(57)【要約】  本明細書では、サンプル中の核酸を検出することに関するテクノロジー、ならびに限定するものではないが、特に、核酸検出のためのアッセイを構成またはカスタマイズするために使用されるランダムアクセスプライマー対ライブラリーに関するシステムおよび方法に関するテクノロジーが提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
核酸を同定するためのシステムであって、
ａ）プライマーを提供するように構成されているランダムアクセスプライマーコンポネント；
ｂ）アンプリコンを生成するためにプライマーを使用して核酸を増幅するように構成されている核酸増幅コンポネント；および
ｃ）アンプリコンの特性を検出するように構成されているアンプリコン検出コンポネント
を含む、システム。
【請求項２】
エキスパートシステムをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
プライマーをランダムアクセスプライマーコンポネントから増幅コンポネントに運搬するように構成されている、および／またはアンプリコンを核酸増幅コンポネントからアンプリコン検出コンポネントに運搬するように構成されている運搬コンポネントをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
ランダムアクセスプライマーコンポネント、核酸増幅コンポネント、アンプリコン検出コンポネントおよび／または運搬コンポネントのうちの１つ以上に動作可能に接続されたコントローラであって、プライマーをランダムアクセスプライマーコンポネントから核酸増幅コンポネントに運搬すること、アンプリコンを核酸増幅コンポネントからアンプリコン検出コンポネントに運搬すること、核酸増幅コンポネントを用いて核酸を増幅することおよび／またはアンプリコン検出コンポネントを用いてアンプリコンの特性を検出することのうちの１つ以上を実行するように構成されているコントローラをさらに含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
ランダムアクセスプライマーコンポネントが、ランダムアクセスプライマーライブラリーおよび／またはオリゴヌクレオチド合成コンポネントを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
核酸増幅コンポネントがサーモサイクラーコンポネントを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
アンプリコン検出コンポネントが、質量分析器コンポネント、蛍光検出コンポネントおよび／または核酸配列決定コンポネントを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
アンプリコンの特性が、存在／非存在、質量、部分的塩基組成、完全塩基組成、部分的配列、完全配列、プローブに対するハイブリダイゼーション、電気泳動移動度、長さ、流体力学的特性および制限パターンからなる群より選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
ランダムアクセスプライマーコンポネントが、プライマー対を提供するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
ランダムアクセスプライマーコンポネントが、１０から１０００個のプライマーを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
核酸増幅コンポネントが、核酸をプレ増幅するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
サンプルを受け取り、サンプルから核酸を調製するように構成されているサンプル調製コンポネントをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
データベースをさらに含み、データベースが、サンプル調製プロトコル、プレ増幅プロトコル、プライマーデータ、増幅プログラム、アンプリコン検出プロトコルおよび／または参照アンプリコン特性を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
プライマーデータが、プライマーヌクレオチド配列、プライマー名、ランダムアクセスプライマーコンポネント中のプライマーロケーション、プライマー融点および／またはプライマー標的である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
参照アンプリコン特性が、存在、質量、部分的塩基組成、完全塩基組成、部分的配列、完全配列、プローブに対するハイブリダイゼーション、電気泳動移動度、長さ、流体力学的特性および／または制限パターンである、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
モジュラーランダムアクセス容器を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
反応経路へとアセンブルされたモジュラーランダムアクセス容器を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
容器足場および／または試薬貯蔵コンポネントを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
エキスパートシステムが知識ベースを含み、知識ベースが、核酸を検出するためのアッセイを選択するための規則を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
核酸の検出および特徴付けのための、請求項１から１９に記載のシステムの使用。
【請求項２１】
生物、細胞、組織、染色体、遺伝子、ＳＮＰおよび／または個体の検出および特徴付けのための、請求項１から１９に記載のシステムの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１２年５月３１日出願の米国仮特許出願第６１／６５３，５８５号に対する優先権を主張する。
【０００２】
本明細書では、サンプル中の核酸を検出することに関するテクノロジー、ならびに限定するものではないが、特に、核酸検出のためのアッセイを構成またはカスタマイズするために使用されるランダムアクセスプライマー対ライブラリーに関するシステムおよび方法に関するテクノロジーが提供される。
【背景技術】
【０００３】
ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）は、特異的ＤＮＡ断片の酵素的増幅のためのプライマー指向性のインビトロ反応である。Ｓａｉｋｉ、「Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  β−Ａｃｔｉｎ  Ｇｅｎｏｍｉｃ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ  ａｎｄ  Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ  Ｓｉｔｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｆｏｒ  Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ  ｏｆ  Ｓｉｃｋｌｅ  Ｃｅｌｌ  Ａｎｅｍｉａ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２３０：１３５０−５４（１９８５）。ＰＣＲは、特定のサンプル中の核酸を検出するための、最も高感度で迅速な方法であると一般に認識されている。ＰＣＲは、当該分野で周知であり、例えば、Ｍｕｌｌｉｓらに対する米国特許第４，６８３，１９５号；Ｍｕｌｌｉｓに対する米国特許第４，６８３，２０２号；Ａｔｌａｓらに対する米国特許第５，２９８，３９２号；およびＢｕｒｇらに対する米国特許第５，４３７，９９０号に記載されている。ＰＣＲでは、各標的に対するオリゴヌクレオチドプライマー対が提供され、各プライマー対は、標的核酸配列の５プライム端に隣接する配列に対して相補的な第１のヌクレオチド配列および標的核酸配列の３プライム端に隣接するヌクレオチド配列に対して相補的な第２のヌクレオチド配列を含む。各オリゴヌクレオチドプライマー対のヌクレオチド配列は、検出される特定の標的配列（単数または複数）に対して特異的であり、他の非標的配列と交差反応しないように設計されている。
【０００４】
最初の微量のＤＮＡサンプルからかなりの量の目的のＤＮＡ断片を生成することにおけるＰＣＲプロセスの独特の性質は、生物医学的研究および臨床診断の分野において広い適用を獲得している。例えば、ＰＣＲは、遺伝性障害の診断、科学捜査領域における証拠サンプルの個別化、ならびに細菌性およびウイルス性病原体ならびに潜在的なバイオテロ薬剤の検出において、広く使用されてきた。例えば、Ｅｒｌｉｃｈら、「Ｒｅｃｅｎｔ  Ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  Ｃｈａｉｎ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２５２：１６４３−５１（１９９１）；ＮｅｗｔｏｎおよびＧｒａｈａｍ、ＰＣＲ（Ｏｘｆｏｒｄ、１９９４）；Ｓｏｎｔａｋｋｅ、「Ｕｓｅ  ｏｆ  ｂｒｏａｄ  ｒａｎｇｅ１６Ｓ  ｒＤＮＡ  ＰＣＲ  ｉｎ  ｃｌｉｎｉｃａｌ  ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ」、Ｊ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ７６：２１７−２５（２００９）；Ｙａｎｇ、「ＰＣＲ−ｂａｓｅｄ  ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ  ｆｏｒ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｕｓ  ｄｉｓｅａｓｅｓ：ｕｓｅｓ，ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ  ｆｕｔｕｒｅ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ａｃｕｔｅ−ｃａｒｅ  ｓｅｔｔｉｎｇｓ」Ｌａｎｃｅｔ  Ｉｎｆｅｃｔ  Ｄｉｓ  ４：３３７−４８（２００４）；Ｓｎｉｎｓｋｙ、「Ｔｈｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  ｃｈａｉｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ（ＰＣＲ）：ａ  ｖａｌｕａｂｌｅ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｒｅｔｒｏｖｉｒａｌ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」、Ｌｙｍｐｈｏｌｏｇｙ  ２３：９２−７（１９９０）；Ｆｙｋｓｅ、「Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂｉｏｔｅｒｒｏｒ  ａｇｅｎｔｓ  ｉｎ  ａｉｒ  ｓａｍｐｌｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ  ＰＣＲ」、Ｊ  Ａｐｐｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ  １０５：３５１−８（２００８）を参照のこと。
【０００５】
例えば、ＰＣＲは、多くの疾患の発症の根底にある非常に多数の遺伝子多型および個体バリエーションを遺伝子型決定する際に重要な役割を果たしており、例えば、Ｓｈｉ、「Ｅｎａｂｌｉｎｇ  Ｌａｒｇｅ−Ｓｃａｌｅ  Ｐｈａｒｍａｃｏｇｅｎｅｔｉｃ  Ｓｔｕｄｉｅｓ  ｂｙ  Ｈｉｇｈ−ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ  Ｍｕｔａｔｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｇｅｎｏｔｙｐｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ」、Ｃｌｉｎ  Ｃｈｅｍ  ４７：１６４−１７２（２００１）を参照のこと、臨床的に関連する病原体を検出するための標準的な実験室試験の一部を形成している、例えば、Ｒｉｆｆｅｌｍａｎｎ、「Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔｓ  ｆｏｒ  Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ  ｏｆ  Ｂｏｒｄｅｔｅｌｌａ  Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ」、Ｊ  Ｃｌｉｎ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ  ４３：４９２５−４９２９（２００５）を参照のこと。
【０００６】
広範な適用にもかかわらず、ＰＣＲの使用は、ＰＣＲアッセイを設計およびアセンブルすることに関連する費用および時間によって、頻繁に制限される。初期段階では、標的を選択することは、必要とされる検出に特異的な配列を同定するための、既知の配列の生物情報分析を典型的に含む。次いで、増幅のための標的を含む鋳型核酸を提供することは、核酸の供給源に適した分子生物学的方法を選択し、それをサンプルに適用することを含む。例えば、環境サンプルおよび培養された細菌分離体は、良質な鋳型を調製するために、異なるプロトコルおよび試薬を使用することを含み得る。ＰＣＲアッセイ自体は、例えば、非標的配列を増幅することも、プライマーダイマーおよび／またはヘアピンを形成することもなしに、確実に再現性良く標的を増幅するオリゴヌクレオチドプライマーを、設計、選択および合成することを含む。反応をアセンブルすることは、反応容器中に適切な濃度で標的核酸、ヌクレオチド、プライマー、ポリメラーゼ、緩衝液および他の成分を提供することを必要とする。実験は、何百何千もの個々の反応を容易に含み得、各１つの反応は、正確な測定、および適切な反応容器中へのこれらの成分の送達を必要とする。ＰＣＲのサーモサイクリングを実施することは、反応における特定の鋳型（複数可）およびプライマーの融解、アニーリングおよび伸長に合わせられた一連の温度サイクル、ならびに緩衝液、塩および反応の他の成分を選択および／またはプログラミングすることを必要とする。最後に、得られたアンプリコンは、選択された検出方法による検出および評価の前に精製を必要とし得る。例えば、いくつかの適用は、アンプリコンが存在するか否かを決定するためにプローブを使用し得るが、単一ヌクレオチドの分解能において変異、株バリエーションなどについてのさらなる情報を提供するために配列決定を使用し得る。これらの工程の各々は検証、試験および適切な実験コントロールを必要とする場合が多いので、ＰＣＲアッセイを開発し、実施し、およびその結果を評価することは、既に資源が限定されている研究者の注意力および時間を必要とし得る。さらに、ユーザーの熟練度および専門家レベルでの分子生物学、酵素生化学、データ分析などの知識が、アッセイに必要とされる場合が多い。
【０００７】
いくつかの従来のテクノロジーが、これらの問題のいくつかに対処するための試みにおいて開発されてきた。例えば、マルチチャネルピペッター、マルチタイタープレートおよび他の並行流体取扱システムは、ＰＣＲアッセイアセンブリのいくつかの局面を、より信頼性があり、あまり時間がかからないものにしてきた。また、プレ混合された溶液、例えば、ポリメラーゼ、緩衝液およびヌクレオチドの溶液は、いくつかの流体取扱工程および混合工程を減らしてきた。さらに、生物情報ツールは、標的選択およびプライマー設計を、ユーザーにとってより系統的なものにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４，６８３，１９５号明細書
【特許文献２】米国特許第４，６８３，２０２号明細書
【特許文献３】米国特許第５，２９８，３９２号明細書
【特許文献４】米国特許第５，４３７，９９０号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｓａｉｋｉ、「Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  β−Ａｃｔｉｎ  Ｇｅｎｏｍｉｃ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ  ａｎｄ  Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ  Ｓｉｔｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｆｏｒ  Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ  ｏｆ  Ｓｉｃｋｌｅ  Ｃｅｌｌ  Ａｎｅｍｉａ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２３０：１３５０−５４（１９８５）
【非特許文献２】Ｅｒｌｉｃｈら、「Ｒｅｃｅｎｔ  Ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  Ｃｈａｉｎ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２５２：１６４３−５１（１９９１）
【非特許文献３】ＮｅｗｔｏｎおよびＧｒａｈａｍ、ＰＣＲ（Ｏｘｆｏｒｄ、１９９４）
【非特許文献４】Ｓｏｎｔａｋｋｅ、「Ｕｓｅ  ｏｆ  ｂｒｏａｄ  ｒａｎｇｅ１６Ｓ  ｒＤＮＡ  ＰＣＲ  ｉｎ  ｃｌｉｎｉｃａｌ  ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ」、Ｊ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ７６：２１７−２５（２００９）
【非特許文献６】Ｓｎｉｎｓｋｙ、「Ｔｈｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  ｃｈａｉｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ（ＰＣＲ）：ａ  ｖａｌｕａｂｌｅ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｒｅｔｒｏｖｉｒａｌ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」、Ｌｙｍｐｈｏｌｏｇｙ  ２３：９２−７（１９９０）
【非特許文献５】Ｙａｎｇ、「ＰＣＲ−ｂａｓｅｄ  ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ  ｆｏｒ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｕｓ  ｄｉｓｅａｓｅｓ：ｕｓｅｓ，ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ  ｆｕｔｕｒｅ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ａｃｕｔｅ−ｃａｒｅ  ｓｅｔｔｉｎｇｓ」Ｌａｎｃｅｔ  Ｉｎｆｅｃｔ  Ｄｉｓ  ４：３３７−４８（２００４）
【非特許文献７】Ｆｙｋｓｅ、「Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂｉｏｔｅｒｒｏｒ  ａｇｅｎｔｓ  ｉｎ  ａｉｒ  ｓａｍｐｌｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ  ＰＣＲ」、Ｊ  Ａｐｐｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ  １０５：３５１−８（２００８）
【非特許文献８】Ｓｈｉ、「Ｅｎａｂｌｉｎｇ  Ｌａｒｇｅ−Ｓｃａｌｅ  Ｐｈａｒｍａｃｏｇｅｎｅｔｉｃ  Ｓｔｕｄｉｅｓ  ｂｙ  Ｈｉｇｈ−ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ  Ｍｕｔａｔｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｇｅｎｏｔｙｐｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ」、Ｃｌｉｎ  Ｃｈｅｍ  ４７：１６４−１７２（２００１）
【非特許文献９】Ｒｉｆｆｅｌｍａｎｎ、「Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔｓ  ｆｏｒ  Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ  ｏｆ  Ｂｏｒｄｅｔｅｌｌａ  Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ」、Ｊ  Ｃｌｉｎ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ  ４３：４９２５−４９２９（２００５）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（要旨）
従って、サンプル中の核酸を検出することに関するテクノロジーが、本明細書で提供される。これらのシステムは、統合された「アッセイ工場」および／または本質的にリアルタイムでの特定の検出経路のためにアッセイを構成もしくはカスタマイズするために使用されるランダムアクセスプライマー対ライブラリーを含む。いくつかの実施形態においては、これらのシステムは、普遍的な検出および同定のため（例えば、所与のサンプル中の本質的に任意の核酸を検出するため）に構成されており、いくつかの実施形態においては、システムは、普遍的な検出および同定とはいえないもの（例えば、ヒト遺伝学ベースの診断／予後判定、病原体のみの診断など）のために構成されている。本テクノロジーは、回答するまでの時間を改善するユーザーインプット、柔軟性、費用対効果（例えば、ピンポイントのウェル当たりの負荷性能）および自動化に依存する、連続的および／または並行反応スキームを提供する。本テクノロジーは、例えば、分子診断および予後判定において使用を見出す。
【００１１】
例えば、本テクノロジーのいくつかの実施形態は、核酸を同定するためのシステムであって、プライマーを提供するように構成されているランダムアクセスプライマーコンポネント；アンプリコンを生成するためにプライマーを使用して核酸を増幅するように構成されている核酸増幅コンポネント；およびアンプリコンの特性を検出するように構成されているアンプリコン検出コンポネントを含むシステムを提供する。いくつかの実施形態において、このシステムは、例えば、アッセイを開発するおよび／または結果を解釈することにおいてユーザーを補助するエキスパートシステムを含み、従って、いくつかの実施形態において、本テクノロジーに従うシステムは、エキスパートシステムをさらに含む。いくつかの実施形態において、このシステムは、プライマーをランダムアクセスプライマーコンポネントから増幅コンポネントに運搬するように構成されているおよび／またはアンプリコンを核酸増幅コンポネントからアンプリコン検出コンポネントに運搬するように構成されている運搬コンポネントをさらに含む。さらに、いくつかの実施形態は、ランダムアクセスプライマーコンポネント、核酸増幅コンポネント、アンプリコン検出コンポネントおよび／または運搬コンポネントのうちの１つ以上に動作可能に接続されたコントローラであって、プライマーをランダムアクセスプライマーコンポネントから核酸増幅コンポネントに運搬すること、アンプリコンを核酸増幅コンポネントからアンプリコン検出コンポネントに運搬すること、核酸増幅コンポネントを用いて核酸を増幅することおよび／またはアンプリコン検出コンポネントを用いてアンプリコンの特性を検出することのうちの１つ以上を実行するように構成されているコントローラをさらに含むシステムを提供する。
【００１２】
いくつかの実施形態においては、これらのプライマーは、ランダムアクセスプライマーコンポネント中に貯蔵され、いくつかの実施形態においては、これらのプライマーは、ランダムアクセスプライマーコンポネント中で合成される。従って、いくつかの実施形態は、ランダムアクセスプライマーライブラリーおよび／またはオリゴヌクレオチド合成コンポネントを含むランダムアクセスプライマーコンポネントを提供した。さらに、これらのシステムのいくつかの実施形態において、この核酸増幅コンポネントは、サーモサイクラーコンポネントを含む。いくつかの実施形態において、このアンプリコン検出コンポネントは、質量分析器コンポネント、蛍光検出コンポネントおよび／または核酸配列決定コンポネントを含む。
【００１３】
本テクノロジーは、アンプリコンを検出および／または特徴付けるために使用されるテクノロジーに限定されない。例えば、いくつかの実施形態において、アンプリコンの１つ以上の特性、例えば、その存在および／または非存在、質量、部分的塩基組成、完全塩基組成、部分的配列、完全配列、プローブに対するハイブリダイゼーション、電気泳動移動度、長さ、流体力学的特性ならびに制限パターンが、測定される。
【００１４】
このランダムアクセスプライマーコンポネントは、これらのシステムのいくつかの実施形態において、プライマー対を提供するように構成されている。このテクノロジーは、ランダムアクセスプライマーコンポネントのサイズおよび／または能力において限定されない。このように、このランダムアクセスプライマーコンポネントは、１０から１０００個のプライマー、およそ２５、５０、７５、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００または９００個のプライマーを含む。いくつかの実施形態において、このランダムアクセスプライマーコンポネントは、１０００個よりも多いプライマーを含む。
【００１５】
いくつかの実施形態において、この核酸増幅コンポネントは、核酸をプレ増幅するように、例えば、増幅に十分な鋳型を提供するように構成されている。本テクノロジーは、サンプルを受け取り、このサンプルから核酸を調製するように構成されているサンプル調製コンポネントを含むシステムの実施形態を包含する。さらに、これらのシステムの実施形態は、データベースを含み、このデータベースは、サンプル調製プロトコル、プレ増幅プロトコル、プライマーデータ、増幅プログラム、アンプリコン検出プロトコルおよび／または参照アンプリコン特性を含む。いくつかの実施形態において、プライマーに関するデータは、データベース中に記憶される、例えば、いくつかの実施形態において、プライマーヌクレオチド配列、プライマー名、ランダムアクセスプライマーコンポネント中のプライマーロケーション、プライマー融点および／またはプライマー標的に関するプライマーデータが、データベース中に記憶される。
【００１６】
いくつかの実施形態において、参照データが、データベース中に記憶される。例えば、いくつかの実施形態において、参照アンプリコンの１つ以上の特性に関するデータ、例えば、参照アンプリコン特性、例えば、アンプリコンの存在もしくは非存在、質量、部分的塩基組成、完全塩基組成、部分的配列、完全配列、プローブに対するハイブリダイゼーション、電気泳動移動度、長さ、流体力学的特性および／または制限パターンが、データベース中に記憶される。
【００１７】
これらのシステムのいくつかの実施形態は、モジュラーランダムアクセス容器を含む、例えば、いくつかの実施形態において、反応経路へとアセンブルされたモジュラーランダムアクセス容器を含む。いくつかの実施形態において、これらのシステムは、容器足場および／または試薬貯蔵コンポネントを含む。本テクノロジーはまた、エキスパートシステムが知識ベースを含むシステムの実施形態を提供し、この知識ベースは、核酸を検出するためのアッセイを選択するためのルールを含む。
【００１８】
本テクノロジーは、例えば、核酸の検出および特徴付けのため、例えば、生物、細胞、組織、染色体、遺伝子、ＳＮＰおよび／または個体の検出および特徴付けのための使用を見出す。
【００１９】
さらなる実施形態は、本明細書に含まれる教示に基づいて、当業者に明らかである。
【００２０】
本発明のテクノロジーのこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の図面に関してより良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本明細書に提供されるテクノロジーに関するシステムアーキテクチャの例示的実施形態を示す模式図である。
【図２】ランダムアクセス反応容器を示す模式図である。図２Ａは、モジュラーランダムアクセス反応容器の部分的に透明な上面図を示す。図２Ｂは、モジュラーランダムアクセス反応容器の部分的に透明な第１の側面図を示す。図２Ｃは、モジュラーランダムアクセス反応容器の部分的に透明な背面図を示す。図２Ｄは、モジュラーランダムアクセス反応容器の部分的に透明な前面図を示す。図２Ｅは、モジュラーランダムアクセス反応容器の部分的に透明な第２の側面図を示す。図２Ｆは、モジュラーランダムアクセス反応容器の部分的に透明な透視図を示す。図２Ｇは、アセンブルされた反応経路を提供する、複数のモジュラーランダムアクセス反応容器のアセンブリを示す。
【図３】モジュラーランダムアクセス反応容器のアセンブリを示す模式図である。図３Ａは、モジュラーランダムアクセス反応容器の上面図を示す。図３Ｂは、図３Ａに示されたモジュラーランダムアクセス反応容器の部分的に透明な側面図を示す。図３Ｃは、反応経路を提供するようにアセンブルされた３つのモジュラーランダムアクセス反応容器の上面図を示す。図３Ｄは、反応経路を提供するようにアセンブルされた８つのモジュラーランダムアクセス反応容器の上面図を示す。図３Ｅは、２×８の反応経路を提供するようにアセンブルされた１６個のモジュラーランダムアクセス反応容器の上面図を示す。図３Ｆは、図３Ｅに示される２×８の反応経路の部分的に透明な側面図を示す。図３Ｇは、１２×８の反応経路（例えば、９６ウェルプレートの構成で）を提供するようにアセンブルされた９６個のモジュラーランダムアクセス反応容器の上面図を示す。図３Ｈは、足場または反応コンテナ支持構造の側面図である。図３Ｉは、位置付けられた反応コンテナなしの、足場または反応コンテナ支持構造の側断面図である。図３Ｊは、位置付けられた反応コンテナおよび位置付けられている反応コンテナを示す、足場または反応コンテナ支持構造の側断面図である。これらの図面は、必ずしも正確な縮尺率でなくてよく、図面中の対象が、互いに対する関係性において必ずしも正確な縮尺率でなくてよいことを、理解すべきである。これらの図面は、本明細書に開示される装置、システムおよび方法の種々の実施形態に対する明確性および理解をもたらすことを意図した描写である。可能な限り、同じ参照番号が、同じまたは同様の部品を指すために、図面を通じて使用される。さらに、これらの図面は、本発明の教示の範囲を限定する意図は決してないことを理解すべきである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本明細書では、サンプル中の核酸を検出することに関するテクノロジー、ならびに限定するものではないが、特に、核酸検出のためのアッセイを構成またはカスタマイズするために使用されるランダムアクセスプライマー対ライブラリーに関するシステムおよび方法に関するテクノロジーが提供される。
【００２３】
本明細書で使用される項目見出しは、組織化目的だけのためであり、記載される主題を限定すると決して解釈すべきではない。
【００２４】
種々の実施形態のこの詳細な説明において、説明の目的のために、多数の具体的な詳細が、開示された実施形態の完全な理解を提供するために示されている。しかし、当業者は、これらの種々の実施形態が、これらの具体的な詳細ありまたはなしで実施され得ることを理解している。他の場合において、構造およびデバイスは、ブロック図の形態で示される。さらに、当業者は、方法が提示および実施される特定の配列が例示的であることを容易に理解でき、配列は変動され得るが、本明細書に開示される種々の実施形態の精神および範囲内になおもとどまることが、企図される。
【００２５】
特許、特許出願、記事、書籍、論文およびインターネットウェブページが含まれるがこれらに限定されない、本出願で引用される全ての文献および類似の資料は、任意の目的のためにその全体が参照により明示的に組み込まれる。特に規定しない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、本明細書に記載される種々の実施形態が属する分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。組み込んだ参考文献中の用語の定義が本発明の教示において提供される定義と異なっているように見える場合、本発明の教示において提供される定義が支配するものとする。
【００２６】
定義
本発明のテクノロジーの理解を容易にするために、いくつかの用語および語句が以下に定義される。さらなる定義は、詳細な説明を通じて示される。
【００２７】
明細書および特許請求の範囲を通じて、文脈が明確に他を示さない限り、以下の用語は、本明細書で明確に関連する意味を帯びる。語句「１実施形態において」は、本明細書で使用する場合、同じ実施形態を指すと思われるかもしれないが、必ずしも同じ実施形態を指すわけではない。さらに、語句「別の実施形態において」は、本明細書で使用する場合、異なる実施形態を指すと思われるかもしれないが、必ずしも異なる実施形態を指すわけではない。従って、以下に記載するように、本テクノロジーの種々の実施形態は、このテクノロジーの範囲または精神から逸脱することなしに、容易に組み合わされ得る。
【００２８】
さらに、本明細書で使用する場合、用語「または」は、包括的な「または」文法要素であり、文脈が明らかに他を示さない限り、用語「および／または」と等価である。用語「〜に基づく」は排他的ではなく、文脈が明らかに他を示さない限り、記載されていないさらなる要素に基づいていることを可能にする。さらに、明細書を通じて、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「この（ｔｈｅ）」の意味は、複数形の言及を含む。「〜における（ｉｎ）」の意味は、「〜における」および「〜で（ｏｎ）」の意味を含む。
【００２９】
核酸の文脈において、用語「増幅する」または「増幅」とは、典型的には少量のポリヌクレオチド（例えば、単一のポリヌクレオチド分子）から出発する、複数コピーのポリヌクレオチドまたはこのポリヌクレオチドの一部分の生成を指し、このとき、その増幅生成物（「アンプリコン」）は、一般に検出可能である。ポリヌクレオチドの増幅は、種々の化学的プロセスおよび酵素的プロセスを包含する。ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）またはリガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）の間の、１コピーまたは数コピーの標的または鋳型ＤＮＡ分子からの複数のＤＮＡコピーの生成は、増幅の形態である。増幅は、出発分子の厳密な重複に限定されない。例えば、逆転写（ＲＴ）−ＰＣＲを使用したサンプル中の限定量のＲＮＡからの複数のｃＤＮＡ分子の生成は、増幅の１形態である。さらに、転写プロセスの間の単一のＤＮＡ分子からの複数のＲＮＡ分子の生成もまた、増幅の１形態である。
【００３０】
用語「核酸分子」とは、ＤＮＡまたはＲＮＡが含まれるがこれらに限定されない、任意の核酸含有分子を指す。この用語は、４−アセチルシトシン、８−ヒドロキシ−Ｎ６−メチルアデノシン、アジリジニルシトシン、シュードイソシトシン、５−（カルボキシヒドロキシル−メチル）−ウラシル、５−フルオロウラシル、５−ブロモウラシル、５−カルボキシメチルアミノメチル−２−チオウラシル、５−カルボキシメチル−アミノメチルウラシル、ジヒドロウラシル、イノシン、Ｎ６−イソペンテニルアデニン、１−メチルアデニン、１−メチルシュード−ウラシル、１−メチルグアニン、１−メチルイノシン、２，２−ジメチル−グアニン、２−メチルアデニン、２−メチルグアニン、３−メチル−シトシン、５−メチルシトシン、Ｎ６−メチルアデニン、７−メチルグアニン、５−メチルアミノメチルウラシル、５−メトキシ−アミノ−メチル−２−チオウラシル、ベータ−Ｄ−マンノシルケオシン（ｑｕｅｏｓｉｎｅ）、５’−メトキシカルボニルメチルウラシル、５−メトキシウラシル、２−メチルチオ−Ｎ−イソペンテニルアデニン、ウラシル−５−オキシ酢酸メチルエステル、ウラシル−５−オキシ酢酸、オキシブトキソシン（ｏｘｙｂｕｔｏｘｏｓｉｎｅ）、シュードウラシル、ケオシン、２−チオシトシン、５−メチル−２−チオウラシル、２−チオウラシル、４−チオウラシル、５−メチルウラシル、Ｎ−ウラシル−５−オキシ酢酸メチルエステル、ウラシル−５−オキシ酢酸、シュードウラシル、ケオシン、２−チオシトシンおよび２，６−ジアミノプリンが含まれるがこれらに限定されない、ＤＮＡおよびＲＮＡの公知の塩基アナログのいずれかを含む配列を包含する。
【００３１】
ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）が、４つの型のヌクレオチド；Ａ（アデニン）、Ｔ（チミン）、Ｃ（シトシン）およびＧ（グアニン）からなるヌクレオチドの鎖であり、ＲＮＡ（リボ核酸）が、４つの型のヌクレオチド；Ａ、Ｕ（ウラシル）、ＧおよびＣから構成されていることが周知である。これら５つの型のヌクレオチドの全てが、相補的塩基対合と呼ばれる組み合わせで、互いに特異的に結合することも公知である。即ち、アデニン（Ａ）はチミン（Ｔ）と対合し（しかし、ＲＮＡの場合、アデニン（Ａ）はウラシル（Ｕ）と対合する）、シトシン（Ｃ）はグアニン（Ｇ）と対合し、その結果、これらの塩基対の各々が、二本鎖を形成する。本明細書で使用する場合、「核酸配列決定データ」、「核酸配列決定情報」、「核酸配列」、「ゲノム配列」、「遺伝子配列」もしくは「断片配列」、または「核酸配列決定読み取り」は、ＤＮＡまたはＲＮＡの分子（例えば、全ゲノム、全トランスクリプトーム、エクソーム、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、断片など）中のヌクレオチド塩基（例えば、アデニン、グアニン、シトシンおよびチミン／ウラシル）の順序を示す、任意の情報またはデータを示す。本発明の教示は、以下が含まれるがこれらに限定されない全ての利用可能な種々の技術、プラットフォームまたはテクノロジーを使用して取得される配列情報を企図することもまた理解すべきである：キャピラリー電気泳動、マイクロアレイ、ライゲーションベースのシステム、ポリメラーゼベースのシステム、ハイブリダイゼーションベースのシステム、直接的または間接的ヌクレオチド同定システム、ピロシーケンシング、イオンまたはｐＨベースの検出システム、電子シグネチャーベースのシステムなど。
【００３２】
用語「連通する」とは、少なくとも、１つの事物から別の事物への、何かの直接的もしくは間接的な移行もしくは伝達、および／または何かを直接的もしくは間接的に移行もしくは伝達する能力を指す。物体は、流体材料が１つの物体から別の物体へと移行されるまたは移行されることが可能な場合、互いに「流体連通する」。物体は、熱エネルギーが１つの物体から別の物体へと移行されるまたは移行され得る場合、互いに「熱連通」している。物体は、１つの物体が、他方の物体において変化（例えば、位置または他の動きにおける変化）をもたらすのに十分な強度の磁場を別の物体に対して発揮するまたは発揮し得る場合に、互いに「磁気連通」している。物体は、１つの物体の特徴または特性が、別の物体によって感知、把握もしくは他の方法で検出されるまたは感知、把握もしくは他の方法で検出され得る場合に、「感覚連通」している。上述した種々の例示的な型の連通の間には、重複が存在してもよいことに留意すべきである。
【００３３】
「ポリヌクレオチド」、「核酸」または「オリゴヌクレオチド」とは、ヌクレオシド間連結によって接続されたヌクレオチドの直鎖ポリマー（デオキシリボヌクレオシド、リボヌクレオシドまたはそれらのアナログを含む）を指す。典型的には、ポリヌクレオチドは、少なくとも３つのヌクレオシドを含む。通常、オリゴヌクレオチドは、数モノマー単位、例えば３−４個から、数百のモノマー単位までのサイズの範囲である。オリゴヌクレオチドなどのポリヌクレオチドが文字の配列、例えば「ＡＴＧＣＣＴＧ」によって示される場合はいつでも、ヌクレオチドは、特に示さない限り、左から右に５’→３’の順序であり、「Ａ」はデオキシアデノシンを示し、「Ｃ」はデオキシシチジンを示し、「Ｇ」はデオキシグアノシンを示し、「Ｔ」はチミジンを示すことが理解される。文字Ａ、Ｃ、ＧおよびＴは、当該分野で標準であるように、塩基自体、ヌクレオシドまたは塩基を含むヌクレオチドを指すために使用され得る。
【００３４】
「核酸塩基」は、アデニン、グアニン、シトシン、チミン、ウラシル、イノシン、キサンチン、ヒポキサンチンなどの複素環式塩基、またはそれらの複素環式誘導体、アナログもしくは互変異性体である。核酸塩基は、天然に存在するものであっても合成であってもよい。核酸塩基の非限定的な例は、全てそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，４３２，２７２号および米国特許第６，１５０，５１０号ならびにＰＣＴ出願ＷＯ９２／００２２５８、ＷＯ９３／１０８２０、ＷＯ９４／２２８９２およびＷＯ９４／２４１４４、ならびにＦａｓｍａｎ（「Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｌｏｇｙ」、３８５−３９４頁、１９８９、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ、Ｂｏｃａ  Ｒａｔｏｎ、ＬＯ）中に記載された、アデニン、グアニン、チミン、シトシン、ウラシル、キサンチン、ヒポキサンチン、８−アザプリン、８位においてメチルまたは臭素で置換されたプリン、９−オキソ−Ｎ６−メチルアデニン、２−アミノアデニン、７−デアザキサンチン、７−デアザグアニン、７−デアザ−アデニン、Ｎ４−エタノシトシン、２，６−ジアミノプリン、Ｎ６−エタノ−２，６−ジアミノプリン、５−メチルシトシン、５−（Ｃ３−Ｃ６）−アルキニルシトシン、５−フルオロウラシル、５−ブロモウラシル、チオウラシル、シュードイソシトシン、２−ヒドロキシ−５−メチル−４−トリアゾロピリジン、イソシトシン、イソグアニン、イノシン、７，８−ジメチルアロキサジン（ａｌｌｏｘａｚｉｎｅ）、６−ジヒドロチミン、５，６−ジヒドロウラシル、４−メチル−インドール、エテノアデニンおよび天然に存在しない核酸塩基である。
【００３５】
本明細書で使用する場合、用語「プライマー」とは、精製された制限消化物中のように天然に存在するものにしろ合成により生成されたものにしろ、核酸鎖に対して相補的なプライマー伸長生成物の合成が、（例えば、ヌクレオチドおよび生体触媒（例えば、ＤＮＡポリメラーゼなど）などの誘導剤の存在下で、ならびに適切な温度およびｐＨにおいて）誘導される条件下に配置された場合、合成の開始の点として機能することが可能なオリゴヌクレオチドを指す。このプライマーは、典型的には、増幅における最大効率のために一本鎖であるが、代替的に二本鎖であってもよい。二本鎖の場合、このプライマーは一般に、伸長生成物を調製するために使用される前に、その鎖を分離するために最初に処理される。いくつかの実施形態において、このプライマーは、オリゴデオキシリボヌクレオチドである。このプライマーは、誘導剤の存在下で伸長生成物の合成をプライムするのに十分な長さである。これらのプライマーの正確な長さは、温度、プライマーの供給源および方法の使用を含む多くの因子に依存する。
【００３６】
「オリゴヌクレオチド」とは、少なくとも２つの核酸モノマー単位（例えば、ヌクレオチド）、典型的には３つより多いモノマー単位、より典型的には１０個より多いモノマー単位を含む核酸を指す。オリゴヌクレオチドの正確なサイズは、オリゴヌクレオチドの最終的な機能または使用を含む種々の因子に一般に依存する。さらに例示するために、オリゴヌクレオチドは、典型的には２００残基長未満（例えば、１５残基長と１００残基長との間）であるが、本明細書で使用する場合、この用語は、より長いポリヌクレオチド鎖を包含する意図でもある。オリゴヌクレオチドは、それらの長さによって言及される場合が多い。例えば、２４残基のオリゴヌクレオチドは、「２４マー」と呼ばれる。典型的には、これらのヌクレオシドモノマーは、関連の対イオンが存在する場合、かかる対イオン、例えば、Ｈ＋、ＮＨ４＋、Ｎａ＋などを含む、ホスホジエステル結合、またはホスホロチオエート、ホスホロジチオエート（ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｄｉｔｈｉｏａｔｅ）、ホスホロセレノエート、ホスホロジセレノエート（ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｄｉｓｅｌｅｎｏａｔｅ）、ホスホロアニロチオエート（ｐｈｏｓｐｈｏｒｏａｎｉｌｏｔｈｉｏａｔｅ）、ホスホルアニリデート（ｐｈｏｓｐｈｏｒａｎｉｌｉｄａｔｅ）、ホスホルアミデート（ｐｈｏｓｐｈｏｒａｍｉｄａｔｅ）などを含むそれらのアナログによって連結される。さらに、オリゴヌクレオチドは典型的に、一本鎖である。オリゴヌクレオチドは、場合によって、既存のもしくは天然の配列の単離、適切な配列のＤＮＡ複製もしくは増幅、逆転写、クローニングおよび制限消化、またはＮａｒａｎｇら（１９７９）Ｍｅｔｈ  Ｅｎｚｙｍｏｌ．６８：９０−９９のホスホトリエステル法；Ｂｒｏｗｎら（１９７９）Ｍｅｔｈ  Ｅｎｚｙｍｏｌ．６８：１０９−１５１のホスホジエステル法；Ｂｅａｕｃａｇｅら（１９８１）Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．２２：１８５９−１８６２のジエチルホスホルアミダイト（ｄｉｅｔｈｙｌｐｈｏｓｐｈｏｒａｍｉｄｉｔｅ）法；Ｍａｔｔｅｕｃｃｉら（１９８１）Ｊ  Ａｍ  Ｃｈｅｍ  Ｓｏｃ  １０３：３１８５−３１９１のトリエステル法；自動化合成方法；または米国特許第４，４５８，０６６号の固体支持体法、または当業者に公知の他の方法などの方法による直接的化学合成が含まれるがこれらに限定されない、任意の適切な方法によって調製される。これらの文献は全て、参照により組み込まれる。
【００３７】
「ポリメラーゼ」は一般に、３’−ＯＨ  ５’−三リン酸ヌクレオチド、オリゴマーおよびそれらのアナログを接続するための酵素である。ポリメラーゼには、ＤＮＡ依存性ＤＮＡポリメラーゼ、ＤＮＡ依存性ＲＮＡポリメラーゼ、ＲＮＡ依存性ＤＮＡポリメラーゼ、ＲＮＡ依存性ＲＮＡポリメラーゼ、Ｔ７  ＤＮＡポリメラーゼ、Ｔ３  ＤＮＡポリメラーゼ、Ｔ４  ＤＮＡポリメラーゼ、Ｔ７  ＲＮＡポリメラーゼ、Ｔ３  ＲＮＡポリメラーゼ、ＳＰ６  ＲＮＡポリメラーゼ、ＤＮＡポリメラーゼ１、Ｋｌｅｎｏｗ断片、サーモフィルス・アクアティクス（Ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ  ａｑｕａｔｉｃｕｓ）ＤＮＡポリメラーゼ、Ｔｔｈ  ＤＮＡポリメラーゼ、Ｖｅｎｔ  ＤＮＡポリメラーゼ（Ｎｅｗ  Ｅｎｇｌａｎｄ  Ｂｉｏｌａｂｓ）、Ｄｅｅｐ  Ｖｅｎｔ  ＤＮＡポリメラーゼ（Ｎｅｗ  Ｅｎｇｌａｎｄ  Ｂｉｏｌａｂｓ）、Ｂｓｔ  ＤＮＡ  Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  Ｌａｒｇｅ  Ｆｒａｇｍｅｎｔ、Ｓｔｏｅｆｆｅｌ  Ｆｒａｇｍｅｎｔ、９°Ｎ  ＤＮＡ  Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ、Ｐｆｕ  ＤＮＡ  Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ、Ｔｆｌ  ＤＮＡ  Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ、ＲｅｐｌｉＰＨＩ  Ｐｈｉ２９  Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ、Ｔｌｉ  ＤＮＡポリメラーゼ、真核生物ＤＮＡポリメラーゼベータ、テロメラーゼ、Ｔｈｅｒｍｉｎａｔｏｒポリメラーゼ（Ｎｅｗ  Ｅｎｇｌａｎｄ  Ｂｉｏｌａｂｓ）、ＫＯＤ  ＨｉＦｉ  ＤＮＡポリメラーゼ（Ｎｏｖａｇｅｎ）、ＫＯＤ１  ＤＮＡポリメラーゼ、Ｑ−ベータレプリカーゼ、ターミナルトランスフェラーゼ、ＡＭＶ逆転写酵素、Ｍ−ＭＬＶ逆転写酵素、Ｐｈｉ６逆転写酵素、ＨＩＶ−１逆転写酵素、バイオプロスペクティングによって発見された新規ポリメラーゼ、ならびにＵＳ２００７／００４８７４８、米国特許第６，３２９，１７８号、米国特許第６，６０２，６９５号および米国特許第６，３９５，５２４号（参照によって組み込まれる）中に引用されるポリメラーゼが含まれるがこれらに限定されない。これらのポリメラーゼには、野生型、変異体アイソフォームおよび遺伝子操作されたバリアントが含まれる。
【００３８】
本明細書で使用する場合、「サンプル」とは、本明細書で提供される方法およびシステムによって分析することが可能なものを指す。いくつかの実施形態において、このサンプルは、この方法によって分析が可能な１つ以上の核酸を含むまたはかかる核酸を含むと疑われている。特定の実施形態において、例えば、このサンプルは、１種以上の生物、組織または細胞由来の核酸（例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ｃＤＮＡなど）を含む。サンプルには、例えば、血液、精液、唾液、尿、糞便、直腸スワブなどが含まれ得る。いくつかの実施形態において、これらのサンプルは、１より多い被験体または個体由来の核酸を含む、「混合物」サンプルである。いくつかの実施形態において、本明細書に提供される方法は、サンプルを精製することまたはサンプルから核酸（複数可）を精製することを含む。いくつかの実施形態において、このサンプルは精製された核酸である。
【００３９】
「固体支持体」は、分子、化合物、細胞または他の実体の結合のための表面を有する固体材料である。固体支持体の表面は、平坦であっても平坦でなくてもよい。固体支持体は、多孔性または非多孔性であり得る。固体支持体は、表面を含み、ガラス、シリコン、ナイロン、ポリマー、プラスチック、セラミックまたは金属を含み得る、チップまたはアレイであり得る。固体支持体は、ナイロン、ニトロセルロースもしくはポリマー性メンブレンなどのメンブレン、またはプレートもしくはディッシュであってもよく、ガラス、セラミック、金属またはプラスチック、例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネートもしくはポリアロマーなどから構成され得る。固体支持体はまた、任意の形状のビーズ、樹脂または粒子であり得る。かかる粒子またはビーズは、任意の適切な材料、例えばガラスもしくはセラミック、および／または１種以上のポリマー、例えば、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、セファロース（ｓｅｐａｈａｒｏｓｅ）、アガロース、セルロース、セルロース誘導体もしくはデキストランなどから構成され得る、ならびに／または金属、特に常磁性金属、例えば鉄を含み得る。
【００４０】
バイオポリマーの「配列」とは、バイオポリマー中のモノマー単位（例えば、ヌクレオチドなど）の順序および正体を指す。核酸の配列（例えば、塩基配列）は、５’から３’の方向で典型的に読み取られる。
【００４１】
「システム」は、各コンポネントが全体内の少なくとも１つの他のコンポネントと相互作用するまたはかかる少なくとも１つの他のコンポネントと関連する場合に、その全体を構成するコンポネントのセット、実または抽象を示す。例えば、分析計装の文脈における「システム」は、所望の目的を実施するためのネットワークを形成する一群の物体および／またはデバイスを指す。
【００４２】
本明細書で使用する場合、用語「サンプル鋳型」とは、「標的」（以下で定義する）の存在について分析されるサンプルに由来する核酸を指す。対照的に、「背景鋳型」は、サンプル中に存在してもしなくてもよい、サンプル鋳型以外の核酸を参照して使用される。背景鋳型は、ほとんどの場合不注意である。背景鋳型は、持ち越し汚染の結果であり得、またはサンプルから精製して除かれることが求められる核酸汚染物の存在に起因するものであり得る。例えば、検出されるもの以外の生物由来の核酸が、試験サンプル中に背景として存在し得る。
【００４３】
本明細書で使用する場合、用語「標的」とは、検出または特徴付けされるべき核酸配列または構造を指す。
【００４４】
本明細書で使用する場合、用語「増幅試薬」とは、プライマー、核酸鋳型および増幅酵素を除く、増幅に必要な試薬（デオキシリボヌクレオチド三リン酸、緩衝液など）を指す。典型的には、増幅試薬は、他の反応成分と共に、反応容器（試験管、マイクロウェル、モジュラーランダムアクセス容器など）中に配置されるまたは含まれる。
【００４５】
用語「単離された」は、核酸と関連して使用する場合、「単離されたオリゴヌクレオチド」または「単離されたポリヌクレオチド」と同様、その核酸配列がその天然の供給源において通常関連する少なくとも１つの汚染物核酸から同定および分離されている核酸配列を指す。単離された核酸は、天然に見出されるものとは異なる形態または設定で存在する。対照的に、単離されていない核酸は、天然に存在する状態で見出されるＤＮＡおよびＲＮＡなどの核酸である。例えば、所与のＤＮＡ配列（例えば、遺伝子）は、隣の遺伝子に近接して宿主細胞染色体上に見出される；ＲＮＡ配列、例えば特定のタンパク質をコードする特定のｍＲＮＡ配列は、多数のタンパク質をコードする多数の他のｍＲＮＡとの混合物として、細胞中で見出される。単離された核酸、オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドは、一本鎖形態または二本鎖形態で存在し得る。
【００４６】
本明細書で使用する場合、用語「精製された」または「精製すること」とは、サンプルからの汚染物の除去を指す。本明細書で使用する場合、用語「精製された」とは、その天然の環境から除去された、単離されたまたは分離された分子（例えば、核酸配列またはアミノ酸配列）を指す。従って、「単離された核酸配列」は、精製された核酸配列である。「実質的に精製された」分子は、少なくとも６０％、好ましくは少なくとも７５％、より好ましくは少なくとも９０％、それらが天然に関連している他の成分を含まない。
【００４７】
用語「シグナル」とは、本明細書で使用する場合、標識またはアッセイ反応によって引き起こされるまたは提供されるものなどの、任意の検出可能な影響を指す。
【００４８】
本明細書で使用する場合、用語「検出器」とは、システムまたはシステムのコンポネント、例えば、シグナルまたは影響の存在を、ユーザーまたはシステムの別のコンポネント（例えば、コンピュータまたはコントローラ）に運搬できる機器（例えば、カメラ、蛍光光度計、電荷結合素子、シンチレーションカウンターなど）または反応性媒体（Ｘ線またはカメラフィルム、ｐＨ指示器など）を指す。検出器は、蛍光もしくは化学発光を含む紫外線光、可視光もしくは赤外線光を検出できる測光システムもしくは分光測定システム；放射線検出システム；分光学的システム、例えば核磁気共鳴分光法、質量分析法もしくは表面増強Ｒａｍａｎ分光法；ゲル電気泳動もしくはキャピラリー電気泳動またはゲル排除クロマトグラフィーなどのシステム；または当該分野で公知の他の検出システム、またはそれらの組み合わせであり得る。
【００４９】
本テクノロジーの実施形態
本明細書では、サンプル中の核酸を検出することに関するテクノロジー、ならびに限定するものではないが、特に、核酸検出のためのアッセイを構成またはカスタマイズするために使用されるランダムアクセスプライマー対ライブラリーに関するシステムおよび方法に関するテクノロジーが提供される。
【００５０】
本テクノロジーのいくつかの実施形態は、コンポネント、例えば、ランダムアクセスプライマーコンポネント、核酸増幅コンポネント、アンプリコン検出コンポネント、運搬コンポネント、コントローラ、サンプル調製コンポネントおよび／またはデータベースのシステムを含む。特定の実施形態は、これらのコンポネントのうちの２つ以上の種々の組み合わせを含む。
【００５１】
例えば、図１は、いくつかのコンポネントを含む本テクノロジーの１実施形態を示す。第１に、サンプル調製コンポネントが、サンプルを受け取り、このサンプルから核酸を調製する。いくつかの実施形態において、このサンプルおよび／または核酸は、データベース中に記憶されたサンプル調製プロトコルに従って調製される。さらに、いくつかの実施形態は、場合によって、データベース中に記憶されたプレ増幅プロトコルに従う核酸のプレ増幅の使用を含む。次いで、この核酸は、試薬貯蔵コンポネント由来の１種以上の試薬およびランダムアクセスプライマー対ライブラリー由来のＰＣＲプライマーを使用した、または場合によってプライマー対合成コンポネントによってオンデマンドで合成されるプライマーによる増幅のために、核酸増幅モジュールに（例えば、運搬コンポネントによって）輸送される。ＰＣＲプライマーに関する情報（例えば、配列、融点、プライマーライブラリー中の位置など）は、プライマーデータベース中に記憶され、サンプル中の核酸は、データベース中に記憶された増幅プロトコル（例えば、サーマルサイクリングプログラム）に従って増幅される。増幅後、増幅された核酸は、いくつかの実施形態においては、核酸シーケンサーおよび／または質量分析器を含むアンプリコン検出コンポネントによって評価される。アンプリコンから収集されたデータは、参照データベース、例えば、塩基組成データベース、配列データベースなど中に収集されたデータを使用して評価される。コントローラは、このシステムのコンポネントを連携させ統合し、ユーザーインターフェースは、システムに情報を提供するユーザーのためおよびユーザーに情報を提供するシステムのための機能性を含む。
【００５２】
これは、本テクノロジーの例示的な１実施形態であり、限定することを意図しない。本テクノロジーの範囲は、以下に議論する本テクノロジーの種々の実施形態において使用を見出すこれらおよび他のコンポネントの説明に従って、より詳細に展開される。
【００５３】
ランダムアクセスプライマーコンポネント
いくつかの実施形態において、本テクノロジーは、ランダムアクセスプライマーコンポネントを含む。このランダムアクセスプライマーコンポネントは、ＰＣＲのためのプライマーを貯蔵（例えば、以下に記載されるランダムアクセス容器中に）および／または合成し、例えば核酸増幅コンポネント中での使用のためにこれらのプライマーを利用可能にするように構成されている。従って、本テクノロジーの実施形態において、このランダムアクセスプライマーコンポネントは、１つ以上のプライマー（例えば、単一のプライマーまたはプライマー対もしくはプライマー対のセット）が貯蔵される１つ以上のプライマー貯蔵容器（例えば、ランダムアクセス容器）を含む。さらに、実施形態は、例えば、オリゴヌクレオチドの分解を最小化または排除するため（例えば、酵素的分解および／または化学的分解を阻害するため）に、オリゴヌクレオチドの安定な貯蔵のための組成物（例えば、溶液）を提供するのに適した緩衝液、塩、防腐剤および／または他の成分のうちの１つ以上を含む、オリゴヌクレオチド貯蔵溶液を含む貯蔵容器を提供する。いくつかの実施形態は、特定の温度、その温度未満またはその温度より上でプライマー溶液を維持するように温度制御されているランダムアクセスプライマーコンポネントを提供する。例えば、いくつかの実施形態において、これらのプライマー溶液は、プライマー溶液の凝固点を上回る温度、例えばおよそ４℃で、液体として維持される（例えば、凍結されない）。いくつかの実施形態において、これらのプライマー溶液は、凍結状態で、例えば、およそ−２０℃以下またはおよそ−８０℃以下で維持され、例えば、核酸増幅コンポネントへの分配および本テクノロジーへの使用のための一部分を提供するために、解凍される。いくつかの実施形態において、これらのプライマーは、ＰＣＲの他の成分と混合した場合に使用の準備ができた濃度で貯蔵される。
【００５４】
いくつかの実施形態において、これらのプライマーは、例えば、サンプル鋳型を除いた、ＰＣＲに必要とされる全ての成分（例えば、プライマー、塩、ポリメラーゼ、緩衝液、ヌクレオチド（例えば、ｄＮＴＰ、例えば、ｄＡＴＰ、ｄＣＴＰ、ｄＧＴＰおよびｄＴＴＰ））とのＰＣＲプレミックスとして貯蔵される。かかる実施形態において、このプレミックスは、サンプル鋳型がサーマルサイクリングおよび増幅のために添加される単回使用組成物である。かかるプレミックスは、いくつかの実施形態において、本明細書で提供されるテクノロジーに従う使用のために、ランダムアクセス容器中に貯蔵される。
【００５５】
いくつかの実施形態において、これらのプライマーは、個々にアドレス可能なロケーションにおいて貯蔵される。例えば、いくつかの実施形態において、各貯蔵ロケーションは、そのアドレスおよびロケーションにおいて貯蔵されるプライマー（単数または複数）に関する他のデータおよび情報（例えば、ヌクレオチド配列および物理的特徴）と関連してデータベース中に記憶された、独自のアドレスを有する。このアドレスは、いくつかの実施形態において、貯蔵ロケーションにプライマーを配置するため、および／またはアッセイのためのプライマーを提供するために貯蔵ロケーションにアクセスするために、使用される。従って、このランダムアクセスプライマーコンポネントは、このコンポネント中の任意のプライマーが、例えばアッセイのためのプライマーを提供するためにアクセスされ得るように、構成されている。
【００５６】
いくつかの実施形態において、このランダムアクセスプライマーコンポネントは、オリゴヌクレオチド合成コンポネントを含む。本明細書で使用する場合、用語「オリゴヌクレオチド合成コンポネント」とは、オリゴヌクレオチドを合成することが可能な、システムのコンポネントを指す。例えば、このオリゴヌクレオチド合成コンポネントは、いくつかの実施形態において、例えば核酸増幅コンポネントによって標的を増幅するためのＰＣＲプライマーとしての使用のための配列をオリゴヌクレオチドが有するように、オンデマンドでかかるオリゴヌクレオチドを合成する。いくつかの実施形態においては、合成されたオリゴヌクレオチドは、合成され、場合によって精製され、次いで（例えば、核酸増幅コンポネント中での）増幅に使用されるが、いくつかの実施形態においては、合成されたオリゴヌクレオチドは、合成され、場合によって精製され、次いで、例えば（例えば、核酸増幅コンポネント中での）増幅における後の使用のために、ランダムアクセスプライマーコンポネント中（例えば、プライマー貯蔵容器、例えば、以下に記載されるランダムアクセス容器中）に貯蔵される。オリゴヌクレオチドの自動化合成のためのテクノロジーは、例えば、全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００８０２６１２２０号中に記載されている。
【００５７】
本発明のテクノロジーは、合成器のいずれか１つの型に限定されない。実際、ＭＯＳＳ  ＥＸＰＥＤＩＴＥ  １６チャネルＤＮＡ合成器（ＰＥ  ＢｉｏＳｙｓｔｅｍｓ、Ｆｏｓｔｅｒ  Ｃｉｔｙ、Ｃａｌｉｆ．）、ＯｌｉｇｏＰｉｌｏｔ（Ａｍｅｒｓｈａｍ  Ｐｈａｒｍａｃｉａ）、３９００および３９４８  ４８チャネルＤＮＡ合成器（ＰＥ  ＢｉｏＳｙｓｔｅｍｓ、Ｆｏｓｔｅｒ  Ｃｉｔｙ、Ｃａｌｉｆ．）、ＰＯＬＹＰＬＥＸ（Ｇｅｎｅｍａｃｈｉｎｅｓ）、８９０９  ＥＸＰＥＤＩＴＥ、Ｂｌｕｅ  Ｈｅｄｇｅｈｏｇ（Ｍｅｔａｂｉｏ）、ＭｅｒＭａｄｅ（ＢｉｏＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ、Ｐｌａｎｏ、Ｔｅｘ．）、Ｐｏｌｙｇｅｎ（Ｄｉｓｔｒｉｂｉｏ、Ｆｒａｎｃｅ）、ＰｒｉｍｅｒＳｔａｔｉｏｎ  ９６０（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｂｉｏ−Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ、Ｍａｓｓ．）ならびにＰＣＴ公開ＷＯ０１／４１９１８に記載されるハイスループット合成器が含まれるがこれらに限定されない、種々の合成器が企図される。いくつかの実施形態において、合成器は、本発明の合成コンポネントにおける使用のために特に好ましい物理的仕様または性能仕様を満たすように、改変または全体的に製作される。特定の実施形態において、これらの合成器は、９６ウェルプレートもしくは３８４ウェルプレート中、または本明細書に記載されるモジュラー反応容器もしくは貯蔵容器中で、オリゴヌクレオチドを生成するように構成されている。いくつかの実施形態において、このオリゴヌクレオチド合成コンポネントは、例えば、全ての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００８０２６１２２０号に記載されるような自動化試薬供給システムをさらに含む。
【００５８】
いくつかの実施形態は、特定のアッセイのためにユーザーによってその場しのぎで規定される配列、または特定の標的を増幅するのに適するようにコンピュータソフトウェアによってその場しのぎで生成される配列を有する、合成されたオリゴヌクレオチドを提供する。例えば、ユーザーは、キーボードなどのインプットデバイスによって入力された文字（例えば、Ａ、Ｃ、ＧおよびＴ）の組み合わせを使用して、オリゴヌクレオチドの所望のヌクレオチド配列を入力できる。いくつかの実施形態において、プライマーのためのヌクレオチド配列は、データベース中に記憶され、オリゴヌクレオチド合成コンポネントに提供される。いくつかの実施形態において、このオリゴヌクレオチド合成コンポネントは、オリゴヌクレオチド合成においてモノマーとして機能するヌクレオチドのストックを含む。例えば、これらのヌクレオチドは、いくつかの実施形態において、塩基アデニン、チミン、シトシンおよびグアノシンを含む。いくつかの実施形態は、非標準的塩基、例えば、イノシン、キサンチン、改変塩基（例えば、イソ−Ｃ、イソ−Ｇ）および当該分野で公知の他の塩基バリアントを含むヌクレオチドのストックを含むオリゴヌクレオチド合成コンポネントを提供する。
【００５９】
いくつかの実施形態において、このランダムアクセスプライマーコンポネントおよび／またはオリゴヌクレオチド合成コンポネントは、オリゴヌクレオチド精製および／またはオリゴヌクレオチド処理コンポネントを含む。例えば、実施形態は、合成後にオリゴヌクレオチドを処理することが可能なオリゴヌクレオチド処理コンポネントを提供する。オリゴヌクレオチド処理の例には、精製、乾燥、切断および脱保護、脱塩、希釈および充填、ならびに品質管理が含まれるがこれらに限定されない。これらの機能を実施するように構成されているコンポネントは、例えば、全ての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２００８０２６１２２０号に記載されている。実施形態は、例えば、オリゴヌクレオチド貯蔵溶液および／またはオリゴヌクレオチド合成反応の、核酸増幅コンポネントにおいて増幅反応の阻害剤として機能し得る特定の成分を除去するオリゴヌクレオチド精製コンポネントを提供する。例えば、いくつかの実施形態は、核酸増幅コンポネントにおけるそれらの使用に適切なように、プライマーからのオリゴヌクレオチド合成と関連する取り込まれていないヌクレオチドおよび／または化学物質を除去する。いくつかの実施形態は、貯蔵されたオリゴヌクレオチドの安定性を増加させるが増幅反応の効率を低減する可能性もある凍結保護剤を、オリゴヌクレオチド貯蔵溶液から除去する。
【００６０】
試薬貯蔵コンポネント
いくつかの実施形態は、サンプル調製コンポネント；核酸増幅コンポネント；オリゴヌクレオチド合成コンポネントにおいて使用される一般的試薬を貯蔵する（例えば、モジュラーランダムアクセス容器中に貯蔵する）ため；および／またはアンプリコンを処理、精製もしくは単離するための、試薬貯蔵コンポネントを提供する。試薬貯蔵コンポネント中に貯蔵される試薬の例には、蒸留脱イオン水、界面活性剤（例えば、ＳＤＳ、Ｔｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００）、アルコール（例えば、２−プロパノール、エタノール、メタノール、フェノール）、有機溶媒（例えば、クロロホルム、アセトニトリル）、緩衝液（例えば、Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ、（ＮＨ４）２ＳＯ４）、キレート剤（例えば、ＥＤＴＡ）、塩（例えば、ＭｇＣｌ２、ＫＣｌ、ＭｎＣｌ２）、酵素（例えば、ポリメラーゼ、リゾチーム、プロテアーゼなど）、ヌクレオチド（例えば、ｄＮＴＰ、例えば、ｄＡＴＰ、ｄＣＴＰ、ｄＧＴＰおよびｄＴＴＰ）、ヌクレオチド混合物、標識（例えば、蛍光標識または質量標識）、プレ混合されたＰＣＲ試薬（例えば、１つより多いＰＣＲ成分を含む組成物）ならびに分子生物学のために一般に使用される他の成分、例えば、ベータ−メルカプトエタノール、ウシ血清アルブミン、サケ精子ＤＮＡ、酸、塩基、ｔＲＮＡなどが含まれる。いくつかの実施形態において、ランダムアクセスプライマーコンポネントが、試薬貯蔵コンポネントを含む。
【００６１】
モジュラーランダムアクセス容器
いくつかの実施形態は、アッセイ成分の貯蔵、輸送および反応のためのモジュラーランダムアクセス容器を含む。図２は、モジュラーランダムアクセス容器の１実施形態の模式図を示す。いくつかの実施形態（例えば、図２に示される）において、これらの容器は、およそ矩形の角柱としてまたはおよそ立方体として成形され、容器の内容物にアクセスするために、上面に円形の穴を有する。いくつかの実施形態において、これらの容器は、この穴を覆うが、容器の内容物にアクセスするために、機器、例えばピペットチップ、針、サンプラー、カニューレ、チューブなどによって破られる（例えば、刺される、通過される）ことが可能な、上面上の隔壁を含む。いくつかの実施形態においては、これらの容器は、単回使用のためのものである；しかし、いくつかの実施形態においては、これらの容器は、再充填され、隔壁で再密封され、システムにおいて再使用される。
【００６２】
いくつかの実施形態において、これらの容器は、例えば、容器のアレイ（例えば、直線状アレイ、例えば８容器の条片、矩形アレイ、例えば２×８もしくは８×１２アレイ、または実施されるアッセイに適した任意の構成）を提供するために、容器を機械的に一緒に連結することを提供する舌部および溝部を、反対の側に含む。
【００６３】
これらの容器は、実施されるアッセイ（例えば、ＰＣＲ）に適した任意の適切な材料、例えばプラスチック、金属、ゴム（例えば、シリコーン）などで作られている。いくつかの実施形態において、これらの容器は、プラスチック、例えば、ポリカーボネート、シクロ−オレフィンコポリマー、シクロ−オレフィンポリマー、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリエチレンまたはいくつかの他のポリオレフィンポリプロピレンでできている。いくつかの実施形態において、これらの容器は、例えば、分光測定的分析または蛍光定量的分析のためのキュベットとして使用を見出すことができるように、透明である。いくつかの実施形態において、これらの容器は、例えば、光への曝露から容器内に貯蔵された感光性化学物質および試薬を保護するように、不透明である。いくつかの実施形態において、これらの容器は（透明であれ、半透明であれ、不透明であれ、半不透明などであれ）、着色され、例えば、黒色、白色、赤色、橙色、黄色、緑色、青色または紫色のいくつかの色調またはバリエーションである。いくつかの実施形態において、これらの色は、例えば、容器の内容物を示すため、容器が製造された材料を示すため、容器中のアッセイの状態を示すため、容器のサイズを示すためなどに、色コードの一部として使用される。
【００６４】
これらの容器の実施形態は、およそ１ｍｍから１０ｍｍ、１０ｍｍから１００ｍｍ、１００ｍｍから１ｃｍおよび／もしくは１ｃｍから１０ｃｍまたはそれ以上の寸法を有する。
【００６５】
いくつかの実施形態において、これらの容器は、４８ウェル、９６ウェル、３８４ウェルおよび１５３６ウェルを有するマイクロタイタープレートについてのウェルの寸法および位置に関して、マイクロタイタープレートのためのＡＮＳＩ標準に従う。これらには、それらの全内容が参照により本明細書に組み込まれる、ＡＮＳＩ／ＳＢＳ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  １−２００４から４−２００４まで、ならびに現在開発中のＳｔａｎｄａｒｄ  ＳＢＳ−５が含まれる。いくつかの実施形態において、９６容器未満の任意の数の容器を有する構成が、個々のウェル／容器ならびに隣の容器に対する１つの容器の相対的な配置および位置付けに適用に適用されるように、これらの標準に従う。
【００６６】
このモジュラーランダムアクセス容器は、例えば、試薬もしくは試薬混合物を貯蔵するため；反応をアセンブルするため（例えば、反応成分を収集しそれらを混合するため）；反応容器として機能するため（例えば、熱的にサイクルされている間に反応を保持するため）；分析および／もしくは検出のためのサンプルホルダーとして機能するため（例えば、反応生成物を保持するため、キュベットとして機能するため、サンプリングのためのアリコートを提供するためなど）；反応および／反応生成物を長期貯蔵のために貯蔵するため；反応成分、インプットサンプル（例えば、分析されるサンプルから調製された核酸）、反応生成物などを記録保管するため；システムのコンポネント間で、およびいくつかの態様においてはシステムの外側で、反応成分、反応生成物、反応中間体、サンプル、核酸などを輸送するため（例えば、メールを介しておよび／またはこれらの実体を発送する他の様式を使用して送るため）に、普遍的容器としてこのシステムによって使用される。
【００６７】
例示的アッセイの概要は、本テクノロジーに従う容器の使用を例示する。本テクノロジーの１態様において、ランダムアクセス貯蔵容器は、緩衝液、塩、酵素（例えば、ポリメラーゼ）、ヌクレオチド、ヌクレオチド混合物、プレ混合されたＰＣＲ試薬などを貯蔵する。このように、本テクノロジーによれば、ＰＣＲアッセイのための種々の成分は、各々容器中に貯蔵された試薬の収集から選択され、貯蔵容器中で輸送され（例えば、運搬コンポネントによって）、および／または輸送のために輸送容器に移動される。これらの容器の内容物は、１つ以上の反応容器中で必要とされるアッセイ反応（複数可）をアセンブルおよび混合するために使用され、これら１つ以上の反応容器は、空の容器、または反応成分を保持する容器（例えば、緩衝液を保持する容器）のうちの１つであり得る。いくつかの実施形態において、これらの成分は、サンプル鋳型を除いて、ＰＣＲアッセイ成分を含むプレ混合された溶液として一緒に貯蔵される。
【００６８】
例えば、１つの特定の抗生物質耐性細菌を検出するように設計された単純なアッセイにおいてこれらの容器を使用する例示的な実施形態は、その細菌についてのシグネチャー遺伝子を検出するためのＰＣＲ（例えば、１６Ｓ  ｒＲＮＡ遺伝子を標的化する）、１つ以上の抗生物質耐性遺伝子を検出するためのＰＣＲ（例えば、ベータ−ラクタマーゼ、薬物排出ポンプ、アセチラーゼなどを標的化する）、ならびに１つ以上の陰性および／もしくは陽性コントロールを含む。この特定の例示的アッセイのために、このシステムは、例えば、１）特定の１６Ｓ  ｒＲＮＡを検出するためのプライマー対、２）薬物耐性遺伝子を検出するためのプライマー対、３）ｄＡＴＰ、ｄＣＴＰ、ｄＧＴＰおよびｄＴＴＰのヌクレオチド溶液、４）例えばＴａｑポリメラーゼを含む酵素溶液、５）適切な塩を含む反応緩衝液、ならびに６）標的鋳型（例えば、サンプル調製コンポネントによって提供される）を保持する容器を、選択および輸送するように設計される。種々の試験ＰＣＲおよびコントロールＰＣＲが、空の容器中に、または代替的に反応成分を保持する容器（例えば、反応緩衝液を保持する容器）の１つ中に、システムによってアセンブルされる。これらの反応容器は、次いで、容器を互いに連結し（図２および図３を参照のこと。）、アセンブルされた反応経路をサーマルサイクリングのために核酸増幅コンポネントに輸送する（例えば、運搬コンポネントによって）ことによって、反応経路へとアセンブルされる。次いで、これらの容器は、例えば、蛍光定量法、配列決定および／または質量分析法による分析のために、アンプリコン検出コンポネントに輸送される。これらの反応は、容器中にありつつ分析され（例えば、蛍光発光を検出することおよびキュベットとして容器を使用することによって）、および／またはアリコートが、分析（例えば、質量分析法による）のために取り出される。得られたデータは、（例えば、ソフトウェア生物情報および／またはデータベースツールを使用することによって）獲得および処理され、結果がユーザーに提供される。
【００６９】
いくつかの実施形態において、これらの容器は、図３に示すように、足場（反応コンテナ支持構造または容器支持構造としても知られる）上にアセンブルされる。この足場は、容器を係合し、それを適所に保持するのに適した特徴を有するトレイの形態である。図３は、９×１２アレイで（例えば、９６ウェルプレートの形態で）構成された足場の１実施形態を示すが、本テクノロジーは、足場の構成において限定されない。この足場テクノロジーは、容器係合構造の任意の配置を有する構造を含む意図である。
【００７０】
これらの足場は、アッセイの実施に適した任意の適切な材料、例えば、プラスチック、金属、ゴム（例えば、シリコーン）、ボール紙、木、これらの材料の積層品などで作られている。いくつかの実施形態において、これらの足場は、プラスチック、例えば、ポリカーボネート、シクロ−オレフィンコポリマー、シクロ−オレフィンポリマー、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリエチレンまたはいくつかの他のポリオレフィンポリプロピレンでできている。いくつかの実施形態においては、これらの足場は透明であり、いくつかの実施形態においては、これらの足場は不透明である。いくつかの実施形態において、これらの足場は（透明であれ、半透明であれ、不透明であれ、半不透明などであれ）、着色され、例えば、黒色、白色、赤色、橙色、黄色、緑色、青色または紫色のいくつかの色調またはバリエーションである。いくつかの実施形態において、これらの色は、例えば、足場と係合した容器の内容物を示すため、足場を使用して実施されるアッセイを示すためなどに、色コードの一部として使用される。
【００７１】
核酸増幅コンポネント
１態様において、本テクノロジーは、核酸増幅コンポネントを含む。この核酸増幅コンポネントは、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（ＲＴ−ＰＣＲ）、転写媒介性増幅（ＴＭＡ）、リガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）、鎖置換増幅（ＳＤＡ）および／または核酸配列ベースの増幅（ＮＡＳＢＡ；例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，１３０，２３８号を参照のこと）による、核酸の増幅をもたらす。当業者は、特定の増幅技術（例えば、ＰＣＲ）が、増幅の前にＤＮＡに逆転写されるＲＮＡを必要とするが（例えば、ＲＴ−ＰＣＲ）、他の増幅技術は、ＲＮＡを直接増幅する（例えば、ＴＭＡおよびＮＡＳＢＡ）ことを認識している。公知の増幅方法のさらなる議論については、例えば、Ｐｅｒｓｉｎｇ，Ｄａｖｉｄ  Ｈ．、「Ｉｎ  Ｖｉｔｒｏ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」、Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ：Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（Ｐｅｒｓｉｎｇら、編）、５１−８７頁（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ、Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．（１９９３））を参照のこと。
【００７２】
例えば、本質的に任意のサーマルサイクリングステーションまたはデバイスは、場合によって、本テクノロジーの実施形態との使用のために適合される。場合によって利用され得る適切なサーモサイクリングデバイスの例は、数ある中でも、Ｍａｓｔｅｒｃｙｃｌｅｒデバイス（Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ、Ｗｅｓｔｂｕｒｙ、Ｎ．Ｙ．、Ｕ．Ｓ．Ａ．）、ＣＯＢＡＳ  ＡＭＰＬＩＣＯＲ  Ａｎａｌｙｚｅｒ（Ｒｏｃｈｅ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．、Ｐｌｅａｓａｎｔｏｎ、Ｃａｌｉｆ．、Ｕ．Ｓ．Ａ．）、ＭｙｃｙｃｌｅｒおよびｉＣｙｃｌｅｒ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｙｃｌｅｒｓ（Ｂｉｏ−Ｒａｄ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．、Ｈｅｒｃｕｌｅｓ、Ｃａｌｉｆ．、Ｕ．Ｓ．Ａ．）、ならびにＳｍａｒｔＣｙｃｌｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ（Ｃｅｐｈｅｉｄ、Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ、Ｃａｌｉｆ．、Ｕ．Ｓ．Ａ．）を含む多くの異なる商業的供給者から入手可能である。他の例示的実施形態において、サンプル調製コンポネント、核酸増幅コンポネントおよび関連の流体取扱または材料移行コンポネント（例えば、運搬コンポネント）は、例えば、所与の核酸増幅および分析プロセスを完全に自動化するために、本明細書に記載されるシステムと統合される。この目的のために適合され得る機器には、例えば、ｍ２０００自動化機器システム（Ａｂｂｏｔｔ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、Ａｂｂｏｔｔ  Ｐａｒｋ、Ｉｌｌ．、Ｕ．Ｓ．Ａ．）、ＧｅｎｅＸｐｅｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍ（Ｃｅｐｈｅｉｄ、Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ、Ｃａｌｉｆ．Ｕ．Ｓ．Ａ．）およびＣＯＢＡＳ  ＡｍｐｌｉＰｒｅｐ  Ｓｙｓｔｅｍ（Ｒｏｃｈｅ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．、Ｐｌｅａｓａｎｔｏｎ、Ｃａｌｉｆ．、Ｕ．Ｓ．Ａ．）などが含まれる。
【００７３】
この核酸増幅コンポネントは、増幅反応が起こる１つ以上の反応チャンバを含む。この反応チャンバは、反応成分（例えば、緩衝液、ヌクレオチド、標的、プライマー、酵素など）を直接保持し得、またはこの反応チャンバは、反応成分が存在するモジュラーランダムアクセス容器を保持し得る。
【００７４】
アンプリコン検出コンポネント
１態様において、本テクノロジーは、アンプリコン検出コンポネントを含む。いくつかの実施形態において、このアンプリコン検出コンポネントは、検出器を含む。検出器は典型的に、例えば、所与のアッセイシステムの別のコンポネント中で（例えば、コンテナ、例えば、モジュラーランダムアクセス容器中でおよび／または固体支持体上で）またはかかる別のコンポネントに近接して、生じた検出可能なシグナルを検出するように構成されている。本明細書で場合によって使用されるまたは使用のために適合される適切なシグナル検出器は、例えば、蛍光、リン光、放射能、吸光度、屈折率、発光または質量を検出する。検出器は場合によって、例えば所与のアッセイステップの実施の上流および／または下流からの、１つのまたは複数のシグナルをモニタリングする。例えば、検出器は場合によって、「リアルタイム」結果に対する位置において対応する複数の光学シグナルをモニタリングする。検出器またはセンサーの例には、光電子増倍管、ＣＣＤアレイ、光学センサー、温度センサー、圧力センサー、ｐＨセンサー、伝導度センサーまたは走査型検出器が含まれる。検出器は、例えば、各々が参照により組み込まれる、Ｓｋｏｏｇら、Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ、第５版、Ｈａｒｃｏｕｒｔ  Ｂｒａｃｅ  Ｃｏｌｌｅｇｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ（１９９８）、Ｃｕｒｒｅｌｌ、Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ：Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｑｕａｌｉｔｙ、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．（２０００）、Ｓｈａｒｍａら、Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．（１９９９）、Ｖａｌｅｕｒ、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．（２００２）およびＧｏｒｅ、Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ  ａｎｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｆｌｕｏｒｉｍｅｔｒｙ：Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ａｐｐｒｏａｃｈ、第２版、Ｏｘｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ（２０００）中にも記載されている。
【００７５】
アンプリコンは、任意の従来の手段によって検出できる。例えば、いくつかの実施形態において、核酸は、検出可能に標識されたプローブとのハイブリダイゼーションおよび得られたハイブリッドの測定によって検出される。検出方法の例示的な非限定的な例は、以下に記載される。１つの例示的な検出方法、ハイブリダイゼーション保護アッセイ（ＨＰＡ）は、化学発光オリゴヌクレオチドプローブ（例えば、アクリジニウムエステル標識された（ＡＥ）プローブ）を標的配列にハイブリダイズさせること、ハイブリダイズしていないプローブ上に存在する化学発光標識を選択的に加水分解すること、およびルミノメーターにおいて残留プローブから生じた化学発光を測定することを含む。例えば、米国特許第５，２８３，１７４号およびＮｏｒｍａｎ  Ｃ．Ｎｅｌｓｏｎら、Ｎｏｎｉｓｏｔｏｐｉｃ  Ｐｒｏｂｉｎｇ，Ｂｌｏｔｔｉｎｇ，ａｎｄ  Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ、第１７章（Ｌａｒｒｙ  Ｊ．Ｋｒｉｃｋａ編、第２版、１９９５、それらの各々がその全体が参照により本明細書に組み込まれる）を参照のこと。
【００７６】
別の例示的な検出方法は、リアルタイムでの増幅プロセスの定量的評価を提供する。「リアルタイム」での増幅プロセスの評価は、増幅反応の間に連続的にまたは周期的にのいずれかで反応混合物中のアンプリコンの量を決定すること、および決定された値を使用して、サンプル中に最初に存在した標的配列の量を計算することを含む。リアルタイム増幅に基づいてサンプル中に存在した初期標的配列の量を決定するための種々の方法は、当該分野で周知である。これらには、それらの各々がその全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，３０３，３０５号および米国特許第６，５４１，２０５号に開示された方法が含まれる。サンプル中に最初に存在した標的配列の量を決定するためであるがリアルタイム増幅に基づかない別の方法は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，７１０，０２９号に開示されている。
【００７７】
増幅生成物は、そのほとんどがステム−ループ構造を有する種々の自己ハイブリダイズ型プローブの使用を介して、リアルタイムで検出され得る。かかる自己ハイブリダイズ型プローブは、これらのプローブが自己ハイブリダイズした状態にあるか標的配列へのハイブリダイゼーションを介して変更された状態にあるかに依存して、示差的に検出可能なシグナルを発するように標識される。非限定的な例として、「分子トーチ」は、接続領域（例えば、非ヌクレオチドリンカー）によって接続された、所定のハイブリダイゼーションアッセイ条件下で互いにハイブリダイズする自己相補性の別個の領域（「標的結合ドメイン」および「標的閉鎖ドメイン」と呼ばれる）を含む、自己ハイブリダイズ型プローブの１つの型である。好ましい実施形態において、分子トーチは、１〜約２０塩基長の標的結合ドメイン中の一本鎖塩基領域を含み、鎖置換条件下で増幅反応中に存在する標的配列へのハイブリダイゼーションのためにアクセス可能である。標的閉鎖ドメインの全てまたは一部を置き換える標的配列の存在下を除いて、鎖置換条件下で、標的結合ドメイン中に存在する一本鎖領域に結合し、完全にまたは部分的に相補的であり得る分子トーチの２つの相補的領域のハイブリダイゼーションが好ましい。分子トーチの標的結合ドメインおよび標的閉鎖ドメインは、分子トーチが標的配列にハイブリダイズした場合とは異なるシグナルが、分子トーチが自己ハイブリダイズした場合に生じるように位置付けられた検出可能な標識または相互作用性標識の対（例えば、発光／クエンチャー）を含み、それにより、ハイブリダイズしていない分子トーチの存在下での試験サンプル中のプローブ：標的二重鎖の検出を可能にする。分子トーチおよび種々の型の相互作用性標識対は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，５３４，２７４号に開示されている。
【００７８】
自己相補性を有する検出プローブの別の例は、「分子ビーコン」である。分子ビーコンは、標的相補的配列を有する核酸分子、増幅反応中に存在する標的配列の非存在下で閉じたコンフォメーションでプローブを保持する親和性対（または核酸アーム）、およびプローブが閉じたコンフォメーションにある場合に相互作用する標識対を含む。標的配列と標的相補的配列とのハイブリダイゼーションは、親和性対のメンバーを分離し、それにより、プローブを開いたコンフォメーションにシフトさせる。開いたコンフォメーションへのシフトは、例えば、フルオロフォアおよびクエンチャー（例えば、ＤＡＢＣＹＬおよびＥＤＡＮＳ）であり得る標識対の低減された相互作用に起因して、検出可能である。分子ビーコンは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，９２５，５１７号および米国特許第６，１５０，０９７号に開示されている。
【００７９】
他の自己ハイブリダイズ型プローブは、当業者に周知である。非限定的な例として、米国特許第５，９２８，８６２号（その全体が参照により本明細書に組み込まれる）中に開示されるような相互作用性標識を有するプローブ結合対が、本発明における使用のために適合され得る。
【００８０】
いくつかの実施形態において、アンプリコンの塩基組成は、検出された分子量から決定される。これらの実施形態において、塩基組成は典型的に、所与のサンプル中の対応する鋳型核酸の生物供給源の正体、遺伝子型または他の性状と相関する。適切なソフトウェアおよび関連の態様、例えば、検出された分子量から塩基組成を決定するためおよび塩基組成分析の他の態様を実施するための態様は、Ｉｂｉｓ  Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｃａｒｌｓｂａｄ、Ｃａｌｉｆ．、Ｕ．Ｓ．Ａ．）から市販されている。核酸塩基組成分析は、例えば、各々それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，２５５，９９２号；米国特許第７，２２６，７３９号；米国特許第７，２１７，５１０号；および米国特許第７，１０８，９７４号にも記載されている。
【００８１】
例えば、いくつかの実施形態において、インタクトな分子イオンは、サンプルを気相に変換するための種々のイオン化技術のうちの１つを使用して、アンプリコンから生成される。これらのイオン化方法には、エレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）、マトリックス支援レーザー脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ）および高速原子衝撃（ＦＡＢ）が含まれるがこれらに限定されない。イオン化の際に、いくつかのピークが、異なる電荷を有するイオンの形成に起因して、１つのサンプルから観察される。単一の質量スペクトルから得られた分子量の複数の読み取りを平均すると、生物因子を同定するアンプリコンの分子量の推定が得られる。エレクトロスプレーイオン化質量分析法（ＥＳＩ−ＭＳ）は、顕著な量の断片化を引き起こすことなしにサンプルの多重荷電分子の分布を生じるので、１０ｋＤａよりも大きい分子量を有するタンパク質および核酸などの非常に高分子量のポリマーに、特に有用である。
【００８２】
使用される質量検出器には、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析法（ＦＴ−ＩＣＲ−ＭＳ）、飛行時間型（ＴＯＦ）、イオントラップ、四重極型、磁場型、Ｑ−ＴＯＦおよび三連四重極型が含まれるがこれらに限定されない。
【００８３】
いくつかの実施形態において、本発明のテクノロジーは、核酸配列決定の方法論および／またはテクノロジーを提供する。核酸配列データは、以下が含まれるがこれらに限定されない種々の技術、プラットフォームまたはテクノロジーを使用して生成され得る：キャピラリー電気泳動、マイクロアレイ、ライゲーションベースのシステム、ポリメラーゼベースのシステム、ハイブリダイゼーションベースのシステム、直接的または間接的ヌクレオチド同定システム、ピロシーケンシング、イオンまたはｐＨベースの検出システム、電子シグネチャーベースのシステムなど。核酸配列決定プラットフォームおよび関連のコンピュータシステムの態様は、例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１１０２７０５３３号に記載されている。
【００８４】
いくつかの実施形態において、配列決定の方法論およびテクノロジーは、ゲル電気泳動上でまたはキャピラリー電気泳動を介した電気泳動検出（その全体が参照により本明細書に組み込まれるＳｍｉｔｈら、１９８６、Ｎａｔｕｒｅ  ３２１：６７４−６７９）を利用する伝統的または第一世代の配列決定テクノロジー（それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる、ＭａｘａｍおよびＧｉｌｂｅｒｔ、１９７７、Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ  ７４：５６０−５６４；Ｓａｎｇｅｒら、１９７７、Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ  ７４：５４６３−５４６７）を含む。いくつかの実施形態において、本発明のテクノロジーによって提供されるＤＮＡ配列決定方法論は、ピロシーケンシング、ライゲーションによる配列決定、単一分子配列決定、合成による配列（ＳＢＳ）、超並列クローン性、超並列単一分子ＳＢＳ、超並列単一分子リアルタイム、超並列単一分子リアルタイムナノポアテクノロジーなどが含まれるがこれらに限定されない、第二世代（次世代またはＮｅｘｔ−Ｇｅｎとしても公知）、第三世代（Ｎｅｘｔ−Ｎｅｘｔ−Ｇｅｎとしても公知）または第四世代（Ｎ３−Ｇｅｎとしても公知）の配列決定テクノロジーを含む。ＭｏｒｏｚｏｖａおよびＭａｒｒａは、参照により本明細書に組み込まれるＧｅｎｏｍｉｃｓ  ９２：２５５（２００８）において、いくつかのかかるテクノロジーの総説を提供している。
【００８５】
例えば、いくつかの実施形態において、本発明のテクノロジーは、ピロシーケンシングによるＤＮＡ配列決定を提供する（それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｒｏｎａｇｈｉら  １９９８、Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２８１：３６３、３６５；Ｒｏｎａｇｈｉら  １９９６、Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ２４２：８４；Ｎｙｒｅｎ  ２００７、Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｍｏｌ  Ｂｉｏｌｏｇｙ  ３７３：１−１４）。ピロシーケンシングは、ピロリン酸放出の検出に依存する、「合成による配列決定」原則に基づくＤＮＡ配列決定の方法である。「合成による配列決定」は、ＤＮＡの一本鎖を固定化すること、およびその相補鎖を酵素的に合成することを含む。このピロシーケンシング方法は、化学発光酵素によってＤＮＡポリメラーゼの活性を検出することに基づく。ピロシーケンシングは、ＤＮＡの一本鎖に沿って一度に１塩基対ずつ相補鎖を合成し、各ステップにおいて付加された塩基が何かを検出することによって、ＤＮＡの一本鎖の配列決定を可能にする。鋳型ＤＮＡは固定化され、Ａ、Ｃ、ＧおよびＴヌクレオチドの溶液が添加され、引き続いて反応後に除去される。ヌクレオチド溶液が鋳型の対合していない次の塩基を補完する場合に、化学発光が生じる。化学発光シグナルを生じる溶液の配列は、鋳型の配列を提供する。
【００８６】
いくつかの実施形態において、本発明のテクノロジーは、ＲＯＣＨＥ  ＬＩＦＥ  ＳＣＩＥＮＣＥＳによって開発された４５４配列決定によるＤＮＡ配列決定を提供する。４５４配列決定において、ＳＢＳピロシーケンシングが、ピコリットル規模のウェル中でポロニービーズにおいて実施され、非常に長い読み取り長さ（４００〜５００塩基）を提供し、およそ４００〜６００Ｍ塩基／ランまたは１０億塩基／日を得ることができる。４５４配列決定は、デノボ配列決定、リシーケンシング、発現タグ、トランスクリプトーム配列決定、ＣｈＩＰ、メチル化分析などにおいて有用性を見出す。４５４配列決定は、過剰量のＤＮＡ捕捉ビーズへのｓｓＤＮＡのアニーリング、油中水マイクロリアクタ中でのビーズおよびＰＣＲ試薬の乳化、クローン性増幅、マイクロリアクタの破壊、ならびにＤＮＡ陽性ビーズの富化、を含む。４５４配列決定は、ＧＥＮＯＭＥ  ＦＬＸ  ＳＥＱＵＥＮＣＥＲで実施される。
【００８７】
いくつかの実施形態において、本発明のテクノロジーは、ＡＰＰＬＩＥＤ  ＢＩＯＳＹＳＴＥＭＳによって開発されたＳＯＬｉＤ配列決定によるＤＮＡ配列決定を提供する。ＳＯＬｉＤ配列決定は、ポロニーベースの配列決定方法論を利用する（その全体が参照により本明細書に組み込まれる、ＭｉｔｒａおよびＣｈｕｒｃｈ  １９９９  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓ、２７：ｅ３４）。ポロニー配列決定は、１塩基当たり低コストの、インビボクローニングアーチファクトのない、非電気泳動配列決定方法を提供する。いくつかの実施形態において、インビトロ対合タグライブラリーが、ゲノムＤＮＡから構築される。ライブラリー分子は、エマルジョンＰＣＲによってマイクロビーズ上でクローン性増幅され、このクローン性増幅は、配列決定され得るポリメラーゼコロニー、またはポロニーを生じる。短い読み取りが、任意の所与のビーズ上に存在する独自のヌクレオチド配列と相関する蛍光標識で各マイクロビーズを選択的にタグ化するためにＴ４  ＤＮＡリガーゼを利用するサイクリックＤＮＡ配列決定戦略を介して、マイクロビーズから並行して生成される。ＳＯＬｉＤ配列決定は、Ｔ４  ＤＮＡリガーゼ、蛍光標識された縮重ノナマー、増加した精度（＞９９．９４％）、最大３５塩基までの読み取り長さおよび２０Ｇｂ／ランのハイスループットを提供する「２塩基コード化」を使用したライゲーションによる配列決定を提供する。ＳＯＬｉＤ配列決定は、デノボ配列決定、標的化されたおよび全ゲノムリシーケンシング、遺伝子発現、トランスクリプトームならびにメチル化分析において有用性を見出す。ＳＯＬｉＤ配列決定は、ＳＯＬｉＤ  ３プラットフォームで実施される。
【００８８】
いくつかの実施形態において、本発明のテクノロジーは、ＩＬＬＵＭＩＮＡ配列決定テクノロジーによるＤＮＡ配列決定を提供する。ＩＬＬＵＭＩＮＡ配列決定テクノロジーは、リバースターミネーター化学を使用する超並列ＳＢＳを利用する。ＳＢＳは、ピロシーケンシングのために、４塩基／サイクル対１塩基／サイクルで実施される。ＩＬＬＵＭＩＮＡ配列決定は、平面、光学的に透明な表面への、ランダムに断片化されたゲノムＤＮＡの付着に依存する。付着したＤＮＡ断片は、各々が１，０００コピーの同じ鋳型を含む８０００万〜１億のクラスターを有する超高密度配列決定フローセルを創出するために、伸長およびブリッジ増幅される。これらの鋳型は、除去可能な蛍光色素を有する可逆的ターミネーターを使用する４色ＤＮＡ  ＳＢＳテクノロジーを使用して配列決定される。いくつかの実施形態において、高感度蛍光検出は、レーザー励起および全内反射オプティクスを使用して達成される。ＩＬＬＵＭＩＮＡ配列決定は、最大で７５塩基の読み取り長さ、およそ１０〜１５Ｇｂ／ランのスループット、および両方の末端からの配列決定を可能にするペアードエンド戦略を提供する。ＩＬＬＵＭＩＮＡ配列決定は、デノボ配列決定、リシーケンシング、トランスクリプトーム分析、エピゲノミクス／メチル化状態において有用性を見出す。ＩＬＬＵＭＩＮＡ配列決定は、ＧＥＮＯＭＥ  ＡＮＡＬＹＺＥＲプラットフォームで実施される。
【００８９】
いくつかの実施形態において、本発明のテクノロジーは、ＨＥＬＩＣＯＳ  ＢＩＯＳＣＩＥＮＣＥＳによるＴＲＵＥ  ＳＩＮＧＬＥ  ＭＯＬＥＣＵＬＥ  ＳＥＱＵＥＮＣＩＮＧ（ＴＳＭＳ）によるＤＮＡ配列決定を提供する。ＴＳＭＳは、１サイクルのピロシーケンシング当たり１塩基を使用する超並列単一分子ＳＢＳを提供する。ＴＳＭＳは、事前のライブラリー合成ステップまたはＰＣＲ増幅を必要とせず、従って、ＰＣＲエラーを排除する。ＴＳＭＳは、適用特異的な独占所有権のある表面上での数十億個のサンプルＤＮＡの単一分子の付着に依存する。捕捉された鎖は、ポリメラーゼおよび１種の蛍光標識されたヌクレオチド（Ｃ、Ｇ、ＡまたはＴ）が付加される合成による配列決定プロセスのための鋳型として機能し、ポリメラーゼは、全ての鋳型上の新生相補鎖中への蛍光ヌクレオチドの配列特異的な取り込みを触媒し、遊離ヌクレオチドは洗浄によって除去され、取り込まれたヌクレオチドが画像化され、位置が記録され、蛍光基は、取り込まれたヌクレオチドを残して高度に効率的な切断プロセスにおいて除去され、このプロセスは、他の３種の塩基の各々を通じて継続される。複数の４塩基サイクルは、数十億個の鋳型上で合成された２５塩基長よりも長い相補鎖を生じ、各個々の鋳型から２５塩基よりも長い読み取りを提供する。ＴＳＭＳは、非常に高密度のアレイ（１００万／ｍｍ２）、低コスト／塩基、２レーザーシステム（Ｃｙ３標識されたｄＮＴＰおよびＣｙ５標識されたｄＮＴＰ）、および約２０〜５５塩基の読み取り長さを提供する。ＴＳＭＳは、ヒトゲノムリシーケンシング、デノボ配列決定において有用性を見出す。ＴＳＭＳは、ＨＥＬＩＳＣＯＰＥプラットフォームで実施される。
【００９０】
いくつかの実施形態において、本発明のテクノロジーは、ＶＩＳＩＧＥＮ  ＢＩＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳによるＤＮＡ配列決定を提供する。ＶＩＳＩＧＥＮ  ＢＩＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ配列決定は、ＤＮＡ塩基正体の直接的分子センサーとして機能する操作されたＤＮＡポリメラーゼおよびヌクレオシド三リン酸を介した、リアルタイムの超並列単一分子配列決定を提供する。遺伝子操作されたポリメラーゼは、合成の間表面上に固定される。蛍光共鳴エネルギー転移（ＦＲＥＴ）が、標識されたｄＮＴＰが組み込まれた場合に、固定化されたポリメラーゼと標識されたｄＮＴＰとの間で検出される。ＶＩＳＩＧＥＮ配列決定は、事前の増幅もクローニングステップも提供せず、１，０００塩基長の読み取り、超並列アレイ（１Ｍｂ／秒／機器）を提供し、合成の間の連続的な試薬添加を提供しない。ＶＩＳＩＧＥＮ配列決定は、デノボ配列決定、リシーケンシング、オーダーメイド医療、臨床診断、科学捜査、基礎研究などにおいて有用性を見出す。
【００９１】
いくつかの実施形態において、本発明のテクノロジーは、ＰＡＣＩＦＩＣ  ＢＩＯＳＣＩＥＮＣＥＳによる単一分子リアルタイム（ＳＭＲＴ）配列決定を提供する。ＳＭＲＴは、リアルタイムでの超並列単一分子配列決定を提供する。ゼプトリットルウェル中の数千個のゼロモード導波管（ＺＭＷ）が、１つのアレイ上に含まれる。単一のＤＮＡポリメラーゼ分子が、各導波管の底に付着される。ＤＮＡは、塩基特異的フルオロフォアで標識されたガンマ−リン酸基を使用して合成される。リン連結されたヌクレオチドの取り込みの際に、このＤＮＡポリメラーゼは、リン酸鎖を切断する際に、ヌクレオチドから色素分子を切断する。フルオロフォアは、固定化されたポリメラーゼによる対応する塩基の取り込みの際に検出される。ＳＭＲＴは、長い読み取り長さ（およそ１，０００塩基）と共に、低い反応容量、非常に低い蛍光背景、速いサイクル時間を提供し、合成の間の連続的な試薬添加を提供しない。ＳＭＲＴは、デノボ配列決定、リシーケンシングなどにおいて有用性を見出す。
【００９２】
いくつかの実施形態において、ＳＴＲＡＴＯＳのＸｐａｎｄｏｍｅｒテクノロジーが使用される（例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００９００３５７７７号を参照のこと。）。このアプローチにおいて、標的核酸を配列決定するための方法は、鋳型指向性合成によって生成された娘鎖を提供することを含み、この娘鎖は、標的核酸の全てまたは一部分の連続ヌクレオチド配列に対応する配列中にカップリングされた複数のサブユニットを含み、これらの個々のサブユニットは、係留、少なくとも１つのプローブまたは核酸塩基残基、および少なくとも１つの選択的に切断可能な結合を含む。選択的に切断可能な結合（複数可）は、切断されて、娘鎖の複数のサブユニットよりも長い長さのＸｐａｎｄｏｍｅｒを生じ、このＸｐａｎｄｏｍｅｒは、係留、および標的核酸の全てまたは一部分の連続ヌクレオチド配列に対応する配列中の遺伝子情報を説明するためのレポーターエレメントを含む。このＸｐａｎｄｏｍｅｒのレポーターエレメントが、次いで検出される。
【００９３】
いくつかの実施形態において、例えば、Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｂｉｏ−Ｓｙｓｔｅｍｓによって商品化されている、Ｔｕｒｒｏら、ＰＮＡＳ  １０３：１９６３５−４０（２００６）に記載される「切断可能な蛍光ヌクレオチド可逆的ターミネーターを使用する合成による４色配列決定」が使用される。このテクノロジーは、全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１０／０３２３３５０号、米国特許出願公開第２０１０／００６３７４３号、米国特許出願公開第２０１０／０１５９５３１号、米国特許出願公開第２０１０００３５２５３号、米国特許出願公開第２０１００１５２０５０号中に記載されている。
【００９４】
いくつかの実施形態において、例えば、Ｒｏｔｈｂｅｒｇ、２０１１「Ａｎ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ  ｅｎａｂｌｉｎｇ  ｎｏｎ−ｏｐｔｉｃａｌ  ｇｅｎｏｍｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ」、Ｎａｔｕｒｅ  ４７５：３４８；Ｔｉｍｐ、２０１０「Ｎａｎｏｐｏｒｅ  Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ−Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｃｏｄｅ  ｏｆ  Ｌｉｆｅ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ９：２８１；ＳｔｏｄｄａｒｔおよびＨａｇａｎ  Ｂａｙｌｅｙら、２００９「Ｓｉｎｇｌｅ−ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ  ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  ＤＮＡ  ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ  ｗｉｔｈ  ａ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｎａｎｏｐｏｒｅ」、ＰＮＡＳ  １０６：７７０３に記載されるような、集積回路が超並列単一分子ＤＮＡ配列決定を可能にするナノポア配列決定が使用される。かかるテクノロジーは、Ｇｅｎｉａによって商品化されている。
【００９５】
いくつかの実施形態において、配列決定は、２塩基縮重コードを使用して実施される（例えば、全ての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第６１／６４１，７１５号を参照のこと。）。例えば、核酸中の４種の塩基Ａ、Ｃ、ＧおよびＴの配列を決定するのではなく、本テクノロジーのいくつかの実施形態は、核酸中のプリン塩基およびピリミジン塩基の順番を決定する。その代り、この例示的なアプローチに従う配列決定スキームを使用すると、慣習的に誘導された配列ＡＣＧＴは、ＲＹＲＹとして示され得る、第１の位置におけるプリン、第２の位置におけるピリミジン、第３の位置におけるプリンおよび第４の位置におけるピリミジンからこの配列がなることを決定することによって、獲得される。ケト塩基およびアミノ塩基の配列を同定することに基づく代替的な２塩基配列決定スキームは、塩基ＡＣＧＴのこの同じ４塩基配列について、ＭＭＫＫの配列を生じる。いくつかの実施形態において、２つの２塩基配列の情報は、従来の４塩基配列を生成するために融合され得る。この例によれば、第１の位置はアミノプリン塩基であり、第２の位置はアミノピリミジン塩基であり、第３の位置はケトプリン塩基であり、第４の位置はケトピリミジン塩基であり、配列ＡＣＧＴを一義的に導く。
【００９６】
いくつかの実施形態は、シグナル波長（例えば、色）における差異ではなくシグナル振幅における差異が配列決定反応の間に取り込まれた各塩基を同定するために使用される合成による配列決定アプローチを使用して実施される配列決定を提供する（例えば、全ての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第６１／６４１，７１８号を参照のこと。）。このスキームにおいて、各個々の塩基は、異なる既知の百分率（例えば、「標識分率」または「標識化の程度」）で同じ部分（例えば、色素、蛍光標識など）で標識される。例示的な実施形態として、ＡＴＰ分子の２５％が標識され、ＴＴＰ分子の５０％が標識され、ＧＴＰ分子の７５％が標識され、ＣＴＰ分子の１００％が標識される。次いで、いくつかの実施形態によれば、アンサンブル（例えば、ポロニーまたはクローン性コロニー）ベースの配列決定アプローチが実施され、配列は、各塩基取り込み後にシグナル強度を検出し、それらの強度を塩基と関連させることによって、決定される。
【００９７】
いくつかの実施形態において、この配列決定テクノロジーは、配列決定反応の間に組み込まれた塩基を同定するために、色における差異のみに依存するのではなく、標識比率における差異に依存する（例えば、全ての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第６１／６４１，７２０号を参照のこと。）。このスキームにおいて、各個々のヌクレオチド塩基は、特定の既知の比率の少なくとも２つの異なる部分（例えば、色素、蛍光標識など）で標識される。例示的な実施形態として、ＡＴＰは、１：０の比率で２つの部分Ｘおよび部分Ｙによって標識され（全てのＡＴＰ分子が部分Ｘで標識される。）、ＴＴＰは、２：１の比率で２つの部分Ｘおよび部分Ｙによって標識され（ＴＴＰ分子の集団の３分の２が部分Ｘで標識され、ＴＴＰ分子の集団の３分の１が部分Ｙで標識される。）、ＧＴＰは、１：２の比率で２つの部分Ｘおよび部分Ｙによって標識され（ＧＴＰ分子の集団の３分の１が部分Ｘで標識され、ＧＴＰ分子の集団の３分の２が部分Ｙで標識される。）、ＣＴＰは、０：１の比率で２つの部分Ｘおよび部分Ｙによって標識される（全てのＣＴＰ分子が部分Ｙで標識される。）。次いで、いくつかの実施形態によれば、ポロニー（例えば、クローン性コロニー）ベースの配列決定アプローチは、各塩基取り込みの後に２種の色素によって生成されるシグナルの比率を検出することによって決定された配列を用いて実施される。
【００９８】
運搬コンポネント
本テクノロジーの実施形態は、運搬コンポネントを含む。この運搬コンポネントは、モジュラーランダムアクセス容器、モジュラーランダムアクセス容器のアセンブリ（例えば、反応経路）、試薬、反応成分、反応生成物、センサー、検出器、システムコンポネントなどを移動させるように構成されている。例えば、この運搬コンポネントは、いくつかの実施形態において、プライマーおよび／または試薬をランダムアクセスプライマーコンポネントから核酸増幅コンポネントに輸送する。いくつかの実施形態において、この運搬コンポネントは、アンプリコンを核酸増幅コンポネントからアンプリコン検出コンポネントに輸送する。この運搬コンポネントにおいて使用を見出す例示的なテクノロジーには、流体工学（例えば、マイクロ流体工学）、機械的デバイス（例えば、ベルト、鎖、歯車、ワイヤー、ロボティクス）、水力学、空気力学などが含まれる。
【００９９】
いくつかの実施形態において、この運搬コンポネントは、本明細書に記載されるモジュラー容器を運搬するように構成されている。例えば、いくつかの実施形態において、この運搬コンポネントは、モジュラー容器を握るための握りコンポネントおよびモジュラー容器をアッセイのために必要なロケーションに輸送するための輸送コンポネントを含む。別の例として、いくつかの実施形態は、モジュラー容器を輸送するためのトラックコンポネントを含む運搬コンポネントを提供する。いくつかの実施形態において、この運搬コンポネントは、足場または反応容器支持構造を輸送するように構成されている（例えば、図３に示される）。いくつかの実施形態において、この運搬コンポネントは、流体獲得、輸送および／または送達のために、自動ピペッター、針および他のデバイスを輸送および／または操作するように構成されている。
【０１００】
コントローラ
１態様において、本テクノロジーは、コントローラを含む。コントローラは、典型的には、１つ以上の他のコンポネントに動作可能に接続され、一般に、種々のコンポネントの種々の機能性、例えば、ＰＣＲアッセイのアセンブリおよび混合、コンテナの移動、搬送機構の移動（例えば、運搬コンポネント）、材料の移行、アンプリコンの１つ以上の特性の検出などをもたらすように構成されている。コントローラは、典型的には、コンポネントの操作を制御するために、１つ以上のシステムコンポネント、例えば、モーター（例えば、モーター駆動を介して）、熱モジュレーティングコンポネント、検出器、運動センサー、流体取扱コンポネント、ロボットトランスロケーションデバイスなどに動作可能に接続される。より具体的には、コントローラは一般に、別々のまたは一体型のシステムコンポネントのいずれかとして含まれる。コントローラおよび／または他のシステムコンポネントは一般に、プレプログラムされた命令もしくはユーザーインプットされた命令（例えば、プライマー選択、運搬される流体容量など）に従ってこれらの機器の操作を命令し、これらの機器からデータおよび情報を受信し、この情報を解釈し、操作し、ユーザーに報告するように機能する、適切にプログラムされたプロセッサ、コンピュータ、デジタルデバイス、または他の論理デバイスもしくは情報アプライアンス（例えば、必要に応じて、アナログからデジタルへの変換器またはデジタルからアナログへの変換器を含む）に連結される。
【０１０１】
コントローラまたはコンピュータは場合によって、しばしば陰極線管（「ＣＲＴ」）ディスプレイ、フラットパネルディスプレイ（例えば、アクティブマトリクス液晶ディスプレイ、液晶ディスプレイなど）などであるモニターを含む。コンピュータ回路は、多数の集積回路チップ、例えば、マイクロプロセッサ、メモリ、インターフェース回路などを含むボックス中に配置される場合が多い。このボックスは、ハードディスクドライブ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、大容量リムーバブルドライブ、例えば、書き込み可能ＣＤ−ＲＯＭおよび他の一般的な周辺機器要素もまた、場合によって含む。キーボードまたはマウスなどのインプットデバイスは、場合によって、ユーザーからのインプットを提供する。
【０１０２】
このコンピュータは典型的に、例えばＧＵＩにおいてパラメータフィールドのセット中へのユーザーインプットの形態で、またはプレプログラムされた命令、例えば、種々の異なる特定の操作のためにプレプログラムされた命令の形態でのいずれかで、ユーザー命令を受信するのに適したソフトウェアを含む。次いで、このソフトウェアは、所望の操作を実行するために１つ以上のコントローラの操作を命令するのに適した言語に、これらの命令を変換する。次いで、このコンピュータは、例えば、検出可能なシグナル強度、サンプル処理ユニットコンテナの回転の速度または様式などをモニタリングする場合など、プログラミングに従って、このシステム内に含まれるセンサー／検出器などからデータを受信し、このデータを解釈し、ユーザー理解フォーマットでそのデータを提供するまたはさらなるコントローラ命令を開始するためにそのデータを使用する。
【０１０３】
より具体的には、本テクノロジーのサンプル処理ステーションおよびシステムの操作を制御するために利用されるソフトウェアは、典型的には論理命令を含む。このソフトウェアの論理命令は、典型的には、コンピュータ可読媒体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク、テープ、フラッシュメモリデバイスもしくはコンポネント、システムメモリデバイスもしくはコンポネント、ハードドライブ、搬送波中に具体化されたデータシグナルなどで具体化される。他のコンピュータ可読媒体が当業者に公知である。いくつかの実施形態において、これらの論理命令は、パーソナルコンピュータの使用なしに、１つ以上のシステムコンポネント中に存在するコンピュータチップ中のリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）中に具体化される。
【０１０４】
このコンピュータは、例えば、ＰＣ（例えば、ＤＯＳ、ＯＳ２、ＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、ＭＡＣＩＮＴＯＳＨ、Ｐｏｗｅｒ  ＰＣもしくはＵＮＩＸ（登録商標）（例えば、ＳＵＮ）ソフトウェアを含む、Ｉｎｔｅｌ  ｘ８６またはＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）チップ適合性のコンピュータ）または当業者に公知の他の一般的な市販のコンピュータであり得る。標準的なデスクトップアプリケーション、例えば、ワードプロセッシング、スプレッドシートおよびデータベースソフトウェアが、本発明のテクノロジーに適応され得る。例えば、サンプル調製、反応混合、アンプリコン検出、データ分析などを実施するためのソフトウェアは、場合によって、標準的なプログラミング言語、例えば、Ｖｉｓｕａｌ  ｂａｓｉｃ、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｆｏｒｔｒａｎ、Ｂａｓｉｃ、Ｊａｖａ（登録商標）などを使用して、当業者によって構築される。
【０１０５】
これらのコンポネントは、場合によって、所与のプロセスまたは組成物からの、例えば、ランダムアクセスプライマーコンポネント、増幅コンポネントなど中の材料からの、１つ以上の検出可能なシグナルまたはパラメータを検出するように構成されている検出器または検出コンポネントを含む。いくつかの実施形態において、システムは、所与のプロセスの上流および／または下流である検出可能なシグナルまたはパラメータを検出するように構成されている。これらのシステムにおいて場合によって利用される適切なシグナル検出器は、例えば、ｐＨ、温度、圧力、密度、塩分、伝導度、流体水位、放射能、発光、蛍光、リン光、分子量、発光、透過率、吸光度などを検出する。いくつかの実施形態において、この検出器は、複数のシグナルをモニタリングする。検出器またはセンサーの例には、ＰＭＴ、ＣＣＤ、強化型ＣＣＤ、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、光学センサー、走査型検出器などが含まれる。これらおよび他の型のセンサーの各々は、場合によって、本明細書に記載されるコンポネントおよびシステム中へと容易に組み込まれる。この検出器は、場合によって、コンポネントに対して相対的に移動し、または代替的に、これらのコンポネントが検出器に対して相対的に移動する。場合によって、これらのコンポネントおよびシステムは、例えば、１つ以上のコンポネント中に配置されたまたは１つ以上のコンポネントに隣接して配置されたなどの複数の検出器を含み、その結果、この検出器は、そのコンポネントと感覚連通されている（例えば、この検出器は、その検出器が意図されるコンポネントまたはその一部分の特性、コンポネントの一部分の内容物などを検出することが可能である。）。
【０１０６】
この検出器は、場合によって、例えば、検出器シグナル情報をアッセイ結果情報などに変換するためのシステムソフトウェアを有するコンピュータを含むまたはかかるコンピュータに動作可能に連結される。例えば、検出器は、場合によって、別々のユニットとして存在する、またはコントローラと共に単一機器へと統合される。これらの機能の単一ユニットへの統合は、システムコンポネント間で情報を伝達するためのいくつかのまたはさらには単一の通信ポートの使用を可能にすることによって、これらの機器とコンピュータとの接続を促進する。本テクノロジーのシステム中に場合によって含まれる検出コンポネントは、例えば、共に参照によって組み込まれる、Ｓｋｏｏｇら、Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ、第６版、Ｂｒｏｏｋｓ  Ｃｏｌｅ（２００６）およびＣｕｒｒｅｎ、Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ：Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｑｕａｌｉｔｙ、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．（２０００）中にさらに記載されている。
【０１０７】
サンプル調製コンポネント
開示されたテクノロジーのいくつかの実施形態において、これらのシステムは、サンプル調製コンポネントを含む。いくつかの実施形態において、サンプルは、細胞、組織または他のサンプル型から核酸を放出（例えば、溶解）させるのに適した試薬に曝露される。いくつかの実施形態において、捕捉コンポネントまたは分子（例えば、カラム、樹脂、ビーズ、捕捉プローブなど）が、サンプルの非核酸成分から核酸を単離するために使用される。広範な種々の核酸単離または捕捉のテクノロジーのいずれかが、これらのシステム、デバイスおよび方法のサンプル調製コンポネントにおいて使用され得る。
【０１０８】
いくつかの実施形態において、細胞捕捉テクノロジーは、他の細胞およびサンプル材料から離れて、標的核酸を含む細胞または他の材料（例えば、ウイルス）を単離するために使用される。他の実施形態において、Ｓｉ−ｐｉｌｌａｒアレイが、細胞を捕捉するために使用される（例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｈｗａｎｇら、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、８０：７７８６（２００８）を参照のこと。）。例えば、いくつかの実施形態において、ＡＤＥＭＴＥＣＨ  ＶＩＲＯ  ＡＤＥＭＢＥＡＤＳが、ウイルス粒子の磁気的分離のために使用される。
【０１０９】
いくつかの実施形態において、細胞溶解は、化学物質（例えば、カオトロピック塩、ＧＩＴＣ、グアニジニウム−ＨＣｌ、尿素、フェノール、ＮａＯＨ／ＫＯＨ、界面活性剤など）、温度（煮沸、凍結／解凍、マイクロ波）、物理的力（例えば、圧力、ビーズ破砕、フレンチプレス、超音波処理、粉砕、乳鉢／乳棒／ＳｉＯ２）、酵素（例えば、リゾチーム、グリカナーゼ、プロテアーゼ、プロテイナーゼＫ）もしくは浸透（例えば、浸透圧ショック、低塩緩衝液）、またはそれらの組み合わせを使用することを含む。溶解は、生物特異的または生物非特異的であり得る。
【０１１０】
溶解された細胞材料または他の材料からの核酸単離は、磁気微粒子を使用した固相可逆的固定化によって実施され得る（例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，２３４，８０９号を参照のこと。）。いくつかの実施形態において、目的の標的核酸と相補的な捕捉オリゴヌクレオチドが使用される。
【０１１１】
サンプル調製コンポネントのいくつかの実施形態は、材料の磁気ベースの分離を含む特定の処理ステップを容易にするための磁石を含む。いくつかの実施形態においては電磁石が使用され、いくつかの実施形態においては永久磁石が使用される。
【０１１２】
データベースコンポネント
１態様では、本テクノロジーは、例えば、情報を記憶するための１つ以上のデータベースを含む：
１．プロトコルおよび方法のデータベース、例えば：
ａ．種々のサンプル型（細胞、組織、環境サンプル、培養物など）からのサンプル調製（例えば、細胞および／または核酸を単離する）；
ｂ．プレ増幅プロトコル（例えば、全ゲノム増幅）；
ｃ．ＰＣＲアッセイアセンブリ（例えば、反応成分の正体、濃度、量、質量など）；
ｄ．オリゴヌクレオチドの合成、精製および単離；
ｅ．サーモサイクリングのプログラムおよびパラメータ（例えば、温度、時間、温度ランプパラメータ、サイクル数）；
ｆ．アンプリコンの清浄化（例えば、脱塩）および／または精製（例えば、取り込まれていないヌクレオチドを除去する）；
ｇ．検出アッセイ（例えば、質量分析法、配列決定、蛍光検出）；
ｈ．生物情報学（例えば、配列検索、配列検証、塩基組成計算など）
２．配列データベース、例えば：
ａ．ランダムアクセスプライマーコンポネント中に貯蔵されたプライマーのプライマー配列（およびプライマーのアドレス、特徴など）；
ｂ．合成のためのプライマー配列；
ｃ．ヒトゲノム配列；
ｄ．ＧｅｎＢａｎｋ、ＥＭＢＬ、ＮＣＢＩ、１６Ｓ  ｒＲＮＡ、細菌ゲノム配列および他の公開の配列データベース；
ｅ．非公開の配列データベース（例えば、社内でまたは契約に基づいて生成された病原体などのゲノム配列）；
ｆ．アンプリコン配列（例えば、特定の検出アッセイのために予測されたアンプリコン）；
ｇ．ＳＮＰデータベース；
ｈ．完全／部分的塩基組成；
３．質量分析データベース（例えば、イオン、断片、ピーク、ピークスペクトルなど）
４．アッセイデータベース
ａ．アッセイ標的、遺伝子、生物、株、ＳＮＰ、アンプリコン；
ｂ．特定の標的に対するプライマー；
ｃ．特定の標的およびプライマーのための反応条件；
５．エキスパートシステムデータベース
ａ．知識ベース
ｂ．ユーザーとの対話相互作用のための、単語、語句および自然言語コンポネント；
ｃ．もし・・・ならば〜である（ＩＦ…ＴＨＥＮ）ならびに質問および回答データベース；
ｄ．インターフェースコンポネント；
６．操作制御データベース
ａ．ユーザー；
ｂ．システムの制限、警告、操作変数；
ｃ．ロギングおよび報告；
ｄ．試薬およびモジュラー容器一覧表；
ｅ．コントローラコード、サブルーチン、コンポネント関連のソフトウェアパッケージ。
【０１１３】
生物情報分析コンポネント
生物情報処理は、配列およびデータベース情報を処理するために、１つ以上の配列および情報データベース（例えば、公開のまたは非公開の配列データベース）ならびにソフトウェアアプリケーションを利用する。いくつかの好ましい実施形態において、インシリコ分析のためのデータベースおよびソフトウェアは、１つ以上のコンピュータ上の単一のロケーション中に収納される。データベースおよび処理ソフトウェアを収納することは、増加したおよび一貫した速度および情報へのアクセスを局所的に提供する。他の実施形態において、外部コンピュータ上に位置付けられた１つ以上のデータベースおよびソフトウェアコンポネントが、通信ネットワークを通じてアクセスされる（例えば、ワールドワイドウェブを通じてアクセスされる）。
【０１１４】
いくつかの実施形態において、生物情報処理は、例えば、配列、質量分析データ、塩基組成などを比較することによって、試験アンプリコンをアンプリコンデータベースと比較する。いくつかの実施形態において、生物情報処理は、例えば、アンプリコンの測定された特徴（配列、質量分析データ、塩基組成など）を特徴のデータベースと比較することによって、生物または株（例えば、例えば界から亜株または分離体までの範囲の、１つ以上の一般的および／または特定の分類学的レベルにおいて）、遺伝子、組織、プラスミド、染色体、ＳＮＰ、対立遺伝子、変異、個体、性別、ウイルス、核酸を同定する。いくつかの実施形態においては、この生物情報処理は、質的回答（例えば、存在／非存在）を提供し、いくつかの実施形態においては、この生物情報処理は、量的回答（例えば、何コピーあるか、生物など）を提供する。
【０１１５】
いくつかの実施形態において、この標的は既知であり、本発明のテクノロジーのデータベース中に存在するまたはユーザーによって提供されるのいずれかである。いくつかの実施形態において、適切な標的配列（および従ってプライマー）は、検出アッセイを設計および実施する前には知られていない。従って、いくつかの実施形態は、適切な標的、または特定の核酸配列、もしくは特定の核酸配列を有する生物、遺伝子、組織、ゲノム、染色体などに対するプライマー対を同定するための、核酸配列の分析を提供する。例えば、いくつかの実施形態において、標的領域および／またはプライマーを同定するために核酸配列を分析することは、予備的配列スクリーニング（例えば、リピート、低い複雑度の領域、人工物（例えば、ベクター）配列を同定すること）、データベースを検索すること、データベース情報を処理することなどを含む。標的は、選択のためにユーザーに提示される。
【０１１６】
いくつかの実施形態において、このユーザーには、別の標的配列を選択するまたはその標的配列を用いて進行する選択肢が与えられる。いくつかの実施形態において、問題が特定された場合、本発明のシステムは、元の要求された候補標的配列に基づいて、さらなる候補標的配列を自動的に選択および試験する（例えば、隣の配列を選択するおよび／またはその配列の問題の部分を除去する）。より信頼性の高い配列が同定された場合、これらの示唆された代替的標的配列がユーザーに報告される。さらに、いくつかの実施形態において、標的を増幅するためのプライマーの選択は、自動化された様式で実施される（例えば、ソフトウェアアプリケーション、例えば、Ｐｒｉｍｅｒ３、Ｐｒｉｍｅｒ  Ｐｒｉｍ’ｅｒ、ＬＡＭＰ、ＰｒｉｍｅｒＤｅｓｉｇｎｅｒ、ｅｐｃｒ、Ｕｎｉｆｒａｇ、ＳＢＥＰｒｉｍｅｒまたは当該分野で公知の他のソフトウェアアプリケーションによって）。いくつかの実施形態において、プライマー設計は、Ｐｒｉｍｅｒ３などのソフトウェアを使用して推定候補プライマーを選ぶこと、例えば、ＢＬＡＳＴ、ＦＡＳＴＡなどによって標的上の候補プライマー配列の全ての部分的一致または完全一致を見出すこと、全ての可能なプライマーの組み合わせの増幅生成物を予測すること（例えば、ＰＣＲの熱力学的モデルを使用して）、および標的遺伝子座に対して特異的な適合性のプライマーのセットを検索することを含む。
【０１１７】
いくつかの実施形態において、本明細書に記載される方法およびシステムは、本明細書に記載される算術的操作または論理的操作の配列を実施するように設計されたプログラム可能な機械と関連する（例えば、エキスパートシステムを提供するために）。例えば、本テクノロジーのいくつかの実施形態は、コンピュータソフトウェアおよび／またはコンピュータハードウェアと関連する（例えば、これら中に実装される）。１態様において、本テクノロジーは、データを読み取り、操作し、（例えば、知識ベース中に）記憶するために、ある形態のメモリ、算術的操作および論理的操作を実施するための要素、ならびに一連の命令（例えば、本明細書で提供される方法）を遂行するための処理要素（例えば、マイクロプロセッサ）を含むコンピュータに関する。いくつかの実施形態において、マイクロプロセッサは、核酸検出のためのシステムの一部であり、例えば、システムは、ＣＰＵ、グラフィックスカード、ユーザーインターフェース（例えば、アウトプットデバイス、例えばディスプレイおよびインプットデバイス、例えばキーボードを含む）、記憶媒体およびメモリコンポネントのうちの１つ以上を含む。メモリコンポネント（例えば、揮発性および／または不揮発性メモリ）は、命令および／またはデータ（例えば、ワークピース、例えば、標的配列、アンプリコン配列、プライマー配列など；知識ベース；プロトコルなど）を記憶することに使用を見出す。本テクノロジーに関連するプログラム可能な機械は、従来の現存のテクノロジーおよび開発中のテクノロジー、または今後開発されるテクノロジー（例えば、量子コンピュータ、化学コンピュータ、ＤＮＡコンピュータ、光コンピュータ、スピントロニクスベースのコンピュータなど）を含む。
【０１１８】
いくつかの実施形態において、本テクノロジーは、データを伝達するための有線（例えば、金属ケーブル、光ファイバー）またはワイヤレス伝達媒体を含む。例えば、いくつかの実施形態は、ネットワーク（例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、アドホックネットワークなど）を通じてデータを伝達することに関する。いくつかの実施形態においては、プログラム可能な機械は、ピアなどのネットワーク上に存在し、いくつかの実施形態においては、プログラム可能な機械は、クライアント／サーバー関係を有する。
【０１１９】
いくつかの実施形態において、データ（例えば、データベース中の）は、コンピュータ可読記憶媒体、例えば、ハードディスク、フラッシュメモリ、光学媒体、フロッピーディスクなど上に記憶される。
【０１２０】
いくつかの実施形態において、本明細書に提供されるテクノロジーは、本明細書に記載される方法を実施することに関して作動する複数のプログラム可能なデバイスと関連する。例えば、いくつかの実施形態において、複数のコンピュータ（例えば、ネットワークによって接続されている）は、例えば、従来のネットワークインターフェース、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、光ファイバーによって、またはワイヤレスネットワークテクノロジーによってネットワーク（非公開の、公開のまたはインターネット）に接続された完全コンピュータ（オンボードＣＰＵ、ストレージ、電源、ネットワークインターフェースなどを備える）に依存するクラスターコンピューティングまたはグリッドコンピューティングまたはいくつかの他の分散コンピュータアーキテクチャの実装において、核酸を分析する（例えば、標的を同定する、プライマーを同定する、生物情報分析を実施する、データベースに問い合わせるなど）ために、並行して動作し得る。
【０１２１】
例えば、いくつかの実施形態は、コンピュータ可読媒体を含むコンピュータを提供する。この実施形態は、プロセッサに連結されたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。このプロセッサは、メモリ中に記憶されたコンピュータ実行可能なプログラム命令を実行する。かかるプロセッサは、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ、状態機械または他のプロセッサを含み得、いくつかのコンピュータプロセッサのうちのいずれか、例えば、Ｉｎｔｅｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａおよびＭｏｔｏｒｏｌａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｓｃｈａｕｍｂｕｒｇ、Ｉｌｌｉｎｏｉｓ製のプロセッサであり得る。かかるプロセッサは、プロセッサによって実行されると本明細書に記載されるステップをプロセッサに実施させる命令を記憶する、コンピュータ可読媒体などの媒体を含むまたはかかる媒体と通信し得る。
【０１２２】
コンピュータ可読媒体の実施形態には、プロセッサにコンピュータ可読命令を提供することが可能な、電子、光学、磁気または他の記憶もしくは伝達デバイスが含まれるがこれらに限定されない。適切な媒体の他の例には、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、磁気ディスク、メモリチップ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ、構成されたプロセッサ、全ての光学媒体、全ての磁気テープもしくは他の磁気媒体、またはそこからの命令をコンピュータプロセッサが読み取れる任意の他の媒体が含まれるがこれらに限定されない。また、種々の他の形態のコンピュータ可読媒体は、有線およびワイヤレスの両方の、ルーター、非公開のもしくは公開のネットワーク、または他の伝達デバイスもしくはチャネルを含め、コンピュータに命令を伝達または搬送することができる。これらの命令は、例えば、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｖｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃ、Ｊａｖａ、Ｐｙｔｈｏｎ、ＰｅｒｌおよびＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）を含む、任意の適切なコンピュータプログラミング言語からのコードを含み得る。
【０１２３】
コンピュータは、いくつかの実施形態において、ネットワークに接続され、または、いくつかの実施形態において、スタンドアロン機械であり得る。コンピュータは、いくつかの外部または内部デバイス、例えば、マウス、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、キーボード、ディスプレイ、または他のインプットデバイスもしくはアウトプットデバイスもまた含み得る。コンピュータの例は、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末、パーソナル携帯情報端末、セル式携帯電話、携帯電話、スマートフォン、ページャ、デジタルタブレット、ラップトップコンピュータ、インターネットアプライアンス、および他のプロセッサベースのデバイスである。一般に、本明細書に提供されるテクノロジーの態様に関するコンピュータは、本明細書に提供されるテクノロジーを構成する１つ以上のプログラムをサポートすることが可能な任意のオペレーティングシステム、例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、ＵＮＩＸ、Ｍａｃ  ＯＳ  Ｘなど上で動作する、任意の型のプロセッサベースのプラットフォームであり得る。いくつかの実施形態において、ＭＡＴＬＡＢは、本明細書に提供される方法の実施形態を実施するのに適したプログラミング環境を提供する。いくつかの実施形態は、他のアプリケーションプログラム（例えば、アプリケーション）を実行するパーソナルコンピュータを含む。これらのアプリケーションは、メモリ中に含まれ得、これには、例えば、ワードプロセッシングアプリケーション、スプレッドシートアプリケーション、電子メールアプリケーション、インスタントメッセンジャーアプリケーション、プレゼンテーションアプリケーション、インターネットブラウザーアプリケーション、カレンダー／手帳アプリケーション、およびクライアントデバイスによって実行されることが可能な任意の他のアプリケーションが含まれ得る。本テクノロジーと関連する、本明細書に記載される全てのかかるコンポネント、コンピュータおよびシステムは、論理または仮想であり得る。
【０１２４】
エキスパートシステムコンポネント
いくつかの実施形態において、本テクノロジーは、単純なユーザーインターフェースを有する、柔軟なおよび専用の学習知識ベース、ユーザーが試験したプロトコル方法を記憶するためのデータ構造および処理、パラメータ選択ルールの階層、測定単位変換ツール、堅固な実験設計および分析ツール、容易に理解される方法での実験設計分析のディスプレイ、ならびにプロトコル方法の精緻化のための場合によるフィードバック方法を有するエキスパートシステムを含む。いくつかの実施形態において、エキスパートシステムは、人工知能（ＡＩ）の態様、例えば、特定の分野における専門家の知識および経験を有する人間または組織の判断および挙動をシミュレートできるコンピュータプログラム、を含む。従って、いくつかの実施形態において、本テクノロジーは、人間専門家の意思決定能力をエミュレートするコンピュータシステムであるエキスパートシステムを含む。例えば、Ｊａｃｋｓｏｎ、Ｐｅｔｅｒ（１９９８）、Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｅｘｐｅｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（第３版）、Ａｄｄｉｓｏｎ  Ｗｅｓｌｅｙを参照のこと。
【０１２５】
いくつかの実施形態において、このエキスパートシステムは、推論エンジン、知識ベース、およびユーザーと通信するための対話インターフェースを含む。この知識ベース（ルールベースとしても公知）は、蓄積された経験、およびプログラムに記載された各特定の状況にこの知識ベースを適用するためのルールのセットを含む。別のエキスパートシステムは、情報および知識を能動的に蓄積することが可能なニューラルネットワーク（ＮＮ）として公知である。他のエキスパートシステムは、当業者に周知であり、本明細書でさらに記載する必要はない。従って、本発明のテクノロジーに従う「知識ベース」は、検出プロトコルの評価および選択のための基準からなる。
【０１２６】
特に、この知識ベースは、標的、プライマー対、アッセイ条件、および核酸を検出するためのアッセイのための検出基準の選択をガイドする、もし・・・ならば〜である（ＩＦ…ＴＨＥＮ）ルールの集団を含む。このエキスパートシステムは、ユーザーに解を提案し、ユーザーから必要なデータを収集し、必要に応じて解を精緻化し、ユーザーが所望する試験に適したアッセイに到達する。実施例は、エキスパートシステムを含む本テクノロジーの実施形態とのユーザー対話の例示的な説明を提供する。
【０１２７】
本明細書の開示は、特定の例示された実施形態に言及するが、これらの実施形態は、例として提示されているのであり、限定として提示されているわけではないことを理解すべきである。
【実施例】
【０１２８】
［実施例１］
本テクノロジーの実施形態の開発の間に、以下の例示的な一般的アルゴリズムを、エキスパートシステムを含む本テクノロジーとのユーザーの相互作用の態様を例示するために開発した。特に、例示的な一般的アルゴリズムは、基礎質問：どの核酸（複数可）が所与のサンプル中に存在するか、に回答するための、本テクノロジーの適用の例示的な例を提供する。
【０１２９】
一般的アルゴリズム
１．インプット
ユーザーインプット：
（ａ）サンプル型は何か（例えば、血液、痰、尿、大便、脳脊髄液、培養物、環境など）
（ｂ）どの型の核酸が検出されるか（例えば、未知、ヒト（法医学、バイオマーカー）、非ヒト（病原体（細菌、ウイルス、真菌、原生生物）、病原性因子、薬物耐性マーカー、遺伝子型決定））
【０１３０】
２．サンプル調製
システム動作：
（ａ）１（ａ）および１（ｂ）におけるユーザーインプットに基づいて、サンプル調製プロトコルデータベースからサンプル調製プロトコルを選択する。
（ｂ）選択されたサンプル調製プロトコルのステップである場合のプレ増幅（例えば、全ゲノム増幅、ＴＷＧＡ、ＴＧＡ）を含め、選択されたサンプル調製プロトコルを、サンプルに対して実施する。
【０１３１】
３．増幅
システム動作：
（ａ）１（ｂ）におけるユーザーインプットに基づいて、ランダムアクセスプライマー対ライブラリーから反応容器の組み合わせを選択するならびに／または１つ以上の反応容器中でプライマー対を合成するおよび対応する反応混合物を作製する。
（ｂ）３（ａ）において選択された反応容器の組み合わせに基づいて、増幅プロトコルデータベースから増幅プロトコルを選択する。
（ｃ）２（ｂ）からの核酸サンプルの少なくとも一部分に対して、選択された増幅プロトコルを実施して、アンプリコンを得る。
【０１３２】
４．データ生成
システム動作：
（ａ）アンプリコン検出モジュール中に含まれる検出システム（複数可）（任意の増幅後アンプリコン処理ステップ（例えば、脱塩）を含む）に依存して、３（ｃ）からのアンプリコンの完全／部分的な塩基組成および／または配列を決定して、データを得る。
【０１３３】
５．データ分析
システム動作：
（ａ）４（ａ）からのデータを使用して、塩基組成データベース（例えば、完全および／または部分的な塩基組成を有する）および／またはアンプリコン配列データベースに問い合わせて、アウトプットを得る。必要に応じて、１（ｂ）を考慮して所与のステップ５（ａ）のアウトプットに基づいて、さらなるステップ２−５を実施する。
（ｂ）ユーザーインターフェースを介してユーザーにアウトプットを提供する。
【０１３４】
［実施例２］
本明細書で提供されるテクノロジーの開発の間に、ユーザーとエキスパートシステムを含むテクノロジーとのサンプル相互作用を、本テクノロジーの特定の態様を例示するために開発した。このサンプル対話は、創傷培養物から病原体を検出するための本テクノロジーの特定の適用の例示である。このシステムによって実施される動作は、ユーザーの問題を解決するために他のシステムコンポネントと相互作用するエキスパートシステム人工知能コンポネントの例示である。
【０１３５】
１．ユーザーインプット：
（ａ）サンプル型は何か    創傷培養物
（ｂ）どの型の核酸が検出されるか    病原体
【０１３６】
２．システム動作：
（ａ）１（ａ）および１（ｂ）における創傷培養物および病原体のユーザーインプットのために、サンプル調製プロトコルデータベースからサンプル調製プロトコルを選択する。
（ｂ）選択されたサンプル調製プロトコルのステップである場合のプレ増幅（例えば、ＷＧＡ、ＴＷＧＡ、ＴＧＡ）を含め、選択されたサンプル調製プロトコルを、サンプルに対して実施する。
（ｃ）１（ａ）および１（ｂ）における一般的病原体ユーザーインプットに基づいて、ランダムアクセスプライマー対ライブラリーから反応容器の組み合わせを選択するならびに／または１つ以上の反応容器中でプライマー対を合成するおよび対応する反応混合物を作製する。
【０１３７】
例えば、ユーザーインプットに基づいて、このシステムは、ランダムアクセスプライマー対ライブラリーから反応容器を選択し、ならびに／または細菌、ウイルス、真菌および原生生物に対する広範囲のプライマー対を含む１つ以上の反応容器中でプライマー対を合成するおよび対応する反応混合物を作製する。
【０１３８】
（ｄ）２（ｃ）において選択された反応容器の組み合わせに基づいて、増幅プロトコルデータベースから増幅プロトコルを選択する。
【０１３９】
（ｅ）１（ｂ）からの核酸サンプルの少なくとも一部分に対して、選択された増幅プロトコルを実施して、アンプリコンを得る。
【０１４０】
（ｆ）アンプリコン検出モジュール中に含まれる検出システム（複数可）（任意の増幅後アンプリコン処理ステップ（例えば、脱塩）を含む）に依存して、２（ｅ）からのアンプリコンの完全および／または部分的な塩基組成および／または配列を決定して、データを得る。
【０１４１】
（ｇ）２（ｆ）からのデータを使用して、塩基組成／アンプリコン配列データベースに問い合わせて、アウトプットを得る。
【０１４２】
（ｈ）ユーザーインターフェースを介してユーザーに２（ｇ）からのアウトプットを提供する。
【０１４３】
例えば、２（ｇ）からのデータは、２（ｂ）の核酸サンプルが細菌核酸のみを含むことを示している。
【０１４４】
（ｉ）ランダムアクセスプライマー対ライブラリーからの反応容器の組み合わせならびに／または１つ以上の反応容器中のプライマー対および対応する反応混合物が、選択および／または合成および／または作製される場合に、２（ｃ）−（ｈ）を反復して、２（ｇ）における細菌核酸アウトプットの種を同定して、細菌種データを得る。
【０１４５】
例えば、２（ｉ）からの細菌種データは、２（ｂ）の核酸サンプルが、クレブシエラ・ニューモニエ（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ  ｐｎｅｕｍｏｎｉａ）核酸のみを含むことを示している。
【０１４６】
（ｊ）ユーザーインターフェースを介して、２（ｉ）からのアウトプットをユーザーに提供する。
【０１４７】
（ｋ）ランダムアクセスプライマー対ライブラリーからの反応容器の組み合わせならびに／または１つ以上の反応容器中のプライマー対および対応する反応混合物が、選択および／または合成および／または作製される場合に、２（ｃ）−（ｈ）を反復して、２（ｉ）における細菌核酸アウトプットの種の１つ以上の特徴を同定して、特徴的な細菌種データを得る。
【０１４８】
例えば、２（ｉ）からのクレブシエラ・ニューモニエ核酸は、２（ｂ）の核酸サンプルが、ベータ−ラクタマーゼ媒介性のカルバペネム耐性を含むことを示している。
【０１４９】
（ｌ）ユーザーインターフェースを介してユーザーに２（ｋ）からのアウトプットを提供する。
【０１５０】
上記明細書中で言及された全ての刊行物および特許は、全ての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。本テクノロジーの記載された組成物、方法および使用の種々の改変およびバリエーションは、記載された本テクノロジーの範囲および精神から逸脱することなしに、当業者に明らかである。本テクノロジーは、特定の例示的実施形態と関連して記載されてきたが、特許請求された本テクノロジーが、かかる特定の実施形態に不当に限定されるべきでないことを、理解すべきである。実際、薬理学、生化学、医科学または関連する分野における当業者に明らかな、本テクノロジーを実施するための記載された様式の種々の改変が、以下の特許請求の範囲の範囲内であることが意図される。
【図１】
2015523067.tif 000002
【図２】
2015523067.tif 000003
【図３】
2015523067.tif 000004
【国際調査報告】
2015523067.tif 000005