуточный нуклеотид содержат одинаковое основание.

17. Библиотека, содержащая некоторое число композиций по п. 14, причем (1) каждый участок-зонд ассоциирован с некоторым числом линкерных участков, и (2) каждый линкерный участок специфично связывается с частью отличного концевого участка.

18. Библиотека по п. 17, причем длины всех концевых участков в библиотеке являются постоянными.

19. Способ характеристики по меньшей мере одного целевого анализируемого вещества, включающий

получение некоторого числа множеств упорядоченных концевых участков, причем каждое из множеств упорядоченных концевых участков содержит один или несколько концевых участков по любому из пп. 2-18 и направлено на определенное подмножество из отличных целевых анализируемых веществ с длиной N, причем отличные целевые анализируемые вещества с длиной N иммобилизированы на разделенных в пространстве участках подложки;

приведение в контакт отличных целевых анализируемых веществ с длиной N с участками-зондами по любому из пп. 1-18 при условиях, предназначенных для

стимуляции специфичного связывания участков-зондов на участках-зондах с одним или несколькими иммобилизированными отличными целевыми анализируемыми веществами с длиной N;

осуществление по меньшей мере М циклов, причем осуществление включает

(1) этап гибридизации, включающий приведение в контакт связанных участков-зондов с концевыми участками, причем каждый концевой участок специфично связывается с линкерным участком участка-зонда;

(2) этап синтеза, причем этап синтеза включает приведение в контакт связанных концевых участков с реакционной смесью, содержащей реагенты, и в условиях, которые приводят в результате к синтезу полинуклеотидной нити с помощью концевого участка в качестве матрицы; и

(3) этап отсоединения, причем этап отсоединения включает отсоединение концевых участков или участков-зондов от отличных целевых анализируемых веществ с длиной N;

детектирование в течение каждого по меньшей мере из М циклов некоторого числа исходящих сигналов от разделенных в пространстве участков подложки; и

определение из детектированного некоторого числа исходящих сигналов по меньшей мере К бит информации на цикл для одного или нескольких отличных целевых анализируемых веществ с длиной N, причем по меньшей мере К бит информации применяют для определения общего числа L бит информации, где K×M=L бит информации, a L>log₂(N), и причем L бит информации применяют для выявления одного или нескольких отличных целевых анализируемых веществ с длиной N.

20. Способ по п. 19, включающий, что L>log₂(N), и включающий, что L включает биты информации, применяемые для исправления ошибок в некотором числе сигналов.

21. Способ по п. 19, включающий, что L>log₂(N), и включающий, что L включает биты информации, которые упорядочены в предварительно определенном порядке.

22. Способ по п. 21, включающий, что предварительно определенный порядок является случайным порядком.

23. Способ по п. 19, включающий, что L>log₂(N), и включающий, что L включает биты информации, применяемые для определения идентифицирующего кода для каждого из отличных целевых анализируемых веществ с длиной N.

24. Способ по п. 19, включающий, что L>log₂(N), и включающий, что L включает биты информации, содержащие ключ для расшифровки порядка во множествах упорядоченных концевых участков для каждого цикла по меньшей мере в М циклах.

25. Способ по п. 19, дополнительно включающий применения ключа для расшифровки идентификационной информации одного или нескольких отличных целевых анализируемых веществ с длиной N.

26. Способ по п. 19, дополнительно включающий оцифровку некоторого числа сигналов для расширения динамического диапазона детекции некоторого числа сигналов.

27. Способ по п. 19, дополнительно включающий сравнение L бит информации, определенных для целевого анализируемого вещества с длиной N, с предполагаемыми битами информации, которые предоставлены ключом, причем сравнение применяют для определения идентификационной информации о целевом анализируемом веществе с длиной N.

28. Способ по п. 19, включающий, что способ реализуют при помощи компьютера.

29. Способ по п. 19, дополнительно включающий определение из L бит информации исправления ошибок для некоторого числа исходящих сигналов.

30. Способ по п. 29, включающий, что исправление ошибок включает применение кода Рида-Соломона.

31. Способ по п. 20, дополнительно включающий определение числа множеств упорядоченных концевых участков на основе числа отличных целевых анализируемых веществ с длиной N.

32. Способ по п. 19, включающий, что подложка содержит по меньшей мере один транзистор, причем транзистор детектирует некоторое число исходящих сигналов.

33. Способ по п. 32, включающий, что транзистор имеет структуру ионно-чувствительного полевого транзистора (ISFET).

34. Набор для получения характеристики по меньшей мере одного целевого анализируемого вещества, содержащий

некоторое число емкостей для участков-зондов, причем каждая емкость для участка-зонда содержит отличную молекулу, содержащую участок-зонд и линкерный участок по п. 1;

некоторое число емкостей для упорядоченных концевых участков, причем каждая емкость для концевого участка содержит отличную молекулу нуклеиновой кислоты, содержащую концевой участок по п. 1;

емкость для реакционной смеси, содержащую реакционную смесь, которая содержит ферменты и полинуклеотиды, применяемые для синтеза матричной полинуклеотидной нити от одного из концевых участков; и

инструкции по применению, включающие инструкции по приведению в контакт целевого анализируемого вещества с содержимым по меньшей мере одной емкости для участка-зонда, или его частью, содержимым по меньшей мере одной емкости для концевого участка, или его частью, и содержимым емкости для реакционной смеси, или его частью, в условиях, которые приводят в результате к синтезу продукта реакции в виде полинуклеотидной нити.

35. Набор для получения характеристики по меньшей мере одного целевого анализируемого вещества, содержащий

некоторое число емкостей для композиции, причем каждая емкость для композиции содержит отличную композицию по любому из пп. 1-18;

емкость для реакционной смеси, содержащую реакционную смесь, которая содержит ферменты и полинуклеотиды, применяемые для синтеза матричной полинуклеотидной нити от одного из концевых участков при наличии концевого участка; и

инструкции по применению, включающие инструкции по приведению в контакт целевого анализируемого вещества с содержимым по меньшей мере одной емкости для участка-зонда, или его частью, и содержимым емкости для реакционной смеси, или его частью, в условиях, которые приводят в результате к синтезу продукта реакции в виде полинуклеотидной нити.

36. Набор по п. 34 или 35, причем инструкции по применению дополнительно включают

инструкции по осуществлению по меньшей мере М циклов, причем осуществление включает

(1) если концевые участки не являются ковалентно прикрепленными к участкам-зондам, то этап гибридизации, включающий приведение в контакт связанных участков-зондов с концевыми участками, причем каждый концевой участок специфично связывается с линкерным участком участка-зонда;

(2) этап синтеза, причем этап синтеза включает приведение в контакт связанных концевых участков с реакционной смесью, содержащей реагенты, и в условиях, которые приводят в результате к синтезу полинуклеотидной нити с помощью концевого участка в качестве матрицы; и

(3) этап отсоединения, причем этап отсоединения включает отсоединение концевых участков или участков-зондов от отличных целевых анализируемых веществ с длиной N;

инструкции по детектированию в течение каждого по меньшей мере из М циклов некоторого числа исходящих сигналов от разделенных в пространстве участков подложки; и

инструкции по определению из некоторого числа сигналов по меньшей мере К бит информации на цикл для одного или нескольких отличных целевых анализируемых веществ с длиной N, причем по меньшей мере К бит информации применяются для определения общего числа L бит информации, где K×M=L бит информации, a L>log₂(N), и причем L бит информации применяются для определения наличия или отсутствия одного или нескольких отличных целевых анализируемых веществ с длиной N.

37. Набор по п. 36, причем L>log₂(N).

38. Набор по п. 36, дополнительно содержащий инструкции по определению идентификационной информации каждого из отличных целевых анализируемых веществ с длиной N с помощью L бит информации, причем L содержит биты информации для идентификации цели.

39. Набор по п. 36, дополнительно содержащий инструкции по определению порядка у некоторого числа множеств упорядоченных реагентов-зондов с помощью L бит информации, причем L содержит биты информации, которые упорядочены в предварительно определенном порядке.

40. Набор по п. 36, причем предварительно определенный порядок является случайным порядком.

41. Набор по п. 36, дополнительно содержащий инструкции по применению ключа для расшифровки порядка у некоторого числа множеств упорядоченных реагентов-зондов.