特許7684538IP Force 特許公報全文掲載

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関連出願の相互参照 本出願は、２０２０年４月２１日に出願された「単分子センサアレイを用いたハイスループットＤＮＡ配列決定」という名称の米国仮出願第６３／０１３，２３６号（代理人整理番号ＲＯＡ－１００２Ｐ－ＵＳ／Ｐ３６０８３－ＵＳ）の優先権を主張し、その内容全体を参照により本明細書に組み込む。本出願はまた、２０２０年１０月１５日に国際公開第２０２０／２１０３７０号として公開された、「磁気センサアレイを用いる合成による核酸配列決定」という名称の２０２０年４月８日に出願されたＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０／２７２９０（代理人整理番号ＲＯＡ－１０００－ＷＯ／Ｐ３５０９７－ＷＯ）、及び２０２１年３月７日に出願された、「核酸配列決定のための磁気センサアレイ、並びにそれを作製及び使用する方法」という名称のＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０２１／０２１２７４（代理人整理番号ＲＯＡ－１００１－ＷＯ／Ｐ３５９６７－ＷＯ）の全体をあらゆる目的のために参照により組み込む。

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

本開示の目的、特徴、及び利点は、添付の図面と併せて、特定の実施形態の以下の説明から容易に明らかになるであろう。
【図1】 図１は、いくつかの実施形態による、磁気センサの一部を示す。
【図2A】 いくつかの実施形態に従って使用され得る、磁気抵抗（ＭＲ）センサの抵抗を示す。
【図2B】 いくつかの実施形態に従って使用され得る、磁気抵抗（ＭＲ）センサの抵抗を示す。
【図3A】 図３Ａは、いくつかの実施形態に従って使用され得るスピントルク発振子（ＳＴＯ）センサを示す。
【図3B】 図３Ｂは、例示的な条件下でのＳＴＯの実験応答を示す。
【図3C】 いくつかの実施形態に従って使用され得るＳＴＯの短いナノ秒のフィールドパルスを示す。
【図3D】 いくつかの実施形態に従って使用され得るＳＴＯの短いナノ秒のフィールドパルスを示す。
【図4A】 図４Ａは、その近傍にある数Ｎのクローン増幅ＤＮＡ鎖を感知するために使用されるクラスタ配列決定装置の単一センサを示す。
【図4B】 図４Ｂは、いくつかの実施形態による、それぞれの１本鎖ＤＮＡ（ｓｓＤＮＡ）を監視するためにＳＭＡＳ装置によってそれぞれ使用される例示的な複数のＳ個の一分子センサを示す図である。
【図5A】 図５Ａは、いくつかの実施形態による、核酸配列決定のための例示的なＳＭＡＳ装置の構成要素を示すブロック図である。
【図5B】 いくつかの実施形態による、核酸配列決定のための例示的なＳＭＡＳ装置の一部を示す。
【図5C】 いくつかの実施形態による、核酸配列決定のための例示的なＳＭＡＳ装置の一部を示す。
【図5D】 いくつかの実施形態による、核酸配列決定のための例示的なＳＭＡＳ装置の一部を示す。
【図5E】 図５Ｅは、いくつかの実施形態によるセンサの正方格子（又は格子）パターンを示す。
【図6A】 図６Ａは、いくつかの実施形態によるセンサ、コイル状状態のＤＮＡ鎖、及び標識を示す。
【図6B】 図６Ｂは、いくつかの実施形態による、センサ、細長いＤＮＡ鎖、及び標識の例示的な寸法を示す。
【図7A】 図７Ａは、いくつかの実施形態による、ＳＭＡＳ装置のセンサアレイの充填限界を推定するための例示的な幾何学的配置を示す。
【図7B】 図７Ｂは、いくつかの実施形態による、正方格子に配置されたＳＭＡＳ装置のセンサを示す。
【図8A】 いくつかの実施形態による、六角形のパターンで配置されたＳＭＡＳ装置のセンサを示す。
【図8B】 いくつかの実施形態による、六角形のパターンで配置されたＳＭＡＳ装置のセンサを示す。
【図9A】 図９Ａは、いくつかの実施形態による、ＳＭＡＳ装置のセンサアレイの充填限界を推定するための例示的な幾何学的配置を示す。
【図9B】 図９Ｂは、いくつかの実施形態による、六角形格子で配置されたＳＭＡＳ装置のセンサを示す。
【図10】 図１０は、例示的なＳＭＡＳ実装の密度を最先端のクラスタ配列決定装置と比較する。
【図11】 図１１は、いくつかの実施形態による、ＳＭＡＳ装置を使用して複数の核酸鎖を配列決定する例示的な方法を示す。
【図12】 図１２は、いくつかの実施形態による、加法的アプローチを使用する配列決定手順のフロー図である。
【図13】 図１３は、いくつかの実施形態による加法的配列決定プロトコルを示す図である。
【図14】 図１４は、いくつかの実施形態による、減法的アプローチを使用する配列決定手順のフロー図である。
【図15】 図１５は、いくつかの実施形態による減法的配列決定プロトコルを示す図である。
【図16】 図１６は、いくつかの実施形態による、修正された加法的アプローチを使用する配列決定手順のフロー図である。
【図17】 図１７は、いくつかの実施形態による修正された加法的配列決定プロトコルを示す。
【図18A】 図１８Ａは、クラスタ配列決定装置に対するヌクレオチド取り込みの失敗（ＦＮＩ）を示す。
【図18B】 図１８Ｂは、ＳＭＡＳ装置に対するＦＮＩを示す。
【図18C】 図１８Ｃは、クラスタ配列決定装置に対する標識除去の失敗（ＦＬＲ）を示す。
【図18D】 図１８Ｄは、ＳＭＡＳ装置に対するＦＬＲを示す。
【図18E】 図１８Ｅは、クラスタ配列決定装置に対するヌクレオチド除去の失敗（ＦＮＲ）を示す。
【図18F】 図１８Ｆは、ＳＭＡＳ装置に対するＦＮＲを示す。
【図18G】 図１８Ｇは、クラスタ配列決定装置に対するヌクレオチド検出の失敗（ＦＬＤ）を示す。
【図18H】 図１８Ｈは、ＳＭＡＳ装置に対するＦＬＤを示す。
【図19】 図１９は、いくつかの実施形態による、ＦＬＲ及びＦＮＩエラー検出を伴う修正された加法的アプローチを使用する例示的な配列決定手順のフロー図である。
【図20】 図２０は、ＦＮＩ及びＦＬＲエラーを伴う記録の例を示す。
【図21】 図２１は、配列決定手順中に分子アンサンブルの挙動を取り込むクラスタ配列決定装置センサによって検出された予想信号レベルを示す。
【図22】 図２２は、いくつかの実施形態による、ＳＭＡＳ装置がエラー訂正技術を使用するときにどのようにしてより良好な精度を提供するかを示す。
【図23】 いくつかの実施形態による、配列決定手順からの検出結果の記録内の４つの「標識検出なし」エントリのランを削除することによるＦＮＩエラーの訂正を示す図である。
【図24】 図２４は、いくつかの実施形態による例示的なＳＢＳ反応の結果を示す。
【図25】 図２５は、クラスタサイズが大きい場合のクラスタ配列決定装置の塩基呼び出し精度への影響を示す。
【図26-1】 図２６は、いくつかの実施形態による、ＦＬＲ及びＦＮＩエラーの決定論的エラー訂正を示す。
【図26-2】 図２６は、いくつかの実施形態による、ＦＬＲ及びＦＮＩエラーの決定論的エラー訂正を示す。
【図27】 図２７は、検出データのＦＮＩ、ＦＬＲ、ＦＮＲエラーを示す。
【図28】 図２８は、いくつかの実施形態による、ＳＭＡＳ装置によって生成されたデータからのＦＬＲエラー訂正及び塩基呼び出しを示す。
【図29】 図２９は、いくつかの実施形態による、ＳＭＡＳ装置によって生成されたデータからのＦＮＩエラー訂正及び塩基呼び出しを示す。
【図30-1】 図３０は、いくつかの実施形態による、ＳＭＡＳ装置によって生成されたデータからのエラー訂正及び塩基呼び出しを示す図である。
【図30-2】 図３０は、いくつかの実施形態による、ＳＭＡＳ装置によって生成されたデータからのエラー訂正及び塩基呼び出しを示す図である。
【図31】 図３１は、ＳＭＡＳ装置からの例示的な検出結果におけるＦＮＩ、ＦＬＲ、ＦＮＲ、及びＦＬＤのエラーを示す。
【図32-1】 図３２は、幾つかの実施形態による、ＳＭＡＳ装置によるＳＢＳ中に取り込まれたデータへのエラー訂正手順の適用を示す図である。
【図32-2】 図３２は、幾つかの実施形態による、ＳＭＡＳ装置によるＳＢＳ中に取り込まれたデータへのエラー訂正手順の適用を示す図である。
【図33】 図３３は、いくつかの実施形態による、エラー訂正手順を示すフロー図である。
【図34A】 図３４Ａは、一致するヌクレオチドが導入され、組み込みの成功から、標識が検出される問い合わせ工程での平均シグナル強度を示す。
【図34B】 図３４Ｂは、クラスタモデルからの測定強度への関数フィットを示す。
【図35】 図３５は、クラスタ配列決定装置の確率関数をプロットした図である。
【図36】 図３６は、クラスタ配列決定装置の離散確率関数を示す。
【図37A】 図３７Ａは、クラスタ配列決定装置の強度プロットを示す。
【図37B】 図３７Ｂは、クラスタ配列決定装置の確率分布関数を示す。
【図38A】 クラスタ配列決定装置の確率関数をプロットする。
【図38B】 クラスタ配列決定装置の確率関数をプロットする。
【図39】 図３９は、様々な条件下でのクラスタ配列決定装置のＮ－ｒパラメータ空間を示す。
【図40A】 図４０Ａは、様々な組み合わせＮ－ｒに対するＱ３０輪郭に沿ったクラスタ配列決定装置の計算された確率を示す。
【図40B】 図４０Ｂは、クラスタ配列決定装置について計算された累積エラー確率をプロットする。
【図41】 図４１は、位置１５０での誤った塩基呼び出しの累積確率が１００個中１個未満の
TIFF 0007684538000001.tif 10 13 １，０００個中１個未満の TIFF 0007684538000002.tif 10 13 １０，０００個中１個未満の TIFF 0007684538000003.tif 9 13 及び１００，０００個中１個未満の TIFF 0007684538000004.tif 9 13 である、クラスタ配列決定装置のＮ－ｒパラメータ空間を示す。
【図42】 図４２は、いくつかの実施形態による、全ての問い合わせでの誤った塩基呼び出しの確率が、１００個中１個以下（Ｑ２０）、１，０００個中１個（Ｑ３０）、１０，０００個中１個（Ｑ４０）、及び１００，０００個中１個（Ｑ５０）未満であるＳＭＡＳ装置のＫ－ｒパラメータ空間の計算結果を示す。
【図43A】 いくつかの実施形態による、クラスタ配列決定装置及びＳＭＡＳ装置についての位置１５０における誤った塩基呼び出しの累積確率を示す。
【図43B】 いくつかの実施形態による、クラスタ配列決定装置及びＳＭＡＳ装置についての位置１５０における誤った塩基呼び出しの累積確率を示す。
【図44】 図４４は、いくつかの実施形態による例示的なサンプル調製及び装填プロセスを示す。
【図45-1】 図４５は、いくつかの実施形態による例示的なサンプル調製及び装填プロセスを示す。
【図45-2】 図４５は、いくつかの実施形態による例示的なサンプル調製及び装填プロセスを示す。
【図46A】 いくつかの実施形態による例示的なＳＭＡＳ装置のシミュレートされた検出結果を示す。
【図46B】 いくつかの実施形態による例示的なＳＭＡＳ装置のシミュレートされた検出結果を示す。
【図46C】 いくつかの実施形態による例示的なＳＭＡＳ装置のシミュレートされた検出結果を示す。
【図47】 図４７は、いくつかの実施形態による、塩基を呼び出すため及び異なるＤＮＡ鎖の位置を明らかにするために、図４６Ａ、４６Ｂ及び４６Ｃに示す検出データをどのように並べ替えることができるかを示す。
【図48A】 計算された誤った塩基呼び出しを行う確率を、問い合わせ工程番号Ｃ及び化学的失敗率ｒの関数としてプロットする。
【図48B】 計算された誤った塩基呼び出しを行う確率を、問い合わせ工程番号Ｃ及び化学的失敗率ｒの関数としてプロットする。
【図49-1】 図４９は、いくつかの実施形態による、サンプル調製及びＤＮＡ装填におけるバーコードの使用を示す図である。
【図49-2】 図４９は、いくつかの実施形態による、サンプル調製及びＤＮＡ装填におけるバーコードの使用を示す図である。
【図50】 図５０は、いくつかの実施形態による例示的なシステム１６０を示す。
理解を容易にするために、可能であれば、図に共通する同一の要素を示すために同一の参照符号が使用されている。一実施形態で開示された要素は、特定の記載なしに他の実施形態で有益に利用されることができることが企図される。さらに、１つの図面の文脈における要素の説明は、その要素を示す他の図面にも適用可能である。

代表図 図1本件の代表的な図

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