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JP-2026514741-A - センサデバイスサンプルインキュベーションローディングのための方法

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Abstract

様々なシーケンシングシステムについて、鋳型ビーズをセンサデバイスに効果的にロードすることは、高品質のシーケンシングデータを提供する際の多くの重要なステップの中の重要なステップである。様々なタイプの鋳型ビーズをセンサデバイスのマイクロウェルアレイにロードすることは、インキュベーションローディングを介して効果的に達成することができる。センサデバイスのインキュベーションローディングに必要な時間は、約１０分～約１時間のシーケンシングのための所望のデバイスローディングワークフローの十分な範囲内である可能性がある。

Inventors

  • ネメス， コリーン
  • パーカー， スコット

Assignees

  • ライフ テクノロジーズ コーポレーション

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20240408
Priority Date
20230414

Claims (20)

  1. 分析用センサデバイスの調製のための方法であって、 前記センサデバイス上にローディング溶液を導入することであって、前記センサデバイスが、センサアレイ上に形成されたマイクロウェルアレイを含み、前記ローディング溶液が、マイクロウェル当たり少なくとも２つのビーズの比率を提供する多数のビーズを含有する、ことと、 前記マイクロウェルアレイのマイクロウェルのうちの約６５％～約９５％に前記ローディング溶液をロードするのに好適なインキュベーション条件を選択することと、 前記選択されたインキュベーション条件を使用して、前記センサデバイスとの前記ローディング溶液のインキュベーションによって、前記センサデバイスにロードすることと、を含む、方法。
  2. 前記ローディング溶液との前記センサデバイスのインキュベーションが、約１０分～約１時間行われる、請求項１に記載の方法。
  3. 前記ローディング溶液との前記センサデバイスのインキュベーションが、約４℃～約６０℃の温度範囲内である、請求項１又は２に記載の方法。
  4. ビーズ直径対マイクロウェル開口部の断面直径の比率が、約６０％～約１２０％である、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
  5. ビーズ直径が、マイクロウェル高さの約６５％以上、かつマイクロウェル開口部の断面積の約１２０％以下である、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
  6. ビーズのサンプルをロードされた前記センサデバイス上でシーケンシングアッセイを実行することを更に含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記ビーズのサンプルが、親水性ポリマービーズのサンプルを含む、請求項６に記載の方法。
  8. 前記親水性ポリマービーズが、ヒドロゲルビーズを含む、請求項７に記載の方法。
  9. 前記センサデバイス上にロードされた前記ビーズのサンプルが、シングルコピーの鋳型化されたビーズのサンプルを含む、請求項６に記載の方法。
  10. 前記センサデバイスにロードされた前記ビーズのサンプルが、増幅ビーズのサンプルを含む、請求項６に記載の方法。
  11. シーケンシングが、デオキシヌクレオチド三リン酸（ｄＮＴＰ）試薬の配列を前記デバイス上に制御可能に流すことを含む、請求項６に記載の方法。
  12. 前記デオキシヌクレオチド三リン酸（ｄＮＴＰ）試薬の配列を前記デバイス上に流すことが、定義された順序で実行される、請求項１１に記載の方法。
  13. 鋳型ビーズ上の標的ポリヌクレオチドに相補的なｄＮＴＰの取り込みを示す出力シグナルを生成することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
  14. 前記センサデバイスが、化学感受性電界効果トランジスタ（ｃｈｅｍＦＥＴ）センサデバイスを備える、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記ｃｈｅｍＦＥＴセンサデバイスが、イオン選択性電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）センサデバイスである、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記ＩＳＦＥＴセンサデバイスが、水素イオンに対して選択的である、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記センサデバイスが、少なくとも１０ ７ ～１０ ９ 個のセンサを備える、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記デバイスが、マルチレーンセンサデバイスであり、前記方法が、 前記マルチレーンデバイスの選択されたレーン上に前記ローディング溶液を導入することと、 前記マルチレーンデバイスの前記選択されたレーンとの前記ローディング溶液のインキュベーションによって、前記マルチレーンセンサデバイスにロードすることと、を含む、請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法。
  19. ビーズのサンプルをロードされた前記センサデバイス上でシーケンシングアッセイを実行することを更に含む、請求項１８に記載の方法。
  20. 前記ビーズのサンプルが、シングルコピーの鋳型ビーズのサンプルを含む、請求項１９に記載の方法。

Description

様々なシーケンシングシステムについて、鋳型ビーズをセンサデバイスに効果的にロードすることは、高品質のシーケンシングデータを提供する際の多くの重要なステップの中の重要なステップである。ローディング溶液は、センサデバイスの反応チャンバにロードされる何億もの親水性ポリマービーズを含有することができる。反応チャンバの開口部の断面積に関連した様々な親水性ポリマービーズのサイズを考慮して、最適なローディングが目標時間枠内に実行されることを確実にするために、センサデバイスに鋳型ビーズをロードする器具媒介方法が、利用されている。 本開示の新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に具体的に記載されている。本明細書に開示されるものの特徴及び利点のより良好な理解は、本開示の原理が利用される例解的な例を示す以下の詳細な説明、及び添付の図面を参照することによって得られるであろう。 本開示の例示的なセンサデバイスを概して例解する斜視図である。本開示の例示的なセンサデバイスを概して例解する斜視図である。 センサデバイスのマイクロウェルへのビーズのローディングへの物理機械的アプローチを概して例解する概略描写である。 センサデバイスのマイクロウェルへのビーズのローディングのために遠心分離を使用することを概して例解する概略描写である。 図１及び図２に示されるようなセンサデバイスのフローセルへのビーズのサンプルのインキュベーションローディングの第１のステップを概念的に例解する概略描写である。 ビーズのサンプルをロードされたセンサデバイスを概して例解する概略描写である。 ビーズ入力及び温度の関数としてのセンサデバイスのビーズローディングを示すセンサデバイスローディング研究を概して例解する一連の顕微鏡写真である。 図７のローディング研究からのデータのグラフ及び表である。 時間及び温度の関数としてのセンサデバイスのビーズローディングを示すセンサデバイスローディング研究を概して例解するグラフ及び表である。 本開示の様々なセンサデバイスについて、マイクロウェル開口部の断面直径当たりのビーズ直径の間の関係を概して例解するグラフである。 ウェル当たり２つ以上のビーズのローディングに影響を与える変数を概して例解する概略図である。 本開示のセンサデバイスを使用するシーケンシングシステムを概して例解する概略図である。 本開示のセンサデバイスを使用する別のシーケンシングシステムを概して例解する概略図である。 図１３Ａのシーケンシングシステムなどのシーケンシングシステムを概して例解する斜視図である。 図１３Ｂのシーケンシングシステムの容器キャビネットを例解する斜視図である。 本開示の様々なセンサデバイスのフローセルチャンバを概して例解する概略断面図である。 センサデバイスの頂部にわたるマイクロウェルアレイを含むセンサデバイスの断面を概念的に例解する概略描写である。 増幅ビーズの調製方法を概して例解する概略描写である。 単一鋳型ビーズの調製方法を概して例解する概略描写である。 単一鋳型ビーズからの鋳型ビーズのオンデバイス調製の方法を概して例解する概略描写である。 様々なシーケンシングシステムについて、鋳型ビーズをセンサデバイスに効果的にロードすることは、高品質のシーケンシングデータを提供する際の多くの重要なステップの中の重要なステップである。ローディング溶液は、センサデバイスのマイクロウェルにロードされる何億ものビーズを含有することができる。本開示の様々なセンサデバイスは、約０．６５μｍ～約１．３０μｍのマイクロウェル開口部の断面直径を有するマイクロウェルを有することができ、ビーズは、シングルコピーの鋳型ビーズの場合に０．８μｍ～増幅ビーズ又は鋳型ビーズの場合に１．２μｍの直径を有することができる。本明細書でより詳細に説明されるように、例えば、最適なローディングが目標時間枠内に実行されることを確実にするために、様々な装置が、ローディングプロセスを強化する鋳型化されたビーズをセンサデバイスにローディングのために利用されてきた。対照的に、本開示によれば、目標時間枠の最適なローディングは、ビーズのサンプルを有するセンサデバイスのインキュベーションの選択された条件下で達成することができる。 図１は、本開示の例示的なセンサデバイスを概して例解する。図１に描示されるように、センサデバイス１００は、センサダイ１２０が装着されている基板１１０を含み、基板１１０は、基板１１０の上に着座し、並びにセンサデバイスのセンサダイ１２０と基板１１０との間の電気接点を提供する壁構造を提供する。本明細書でより詳細に説明されるように、内部に装着されたセンサダイ１２０を有する基板１１０は、フローセルの底部及び壁を提供する。センサダイ１２０は、半導体基板内に製作することができる。センサダイ１２０は、センサアレイの上に形成されたマイクロウェルアレイを含むことができる。図１では、フローセル１６０は、センサダイ１２０の上に密封可能に取り付けられたフローセルカバー１３０を含む。例えば、フローセルカバー１３０は、接着剤を使用して、センサダイ１２０に接着することができる。フローセルカバー１３０は、フローセルチャンバ１４０と流体連通する流体ポート１３３及び１３５を含む。フローセルチャンバ１４０は、フローセルカバー１３０とセンサダイ１２０との間に画定される。流体ポートは機能的に交換可能であるので、いずれかの流体ポートは、入口ポートとして使用され得る一方、他方は、出口ポートとして使用され得る。したがって、いずれかのポートに適用される流体は、フローセルチャンバ１４０を通って、反対側のポートから流れ出ることができる。 図２は、本開示の例示的なマルチレーンセンサデバイスを概して例解する。図２に描示されるように、マルチレーンセンサデバイス２００は、センサダイ２２０が装着されている基板２１０を含む。センサダイ２２０は、センサアレイの上に形成されたマイクロウェルアレイを含むことができる。図１のセンサデバイス１００について説明したのと同様の方式で、図２のフローセルカバー２３０は、センサダイ２２０の上にしっかりと装着される。しかしながら、マルチレーンセンサデバイス２００の場合、フローセル体積のセンサダイ２２０は、例えば、センサダイ２２０とフローセルカバー２３０との間に形成された圧縮可能なガスケットを使用して、複数の別個のフローセルに分割される。非限定的な例として、マルチレーンセンサデバイス２００は、フローセル２６０Ａ～２６０Ｄに分割することができる。フローセル２６０Ａ～２６０Ｄは、フローセルレーン２６０Ａ～２６０とも称され、各フローセルレーンは、流体ポートのセットと個別に流体連通する。マルチレーンセンサデバイス２００について図２に描示されるように、フローセルカバー２３０は、第１の流体ポート２３３Ａ～２３３Ｄの４つのセット及び第２の流体ポート２３５Ａ～２３５Ｄの４つのセットを含む。２３３Ａ～Ｄ及び２３５Ａ～Ｄの流体ポートのいずれかのセットは、それらのセットが機能的に交換可能であるため、入口ポートとして使用され得る一方、他方のセットは、出口ポートとして使用され得る。したがって、ポートのいずれかのセットに適用される流体は、各それぞれのフローセルチャンバ２４０Ａ～２４０Ｂを通って、ポートの反対のセットから流れ出ることができる。最後に、アライメントピン２６０Ａ及び２６０Ｂは、マルチレーンセンサデバイス２００を分析システム内に装着するために使用される。 図２に例解されるように、マルチレーンセンサデバイス２００は、４つのフローセルレーンを含むが、マルチレーンセンサデバイスは、４つ未満のフローセルレーン又は５つ以上のフローセルレーンを含むことができる。例えば、マルチレーンセンサデバイス２００は、２～８個のフローセルレーン、又は４～６個のフローセルレーンなど、２～１０個のフローセルレーンを含むことができる。最後に、本明細書でより詳細に説明されるように、マルチレーンセンサデバイスの各レーンが効果的に、図１のセンサデバイス１００と同様のセンサデバイスであることを考慮すると、図２のレーン２６０Ａ～２６０Ｃなどのフローセルレーンは、ユーザ定義のシーケンシング実行計画に応じて、別々の時間に又は同時に使用することができる。 表１及び表２は、図１のセンサデバイス１００及び図２のセンサデバイス２００などの、本開示の様々な例示的なセンサデバイスの属性を要約したものである。 表１及び表２を精査することによって分かることができるように、表に提示されているデバイスタイプの間には多くの類似点がある。例えば、１－１タイプのデバイス及びタイプ２－１は、同じ属性を多く有しているが、図２のデバイスのマルチレーン構造の性質によって差別化される。加えて、タイプ１デバイスのマイクロウェルの開口部の上部断面直径（ｔｏｐ ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｄｉａｍｅｔｅｒ、ＴＸＳＤ）と、タイプ２デバイスのマイクロウェルの開口部の上部断面直径との間に、いくつかの違いがある。 現在、ビーズのサンプルをマイクロウェルアレイにロードするための装置及び関連する方法は、ビーズをマイクロウェルアレイにロードすることの器具媒介促進を通じて、ロード時間を最小限に抑えることに基づいている。例えば、図３は、図１のセンサデバイス１００又は図２のセンサデバイス２００のいずれかとすることができる、センサデバイス１５０内で磁気ローディングを使用するビーズローディングへの物理機械的アプローチを概念的に描示する。描示されるように、センサデバイス１５０は、フローセルチャンバ１４０に境界を付ける、フローセルカバー１３０及びマイクロウェルアレイ３００を含む。図３では、磁石は、ビーズと、各ビーズ５０よりも実質的に大きい半径を有する磁気ローディングビーズ６０との組み合わせから、磁気ローディングビーズパイル６０Ｐを作成する。描示されるように、磁気ローディングビーズパイル６０Ｐは、ビーズをマイクロウェルアレイ３００に向かって押し、ビーズがマイクロウェルにロードされることになる確率を高める。水平配設で示されているが、モデリングに応じて、図３に描示されるような磁気ローディングは、垂直配向で実行することもできる。 追加の例として、図４は、遠心分離を使用して、ビーズをセンサデバイス１５０にロードすることを概念的に描示する。図４のセンサデバイス１５０は、図３について説明したようなものであり、フローセルチャンバ１４０に境界を付ける、フローセルカバー１３０及びマイクロウェルアレイ３００を含む。図４に描示されるように、親水性ポリマービーズ５０の集団を含むビーズサンプル５５が、フローセルチャンバ１４０にロードされる。センサデバイス１５０を遠心分離機に挿入することができ、その結果、ビーズサンプルは、定義された時間の間、定義された求心力を受け、マイクロウェルアレイ３００の表面へのビーズの移動を駆動し、それによって、マイクロウェルへのビーズのローディングを容易にする。 インキュベーションの普通の定義は、発生（ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）又は反応に有利な特定の条件下に化学系又は生化学系を維持することである。したがって、本開示の特定の発生は、マイクロウェル部位のローディングにつながる、ヒドロゲルビーズと、センサデバイスのマイクロウェルアレイ表面との相互作用である。本発明者らは、センサデバイスのマイクロウェルアレイへのヒドロゲルビーズのローディングが、どの装置媒介方法も使用することなしに、ただし更に驚くべきことに、ビーズのサンプルを有するセンサデバイスをインキュベートすることによって行われた、初期実験を実行した。初期実験の後、本発明者らは、センサデバイスのインキュベーションローディングに必要な時間が、約１０分～約１時間のシーケンシングのための所望のデバイスローディングワークフローの十分な