[发明专利]估计DNA芯片探针-靶亲和性的方法和制造DNA芯片的方法

说明书

一种估计第一DNA链或“探针”与第二DNA链或“靶”杂交形成长度为L_bp的杂交体的亲和性φ的方法，所述方法包括：在杂交体的一组M个分区的每一分区内，计数一组P个DNA链杂交体的每一杂交体存在于所述分区中的次数，所述杂交体长度为k，小于长度L_bp，或是“k‑杂交体”；对于长度为L_bp的杂交体中一组L个错配组合的每一错配组合，确定所述错配对是否存在于所述杂交体中；和根据以下关系式计算亲和性φ：该表达式中：是当P个k‑杂交体组的第p个k‑杂交体存在于所述分区的第m个区域时，定量此第p个k‑杂交体对亲和性φ的贡献的预定标量，且x_m，p是这第p个k‑杂交体在所述分区的第m个区域中被计数的次数；和α是实数项。

本发明涉及转录物组领域，尤其是DNA链之间的杂交研究。

本发明特别用于设计杂交支持物的领域，尤其是DNA芯片。

技术领域

DNA芯片测量转录物表达水平，这是根据简单DNA链与互补DNA链一起时自发重新形成双链的性质，即其与互补链杂交的性质。为了解生物样品中的转录物表达水平，DNA芯片包括含氮碱基的序列，称为“探针”，其设计成与一组感兴趣转录物或“靶”转录物特异杂交。为提高测量的稳健性，转录物由数个探针靶向，共同形成“探针组”。出于高速筛选的目的，DNA芯片因而包括靶向I个转录物的I个“探针组”，总共J个不同探针。出于测量目的，每一探针同样重复大量次数，重复的探针布置在孔中。

寻求表达的靶转录物能产生数千个或数以万计的含氮碱基A、G、C、T，其首先通过扩增过程转化成含较小DNA片段的溶液，所述片段长度通常为25-200个含氮碱基，由荧光着色剂标记。如此获得的溶液随后沉积于DNA芯片孔中。每一孔对应于重复数次并针对转录物设计的探针，这因而引起一些这类片段与孔中探针的杂交。洗涤DNA芯片以仅保持孔中形成的杂交体后，每一孔荧光的测量随后通过高分辨率扫描仪实施，该量度代表孔中存在的杂交体数量。随后应用表述“探针荧光”或“探针强度”。

为较好理解以下内容，必须引入下列定义。因此，术语“探针”指构成DNA芯片、更常指采用与探针杂交的任何装置的含氮碱基或“核苷酸”序列。术语“靶”指来自转录物的含氮碱基序列，能与其探针形成杂交体。表述“特异靶”涉及这样的靶，其对应于已鉴定的转录物的一部分、根据碱基序列和转录物中的定位针对其设计探针。术语“完美”或“相同”杂交体涉及由探针和靶形成的杂交体，其在含氮碱基方面彼此严格互补(杂交体更多地被称为“完美匹配”)。表述“错配”涉及探针与靶的杂交体，其中彼此面对的探针的碱基与靶的碱基不互补(更多地被称为“错配”)或是不面对任何碱基的靶的或探针的碱基(更多地被称为“缺口”)。这也称为探针与靶错配。术语“k-聚体”涉及k个核酸碱基的序列。含氮碱基序列的“长度”对应于其包含的含氮碱基数目。探针/靶杂交体的长度更通常对应于探针的长度。

DNA芯片的一般原理似乎简单，因为其包括选择对应于互补转录物片段的DNA序列的探针，然而难以将其付诸实施以获得高质量DNA芯片。

事实上，首先，可能认为选择与靶形成完美杂交体的探针是足够简单的。目前，完美杂交体可能太不稳定，从而无法耐受洗涤，这最终导致所测信号过弱，无法确定转录物表达水平。因此应注意，对于给定转录物，其产生探针的部分不等同，因而最好是选择能获得足够稳定以获得有意义的测量的探针/靶杂交体的转录物部分。此外，潜在显示一个或多个错配的探针与靶也可能稳定杂交。这种靶能够与特异靶不同，可源自生物样品中存在的另一转录物，该情况中获得错误检测或“假阳性”。

这是寻求探针的原因，所述探针：

-仅靶向转录物的单一确定部分，该部分独特且因而与在另一位置的转录物自身或生物样品内可能存在的另一转录物中所见不同，并展示出与显示错配的任何其它靶亲和性低。随后应用表述“特异探针”；和

-展示出与特异靶的强亲和性，即与之形成稳定杂交体。这称为“探针与特异靶的强亲和性”，或者“亲和”或“敏感”探针。