[发明专利]序列校正方法与序列校正装置

说明书

相关申请案的交互参照

此申请案主张于2009/12/23送入之美国临时申请案号61/282,168的效益，其全文并入于此为参考文献。

藉由序列表之提出的引入

经由EFS-Web提交为一text档案的一序列表被引入于此。包含序列表之text档案被命名为“9044-A23432-US_Seq_Listing.txt”；其创作日期为2010/12/13；且其大小为1,662字节(bytes)。

本发明的背景

【技术领域】

本发明系关于一种序列校正的方法，且特别关于一种根据序列子集(seed)的序列校正方法。

【背景技术】

A.单分子测序技术(single-molecule sequencing technology)的发展

基因测序的方法近年有许多突破。传统的测序方法以复制之模板分子群进行测序(Nucleic Acids Research 2000,v28,No.20e87;Nature2005,v437,376-380.)。模板分子群之测序意指于一次反应中同时合成1000个以上之一DNA模板的复制品。由于多分子的酶反应，无法百分之百的同步进行，而且，分子群中各个分子的核酸聚合反应，也可能产生不同的错误。因此随着碱基加入反应次数的增加，反应信号将越来越混杂，使的信号之判读越来越困难。因此，藉由使用传统测序的方法，测序的处理长度及准确度均受到限制，并使后续序列组合的复杂度升高。

所以，单分子测序方法使用单一的核酸分子，作为测序反应的模板来进行测序(Proc.Natl.Acad.Sci.,100:3960-64,2003)。故，其可减缓由于加入碱基数量增加导致之错误所引起的反应信号越来越混杂而使得信号判读越来越困难的相关问题。也可使读序列解读的长度大幅提高。

B.应用循环重复测序方法及序列校正方法改善单分子DNA测序的正确率

不论单分子测序的优点，对于测序原始数据而言，其错误率远高于传统测序方法。根本上是由于单分子荧光信号非常微弱，所以自单分子测序反应中所产生之随机错误，均表现于序列原始信息中。需注意的是，不像多分子测序，对于单分子测序而言，无法使用整体平均。因此亟需要低成本、快速且正确的单一分子测序。例如，对于一个环型DNA分子而言，若可重复执行藉由滚环扩增法(rolling circle amplification)的测序反应，则可降低随机错误的可能性做多次的循环重复测序。基本上，对于错误校正而言，可对一相同DNA片段的重复读出进行校正，藉由在其中进行比较(US2006/0024711A1,WO2009/017678A2)。

C.现有技术的分析

传统的序列比对方法，例如Smith-Waterman、Needleman-Wunsch、FASTA、BLAST及FLAG等，使用动态规划(dynamic programming)的算法，或者由它所改良的算法为其核心。当多条序列需要被重复比较时，这些方法显示大于O(N₂)的复杂度。然而，这些方法以生物进化造成之序列多样性为基础，因此若将这些方法直接应用于比对产生自一复制模板之多次读出的序列，可能造成比对结果有偏差。

序列比对之传统算法的比较分析

^aThe Needleman–Wunsch算法

^bFASTA软件

^cThe Smith-Waterman算法

^dThe BLAST算法

^eFLAG算法

D.具有重复形式之校准序列方法/算法与其它相关发明的比较

为改善以往传统方法过于复杂，速度慢且有偏差等之问题，本发明提出一种多层次序列子集序列校准算法(seed-based,multi-layer calibrating method)。之后，将序列自最长序列子集组逐渐缩短来进行校正。因此，由于不需序列延伸动作或整段路径之间的最佳路径计算，此新颖之方法降低复杂度，执行速度较快。