[发明专利]核酸测序系统以及方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年1月26日提交的美国临时专利申请号60/897,646 (名称为“Image Data Efricient Genetic Sequencing Method and System”，其全文 通过引用结合在此)，以及于2007年1月26日提交的美国临时专利申请号 60/897,647(名称为“Nucleic Acid Sequencing System and Method”，其全文通过 引用结合在此)的优先权。

发明背景

本发明总体上涉及遗传测序的领域。更具体地说，本发明涉及多种改 进的技术，这些技术用于通过使用遗传片段的阵列而允许对遗传材料进行自动 化的测序。

遗传测序已成为遗传研究的一个愈来愈重要的领域，对于未来使用在 诊断以及其他应用中大有希望。一般而言，遗传测序包括确定对于一个核酸(例 如一个RNA或DNA的片段)的核苷酸的顺序。典型地是对相对短的序列进行 分析，并且所得到的序列信息可用于不同的生物信息学方法中以便对照一个参 考序列来比对多个片段或者在逻辑上将多个片段装配在一起以便可靠地确定 得出出这些片段的遗传材料的具有更广泛长度的序列。已经开展了对特征性片 段的自动化的、基于计算机的检查，并且这些片断最近已用于基因组定位、个 体之间的遗传变异的分析、基因以及它们的功能的识别、等等。然而，现有技 术是高度地时间密集性的(time-intensive)，并且所得到的基因组信息相应地 是极其昂贵的。

目前多种替代性测序技术正在处于调查以及开发中。这些技术包括使 用能够进行操作的遗传材料的微阵列，以便允许在众多遗传材料的片段中对核 苷酸的排序进行平行检测。这些阵列典型地包括在一个底物上形成的或安置的 许多位点。引入了多种额外的材料(典型地是单一的核苷酸或多个核苷酸(寡 核苷酸)的链段)，并且允许或促使这些材料结合至有待测序的遗传材料的模 板上，由此以一种依赖于序列的方式选择性地对该模板进行标记。然后可通过 对这些位点进行成像来收集序列信息。例如，在某些当前的技术中，对每种核 苷酸类型用一种荧光标签或染料进行标明，该标签或染料允许通过图像数据的 分析对附着于一个特定位点上的有待确定的核苷酸进行分析。 虽然此类技术显示出显著改进测序的通过量并降低成本的希望，但令人希望的 是在测序中所涉及的分析步骤的速度以及可靠性上的进一步的进展。

简要说明

本发明提供了在核酸测序领域中的显著的改进，尤其是关于仪器以及 分析方法。这些技术可被用于任何所希望的测序，并且典型地在DNA以及RNA (包括cDNA)的测序中将是最为有用的。这些技术是基于支持在一个底物上 的样品中的核苷酸序列的分析，并且典型地包含例如在一个核酸阵列中的众多 单个的位点。此外，这些技术可与多种测序方法或技术一起使用，包括经常被 称为边测序边合成(sequencing-by-synthesis)(SBS)、边测序边连接 (sequencing-by-ligation)、焦磷酸测序(pyrosequencing)等等的技术。已发 现或相信本发明的技术提供了更高度自动化的或更高质量的测序，允许更高的 通过量并且最终降低的序列成本。

因此，本发明提供了一种用于对多个核酸进行测序的方法，它可包括 以下步骤：(a)通过一种系统开始对于包括多个核酸的一个阵列的一个测序过 程的循环，该系统能够确定该阵列的核苷酸序列；(b)评估该系统的一个参数； (c)基于该参数改变对于该阵列的测序过程；并且(d)对于该阵列进行另一个 循环的测序过程。

本发明进一步提供了一种用于对多个核酸进行测序的方法，该方法包 括以下步骤：(a)进行一种自动化的核酸测序运作；(b)基于该运作生成数据； 并且(c)基于这些数据评估该样品的质量。

还提供了一种用于对多个核酸进行测序的方法，包括以下步骤：(a)通 过一种系统对包括多个核酸的一个阵列进行一个测序过程的循环，该系统能够 确定该阵列的核苷酸序列；(b)检测表明存在于该阵列的多个位点的核苷酸的 多个信号；(c)评估这些信号以确定该阵列的质量；并且(d)基于该质量改变 对于该阵列的测序过程。