本発明は、核酸アレイおよび核酸アレイを用いる方法に関する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）幾何学的バリアを含む固体支持体；
ｂ）固体支持体上に並べられた流動性脂質二重層；
ｃ）少なくとも１つの核酸分子；および
ｄ）脂質二重層に核酸分子を付着させるための連結
を含むアレイ。
【請求項２】
バリアが非直線である、請求項１のアレイ。
【請求項３】
バリアが、機械的バリア、化学的バリア、タンパク質バリア、またはその組み合わせを含む、請求項１のアレイ。
【請求項４】
機械的バリアが固体支持体上のスクラッチである、請求項３のアレイ。
【請求項５】
化学的バリアが、金属、酸化金属、またはその組み合わせを含む、請求項３のアレイ。
【請求項６】
金属が、クロム、アルミニウム、金、またはチタンを含む、請求項５のアレイ。
【請求項７】
酸化金属が、酸化クロム、酸化アルミニウム、または酸化チタンを含む、請求項５のアレイ。
【請求項８】
バリアが反復三角波を含む、請求項１のアレイ。
【請求項９】
バリアが、幾何学的バリアの頂点を連結することによってナノウェルを形成する、請求項１のアレイ。
【請求項１０】
ナノウェルが核酸進入のためのナノポアを含む、請求項９のアレイ。
【請求項１１】
連結がニュートラアビジンおよびビオチン間で形成される、請求項１のアレイ。
【請求項１２】
核酸分子が、水力学的な力、電気泳動的な力、またはその組み合わせの適用によって、幾何学的バリアに沿って整列する、請求項１のアレイ。
【請求項１３】
幾何学的バリアが核酸分子（単数または複数）の側方置換を調節する、請求項１のアレイ。
【請求項１４】
幾何学的バリアがナノファブリケーションによって生成される、請求項１のアレイ。
【請求項１５】
ナノファブリケーションが電子ビーム・リソグラフィーを含む、請求項１４のアレイ。
【請求項１６】
核酸分子の一端に連結が付着している、請求項１のアレイ。
【請求項１７】
核酸分子が、脂質二重層に、その輪郭に沿って可逆的に付着する、請求項１６のアレイ。
【請求項１８】
核酸分子の両端に連結が付着している、請求項１のアレイ。
【請求項１９】
核酸分子端に各々異なる連結が付着している、請求項１８のアレイ。
【請求項２０】
核酸分子がＤＮＡ分子である、請求項１のアレイ。
【請求項２１】
ＤＮＡ分子が約２０〜約１００，０００塩基対を含む、請求項２０のアレイ。
【請求項２２】
核酸分子が標識にカップリングしている、請求項１のアレイ。
【請求項２３】
標識が蛍光標識である、請求項２２のアレイ。
【請求項２４】
固体支持体がＳｉＯ２を含む、請求項１のアレイ。
【請求項２５】
脂質二重層が双性イオン性脂質を含む、請求項１のアレイ。
【請求項２６】
請求項１のアレイを含むミクロ流体フローセル。
【請求項２７】
ステージング領域、二股ナノチャネル、少なくとも１対の平行チャネル、少なくとも１つのポア、またはその組み合わせをさらに含む、請求項２６のミクロ流体フローセル。
【請求項２８】
請求項１の核酸分子が、水力学的な力、電気泳動的な力、またはその組み合わせの適用によって、幾何学的バリアに沿って整列する、請求項２６のミクロ流体フローセル。
【請求項２９】
水力学的な力が、接線、垂直、またはその組み合わせである、請求項２８のミクロ流体フローセル。
【請求項３０】
電気泳動的な力が、接線、垂直、またはその組み合わせである、請求項２８のミクロ流体フローセル。
【請求項３１】
複数の核酸から長さ特異的な核酸を単離するための方法であって：
ａ）請求項２６のミクロ流体セルを提供し、ここで付着した核酸分子はＤＮＡ分子の視覚化を可能にする蛍光標識にカップリングされたＤＮＡ分子であり；
ｂ）第一の水力学的な力または電気泳動的な力を支持体表面に対して垂直に適用して、ナノウェルに対して、付着したＤＮＡ分子を局在させて；
ｃ）第二の水力学的な力または電気泳動的な力を支持体表面に対して接線方向に適用して、平行チャネル対内で、付着したＤＮＡ分子を所望の配向に整列させて；そして
ｄ）ＤＮＡ分子を視覚化する
工程を含む、前記方法。
【請求項３２】
第二の水力学的な力または電気泳動的な力を、支持体表面に対して接線方向に連続して適用する工程を場合によって含む、請求項３１の方法。
【請求項３３】
核酸およびポリペプチド間の相互作用を分析するための方法であって：
ａ）請求項１のアレイを提供し、ここで付着した核酸分子はＤＮＡ分子の視覚化を可能にする第一の蛍光標識にカップリングされたＤＮＡ分子であり；
ｂ）付着したＤＮＡ分子にポリペプチドを接触させ、ここでポリペプチドはポリペプチドの視覚化を可能にする第二の蛍光標識にカップリングされており；
ｃ）水力学的な力または電気泳動的な力を支持体表面に対して接線方向に適用して、付着したＤＮＡ分子を所望の配向に整列させて；
ｄ）ＤＮＡ分子およびポリペプチドを視覚化し；そして
ｅ）ＤＮＡ分子がポリペプチドと相互作用するかどうかを決定する
工程を含み、
ＤＮＡ分子の長さに沿ったいずれかの場所にポリペプチドが局在していれば、相互作用の指標となる
前記方法。
【請求項３４】
決定が、ＤＮＡ分子に沿ったポリペプチドの静的局在または動的局在を観察する工程を含む、請求項３３の方法。
【請求項３５】
ＤＮＡ分子に沿ったポリペプチドの静的局在が、ＤＮＡ分子およびポリペプチド間の結合の指標となる、請求項３４の方法。
【請求項３６】
ＤＮＡ分子に沿ったポリペプチドの動的局在が、ＤＮＡ分子に沿ったポリペプチドの結合および移動の指標となる、請求項３４の方法。
【請求項３７】
ポリペプチドが特定のＤＮＡ構造に結合するかどうかを決定する工程をさらに含み、ＤＮＡ分子上の特定の位置でのポリペプチドの整列が、特定のＤＮＡ構造への結合の指標となる、請求項３３の方法。
【請求項３８】
核酸分子およびポリペプチド間の相互作用を破壊する核酸配列を同定するための方法であって：
ａ）請求項１の第一のアレイを提供し、ここで第一のアレイは、同一核酸分子の第一の集団を含み、そして核酸分子は第一の蛍光標識にカップリングされており；
ｂ）請求項１の第二のアレイを提供し、ここで第二のアレイは、同一核酸分子の第二の集団を含み、核酸分子は第一の蛍光標識にカップリングされており、そして核酸分子の第二の集団は、核酸分子の第一の集団と少なくとも１ヌクレオチド異なり；
ｃ）アレイにポリペプチドを接触させ、ここでポリペプチドはポリペプチドの視覚化を可能にする第二の蛍光標識にカップリングされており；そして
ｄ）核酸分子の第一の集団および核酸分子の第二の集団がポリペプチドと相互作用するかどうかを決定する
工程を含み、
核酸分子の第一の集団の長さに沿ったいずれかの場所にポリペプチドが局在していれば、第一の集団およびポリペプチド間の相互作用の指標となり、そして核酸分子の第二の集団の長さに沿ってポリペプチドの局在が存在しなければ、第二の集団が、第一の核酸分子およびポリペプチド間の相互作用を破壊する核酸配列を含む指標となる
前記方法。
【請求項３９】
ＤＮＡ分子の構造を改変するポリペプチドを同定するための方法であって：
ａ）請求項１のアレイを提供し、ここで核酸はＤＮＡ分子の視覚化を可能にする第一の蛍光標識にカップリングされたＤＮＡ分子であり；
ｂ）水力学的な力または電気泳動的な力を支持体表面に対して接線方向に適用して、ＤＮＡ分子を所望の配向に整列させて；
ｃ）ＤＮＡ分子の長さを視覚化し；
ｄ）ＤＮＡ分子にポリペプチドを接触させ、ここでポリペプチドは、ポリペプチドの視覚化を可能にする第二の蛍光標識に場合によってカップリングされ；
ｅ）ＤＮＡ分子の長さを視覚化し、そして場合によってポリペプチドを視覚化し；そして
ｆ）ＤＮＡ分子が接触工程後に長さを変化させたかどうかを決定する、ここでＤＮＡ分子の長さの増加または減少が、ポリペプチドがＤＮＡ分子の構造を改変する指標となる
工程を含む、前記方法。
【請求項４０】
ポリペプチドおよび核酸の相互作用を破壊する剤を同定するための方法であって：
ａ）請求項１のアレイを提供し、ここで核酸分子はＤＮＡ分子の視覚化を可能にする第一の蛍光標識にカップリングされたＤＮＡ分子であり；
ｂ）ＤＮＡ分子にポリペプチドを接触させ、ここでポリペプチドは、ＤＮＡ分子と相互作用可能であり、そしてポリペプチドの視覚化を可能にする第二の蛍光標識にカップリングされ；
ｃ）ＤＮＡ分子およびポリペプチドに剤を接触させ；
ｄ）水力学的な力または電気泳動的な力を支持体表面に対して接線方向に適用して、付着したＤＮＡ分子を所望の配向に整列させて；
ｅ）ＤＮＡ分子およびポリペプチドを視覚化し；そして
ｆ）剤がＤＮＡ分子およびポリペプチド間の相互作用を破壊するかどうかを決定する、ここでＤＮＡ分子の長さに沿ったいずれかの場所にポリペプチドが局在していなけれれば、剤がＤＮＡ分子およびポリペプチド間の相互作用を破壊する指標となる
工程を含む、前記方法。
【請求項４１】
核酸分子の配列を決定するための方法であって：
ａ）請求項１のアレイを提供し、ここで核酸分子は一本鎖ＤＮＡ分子であり；
ｂ）ヌクレオチド類似体のコレクションを提供し、ここで各ヌクレオチド・タイプは、異なる蛍光標識にカップリングされ；
ｃ）ＤＮＡポリメラーゼを提供し；
ｄ）ＤＮＡ分子由来の蛍光シグナルを視覚化し、ここでシグナルは、ポリメラーゼによって付加されたヌクレオチドの同一性の指標となり；そして
ｅ）工程ｄ）を場合によって反復する
工程を含む、前記方法。
【請求項４２】
アレイが複数の同一ＤＮＡ分子を含む、請求項４１の方法。
【請求項４３】
アレイが複数の異なるＤＮＡ分子を含む、請求項４１の方法。
【請求項４４】
核酸分子をマッピングするための方法であって：
ａ）請求項１のアレイを提供し、ここで核酸分子はＤＮＡ分子の視覚化を可能にする蛍光標識にカップリングされたＤＮＡ分子であり；
ｂ）水力学的な力または電気泳動的な力を支持体表面に対して接線方向に適用して、ＤＮＡ分子を所望の配向に整列させて；
ｃ）ＤＮＡ分子の長さを視覚化し；
ｄ）ＤＮＡ分子に制限酵素を接触させ；そして
ｅ）接触工程後のＤＮＡ分子の長さの変化を決定する
工程を含む、前記方法。
【請求項４５】
核酸分子をマッピングするための方法であって：
ａ）請求項１のアレイを提供し、ここでアレイは複数の同一核酸分子を含み、核酸分子はＤＮＡ分子の視覚化を可能にする第一の蛍光標識にカップリングされたＤＮＡ分子であり；
ｂ）ＤＮＡ分子に異なるタイプのポリペプチドを接触させ、ここで各タイプの集団は、第一の蛍光標識ではない蛍光標識にカップリングされ；
ｃ）水力学的な力または電気泳動的な力を支持体表面に対して接線方向に適用して、ＤＮＡ分子を所望の配向に整列させて；そして
ｄ）ポリペプチドの結合位置を視覚化し、それによって核酸分子をマッピングする
工程を含む、前記方法。
【請求項４６】
核酸分子をマッピングするための方法であって：
ａ）請求項１のアレイを提供し、ここでアレイは複数の同一核酸分子を含み、核酸分子はＤＮＡ分子の視覚化を可能にする第一の蛍光標識にカップリングされたＤＮＡ分子であり；
ｂ）ＤＮＡ分子に複数のＤＮＡプローブを接触させ、ここで各ＤＮＡプローブは、第一の蛍光標識ではない蛍光標識にカップリングされ；
ｃ）水力学的な力または電気泳動的な力を支持体表面に対して接線方向に適用して、ＤＮＡ分子を所望の配向に整列させて；そして
ｄ）ＤＮＡプローブの結合位置を視覚化し、それによって核酸分子をマッピングする
工程を含む、前記方法。
【請求項４７】
核酸分子をマッピングするための方法であって：
ａ）請求項１のアレイを提供し、ここでアレイは複数の異種核酸分子を含み、核酸分子はＤＮＡ分子の視覚化を可能にする第一の蛍光標識にカップリングされたＤＮＡ分子であり；
ｂ）ＤＮＡ分子に複数のＤＮＡプローブを接触させ、ここで各ＤＮＡプローブは、第一の蛍光標識ではない蛍光標識にカップリングされ；
ｃ）水力学的な力または電気泳動的な力を支持体表面に対して接線方向に適用して、ＤＮＡ分子を所望の配向に整列させて；そして
ｄ）ＤＮＡプローブの結合位置を視覚化し、それによって核酸分子をマッピングする
工程を含む、前記方法。
【請求項４８】
ｅ）ＤＮＡ分子に制限酵素を接触させ；
ｆ）関心対象の消化されたＤＮＡ分子を収集し；そして
ｇ）接触工程後のＤＮＡ分子の長さの変化を決定する
工程をさらに含む、請求項４６または４７の方法。
【請求項４９】
核酸分子を、脂質二重層に、その輪郭に沿って可逆的に付着する工程を場合によって含む、請求項４８の方法。
【請求項５０】
１以上のポリペプチドおよび核酸間の相互作用を破壊する１以上の剤を同定するための方法であって：
ａ）請求項１のアレイを提供し、ここでアレイは複数の同一核酸分子を含み、核酸分子はＤＮＡ分子の視覚化を可能にする第一の蛍光標識にカップリングされたＤＮＡ分子であり；
ｂ）ＤＮＡ分子に１以上のポリペプチドを接触させ、ここで１以上のポリペプチドは、各々、異なる既知の位置で、ＤＮＡ分子と相互作用可能であり、そして１以上のポリペプチドは、ポリペプチドの視覚化を可能にする第二の蛍光標識にカップリングされ；
ｃ）水力学的な力または電気泳動的な力を支持体表面に対して接線方向に適用して、付着したＤＮＡ分子を所望の配向に整列させ、そしてＤＮＡ分子およびポリペプチドを視覚化して；
ｄ）アレイに第一の剤を接触させ；
ｅ）ＤＮＡ分子およびポリペプチドを視覚化し；
ｆ）第一の剤がＤＮＡ分子および１以上のポリペプチド間の相互作用を破壊するかどうかを決定し、ここでＤＮＡ分子の長さに沿って１以上のポリペプチドが局在していなけれれば、剤がＤＮＡ分子および１以上のポリペプチド間の相互作用を破壊した指標となり；そして
ｇ）場合によって、アレイに第二の剤を接触させ、そして工程ｅ）およびｆ）を反復する
工程を含む、前記方法。
【請求項５１】
剤がライブラリー由来である、請求項４０または請求項５０の方法。
【請求項５２】
工程が自動化されている、請求項３３、３８〜４１、４４〜４７、または５０の方法。
【請求項５３】
場合によって、水力学的な力または電気泳動的な力を支持体表面に対して接線方向で連続して適用する工程を含む、請求項３３、３８〜４１、４４〜４７、または５０の方法。
【請求項５４】
核酸およびポリペプチド間の相互作用が、転写中のプロモーター−エンハンサー相互作用を含む、請求項３３の方法。
【請求項５５】
核酸およびポリペプチド間の相互作用が、ミスマッチＤＮＡ修復複合体を含む、請求項３３の方法。
【請求項５６】
ミスマッチＤＮＡ修復複合体がＭｓｈ２−Ｍｓｈ６を含む、請求項５５の方法。
【請求項５７】
核酸分子を、脂質二重層に、その輪郭に沿って可逆的に付着させるための方法であって：
ａ）請求項１のアレイを提供し、ここで核酸はＤＮＡ分子の視覚化を可能にする第一の蛍光標識にカップリングされたＤＮＡ分子であり；
ｂ）水力学的な力または電気泳動的な力を支持体表面に対して接線方向に適用して、ＤＮＡ分子を所望の配向に整列させて；
ｃ）有効濃度のカルシウムを緩衝液流動に添加し、ここでカルシウム濃度は少なくとも約１ｍＭであり；そして
ｄ）場合によって緩衝液からカルシウムを洗い流す
工程を含む、前記方法。

【図１Ａ】

【図１Ｂ】

【図１Ｃ】

【図１Ｄ】

【図１Ｅ】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５Ａ】

【図５Ｂ】

【図５Ｃ】

【図５Ｄ】

【図５Ｅ】

【図５Ｆ】

【図５Ｇ】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１Ａ】

【図１１Ｂ】

【図１１Ｃ】

【図１１Ｄ】

【図１２Ａ】

【図１２Ｂ】

【図１３】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

【図１７】

【図１８】

【図１９】

【図２０】

【図２１】

【図２２】

【図２３】

【図２４Ａ】

【図２４Ｂ】

【図２４Ｃ】

【図２４Ｄ】

【図２４Ｅ】

【図２４Ｆ】

【図２４Ｇ】

【図２５】

【図２６Ａ】

【図２６Ｂ】

【図２６Ｃ】

【図２６Ｄ】

【図２６Ｅ】

【図２７Ａ】

【図２７Ｂ】

【図２８】

【図２９Ａ】

【図２９Ｂ】

【図３０Ａ】

【図３０Ｂ】

【図３１】

【図３２】

【図３３Ａ】

【図３３Ｂ】

【図３３Ｃ】

【図３３Ｄ】

【図３３Ｅ】

【図３４Ａ】

【図３４Ｂ】

【図３４Ｃ】

【図３４Ｄ】

【図３５】

【図３６】

【図３７】

【図３８Ａ】

【図３８Ｂ】

【図３９】

【図４０】

【図４１Ａ】

【図４１Ｂ】

【図４１Ｃ】

【図４２】

【図４３】

【図４４】

【図４５】

【図４６】

【図４７】

【図４８】

【図４９】

【図５０】

【図５１】

【図５２】

【図５３】

【図５４】

【図５５】

【図５６】

【図５７】

【図５８】

【図５９】

【図６０】

【図６１】

【図６２】

【公表番号】特表２０１２−５００６２０（Ｐ２０１２−５００６２０Ａ）
【公表日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０６４３０（Ｐ２０１１−５０６４３０）
【出願日】平成２１年４月２２日（２００９．４．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４１４３４
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１３２１２４
【国際公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【出願人】（５０７３０３１２５）ザ　トラスティーズ　オブ　コロンビア　ユニバーシティー　イン　ザ　シティー　オブ　ニューヨーク (4)
【Ｆターム（参考）】