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公開番号2025037917
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-18
出願番号2024203129,2019568597
出願日2024-11-21,2018-09-14
発明の名称配列検出システム
出願人イルミナインコーポレイテッド
代理人個人,個人,個人
主分類C12M 1/00 20060101AFI20250311BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】エンティティタイプの配列を検出するシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】エンティティの線形配列を含むターゲット内のエンティティタイプの配列を検出する配列検出システムであって、ターゲット内のエンティティと特異的に相互作用する場合に1つ以上の機械的変化を示すDNAポリメラーゼ、ここに各々のエンティティはタイプを有し;前記1つ以上の機械的変化を電気信号に変換する機械的変化-信号トランスデューサー、ここに、一端が前記DNAポリメラーゼに結合したDNAポリマーテザー、およびポリンチャネルの狭窄部内にあるDNAポリマーテザーのレポーター領域を含み;ならびに前記電気信号を用いて前記ターゲット内の各エンティティのタイプを決定する分析サブシステムを実装するために保存されたインストラクションを含む計算機の1つまたはそれを超えるメモリを含む配列検出システムである。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ターゲット内のエンティティと特異的に相互作用する場合に１つ以上の機械的変化を示す機械的変化センサー、ここに各々のエンティティはタイプを有し；
１つ以上の機械的変化を信号に変換する機械的変化－信号トランスデューサー；および
信号を用いてターゲット内のエンティティのタイプを決定する分析サブシステム
を含む検出システム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
分析サブシステムは、
ターゲット内の特定のエンティティに対応する電気信号の各々の部分について、
電気信号の一部分からｎ派生値を計算し、ここにｎは2以上の整数であり、
特定のエンティティのタイプに対応するｎ次元レンジのボリュームに2以上の派生値をマッピングし、および
エンティティに特定のエンティティのタイプに割り当てる
ことによって電気信号を用いてターゲット内のエンティティのタイプを決定する、請求項１に記載の配列検出システム。
【請求項３】
ｎ派生値は、以下：
複数の信号の大きさのサンプルの平均；
複数の信号の大きさのサンプルの分散；および
複数の信号の大きさのサンプルの標準偏差
の1つ以上を含む、請求項２に記載の配列検出システム。
【請求項４】
分析サブシステムは、後の検索、送信、表示、およびさらなる分析の少なくとも1つのために、メモリ中のターゲット内のエンティティの対応する配列に割り当てられたエンティティのタイプの配列の表示を保存する、請求項２に記載の配列検出システム。
【請求項５】
機械的変化－信号トランスデューサーは、
電流のフローを調節する可変レジスター；
機械的変化コンポーネントを可変レジスターに結合する機械的カプラー；および
電流のフローの割合に応じて変化する電圧信号を出力する電流－電圧コンバーター
をさらに含む、請求項１に記載の配列検出システム。
【請求項６】
ターゲットはプライマー会合DNAテンプレートポリマーであり；
機械的変化コンポーネントはDNAポリメラーゼであり；
機械的カプラーは、一端がDNAポリメラーゼに結合したDNAポリマーテザーであり；および
可変レジスターは、ポリンチャネル内の狭窄部内にあるDNAポリマーテザーのレポーター領域である、請求項５に記載の配列検出システム。
【請求項７】
活性部位内のヌクレオチドポリリン酸と特異的に会合する場合に機械的変化を示す核酸－ポリメラーゼの機械的変化コンポーネント；
核酸ポリメラーゼの機械的変化コンポーネントの機械的変化を出力信号に変換する機械的変化－信号トランスデューサー；および
出力信号を使用して、核酸ポリマーターゲット内のモノマーのタイプの配列を決定する分析サブシステム
を含む配列検出システム。
【請求項８】
機械的変化－信号トランスデューサーは：
一端が核酸ポリメラーゼの機械的変化コンポーネントに結合し、核酸ポリメラーゼの機械的変化コンポーネントが機械的変化を受ける場合にポリンチャネルの狭窄部を通って移動するレポーター領域を含み、電流を構成するポリンチャネルを通るイオンのフローを可変的に調整するテザー；および
ポリンチャネルを通る電流フローの割合に対応して変化する電圧信号を出力する電流－電圧コンバーター
をさらに含む、請求項７に記載の配列検出システム。
【請求項９】
レポーター領域はオリゴヌクレオチドであり、レポーター領域内の異なるヌクレオチドサブ配列は、ポリンチャネルの狭窄部内に位置する場合に電流フローに異なる抵抗を提供する、請求項８に記載の配列検出システム。
【請求項１０】
レポーター領域はオリゴデオキシヌクレオチドであり、レポーター領域は同様の長さのオリゴデオキシヌクレオチドに対する平均抵抗よりも大きい電流フローに対する抵抗を示す、請求項９に記載の配列検出システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
背景
産業および研究環境では、さまざまな種類のオブジェクトまたはエンティティの配列に遭遇する。DNA配列決定およびRNA配列決定は、多くの異なる研究、診断、法医学、および製薬のプロセスと応用で採用されている。多くの配列検出システムは、複数のタイプの検出器と、検出器から出力される複数のタイプの信号を使用して、入力ターゲット配列内のエンティティとオブジェクトのタイプを識別する。多くの場合、電磁気センサーは、電磁気センサーを通過するオブジェクトやエンティティの寸法および電気特性によって異なる電気信号を生成するために使用される。特定の配列検出システムでは、光学センサーを使用して、オブジェクトまたはエンティティによって吸収される光の波長によって、またはオブジェクトまたはエンティティから生成される光学画像の計算処理によって、ターゲット配列内のエンティティおよびオブジェクトを識別および分類する。さらなる検出器には、重量検出器、体積検出器、および磁化率検出器が含まれる。
続きを表示（約 1,600 文字）【０００２】
配列検出器は、多くの場合、入力ターゲットのオブジェクトまたはエンティティの配列を決定および報告する信頼性および精度によって、入力ターゲット配列を同定する速度によって、および配列検出器のコストおよび複雑さによって特徴付けられる。多くの場合、信頼性および精度の増大は費用および複雑さの増大を伴う。現実世界の適用において配列検出器を最適に使用するために、システムおよびプロセスエンジニアは、特定の適用に使用するためのさまざまなタイプの配列検出器を評価および比較しようとしている。このため、システムおよびプロセスエンジニア、研究者、診断士、および配列検出器のその他のユーザーは、配列検出パラメータおよび特定の適用の目標を最適に満たす特定の配列検出プロセスおよびシステムの同定および展開を促進するために、新しい異なるタイプの配列検出器を継続的に探している。
【発明の概要】
【０００３】
概要
本明細書では、ターゲット内のエンティティと特異的に相互作用する場合に1つまたはそれを超える機械的変化を示す機械的変化センサーを含む検出システムを論じる。各エンティティは、タイプ、1つまたはそれを超える機械的変化を信号に変換する機械的変化－信号変換器、および信号を使用してターゲット内のエンティティのタイプを決定する分析サブシステムを有する。本明細書は、活性部位内のヌクレオチドポリリン酸と特異的に会合する場合に機械的変化を示す核酸－ポリメラーゼ機械的変化コンポーネント；核酸－ポリメラーゼ機械的変化コンポーネントにおける機械的変化を出力信号に変換する機械的変化－信号変換器、および核酸ポリマーターゲット内のモノマーのタイプの配列を外部信号を使用して決定する分析サブシステムを含む、配列検出システムをさらに論じる。本明細書は、さらに、配列検出システムによって信号出力からモノマー配列を決定する方法を論じ、この方法には、モノマーの配列中の異なるモノマーに各々対応する信号の部分を各信号部分について同定し、信号部分からn派生値（n derived value）（nは２以上の整数）を計算し、n派生値を特定のタイプのモノマーに対応するn次元レンジボリューム（n－dimensional range volume）にマッピングし、信号部分に割り当てられたモノマーのタイプに相補的なモノマーのタイプの配列の象徴的な表示を発生および保存することが含まれる。ある種の場合において、信号派生値は、モノマーの配列中の異なるモノマーを同定するのに十分となり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図1は、１つの例において、第１のタイプの機械的変化ベースの配列検出器へのターゲット入力、およびそれによる決定した配列表示出力を示す。
【０００５】
図2は、第1のタイプの機械的変化ベースの配列検出器に基づく配列検出システムの１つの実施を示す。
【０００６】
図3A～3Fは、１つの例において、図2に示す配列検出システムの機械的変化センサーコンポーネントを示す。
【０００７】
図4は、１つの例において、図2に示す配列検出システム内の機械的変化－検出サブシステムによる機械的変化センサーコンポーネントの形状の変化からの電圧信号の生成を示す。
【０００８】
図5は、１つの例において、図2に示す機械的変化ベースの配列検出器204の内部コンポーネントを示す。
【０００９】
図6A～6Dは、１つの例において、ターゲット内で生じる4つの異なるタイプのオブジェクトのそれぞれによって生成された電圧信号を示す。
【００１０】
図7は、4つのオブジェクトタイプa、b、c、dそれぞれの10個のオブジェクトを含む試験ターゲットから配列検出システムによって生成された仮想分析結果を示す。
（【００１１】以降は省略されています）

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