[发明专利]利用固态纳米孔选择性分析改性的生物分子

说明书

相关申请数据

本申请依据35U.S.C.§119(e)要求于2014年5月13日提交的美国临时专利申请序列号61/992,814和2015年3月13日提交的美国临时专利申请序列号62/132,989的优先权，通过引用将其每个的全部内容结合于本文中。

技术领域

本发明涉及生物分子组成(biological molecule composition)的分析，以及特别涉及利用固态纳米孔的生物分子组成的选择性检测和量化。

背景技术

免疫沉淀和拉下试验是生物化学中的主要方法。通过区分非均匀混合物中的具体基质的能力，它们在包括蛋白质组学、表观基因组学和转录组学的广泛领域中起到重要作用。然而，尽管它们的实用性广泛，但是这些得到确定的策略具有局限性。除了要求大样本尺寸之外，它们是劳动密集型的且不能固有地量化，一般要求随后的PCR或提纯用于下游分析。出于这些原因，利用单分子灵敏度的量化技术可提供重要的优势。

发明内容

一方面，本文描述了用于生物分子组成的选择性检测和量化分析的方法。本文所描述的方法包括提供包含与易位试剂(translocating agent)络合的生物分子和非络合的生物分子的混合物。使混合物与包括至少一个纳米孔的膜接触，并穿过纳米孔施加电场以通过至少一个纳米孔易位与易位试剂络合的生物分子，其中，选择性检测络合的生物分子的易位。在一些实施方式中，本文所描述的方法进一步包括在络合的生物分子的一个或多个易位事件期间测量通过纳米孔的电流的变化。此外，该方法可以进一步包括测量络合的生物分子的易位事件的频率(速率，rate)和由易位事件的频率确定络合的生物分子的浓度。重要地，可以从溶液中回收易位的络合的生物分子，从而将其从初始混合物的非络合的生物分子中分离出来。适用于根据本文所描述的方法的分析的生物分子包括核酸和蛋白质。在一些实施方式中，例如，生物分子包括单链和双链脱氧核糖核酸(DNA)以及核糖核酸(RNA)和具有链内双螺旋的RNA。

在以下详细描述中更加详细地描述了这些和其它实施方式。

附图说明

图1示出了根据本文所描述的一个实施方式的生物分子组成分析的方法。

图2示出了根据本文所描述的一些实施方式在相同的化学计量范围内与电泳迁移试验相比的在各种电场电压下络合的生物分子易位事件频率(translocation event rate)。

图3示出了根据本文所描述的一个实施方式的最高达1:1摩尔比的易位试剂和络合的生物分子的络合的生物分子事件频率。

图4示出了根据本文所描述的一个实施方式相对于易位事件频率的络合的生物分子浓度的量化。

图5示出了根据本文所描述的一个实施方式的易位事件频率与络合的易位试剂和非络合的易位试剂的施加电压的关系。

图6示出了根据本文所描述的一个实施方式的易位事件频率与络合的易位试剂、非络合的易位和未络合的单链核酸的施加电压的关系。

图7示出了根据本文所描述的一个实施方式的易位事件频率与络合的ds-DNA和非络合的ds-DNA的施加电压的关系。

图8示出了根据本文所描述的一个实施方式相对于络合的生物分子浓度的易位事件频率。

图9示出了根据本文所描述的一个实施方式相对于ds-DNA长度的易位事件频率。

具体实施方式

通过参考以下详细描述和实施例和它们的以上和以下描述可以更容易地理解本文所描述的实施方式。然而，本文所描述的元件、设备和方法并不限于在详细描述和实施例中提供的具体实施方式。应当认识到，这些实施方式仅仅说明了本发明的原理。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，对于本领域的技术人员许多修改和调整将是显而易见的。

一方面，本文描述了用于生物分子组成的选择性检测和量化分析的方法。本文所描述的方法包括提供包含与易位试剂络合的生物分子和非络合的生物分子的混合物。使混合物与包括至少一个纳米孔的膜接触，并穿过纳米孔施加电场以通过至少一个纳米孔易位与易位试剂络合的生物分子，其中，选择性检测络合的生物分子的易位。在一些实施方式中，本文所描述的方法进一步包括在络合的生物分子的一个或多个易位事件期间测量通过纳米孔的电流的变化。此外，该方法可以进一步包括测量络合的生物分子的易位事件的频率和由易位事件的频率确定络合的生物分子的浓度。重要地，可以从溶液中回收易位的络合的生物分子，从而将其从初始混合物的非络合的生物分子中分离出来。