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JP6397065B2 - 単分子検出アッセイおよびその使用 - Google Patents

単分子検出アッセイおよびその使用 Download PDF

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Description

本発明は、被検体の遺伝子試料における遺伝的変異を検出する方法に関する。遺伝的変異の検出は、ヒト生物学の多くの局面において重要である。
本発明は、被検体の遺伝子試料における遺伝的変異を検出する方法に関する。本発明はさらに、標識プローブを用いて被検体の遺伝子試料における遺伝的変異を検出し、前記プローブにおける標識の個数を計数する方法に関する。
図１は、基板上に配置されたアレイメンバーの例（本明細書に記載の、結合パートナー、タグ、アフィニティータグ、タグプローブ、プローブセット、および／またはライゲーションされたプローブセットを含む）を示す。
図２は、単一標識の試料およびマルチラベル化抗体の両方について測定したシグナル強度の正規化ヒストグラムを示す。
図３は、各種標識の平均的な退色プロファイルを示す。
図４は、各種Ａｌｅｘａ４８８標識について、経時的な積算標識強度を示すグラフである。 図５は、各種Ａｌｅｘａ４８８標識について、経時的な積算標識強度を示すグラフである。 図６は、各種Ａｌｅｘａ４８８標識について、経時的な積算標識強度を示すグラフである。 図７は、各種Ａｌｅｘａ４８８標識について、経時的な積算標識強度を示すグラフである。 図８は、各種Ａｌｅｘａ４８８標識について、経時的な積算標識強度を示すグラフである。 図９は、各種Ａｌｅｘａ４８８標識について、経時的な積算標識強度を示すグラフである。 図１０は、各種Ａｌｅｘａ４８８標識について、経時的な積算標識強度を示すグラフである。 図１１は、各種Ａｌｅｘａ４８８標識について、経時的な積算標識強度を示すグラフである。 図１２は、各種Ａｌｅｘａ４８８標識について、経時的な積算標識強度を示すグラフである。 図１３は、各種Ａｌｅｘａ４８８標識について、経時的な積算標識強度を示すグラフである。
図１４は、蛍光色素分子を、当該種の吸光極大と一致させた狭いスペクトル帯で照射して励起させた場合に、標準作業によって得られる励起スペクトルと発光スペクトルを示す。
図１５は、種々の励起色および標準的な操作の場合とは異なる（または、これらに加えて）収集された発光帯を用いた調査によって得た励起スペクトルおよび発光スペクトルを示す。
図１６は、種々の画像化構造（例えば、種々の発光用フィルター）からの光を集光し、前記対象の蛍光色素分子に関する補正値と比較した場合に得られた結果を示す。
図１７は、フラットな発光プロファイル（夾雑物１；三角）または青色を重み付けした（ｂｌｕｅ−ｗｅｉｇｈｔｅｄ）プロファイル（夾雑物２；星形）を示すものを含む、種々の参照データを使用して得られた結果を示す。
図１８は、２つの蛍光色素分子の有意に異なる励起帯を示す。
図１９は、システムフローチャートの例を示す。
図２０は、種々のデータ解析法を含むシステムフローチャートの例を示す。
図２１は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図２２は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図２３は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図２４は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図２５は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図２６は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図２７は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図２８は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図２９は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図３０は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図３１は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図３２は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図３３は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図３４は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図３５は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図３６は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図３７は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図３８は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図３９は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図４０は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図４１は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図４２は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図４３は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図４４は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図４５は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。 図４６は、本明細書に記載のプローブセットの例を示す。
図４７は、生成物が固有のアフィニティータグ配列を含み、かつ、その下の基板が、前記固有のアフィニティータグのそれぞれに対する相補体を前記基板上の同一位置（例えば、同一メンバー）内に含む場合に得られる蛍光パターンを示す。 図４８は、生成物が固有のアフィニティータグ配列を含み、かつ、その下の基板が、前記固有のアフィニティータグのそれぞれに対する相補体を前記基板上の同一位置（例えば、同一メンバー）内に含む場合に得られる蛍光パターンを示す。
図４９は、異なる生成物が同一のアフィニティータグ配列を含み、かつ、その下の基板が、前記アフィニティータグに対する相補体を含む場合に得られる蛍光パターンを示す。
図５０は、図４９に示す位置を拡大したものである。
図５１は、異なる生成物が同一のアフィニティータグ配列を含み、かつ、その下の基板が、前記アフィニティータグに対する相補体を含む場合に得られる蛍光パターンを示す。
図５２は、図５１に示す位置を拡大したものである。
図５３は、生成物が固有のアフィニティータグ配列を含み、かつ、その下の基板が、一方のアフィニティータグ相補体に対する相補体を含む１つの位置（例えば、１つのメンバー）と、他方のアフィニティータグに対する相補体を含む、別の離れた位置（例えば、別のメンバー）を有する場合に得られる蛍光パターンを示している。 図５４は、生成物が固有のアフィニティータグ配列を含み、かつ、その下の基板が、一方のアフィニティータグ相補体に対する相補体を含む１つの位置（例えば、１つのメンバー）と、他方のアフィニティータグに対する相補体を含む、別の離れた位置（例えば、別のメンバー）を有する場合に得られる蛍光パターンを示している。
図５５は、２個のプローブセット（遺伝子座１用のプローブセット１個と遺伝子座２用のプローブセット１個）を示しているが、先に述べたように、各遺伝子座に対して複数のプローブセットを設計してもよい。
図５６は、プローブセットの集まりに適用される処理ワークフローを示す。
図５７は、図５６に示す処理ワークフローの変形例を示す。
図５８Ａは、遺伝子座１および遺伝子座２に関するプローブ生成物を、異なる標識分子で標識する方法の一例を示す。 図５８Ｂは、遺伝子座１および遺伝子座２に関するプローブ生成物を、異なる標識分子で標識する方法の一例を示す。 図５８Ｃは、遺伝子座１および遺伝子座２に関するプローブ生成物を、異なる標識分子で標識する方法の一例を示す。
図５９は、前記ハイブリダイゼーション−ライゲーションプロセスを使用し、１つの遺伝子座について多数の遺伝子位置を示すプローブ生成物を、リガーゼ酵素特異的に生成し得る根拠を提示している。
図６０Ａは、プローブセットを使用してコピー数状態の相対的変動を検出し得ることを示すデータを提示している。 図６０Ｂは、プローブセットを使用してコピー数状態の相対的変動を検出し得ることを示すデータを提示している。
図６１Ａは、プローブ生成物の混合物を使用して、定量的マイクロアレイデータを生成し得る根拠を提示している。 図６１Ｂは、プローブ生成物の混合物を使用して、定量的マイクロアレイデータを生成し得る根拠を提示している。 図６１Ｃは、プローブ生成物の混合物を使用して、定量的マイクロアレイデータを生成し得る根拠を提示している。
図６２は、図５５〜５７、５８Ａ、５８Ｂおよび５８Ｃに示す基本手順の変形例を示す。 図６３は、図５５〜５７、５８Ａ、５８Ｂおよび５８Ｃに示す基本手順の変形例を示す。 図６４は、図５５〜５７、５８Ａ、５８Ｂおよび５８Ｃに示す基本手順の変形例を示す。
図６５Ａは、図６２に示す手順の変形例のさらに別の実施形態を示す。 図６５Ｂは、図６２に示す手順の変形例のさらに別の実施形態を示す。
図６６Ａは、図６５ＡおよびＢに示した手順のさらに別の実施形態を示す。 図６６Ｂは、図６５ＡおよびＢに示した手順のさらに別の実施形態を示す。 図６６Ｃは、図６５ＡおよびＢに示した手順のさらに別の実施形態を示す。
図６７Ａは、本明細書に記載の方法に使用されるプローブセットの例を示す。 図６７Ｂは、本明細書に記載の方法に使用されるプローブセットの例を示す。 図６７Ｃは、本明細書に記載の方法に使用されるプローブセットの例を示す。
図６８Ａは、公知の切断点を有する転座についてアッセイを行う場合に、本明細書に記載の方法に使用されるプローブセットの例を示す。 図６８Ｂは、公知の切断点を有する転座についてアッセイを行う場合に、本明細書に記載の方法に使用されるプローブセットの例を示す。 図６８Ｃは、公知の切断点を有する転座についてアッセイを行う場合に、本明細書に記載の方法に使用されるプローブセットの例を示す。
図６９Ａは、ＳＮＰにおける変異が標的である場合に、本明細書に記載の方法に使用されるプローブセットの例を示す。 図６９Ｂは、ＳＮＰにおける変異が標的である場合に、本明細書に記載の方法に使用されるプローブセットの例を示す。
本明細書に記載の方法は、特に示さない限り、当業者の技術常識の範囲内である、従来技術、ならびに、分子生物学（リコンビナント技術を含む）、細胞生物学、生化学、およびマイクロアレイや配列決定に関する技術についての説明を採用し得る。このような従来技術としては、ポリマーアレイ合成、オリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーションおよびライゲーション、オリゴヌクレオチドの配列決定、標識を使用したハイブリダイゼーションの検出が挙げられる。本明細書に示す例を参照することにより、好適な技術の具体例が得られる。しかしながら、これらに準ずる従来の方法を使用することも、もちろん可能である。このような従来技術および説明については、例えば、以下を参照することができる：Ｋｉｍｍｅｌ ａｎｄ Ｏｌｉｖｅｒ，ＤＮＡ Ｍｉｃｒｏａｒｒａｙｓ（２００６）Ｅｌｓｅｖｉｅｒ；Ｃａｍｐｂｅｌｌ，ＤＮＡ Ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ，Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ＤＮＡ（２０１２）Ｎｏｖａ Ｓｃｉｅｎｃｅ；Ｂｏｗｔｅｌｌ ａｎｄ Ｓａｍｂｒｏｏｋ，ＤＮＡ Ｍｉｃｒｏａｒｒａｙｓ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ Ｍａｎｕａｌ（２００３）Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ。本発明に使用する組成物、研究手段、および方法について述べる前に、本明細書に記載する具体的な方法、組成物、標的、および用途は、もちろん変更可能であり、よって、本発明はこれらに限定されるものではないと解釈すべきである旨を明記する。また、本明細書に使用する用語は、特定の態様を説明する目的のみに使用されるものであり、本発明の範囲を限定しようとするものではなく、本発明の範囲は、添付の請求項によってのみ限定されると解釈すべきである。
本発明は、被検体の遺伝子試料における遺伝的変異を検出する方法に関する。本明細書に記載の遺伝的変異としては、ヌクレオチド配列（例えば、ＤＮＡおよびＲＮＡ）ならびにタンパク質（例えば、ペプチドおよびタンパク質）における、１以上の置換、反転、挿入、欠失、または変異、１以上の低頻度アリル（ｒａｒｅ ａｌｌｅｌｅ）、多型、一塩基多型（ＳＮＰ）、複数の反転や転座等の広範な多型、１以上のヌクレオチド分子（例えば、ＤＮＡ）における存在比および／またはコピー数の差（例えば、コピー数多型、ＣＮＶ等）、トリソミー、モノソミー、およびゲノム再編成が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、遺伝的変異を、被検体における癌等の疾患の転移、有無、および／またはリスク、薬物動態変動、薬物毒性、有害事象、再発、ならびに／あるいは臓器移植拒絶反応の有無もしくはリスクと関連付けてもよい。例えば、ＨＥＲ２遺伝子におけるコピー数の変動は、乳癌患者がハーセプチン治療に対して反応を示すか否かに影響する。同様に、妊娠中の女性の血液における第２１染色体（または第１８染色体、第１３染色体、もしくは性染色体）のコピー数の増加の検出を、出生前の子供のダウン症候群を非侵襲的に診断する手段として用いてもよい。さらに別の例として、レシピエントのゲノムには存在しない、移植臓器由来のアリルの検出が挙げられる。これらのアリルの頻度またはコピー数をモニタリングすることで、潜在的な臓器拒絶反応の兆候を識別し得る。このような変化の検出には、種々の方法を使用し得る（例えば、ＲＴ−ＰＣＲ、配列決定、およびマイクロアレイ）。このような方法の一つとして、個々の標識された分子を計数し、変異（例えば、癌におけるＥＧＦＲ変異）の存在を検出するか、あるいは、過剰量の特定のゲノム配列もしくは領域（例えば、ダウン症候群における第２１染色体）を検出することが挙げられる。単分子の計数は多数の方法で実行し得るが、読み出し方法としては、分子を表面上に付着させ、画像化することが一般的である。
さらに、前記遺伝的変異は、ｄｅ ｎｏｖｏ変異（１以上の塩基の変異、転座、染色体内の（ｓｕｂｃｈｒｏｍｏｓｏｍａｌ）増幅および欠失、ならびに異数性等）であってもよい。いくつかの実施形態では、前記遺伝的変異は、ある個体集団に存在し得る、ある遺伝子座における代替のヌクレオチド配列であって、前記集団の他のメンバーにおける同配列に対してヌクレオチドの置換、挿入、および欠失を含むヌクレオチド配列を意味し得る。別の実施形態では、前記遺伝的変異は、異数性であってもよい。さらに別の実施形態では、前記遺伝的変異は、１３トリソミー、１８トリソミー、２１トリソミー、Ｘの異数性（例えば、トリソミーＸＸＸおよびトリソミーＸＸＹ）、またはＹの異数性（例えば、トリソミーＸＹＹ）であってもよい。さらに別の実施形態では、前記遺伝的変異は、２２ｑ１１．２領域、１ｑ２１．１領域、９ｑ３４領域、１ｐ３６領域、４ｐ領域、５ｐ領域、７ｑ１１．２３領域、１１ｑ２４．１領域、１７ｐ領域、１１ｐ１５領域、１８ｑ領域、または２２ｑ１３領域における変異であってもよい。さらに別の実施形態では、前記遺伝的変異は、微細欠失（ｍｉｃｒｏｄｅｌｅｔｉｏｎ）または微細増幅（ｍｉｃｒｏａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）であってもよい。
いくつかの実施形態では、前記遺伝的変異の検出、発見、判定、測定、評価、計数、および推定は同義に用いられ、これらは、定量的および／または定性的判定（例えば、前記遺伝的変異の特定、前記遺伝的変異の存在および／または不在の判定、および前記遺伝的変異の定量化を含む）を包含する。さらに別の実施形態では、本開示の方法は、複数の遺伝的変異を検出してもよい。本明細書中で使用される「および／または」という用語は、記載された要素のあらゆる組合せを示すものと定義される。さらに、「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」で修飾される単数形は、文脈上そうでないことが明らかな場合を除き、複数である場合をさらに含み得る。よって、例えば、「ヌクレオチド領域（ａ ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｒｅｇｉｏｎ）」という記載は、１つのヌクレオチド領域、１以上のヌクレオチド領域、またはこのような領域の混在を指し、「アッセイ（ａｎ ａｓｓａｙ）」という記載は、当業者に公知の同等の工程および方法、その他を包含し得る。
「試料」という用語は、生物源、環境源、医学的な供給源、または患者から得られるある量の物質であり、その物質中で、標的である核酸、ペプチド、および／またはタンパク質の検出、測定、あるいは標識付けを行うものを意味する。この用語は、一方では、検体または培養物（例えば、微生物培養物）を含むことを意図している。他方では、この用語は、生物試料および環境試料の両方を含むことを意図している。試料は、合成物由来の検体を含んでもよい。環境試料としては、物体表面の付着物（ｓｕｒｆａｃｅ ｍａｔｔｅｒ）、土壌、水、および産業活動に関連する試料等の環境物質、ならびに、食品および乳製品加工機器、装置、設備、用具、使い捨て式または非使い捨て式の物品から得られる試料が挙げられる。「遺伝子試料」は、遺伝性および／または非遺伝性の生物情報が核酸のヌクレオチド配列にコードされた、液体または固体の試料であればよい。前記試料は、全血、血清、血漿、尿、唾液、汗、糞便、涙、腸液、粘膜試料、肺組織、腫瘍、移植臓器、胎児、および／またはその他の供給源を含むが、これらに限定されない供給源から採取すればよい。遺伝子試料は、ヒトを含む動物、流体、固体（例えば、便）、または組織から採取すればよい。遺伝子試料は、患者から採取された物質を含み、このような物質としては、培養物、血液、唾液、脳脊髄液、胸水、乳汁、リンパ液、痰、精液、穿刺吸引液等が挙げられるが、これらに限定されない。さらに、前記遺伝子試料は、母系血液試料から得られる胎児の遺伝物質であってもよい。前記胎児の遺伝物質は、前記母系血液試料から単離および分離し得る。前記遺伝子試料は、胎児遺伝物質と母系遺伝物質の混合物としてもよい。さらに、前記遺伝子試料は、腫瘍形成または転移によって生じる異常な遺伝子配列、および／または移植レシピエントに存在するドナーのＤＮＡシグネチャーを含んでもよい。追加の実施形態では、前記遺伝子試料が血漿である場合、前記方法は、被検体の血液試料から血漿を単離する工程を含んでもよい。さらに別の実施形態では、前記遺伝子試料が血清である場合、前記方法は、被検体の血液試料から血清を単離する工程を含んでもよい。さらに別の実施形態では、前記遺伝子試料がセルフリーＤＮＡ（ｃｆＤＮＡ）試料である場合、前記方法は、本明細書に記載の供給源から得られた試料からセルフリーＤＮＡ試料を単離する工程ををさらに含む。本明細書中では、セルフリーＤＮＡ試料とは、細胞外または細胞小器官外で、血流中を自由に循環するＤＮＡ分子群を意味する。妊娠中の場合、母体由来のセルフリーＤＮＡは、母系ＤＮＡと胎児ＤＮＡの両方の混合物を有する。これらの例は、本発明に適用可能な試料の種類を限定するものと解釈すべきではない。
いくつかの実施形態では、本開示の方法は、１個または２個以上の対象の遺伝子座を選択および／または単離すること、ならびに、存在する各遺伝子座の量（例えば、コピー数を求めるため）および／または異なる遺伝子座変異（例えば、所与のＤＮＡ配列の２つのアリル）の相対量を定量化することを含んでもよい。ゲノムまたは標的ポリヌクレオチドに関して本明細書中で使用される領域、対象領域、遺伝子座、または対象遺伝子座という用語は、前記ゲノムまたは標的ポリヌクレオチドにおける連続したサブ領域またはセグメントを意味する。本明細書中で使用される、ヌクレオチド分子内の領域、対象領域、遺伝子座、遺伝子座、または対象遺伝子座は、ゲノム（ミトコンドリアＤＮＡまたは他の非染色体ＤＮＡを含む）内のヌクレオチド、遺伝子、または遺伝子の一部における位置を指す場合もあるし、あるいは、ゲノム配列の連続部分（遺伝子に含まれる部分、遺伝子と関連する部分のいずれでもよい）を指す場合もある。ヌクレオチド分子における領域、対象領域、遺伝子座、遺伝子座、または対象の遺伝子座は、単一のヌクレオチドから、数百または数千ヌクレオチド長以上のセグメントであってもよい。いくつかの実施形態では、対象の領域または遺伝子座は、関連する参照配列を有してもよい。本明細書中で使用される「参照配列」は、核酸内の対象遺伝子座と比較される配列を示す。ある実施形態では、参照配列としては、対象遺伝子座の「野生型」配列が考えられる。対象遺伝子座の配列が、当該対象遺伝子座の参照配列と相違する核酸を、「多型」、「変異体」、または「遺伝的変異」と称する場合がある。対象遺伝子座の配列が、当該対象遺伝子座の参照配列と相違しない核酸を、「非多型」、「野生型」、または「非遺伝的変異」と称する場合がある。ある実施形態では、対象遺伝子座は、当該対象遺伝子座に関連する別個の参照配列を２以上有してもよい（例えば、対象遺伝子座が、正常型または野生型と考えられる多型を有することが既知である場合）。いくつかの実施形態では、本開示の方法は、１個または２個以上の対象ペプチドを選択および／または単離すること、ならびに、存在する各ペプチドの量および／または異なるペプチドの相対量を定量化することを含んでもよい。
追加の実施形態では、本明細書に記載の対象領域は、「コンセンサスな遺伝的変異配列」を含んでもよい。「コンセンサスな遺伝的変異配列」とは、核酸もしくはタンパク質配列であって、前記核酸もしくはタンパク質配列の核酸もしくはアミノ酸が、正常に機能しないタンパク質をコードする遺伝子を有する個体集団において高頻度で発生することが既知であるか、または核酸自体が正常に機能しないものを指す。さらに、本明細書に記載の対象領域は、「コンセンサスな正常型遺伝子配列」を含んでもよい。「コンセンサスな正常型遺伝子配列」とは、核酸配列であって、前記核酸配列の核酸が、正常に機能しないタンパク質をコードする遺伝子を有する個体集団において、それぞれの位置において高頻度で発生することが既知であるか、またはそれ自体が正常に機能しないものを指す。さらに別の実施形態では、本明細書に記載のコントロール領域（前記対象領域でも前記参照配列でもない）は、「コンセンサスな正常型配列」を含んでもよい。「コンセンサスな正常型配列」とは、核酸またはタンパク質配列であり、前記核酸もしくはタンパク質配列の核酸もしくはアミノ酸が、正常に機能するタンパク質をコードする遺伝子を有する個体集団において、高頻度で発生することが既知であるか、または核酸自体が正常な機能を有するものを指す。
本明細書に記載の方法によれば、遺伝的変異に関して高精度な測定値が得られる。本明細書に記載の変異の一種として、２以上の別個の遺伝子座の相対的存在量が挙げられる。この場合、前記遺伝子座は、小さくてもよいし（例えば、約３００、２５０、２００、１５０、１００、または５０ヌクレオチド以下）、中程度の大きさでもよいし（例えば、１,０００、１０,０００、１００,０００または１,０００,０００ヌクレオチド）、あるいは、染色体腕の一部、染色体全体、または染色体の組と同程度と大きくてもよい。この方法の結果に基づき、ある遺伝子座の他の遺伝子座に対する存在比を判定し得る。本開示の方法の精度および正確度により、極めてわずかなコピー数の変化（約２５％、１０％、５％、４％、３％、２％、１％、０．５％、０．１％、０．０５％、０．０２％、または０．０１％以下）が検出可能となり、これにより、極めて希薄な遺伝的変異のシグネチャーを特定することが可能となる。例えば、胎児の遺伝子異常が母系血液によって希釈された母系血液試料中で、胎児異数性のシグネチャーを見出すことができ、約２％のコピー数の変化が観察できれば、胎児がトリソミーであることを示す。
本明細書で使用される「約」という用語は、例えば、ヌクレオチド配列の長さ、誤差の程度、寸法、組成物中の成分の量、濃度、容積、処理温度、処理時間、収率、流速、圧力、およびこれらに類する値、ならびにこれらの範囲を修飾するものであり、例えば、化合物、組成物、濃縮物または使用製剤を調製する際に用いられる一般的な測定および取扱手順、これらの手順における不注意による誤り、前記方法の実施にあたって使用される出発原料または成分の製造、供給源、または純度における差、ならびに同様の考慮すべき要素によって生じ得る数量の変動を指す。「約」という用語は、例えば、特定の初期濃度の組成物、製剤、もしくは細胞培養物、またはこれらの混合物の、時間経過によって生じる量のばらつき、ならびに、特定の初期濃度の組成物もしくは製剤、またはこれらの混合物の、混合または処理によって生じる量のばらつきを包含する。「約」という用語に修飾されているかどうかに関わらず、添付の請求項は、これらの量の均等物を包含する。「約」という用語は、さらに、記載された基準値に対する相似値の範囲を指す場合もある。ある実施形態では、「約」という用語は、記載された基準値の５０％、２５％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％以下の範囲の値を指す。
いくつかの実施形態では、前記被検体は、妊娠中の被検体、ヒト、遺伝性疾患（例えば、癌）のリスクが高い被検体、あらゆる科の家畜類および野生化または野生動物であってもよい。いくつかの実施形態では、前記遺伝的変異が、妊娠中の被検体の胎児における遺伝的変異（例えば、胎児におけるコピー数多型および異数性）であってもよい。いくつかの実施形態では、前記被検体が妊娠中の被検体であり、前記遺伝的変異が、前記妊娠中の被検体の胎児における、２２ｑ１１．２領域、１ｑ２１．１領域、９ｑ３４領域、１ｐ３６領域、４ｐ領域、５ｐ領域、７ｑ１１．２３領域、１１ｑ２４．１領域、１７ｐ領域、１１ｐ１５領域、１８ｑ領域、および２２ｑ１３領域からなる群から選択される領域における変異（例えば、２２ｑ１１．２領域、１ｑ２１．１領域、９ｑ３４領域、１ｐ３６領域、４ｐ領域、５ｐ領域、７ｑ１１．２３領域、１１ｑ２４．１領域、１７ｐ領域、１１ｐ１５領域、１８ｑ領域、および２２ｑ１３領域のいずれかにおける変異および／またはコピー数の変化）である。本明細書に記載の胎児は、ヒトまたはその他の動物の出生前の子を意味する。いくつかの実施形態では、前記胎児は、受胎後週数が、１週、２週、３週、４週、５週、６週、７週、８週、９週、１０週、１１週、１２週、１３週、１４週、１５週、１６週、１７週、１８週、１９週、２０週を超える子であってもよい。追加の実施形態では、前記胎児は、胚移植（ｉｍｐｌａｎｔｓ）、体外受精、多胎妊娠、または双子受胎によって受胎した子であってもよい。追加の実施形態では、前記胎児は、双生児（一卵性もしくは非一卵性）または三つ子（一卵性もしくは非一卵性）のうちの一人であってもよい。
いくつかの実施形態では、本発明は、少なくとも２つの主要構成要件、すなわち、遺伝子座を選択的に同定するアッセイと、これらの遺伝子座を高い正確度で定量化する技術を含む。前記アッセイは、１以上の核酸配列を選択的に標識付けおよび／または単離する方法であって、前記標識付け工程自体により、特定の配列を特定のアッセイにおいて同定するために必要な情報を全て含む分子（本発明では、「プローブ生成物」、「ライゲーションされたプローブセット」「コンジュゲートされたプローブセット」、「ライゲーションされたプローブ」、「コンジュゲートされたプローブ」、または「標識された分子」と定義される）を十分に生成できるような方法を含んでもよい。例えば、前記アッセイは、プローブを試料に接触、結合、および／またはハイブリダイズさせる工程、前記プローブをライゲーションおよび／またはコンジュゲートさせる工程、前記ライゲーション／コンジュゲートされたプローブを増幅させる任意の工程、および前記プローブを基板に固定化する工程を含んでもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の複数のアッセイおよび方法を、本明細書に記載のように、マルチプレックスアッセイとして、単一の入力試料に対して並行して行ってもよい。
前記プローブ生成物、ライゲーションされたプローブセット、コンジュゲートされたプローブセット、ライゲーションされたプローブ、コンジュゲートされたプローブ、および標識された分子は、プローブセットに対する酵素作用の働き（アッセイ等）によって生じた単一の連続した分子であってもよい。プローブ生成物または標識された分子において、プローブセットに含まれる１以上の個々のプローブは、プローブまたはプローブセットのいずれかと比べて明らかに異なる特異な分子種を形成するよう共有結合によって修飾されてもよい。この結果、プローブ生成物または標識された分子は、化学的に異なるものとなり、よって、プローブまたはプローブセットとは別に、同定、計数、単離、またはさらに別の操作を行い得る。
例えば、プローブ生成物は、１以上の識別標識と、単離および／または固定化のための１以上のアフィニティータグとを含んでもよい。いくつかの実施形態では、プローブ生成物に対して追加の修飾（例えば、ＤＮＡ配列決定）を行う必要がない。また、いくつかの実施形態では、ＤＮＡ配列をさらに調べる必要はない。前記標識を含むプローブ生成物は、通常、固体基板への固定化後に、直接計数し得る。例えば、有機蛍光色素分子標識を用いてプローブ生成物を標識し、前記プローブ生成物をガラス基板に固定化し、次いで、蛍光顕微鏡およびデジタルカメラによる画像化を行うことにより、前記プローブ生成物を直接計数する。他の実施形態では、前記標識された分子が、その分子に相補的な遺伝子座と相互作用したか否かに応じて、前記標識を選択的に消光させるか、あるいは除去してもよい。追加の実施形態では、前記プローブ生成物の互いに対向する部分における２つの標識が連携して働き、前記標識された分子が、その分子に相補的な遺伝子座と相互作用したか否かに応じ、蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）シグナルを送る構造としてもよい。所与の遺伝子座について、前記標識を含む標識プローブは、当該遺伝子座内の任意の配列領域用に設計される。同一または異なる標識を有する複数の標識プローブのセットを、単一の遺伝子座用に設計してもよい。この場合、プローブは、特定の遺伝子座内の異なる領域または遺伝子座内の重複領域を、選択的に単離および標識し得る。いくつかの実施形態では、アフィニティータグを含むプローブ生成物を、前記アフィニティータグを介して基板上に固定化する。例えば、アフィニティータグを使用してプローブ生成物を基板上に固定化し、前記アフィニティータグを含むプローブ生成物を直接計数する。所与の遺伝子座について、前記アフィニティータグを含むタグプローブを、当該遺伝子座内の任意の配列領域用に設計する。同一または異なるアフィニティータグを有する複数のタグプローブのセットを、単一の遺伝子座用に設計してもよい。この場合、プローブは、特定の遺伝子座内の異なる領域または遺伝子座内の重複領域に対し、選択的に単離およびタグを付加し得る。
一態様では、本開示の方法は、本明細書に記載のプローブセットを、本明細書に記載の遺伝子試料に接触させる工程を有していてもよい。いくつかの実施形態では、本開示の方法は、複数のプローブセット（第１および第２プローブセット等）を、前記遺伝子試料に接触させる工程を有していてもよい。追加の実施形態では、前記プローブセットのそれぞれが、標識プローブおよびタグプローブを含む。例えば、前記第１プローブセットが、第１標識プローブおよび第１タグプローブを含み、前記第２プローブセットが、第２標識プローブおよび第２タグプローブを含む。
前記遺伝子試料への前記プローブセットの接触は、前記プローブのハイブリダイゼーション、ライゲーション、増幅、および／または固定化と同時、または後に行ってもよい。さらに、前記遺伝子試料への前記プローブセットの接触は、前記プローブのハイブリダイゼーション、ライゲーション、増幅、および／または固定化と同時、または前に行ってもよい。
前記遺伝子試料におけるヌクレオチド分子の所与の遺伝子座または領域について、当該遺伝子座内の単一の核酸配列、もしくは当該遺伝子座内の複数の核酸配列を、プローブ生成物の生成により、調査および／または定量化してもよい。遺伝子座内の複数の調査対象配列は、別個の配列および／または重複する配列としてもよく、遺伝子多型を含んでも、含まなくともよい。プローブ生成物は、「プローブセット」と称される１以上のオリゴヌクレオチド設計によって形成される。例えば、プローブ生成物は、プローブセットに含まれるプローブ同士をライゲーションすることによる、前記プローブセットのライゲーションによって形成され得る。プローブセットは、核酸（例えば、ＤＮＡおよびＲＮＡ）、ペプチド、およびタンパク質を含む標的分子にハイブリダイズ、コンジュゲート、結合、または固定化されるプローブを１以上含む。いくつかの実施形態では、プローブは、単離、精製、天然、非天然、および／または人工の物質を含んでもよく、任意の長さのオリゴヌクレオチド（例えば、５、１０、２０、３０、４０、５０、１００、または１５０ヌクレオチド以下）が例として挙げられる。ここで、前記オリゴヌクレオチド配列の少なくとも一部分または複数の部分（例えば、５０％、６０％、７０％、８０％、８５％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、または１００％）が、１以上の標的分子内に存在する配列モチーフおよび／またはハイブリダイゼーションドメインに相補的であり、これにより、前記プローブは、その一部または全体が１以上の標的分子または対象核酸領域にハイブリダイズする（または、同様の相互作用を示す）よう構成されている。前記標的分子または対象核酸領域内のプローブがハイブリダイズする部分は、前記プローブとの「ハイブリダイゼーションドメイン」と呼ばれる。ハイブリダイゼーションドメインは、本明細書に記載の通り、標的分子または対象核酸領域の一部または全体であってもよい。
プローブは、一本鎖でも二本鎖でもよい。いくつかの実施形態では、前記プローブは、精製された制限酵素分解物（ｐｕｒｉｆｉｅｄ ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ ｄｉｇｅｓｔ）から調製してもよいし、あるいは、合成、組み換え、またはＰＣＲ増幅によって作製してもよい。追加の実施形態では、前記プローブは、特定のペプチド配列に結合する物質を含んでもよい。本明細書に記載のプローブセットは、単一の遺伝子位置またはタンパク質配列内のペプチドに対応するよう設計された、１以上のプローブのセットを含んでもよい。
本明細書中で使用される「ヌクレオチド」という用語は、デオキシリボヌクレオチドもしくはリボヌクレオチド、またはヌクレオチド類似体（例えば、ＤＮＡおよびＲＮＡ）を意味する。ヌクレオチド類似体は、塩基、糖および／またはリン酸の化学構造が修飾されたヌクレオチドを含み、前記修飾としては、５’位のピリミジンの修飾、８位のプリンの修飾、シトシン環外アミンにおける修飾、５−ブロモ−ウラシルの置換等を含むが、これらに限定されない修飾；ならびに、２’−ＯＨがＨ、ＯＲ、Ｒ、ハロ、ＳＨ、ＳＲ、ＮＨ２、ＮＨＲ、ＮＲ２、またはＣＮから選択される基で置換された糖修飾リボヌクレオチドを含むが、これらに限定されない２’位の糖修飾が挙げられる。ｓｈＲＮＡは、また、非天然ヌクレオチド（例えば、イノシン（ｉｏｎｏｓｉｎ）およびキサンチン）、非天然糖（例えば、２’−メトキシリボース）、または非天然ホスホジエステル結合（例えば、メチルホスホネート、ホスホロチオエート、およびペプチド）等の非天然の構成要素を含んでもよい。一実施形態では、前記ｓｈＲＮＡは、ヌクレアーゼ分解に対する耐性を前記ｓｈＲＮＡに付与するような要素または修飾をさらに含む。「ポリヌクレオチド」または「オリゴヌクレオチド」は同義に用いられ、いずれも、ヌクレオチド単量体の線状重合体を意味する。ポリヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチドを構成する単量体は、ワトソン・クリック型塩基対合、塩基スタッキング、フーグスティーンまたは逆フーグスティーン型塩基対合等の規則的なパターンの単量体対単量体相互作用により、天然および／または人工ポリヌクレオチドに特異的に結合できる。このような単量体およびこれらのヌクレオシド間結合は、天然に存在するものであってもよいし、またはこれらの類似体（例えば、天然または非天然の類似体）であってもよい。天然の類似体としては、ＰＮＡ、ＬＮＡ、ホスホロチオエートヌクレオシド間結合、蛍光色素分子またはハプテン等の標識の付与を可能とする連結基を含むヌクレオチド等が挙げられる。オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドを使用に際し、ポリメラーゼによる伸長またはリガーゼによるライゲーション等の酵素処理が必要となる場合は常に、先に例示したオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドは、ヌクレオシド間結合、糖残基、もしくはヌクレオチドのある種の類似体を、いずれの位置にも含まないか、あるいは特定の位置に含まないことは、当業者には明らかである。ポリヌクレオチドの大きさは、通常、数個の単量体単位（この場合、ポリヌクレオチドは「オリゴヌクレオチド」と称される）から数千個の単量体単位にまで及ぶ。ポリヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチドを、「ＡＴＧＣＣＴＧ」等の文字配列（大文字または小文字）によって表す場合、ヌクレオチドは左から右に５’側から３’側の順であると解釈すべきである。通常、ポリヌクレオチドは、ホスホジエステル結合によって結合された４種類の天然ヌクレオシド（例えば、ＤＮＡに関してはデオキシアデノシン、デオキシシチジン、デオキシグアノシン、デオキシチミジン、ＲＮＡに関しては、これらのリボース対応物）を含む。しかしながら、ポリヌクレオチドは、例えば、修飾ヌクレオチド、修飾糖、または修飾ヌクレオシド間結合を含む非天然ヌクレオチド類似体を含む場合もある。ある酵素が活性を示すために特定のオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチド（例えば、一本鎖ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＲＮＡ／ＤＮＡ二本鎖等）基質を必要とする場合、前記オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチド基質として適切な組成を選択することは当業者の技術常識の範囲内であり、このことは、当業者には明白である。
別の態様では、本開示の方法は、前記第１および第２プローブセットの少なくとも一部を、前記遺伝子試料のヌクレオチド分子における第１および第２対象核酸領域に、それぞれハイブリダイズさせる工程を含んでもよい。前記対象核酸への前記プローブのハイブリダイゼーションは、前記プローブの前記遺伝子試料への接触、前記プローブのライゲーション、増幅、および／または固定化と同時、または後に行ってもよい。さらに、前記対象核酸への前記プローブのハイブリダイゼーションは、前記プローブのライゲーション、増幅、および／または固定化と同時、または前に行ってもよい。前記プローブは、その一部または全体が、試料に含まれる一本鎖または二本鎖ヌクレオチド分子、タンパク質、または抗体における対象領域の一部または全体にハイブリダイズすればよい。前記プローブとハイブリダイズする前記対象領域は、１〜５０ヌクレオチド、５０〜１０００ヌクレオチド、１００〜５００ヌクレオチド、５、１０、５０、１００、２００ヌクレオチド以下、または２、５、１０、５０、１００、２００、５００、１０００ヌクレオチド以上とすればよい。プローブは、標的領域または標的分子に完全にハイブリダイズするように設計または構成してもよいし、あるいは、（例えば、一塩基多型またはＳＮＰ部位にける）一塩基ミスマッチ、もしくは少数のこのようなミスマッチにより、プローブと標的分子とのハイブリッド形成体が得られないように設計してもよい。
追加の実施形態では、前記第１標識プローブおよび／または前記第１タグプローブが前記第１対象核酸領域にハイブリダイズし、前記第２標識プローブおよび／または前記第２タグプローブが前記第２対象核酸領域にハイブリダイズする。追加の実施形態では、対象核酸領域にハイブリダイズしたプローブセット内の複数または全てのプローブおよび／または他の構成要素（例えば、標識プローブ、タグプローブ、およびギャッププローブ）が互いに隣接する。前記対象核酸領域にハイブリダイした前記プローブおよび／または構成要素のうちの２つが「隣接」または「直接隣接」する場合、前記対象核酸領域における前記２つのプローブに対するハイブリダイゼーションドメイン間には、ヌクレオチドは存在しない。この実施形態では、プローブセット内の前記異なるプローブは、共有結合によってライゲーションされ、より大きなオリゴヌクレオチド分子を形成し得る。別の実施形態では、プローブセットを、前記対象核酸領域内の連続してはいないが近接する部分にハイブリダイズするように設計し、前記対象核酸領域上において、前記プローブセット内のハイブリダイズされたプローブ間に、プローブに占有されていない１以上のヌクレオチドからなる「ギャップ」を存在させてもよい。この実施形態では、ＤＮＡポリメラーゼまたは別の酵素を用いて、新たなポリヌクレオチド配列を合成してもよい。一部の例では、この合成により、単一のプローブセットに含まれる２つのプローブが共有結合される。プローブセットに含まれるプローブはいずれも、１以上の標識、または遺伝子座の同定もしくは単離に使用されるアフィニティータグを有してもよい。一態様では、前記第１および第２標識プローブは、前記遺伝子試料のヌクレオチド分子における前記第１および第２対象核酸領域にそれぞれハイブリダイズし、前記第１および第２タグプローブは、前記遺伝子試料のヌクレオチド分子における前記第１および第２対象核酸領域にそれぞれハイブリダイズし、前記第１標識プローブは、前記第１タグプローブがハイブリダイズする部位と隣接する領域にハイブリダイズし、前記第２標識プローブは、前記第２タグプローブがハイブリダイズする部位と隣接する領域にハイブリダイズする。
前記ハイブリダイゼーションは、プローブセットに含まれる前記プローブが修飾され、新たな、より大きな分子実体（例えば、プローブ生成物）を形成するように起こる。ここで前記プローブは、ストリンジェントな条件下で前記対象核酸領域にハイブリダイズしてもよい。本明細書で使用される「ストリンジェンシー」という用語は、核酸ハイブリダイゼーションが実施される条件である、温度、イオン強度、および有機溶媒等の他の化合物の存在に関して使用される。「ストリンジェンシー」は、通常、融解温度（Ｔｍ）前後から融解温度（Ｔｍ）より約２０℃〜２５℃低い温度範囲内で起こる。ストリンジェントなハイブリダイゼーションは、全く同一のポリヌクレオチド配列の単離および検出、または類似もしくは関連ポリヌクレオチド配列の単離および検出に使用することができる。「ストリンジェントな条件」下では、ヌクレオチド配列は、その厳密な相補体および密接に関連した配列に、配列全体もしくは配列内のいくつかの部分がハイブリダイズする。低ストリンジェンシー条件は、約１００〜約１０００ヌクレオチド長のプローブを用いる場合には、５×ＳＳＰＥ（４３．８ｇ／ＬのＮａＣｌ、６．９ｇ／ＬのＮａＨ２ＰＯ４．Ｈ２Ｏ、および１．８５ｇ／ＬのＥＤＴＡ、ｐＨはＮａＯＨで７．４に調整）、０．１％ＳＤＳ、５×デンハルト試薬（５０×デンハルトは５００ｍＬあたり、５ｇのＦｉｃｏｌｌ（Ｔｙｐｅ４００）、５ｇのＢＳＡを含む）および１００μｇ／ｍＬの変性サケ精子ＤＮＡからなる溶液中６８℃における結合またはハイブリダイゼーション、その後の室温における２．０＋ＳＳＰＥ、０．１％ＳＤＳを含む溶液中での洗浄と同等の条件を含む。多くの同等の条件を、低ストリンジェンシー条件を含むように使用し得ることは、当該技術分野において周知である。ハイブリダイゼーション溶液の成分だけでなく、プローブの長さおよび性質（ＤＮＡ、ＲＮＡ、塩基組成）、標的の性質（ＤＮＡ、ＲＮＡ、塩基組成、溶液中に存在するか固定化されているか等）、ならびに塩および他の成分の濃度（例えば、ホルミアミド、デキストラン硫酸、ポリエチレングリコールの有無）等のファクターを変更し、先に例示した条件とは異なるが、それと同等の低ストリンジェンシーハイブリダイゼーション条件を提供してもよい。さらに、高ストリンジェンシー条件下でハイブリダイゼーションを促進する条件（例えば、ハイブリダイゼーション工程および／または洗浄工程の温度を上昇させること、ハイブリダイゼーション溶液中にホルムアミドを使用すること等）は、当該技術分野で周知である。核酸ハイブリダイゼーションに関して使用する「高ストリンジェンシー条件」という用語は、約１００〜約１０００ヌクレオチド長のプローブを用いる場合には、５＋ＳＳＰＥ、１％ＳＤＳ、５×デンハルト試薬、および１００μｇ／ｍＬの変性サケ精子ＤＮＡからなる溶液中６８℃における結合またはハイブリダイゼーション、その後の６８℃における０．１＋ＳＳＰＥおよび０．１％ＳＤＳを含む溶液中での洗浄と同等の条件を含む。
いくつかの実施形態では、プローブ生成物は、プローブセット内のプローブが正しくハイブリダイズした場合にのみ、形成されるものとしてもよい。したがって、前記プローブ生成物は、高ストリンジェンシーおよび高正確度で形成されるものとしてもよい。ここでもまた、前記プローブ生成物は、前記プローブ生成物により調査しようとするゲノム配列を識別するのに十分な情報を含んでもよい。したがって、特定のプローブ生成物の生成および直接的な定量化（この場合は、分子の計数による）は、特定の遺伝子配列が含まれる試料中における前記遺伝子配列の存在量を反映し得る。
追加の実施形態では、前記対象核酸領域（前記プローブは、当該領域にハイブリダイズするように構成されている）は、異なる染色体上にある。例えば、前記第１対象核酸領域は、第２１染色体上にあり、前記第２対象核酸領域は、第２１染色体上にない（例えば、第１８染色体上にある）。
別の態様では、本開示の方法は、前記第１標識プローブと前記第１タグプローブとをライゲーションする工程、および前記第２標識プローブと前記第２タグプローブとをライゲーションする工程を有していてもよい。これらプローブのライゲーションは、前記遺伝子試料への前記プローブの接触、増幅、および／または固定化と同時、または後に行ってもよい。さらに、これらプローブのライゲーションは、前記遺伝子試料への前記プローブの接触、増幅、および／または固定化と同時、または前に行ってもよい。本明細書に記載のライゲーションとは、２つのプローブをつなぐ（例えば、２つのヌクレオチド分子をつなぐ）プロセスを意味する。例えば、本明細書に記載のライゲーションは、２つのヌクレオチドを連結する３’、５’−ホスホジエステル結合の形成を伴う場合があり、ライゲーションを生じさせることが可能な作用物質である結合剤としては、酵素または化学物質を使用し得る。
別の態様では、本開示の方法は、前記ライゲーションされたプローブおよび／またはライゲーションされたプローブセットを増幅する工程を有していてもよい。前記ライゲーションされたプローブの増幅は、前記遺伝子試料への前記プローブの接触、前記プローブのライゲーション、ハイブリダイゼーション、および／または固定化と同時、または後に行ってもよい。さらに、前記ライゲーションされたプローブの増幅は、前記プローブの固定化と同時、または前に行ってもよい。本明細書に記載の増幅とは、前記プローブおよび／またはプローブ生成物の新たなコピーを生じさせることと定義され、当該技術分野で周知のポリメラーゼ連鎖反応を用いた技術によって実施し得る。本明細書中で使用される「ポリメラーゼ連鎖反応」（「ＰＣＲ」）という用語は、クローニングまたは精製を行うことなく、（例えば、ゲノムＤＮＡの混合物中の）標的配列のセグメントの濃度を高める方法を指す。所望の標的配列の増幅セグメントの長さは、２つのオリゴヌクレオチドプライマー相互の相対位置によって決定されるものであり、よって、この長さは、制御可能なパラメーターである。このプロセスの反復性の態様から、この方法は「ポリメラーゼ連鎖反応」（以下、「ＰＣＲ」と記載）と称される。標的配列の所望の増幅セグメントは、混合物中で（濃度に関して）優勢な配列となるので、「ＰＣＲ増幅された」と言われる。ＰＣＲを用いることで、ゲノムＤＮＡにおける特定の標的配列の単一のコピーを、いくつかの異なる手法（例えば、標識プローブとのハイブリダイゼーション）により、検出可能なレベルまで増幅することができる。ゲノムＤＮＡに加え、あらゆるオリゴヌクレオチド配列を、適切なプライマー分子のセットを用いて増幅し得る。特に、ＰＣＲのプロセス自体によって生じた増幅セグメントは、これら自体が、後続のＰＣＲ増幅における効率的な鋳型となる。増幅反応を進行させつつ反応生成物の測定ができるような検出化学反応（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）が利用可能であれば、増幅は、「リアルタイム」な増幅、例えば、「リアルタイムＰＣＲ」またはに記載のような「リアルタイムＮＡＳＢＡ」（Ｌｅｏｎｅら，Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２６：２１５０−２１５５（１９９８））とし得る。
プライマーは、通常は最大限の増幅効率を得るために一本鎖であるが、二本鎖としてもよい。二本鎖の場合には、プライマーは、通常、伸長生成物の生成に用いられる前に、まず、二本鎖を分離させるよう処理される。この変性工程は、典型的には熱影響により行われるが、アルカリを用いて行い、次いで中和させることによっても実施し得る。よって、「プライマー」は、鋳型に相補的であり、前記鋳型との水素結合またはハイブリダイゼーションにより複合体化し、ポリメラーゼに合成を開始させるためのプライマー／鋳型複合体を与える。前記プライマー／鋳型複合体は、ＤＮＡ合成プロセスにおいて、その３’末端に連結した前記鋳型に相補的な共有結合したヌクレオチドの付加により伸長する。
本明細書に記載の「プライマー対」は、核酸に基づく標的核酸の増幅に好適な核酸配列を有する、フォワードプライマーおよび対応するリバースプライマーを指す。このようなプライマー対は、一般的に、標的核酸の第１部分と同一または類似の配列を有する第１プライマーと、標的核酸の第２部分に相補的な配列を有し、前記標的核酸またはその断片の増幅を可能にする第２プライマーとを含む。本明細書中における「第１」および「第２」プライマーという記載は、特に具体的な指定がない限り任意である。例えば、前記第１プライマーを、「フォワードプライマー」（前記標的核酸の５’末端から核酸合成を開始する）として設計してもよいし、あるいは、「リバースプライマー」（前記フォワードプライマーにより開始された合成で生成された伸長生成物の５’末端から核酸合成を開始する）として設計してもよい。同様に、前記第２プライマーを、フォワードプライマーまたはリバースプライマーとして設計してもよい。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のヌクレオチド分子における対象核酸領域を、本明細書に記載の増幅方法によって増幅してもよい。試料中の核酸は、分析の前に、全般的な増幅方法（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）（例えば、全ゲノム増幅および全ゲノムＰＣＲ）を用いて、増幅してもよいし、しなくてもよい。対象核酸領域の増幅は、前記遺伝子試料への前記プローブの接触、前記プローブのライゲーション、増幅、および／または固定化と同時、または後に行ってもよい。さらに、前記ライゲーションされたプローブの増幅は、前記遺伝子試料への前記プローブの接触、前記プローブのライゲーション、前記プローブの固定化、および／または前記標識の計数と同時、または前に行ってもよい。
追加の実施形態では、前記方法は、前記ハイブリダイゼーション工程または前記ライゲーション工程の後に、前記遺伝子試料の前記ヌクレオチド分子の増幅を含まない。さらに別の実施形態では、前記方法は、前記ハイブリダイゼーション工程および前記ライゲーション工程の後に、前記遺伝子試料の前記ヌクレオチド分子の増幅を含まない。
別の態様では、本開示の方法は、基板上の所定位置に前記タグプローブを固定化する工程を有していてもよい。前記プローブの基板への固定化は、前記遺伝子試料への前記プローブの接触、前記対象核酸領域への前記プローブのハイブリダイゼーション、前記プローブのライゲーション、および／または増幅と同時、または後に行ってもよい。さらに、前記プローブの基板への固定化は、前記遺伝子試料への前記プローブの接触、前記対象核酸領域への前記プローブのハイブリダイゼーション、前記プローブのライゲーション、増幅、および／または計数と同時、または前に行ってもよい。本明細書に記載の固定化は、前記タグプローブを、物理的または化学的な結合により、基板上の所定位置に直接または間接的に結合することを意味する。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の基板は、本明細書に記載のタグプローブにおけるタグの一部または全体に接触して結合し、前記タグを固定化し、これにより、前記タグを含む前記タグプローブを固定化するよう構成された結合パートナーを含んでもよい。タグプローブのタグは、本明細書に記載の通り、基板上の結合パートナーに対応する結合パートナーを含んでもよい。
固定化は、タグプローブの一部または全体を、基板上の結合パートナーの一部または全体にハイブリダイズさせることによって実施してもよい。例えば、前記固定化工程は、前記タグまたはタグヌクレオチド配列の少なくとも一部を、前記基板上に固定化された対応するヌクレオチド分子にハイブリダイズさせることを含む。ここで、前記対応するヌクレオチド分子とは、前記タグまたはタグヌクレオチド配列に部分的または完全にハイブリダイズするよう構成された、前記タグまたはタグヌクレオチド配列の結合パートナーである。いくつかの実施形態では、前記オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチド結合パートナーは、一本鎖でもよく、例えば、その５’末端または３’末端が、前記基板に共有結合されてもよい。固定化はさらに、以下に例示する結合パートナーおよび結合手段によっても実施し得る：アビジン、ストレプトアビジン、またはニュートラアビジンと複合体化したビオチン‐オリゴヌクレオチド；ジスルフィド結合によってＳＨ‐表面に共有結合されたＳＨ‐オリゴヌクレオチド；活性カルボキシレートまたはアルデヒド基に共有結合されたアミン‐オリゴヌクレオチド；サリチルヒドロキサム酸（ＳＨＡ）と複合体化したフェニルボロン酸（ＰＢＡ）−オリゴヌクレオチド；チオールまたはシラン表面と反応させるか、アクリルアミド単量体との共重合化によりポリアクリルアミドを形成した、アクリダイト（Ａｃｒｙｄｉｔｅ）‐オリゴヌクレオチド。あるいは、当業界で公知の他の方法により固定化を実施してもよい。荷電表面を有することが好ましい用途においては、米国特許出願公開第２００２／０２５５２９号明細書に記載のように、表面層を、高分子電解質多層（ＰＥＭ）構造で構成してもよい。いくつかの実施形態では、固定化は、周知の手順、例えば、結合パートナーを結合させた担体に、一定時間プローブを接触させる工程と、全てのプローブが伸長された後、伸長生成物が固定化された前記担体を好適な液体で洗浄する任意の工程を含む手順により、実施してもよい。追加の実施形態では、プローブ生成物を基板上へ固定化することにより、生体試料およびアッセイ由来の成分を除去するための激しい洗浄が許容され、これにより、バックグラウンドノイズを低減し、正確度を向上し得る。
「固体担体」、「担体」、「基板」、および「固相担体」という用語は同義に用いられ、硬質または半硬質な表面を１以上有する、単一または一群の物質を指す。基板表面の少なくとも一方を略平坦とした実施形態もあるが、異なる化合物の合成領域を、例えば、ウェル、隆起領域、ピン、エッチングで形成した溝等により、物理的に離間させることが望ましい実施形態もある。追加の実施形態では、前記基板は、平面的な固相担体（例えば、ガラス製の顕微鏡用スライド）を少なくとも１つ含んでもよい。別の実施形態では、前記基板（単数または複数）は、ビーズ、樹脂、ゲル、微粒子、または他の幾何学形状の形態とされる。一態様では、本開示のいくつかの実施形態に係る基板は、ビーズ、樹脂、ゲル、および／または微粒子以外である。
いくつかの実施形態では、図１に示すように、本明細書に記載の結合パートナー、タグ、アフィニティータグ、標識、プローブ（例えば、タグプローブおよび標識プローブ）、および／またはプローブセットは、基板（１）上に、アレイ（２）として固定化されてもよい。本明細書に記載のアレイは、複数のメンバー（３〜１０）を有し、これらのメンバーは、重複部分（６）を有していても、いなくてもよい。各メンバーは、別のメンバーと重複していない領域を少なくとも有してもよい（３〜５および７〜１０）。追加の実施形態では、各メンバーは異なる形状（例えば、円形スポット（３〜８）、三角形（９）、および正方形（１０））および寸法を有してもよい。アレイのメンバーの面積は、約１〜１０７μｍ２、１００〜１０７μｍ２、１０３〜１０８μｍ２、１０４〜１０７μｍ２；１０５〜１０７μｍ２；約０．０００１、０．００１、０．０１、０．１、１、１０、１００、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８μｍ２以上；および／または約０．００１、０．０１、０．１、１、１０、１００、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８μｍ２以下であってもよい。本発明のいくつかの実施形態に係る例示的なメンバー（８）の画像を、参照符号１２で示している。さらに、同じ種類の結合パートナー、タグ、アフィニティータグ、標識、プローブ（例えば、タグプローブおよび標識プローブ）、および／またはプローブセットを含む２以上のメンバーを、同一形状および同一寸法としてもよい。具体的には、本明細書に記載の方法により同一の遺伝的変異もしくはコントロールを検出するよう構成された、あるいは前記検出に使用される、結合パートナー、タグ、アフィニティータグ、標識、タグプローブ、および／またはプローブセットを含むアレイのメンバーを、同一形状および同一寸法としてもよい。さらに、基板上のアレイの個々のあらゆるメンバーを、同一形状および同一寸法としてもよい。他の実施形態では、本明細書に記載の方法により異なる遺伝的変異もしくはコントロールを検出するよう構成された、あるいは前記検出に使用される、結合パートナー、タグ、アフィニティータグ、標識、プローブ、および／またはプローブセットを含むアレイのメンバーを、同一形状および同一寸法としてもよい。さらに、アレイの各メンバーが、異なる結合パートナー、前記タグ、前記アフィニティータグ、標識、前記プローブ、および／または前記プローブセットを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、前記アレイの２つのメンバーが離間していてもよく、（i）その離間距離が、固定化された結合パートナー、タグ、アフィニティータグ、標識、プローブ（例えば、タグプローブおよび標識プローブ）、および／またはプローブセットが存在しないか、あるいは、数個のみ存在する距離であり、および／または、（ii）前記２つのメンバーが、一方のメンバーを他方のメンバーと区別するセパレータ（例えば、基板の隆起部分；結合パートナー、タグ、アフィニティータグ、プローブ（例えば、タグプローブ）、および／またはプローブセットの基板への結合を妨げる物質；および前記メンバー間に配置されるプローブ以外の物質）によって離間されている。追加の実施形態では、前記アレイのメンバーは、少なくともその配置によってのみ、相互に区別されてもよい。前記アレイのメンバー間の離間距離は、下記の距離としてもよい：約０〜１０４μｍ、０〜１０３μｍ、１０２〜１０４μｍ、もしくは１０２〜１０３μｍ；約０、０．００１、０．１、１、２、３、４、５、１０、５０、１００、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、もしくは１０８μｍ以上；および／または約０、０．００１、０．１、１、２、３、４、５、１０、５０、１００、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、もしくは１０８μｍ以下。ここで、前記アレイの２つのメンバーの離間距離は、前記メンバーの縁端間の最短距離により決定してもよい。例えば、図１においては、アレイ（２）の２つのメンバー（参照符号３および４）間の距離は、参照符号ｎで示す距離である。さらに、例えば、前記アレイの２つのメンバー（参照符号１０および１１）間の離間距離のように、基板（１）上のアレイ（２）のメンバーの最短距離は、０であってもよい。他の実施形態では、前記アレイの２つのメンバーを離間させず、重複させてもよい（６）。このような実施形態では、各メンバーは、他のメンバー（７）と重複しない領域を少なくとも有してもよい。
さらに別の実施形態では、アレイおよび前記アレイのメンバーである本明細書に記載の結合パートナー、タグ、アフィニティータグ、標識、プローブ、および／またはプローブセットは、前記基板上の所定位置に配置されてもよく、前記アレイの各メンバーの形状および寸法、ならびに前記メンバー間の距離を、固定化に先立って予め決定してもよい。本明細書に記載の所定位置とは、固定化の前に決定または特定される位置を意味する。例えば、アレイの各メンバーの形状および寸法は、固定化の前に、決定または特定される。
追加の実施形態では、前記基板は、結合パートナーのアレイを含んでもよい。前記アレイの各メンバーは、空間的に定められた領域または位置に固定化された前記結合パートナー（オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチド等）を含む（前記固定化は、例えば、本明細書に記載の基板上の前記結合パートナーへのプローブのハイブリダイゼーション中に解除されない化学結合による）。すなわち、前記領域または位置は、前記基板上の定められた領域または位置によって、空間的に分離または離間している。さらに別の実施形態では、前記基板は、アレイを含み、前記アレイの各メンバーが、空間的に定められた領域または位置に結合する結合パートナーを含んでもよい。前記結合パートナーを含むように構成された、前記空間的に定められた各位置は、さらに「アドレス指定可能（ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ）」としてもよく、その位置およびそこに固定化された結合パートナーが何であるのかが、例えば、その使用、分析、またはタグプローブおよび／またはプローブセットにおける結合パートナーへの結合の前にわかるか、予め決定されるようにしてもよい。基板に固定化されたプローブセットに対して使用される「アドレス指定可能」という用語は、本明細書に記載のプローブセットの末端結合部（例えば、前記基板上の前記結合パートナーに対する結合パートナー、タグ、アフィニティータグ、およびタグプローブ）のヌクレオチド配列あるいは他の物理的特徴および／または化学的特徴が、そのアドレスから決定され得ること、すなわち、前記プローブセットの末端結合部の配列もしくは他の特性と、前記プローブセットが固定化される基板上の空間的位置、もしくは前記基板の特徴との間の１対１の対応を意味する。例えば、プローブセットの末端結合部のアドレスは、ある空間的な位置であり、例えば、前記プローブセットの末端結合部のコピーを固定化した特定の領域の平面的な座標である。しかしながら、プローブセットの末端結合部は、例えば、色、マイクロトランスポンダーの頻度等の他の手段によっても、アドレス指定され得る（例えば、Ｃｈａｎｄｌｅｒら、国際公開第ＷＯ９７／１４０２８号パンフレット、その開示内容全体が、あらゆる目的で本明細書に援用される）。さらに別の実施形態では、本明細書に記載の方法は、「ランダムマイクロアレイ」を含まない。「ランダムマイクロアレイ」とは、基板上の結合パートナー（例えば、オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチド）および／またはプローブセットの末端結合部の空間的に別個の領域が、空間的にアドレス指定されていないマイクロアレイを指す。すなわち、取り付けられた結合パートナー、タグ、アフィニティータグ、タグプローブ、および／またはプローブセットが何であるのか、少なくとも最初は、その位置からは識別できない。一態様では、本明細書に記載の方法は、マイクロビーズの平面アレイであるランダムマイクロアレイを含まない。
本開示のいくつかの実施形態に係る核酸のアレイは、当該技術分野で周知の方法で作製してもよい。前記周知の方法としては、米国特許出願公開第２０１３／０１７２２１６号明細書（引用により、その開示内容の全てがあらゆる目的で本願明細書に援用される）、Ｓｃｈｅｎａ著のＭｉｃｒｏａｒｒａｙｓ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ（ＩＲＬ Ｐｒｅｓｓ，Ｏｘｆｏｒｄ，２０００）に記載の方法が挙げられるが、これらに限定されない。例えば、ＤＮＡ捕捉アレイを使用してもよい。前記ＤＮＡ捕捉アレイは、表面の特定の位置にオリゴヌクレオチドを共有結合させた固体基板（例えば、スライドガラス）である。これらのオリゴヌクレオチドは、前記表面上に１以上の種類が存在してもよく、さらに、前記基板全体にわたり、位置的に分離していてもよい。ハイブリダイゼーション条件下では、ＤＮＡ捕捉アレイは、相補的な標的に、他の非特異部分よりも優先的に結合し、これにより、前記標的を前記表面上の特定の位置に配置する作用、ならびに、これら標的を不要な種から分離させる作用の両方をもたらす。
いくつかの実施形態では、前記固定化されたタグプローブにライゲーションされた、前記第１および第２標識プローブおよび／またはこれらを増幅した増幅標識プローブは、第１および第２標識をそれぞれ含む。
本明細書に記載の標識プローブは、標識を含むか、標識に結合するよう構成されたプローブを意味する。標識プローブ自体が標識を含んでもよいし、あるいは、標識を含むか、または標識に結合するように修飾されてもよい。本明細書に記載の増幅されたプローブは、本明細書に記載の最初のプローブの増幅後に得られる、最初のプローブのさらなるコピーと定義される。よって、増幅されたプローブは、最初のプローブのヌクレオチド配列および／または最初のプローブのヌクレオチド配列の相補配列を有してもよい。増幅されたプローブは、最初のプローブのヌクレオチド配列と部分的または完全にマッチする配列を含んでもよい。「相補的」または「相補性」という用語は、塩基対合則によって結びついたヌクレオチドの配列に関して用いられる。例えば、「５’−ＣＡＧＴ−３’」という配列は、「５’−ＡＣＴＧ−３’」という配列に相補的である。相補性は、「部分的」でも、「全体的」でもよい。「部分的」相補性とは、プローブにおける核酸ヌクレオチドの１以上が塩基対合則に従ってマッチしていないが、他はマッチしている場合である。「全体的」または「完全」な核酸間相補性とは、プローブにおける個々のあらゆる核酸塩基が、塩基対合則に従ってもう一つの塩基とマッチしている場合である。
本明細書に記載の固定化されたプローブは、物理的または化学的な結合により、基板に直接または間接的に結合するプローブと定義される。いくつかの実施形態では、標識プローブは、本明細書に記載の基板に固定化されたタグプローブへのライゲーションにより、間接的に基板に固定化されてもよい。
本明細書に記載の標識は、検出および定量（ただし、定量は任意）を可能にする特性もしくは特徴を備えた、有機、天然、合成、人工、もしくは非天然の分子、色素、または部分を意味する。標識は、直接検出可能であってもよい（例えば、放射性同位体、蛍光色素分子、化学発光団（ｃｈｅｍｉｌｕｍｉｎｏｐｈｏｒｅｓ）、酵素、コロイド粒子、蛍光物質、量子ドットまたは他のナノ粒子、ナノ構造、金属化合物、有機金属系標識、およびペプチドアプタマー）。あるいは、標識は、特異的な結合パートナーを用いて間接的に検出可能であってもよい。蛍光物質の例としては、フルオレセイン、リン光体、ローダミン、ポリメチン色素誘導体等の蛍光色素が挙げられる。市販の蛍光物質の例としては、ＢＯＤＹＰＹ ＦＬ（商標、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ，Ｉｎｃ．製）、ＦｌｕｏｒｅＰｒｉｍｅ（製品名、Ａｍｅｒｓｈａｍ Ｐｈａｒｍａｃｉａ Ｂｉｏｔｅｃｈ、Ｉｎｃ．製）、Ｆｌｕｏｒｅｄｉｔｅ（製品名、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）、ＦＡＭ（ＡＢＩ Ｉｎｃ．製）、Ｃｙ３およびＣｙ５（Ａｍｅｒｓｈａｍ ｐｈａｒｍａｃｉａ製）、ＴＡＭＲＡ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ，Ｉｎｃ．製）、Ｐａｃｉｆｉｃ Ｂｌｕｅ、ＴＡＭＲＡ、Ａｌｅｘａ４８８、Ａｌｅｘａ５９４、Ａｌｅｘａ６４７、Ａｔｔｏ４８８、Ａｔｔｏ５９０、Ａｔｔｏ６４７Ｎ等の蛍光色素が挙げられる。「量子ドット（ＱＤ）」は、通常、セレン化カドミウムから作製され、光を吸収し、その数ナノ秒後に特異的な色で光を再発光する、ナノスケールの半導体結晶構造を意味する。様々なコンジュゲートされた表面または反応性表面（例えば、アミノ、カルボキシル、ストレプトアビジン、プロテインＡ、ビオチン、および免疫グロブリン）を有するＱＤが、本開示に包含される。
追加の実施形態では、前記第１および第２標識が異なる標識であり、よって、前記標識は、相互に区別される。さらに別の実施形態では、前記第１および第２標識は、物理的、光学的、および／または化学的な性質が異なる。
いくつかの実施形態では、前記固定化された標識は、光学的に分解可能である。本明細書に記載の「光学的に分解可能な標識」または「光学的に個々に分解可能な標識」という用語は、個々の標識が、例えば、本明細書に記載の通り、固定化後に、フォトニック発光（ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）または他の光学特性により、相互に区別し得る標識群を意味する。追加の実施形態では、前記標識が同一の光学特性および／またはスペクトル発光特性を有していたとしても、前記固定化された標識を、空間的に相互に区別し得る。いくつかの実施形態では、同じ種類の標識（同一の光学特性を有する標識と定義される）が、例えば、本明細書に記載のアレイのメンバーとして、図１の参照符号１２で示すように、個々のプローブ生成物が分解可能な密度および／または間隔で基板上に固定化されている。この開示では、「同一の標識」とは、同一の化学的および物理的組成を有する標識と定義される。本明細書に記載の「異なる標識」とは、異なる光学特性を有する「異なる種類の標識」を含む、異なる化学的および／または物理的組成を有する標識を意味する。本明細書に記載の「同じ種類の異なる標識」とは、化学的および／または物理的組成は異なるが、同一の光学特性を有する標識を意味する。
図１の参照符号１２は、固定化された標識を含むアレイの例示的なメンバーの画像を示す。これらの実施形態では、分子の位置によって分子が何であるのかを特定できるため（空間的コンビナトリアル合成では、配置によって分子が何であるかが決まる）、前記標識は空間的にアドレス指定可能である。追加の実施形態では、基板上のアレイのメンバーの１つが、前記メンバーに固定化された１または複数の標識プローブを有してもよい。複数の標識プローブが前記アレイの１つのメンバーに固定化されている場合、前記基板上のアレイの前記１つのメンバーに固定化された前記標識プローブにおける同じ種類の標識は、図１の参照符号１２で示すように、空間的に相互に区別され得る。いくつかの実施形態では、前記固定化された同じ種類の標識は、下記の距離だけ離間している：全次元において、約１〜１０００ｎｍ、５〜１００ｎｍ、もしくは１０〜１００ｎｍ；約１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、もしくは４００ｎｍ以上；および／または、約５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、もしくは４００ｎｍ以下。前記基板上でのプローブ生成物およびそれらの標識の密度は、１基板あたり、数百万まで（および十億以上まで）のプローブ生成物を計数するものとしてもよい。標識を含むプローブ生成物をより多数計数できるほど、核酸配列の正確な定量化が可能となる。
いくつかの実施形態では、前記固定化された第１および第２タグプローブおよび／またはこれらを増幅した増幅タグプローブは、第１および第２タグをそれぞれ含む。本明細書に記載のタグプローブは、直接または間接的に基板に結合するよう構成されたプローブを意味する。タグプローブ自体が基板に結合してもよいし、あるいは、基板に結合するように修飾されてもよい。本明細書に記載のタグまたはアフィニティータグは、プローブ生成物の特異的な単離、濃縮、または固定化のためのモチーフを意味する。前記タグまたはアフィニティータグの例としては、本明細書に記載の結合パートナー、配列特異的な捕捉を可能にする固有のＤＮＡ配列（天然のゲノム配列および／または人工の非ゲノム配列を含む）、ビオチン−ストレプトアビジン、Ｈｉｓタグ、ＦＬＡＧオクタペプチド、クリックケミストリー（例えば、穏やかな水系条件下で迅速かつ選択的に相互に反応する官能基のペア）、および抗体（例えば、アジド−サイクリン）が挙げられる。例えば、前記固定化工程は、前記タグ、アフィニティータグ、またはタグヌクレオチド配列の少なくとも一部を、前記基板上に固定化された対応するヌクレオチド分子にハイブリダイズさせることを含む。前記タグまたはアフィニティータグは、ビーズ、磁気ビーズ、スライドガラス、カバーガラス、マイクロアレイ、または分子を含むが、これらに限定されない実体に結合するように構成されている。いくつかの実施形態では、前記固定化工程が、前記タグを前記基板の前記所定位置に固定化することによって実施される。
別の態様では、基板上に固定化された異なる標識の個数、ひいては、前記標識を含む固定化された異なるプローブ生成物の個数が計数される。例えば、各遺伝子座から生じるプローブ生成物をグループ分けし、固定化されたプローブ生成物中の標識を計数する。いくつかの実施形態では、一遺伝子座内の複数の配列を、複数種類のプローブ生成物を生じさせることによって調査し得る。この例に関しては、同一遺伝子座に関する異なるプローブ生成物を（おそらくは、基板上の共通の位置（例えば、本明細書に記載のアレイのメンバー）への固定化によって）組合せ、これらのプローブ生成物における標識を直接計数すればよい。また、同一遺伝子座に関する異なるプローブ生成物を（おそらくは、基板上の異なる位置（例えば、本明細書に記載のアレイの異なるメンバー）への固定化によって）離間させ、これらのプローブ生成物における標識を直接計数すればよい。追加の実施形態では、前記基板は、基板上の各位置（例えば、前記基板上のアレイのメンバー）に、１以上の特異的なアフィニティータグを有してもよい。したがって、核酸配列を定量化する別の方法は、単一の遺伝子座に関するプローブ生成物（特定の遺伝子座に関する１種類のプローブ生成物でもよいし、または２種類以上のプローブ生成物のセットでもよい）を、第２の遺伝子座（参照用またはコントロールの遺伝子座であってもなくてもよい）に対応するプローブ生成物と同一の基板上の位置（例えば、本明細書に記載のアレイの同一メンバー）に固定化することで実施される。この場合、前記第１遺伝子座から生じるプローブ生成物は、前記プローブ生成物を生成する際に使用した異なる標識の存在に基づき、前記第２遺伝子座から生じるプローブ生成物と区別可能である。
一例では、胎児の２１トリソミー（異数性）を母系血液試料の検査によって検出するため、例えば、第２１染色体に対応するプローブ生成物セットを、赤色蛍光色素分子で標識した状態で生成し、これを計数する。また、プローブ生成物の第２のセットを、参照用またはコントロールの遺伝子座（例えば、第１８染色体）から生じさせ、これを計数する。このプローブ生成物の第２のセットは、例えば、緑色蛍光色素分子で標識した状態で生成してもよい。
いくつかの実施形態では、これらのプローブ生成物を、遺伝子座（この場合、第２１染色体または第１８染色体）に応じてグループ分けされ、基板上で別々に計数されるように調製してもよい。すなわち、第２１染色体に対応するプローブ生成物を単離して別個に計数し、前記第１８染色体に対応するプローブ生成物を単離して別個に計数してもよい。追加の実施形態では、これらのプローブ生成物を、基板の同一位置（例えば、本明細書に記載のアレイの同一メンバー）にグループ分けされるよう調製してもよい。この場合、基板の同一領域上で、前記赤色蛍光色素分子を有するプローブ生成物は第２１染色体に対応し、前記緑色蛍光色素分子を有するプローブ生成物は第１８染色体に対応する。例えば、これらのプローブ生成物は全て個々に分解可能であり、よって、極めて正確に計数し得ることから、第１８染色体プローブ生成物に対する第２１染色体プローブ生成物の頻度の上昇により（たとえ、０．０１％、０．１％、１または数％以下とわずかであっても）、胎児における２１トリソミーの存在が示される。この場合、第１８染色体に関するプローブ生成物は、コントロールの役割を果たし得る。
別の態様では、本開示の方法は、前記基板に固定化された前記プローブセットの前記標識を計数する工程を含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記方法は、（ｉ）前記基板に固定化された前記第１標識の個数である第１の個数および（ii）前記基板に固定化された前記第２標識の個数である第２の個数を計数する工程を含んでもよい。前記計数工程は、前記ライゲーションされたプローブセットを基板に固定化した後に行ってもよく、ライゲーションされたプローブセットが固定化された前記基板は、前記ライゲーションされたプローブセットの分解（ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）を防ぐような条件下（例えば、室温または室温より低い温度）で、前記計数工程の実施まで保管すればよい。
前記異なるゲノム配列の相対的存在量の正確な定量化、例えば、ＤＮＡコピー数の定量化またはアリルの頻度の定量化のため、多数のプローブ生成物を計数してもよい。例えば、標識を、例えば、前記固定化された標識の物理化学的、電磁的、電気的、光電子的、もしくは電気化学的な特性または特徴の測定に基づいて、検出および計数してもよい。
いくつかの実施形態では、前記標識は、走査型プローブ顕微鏡法（ＳＰＭ）、走査トンネル顕微鏡検査法（ＳＴＭ）および原子間力顕微鏡検査法（ＡＦＭ）、電子顕微鏡法、光学調査／検出技術（近接場走査型光学顕微鏡法（ＮＳＯＭ）、共焦点顕微鏡法、およびエバネッセント波励起を含むが、これらに限定されない）によって検出してもよい。これらの技術のより具体的なバージョンとして、遠距離場共焦点顕微鏡法、二光子顕微鏡法、広視野落射照明、および全反射（ＴＩＲ）顕微鏡法が挙げられる。上述の技術の多くが、分光モードでも使用できる。実際の検出は、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラおよび増倍ＣＣＤ、フォトダイオード、および／または光電子増倍管によって行われる。いくつかの実施形態では、前記計数工程が、光学的分析、すなわち、標識の光学特性の検出を含む。追加の実施形態では、前記光学的分析が、本明細書に記載のような画像解析を含む。
別の態様では、前記計数工程が、前記第１および第２標識にそれぞれ対応する第１および第２撮像チャネルでの前記基板の読み込み、ならびに前記基板の画像を１以上生成することを含み、前記１以上の画像において、前記第１および第２標識プローブが分解可能である。いくつかの実施形態では、前記計数工程が、画像分割のための空間フィルタリングを含む。追加の実施形態では、前記計数工程が、ウォーターシェディング解析（ｗａｔｅｒｓｈｅｄｄｉｎｇ ａｎａｌｙｓｉｓ）、または画像分割のためのハイブリッド法を含む。
本明細書に記載の方法は、同一遺伝子座における異なるアリル（例えば、所与の一塩基多型の２つのアリル）の頻度も確認し得る。これらの方法の正確度によれば、極めてわずかな（例えば、約１０％、５％、４％、３％、２％、１％、０．５％、０．１％、または０．０１％以下と低い）頻度の変動を検出し得る。一例として、臓器移植の場合、血液試料は、提供された臓器由来の極めて希薄な遺伝子シグネチャーを含む。このシグネチャーは、レシピエントには存在しない、提供された臓器のゲノムにおけるアリルの存在であってもよい。本明細書に記載の方法は、極めてわずかなアリル頻度の偏差（例えば、約１０％、５％、４％、３％、２％、１％、０．５％、０．１％、または０．０１％以下と低い）を検出でき、ホスト試料（例えば、血液試料）中のドナーＤＮＡの存在を識別し得る。不健康な移植臓器であれば、ホストの血液中のドナーＤＮＡのレベルが、わずか数パーセント（例えば、約１０％、５％、４％、３％、２％、１％、０．５％、０．１％、または０．０１％以下）ではあるが、上昇する。本明細書に記載の方法は、アリル頻度の変動を、必要な感度で識別するのに十分な感度を有し、よって、ホストの血液中のドナーＤＮＡの存在および変化量を、正確に判定し得る。
別の態様では、本開示の方法は、前記第１および第２の個数を比較し、前記遺伝子試料における遺伝的変異を判定する工程を含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記比較工程が、前記第１および第２対象核酸領域を有する前記ヌクレオチド分子の相対数の推定値を得ることを含む。
別の態様では、本開示の方法は、前記接触工程の前（例えば、前記プローブの作製時）に、前記第１および第２標識プローブを、前記第１および第２標識でそれぞれ標識する工程を含んでもよい。前記プローブの標識化は、前記遺伝子試料への前記プローブの接触、前記プローブのハイブリダイゼーション、ライゲーション、増幅、および／または固定化と同時、または後に行ってもよい。さらに、前記プローブの標識化は、前記遺伝子試料への前記プローブの接触、前記プローブのハイブリダイゼーション、ライゲーション、増幅、および／または固定化と同時、または前に行ってもよい。プローブの標識化は、物理的または化学的な結合による、前記プローブへの標識の付加、固定化、または結合を含んでもよい。標識は、５’末端または３’末端を含む、プローブ配列内の任意の箇所に配置すればよい。
別の態様では、本開示の方法は、前記接触工程の前（例えば、前記プローブの作製時）に、前記第１および第２タグプローブに、前記第１および第２タグをそれぞれ付加する工程を含んでもよい。前記プローブへのタグの付加は、前記遺伝子試料への前記プローブの接触、前記プローブのハイブリダイゼーション、ライゲーション、増幅、および／または標識化と同時、または後に行ってもよい。さらに、前記プローブへのタグの付加は、前記遺伝子試料への前記プローブの接触、前記プローブのハイブリダイゼーション、ライゲーション、増幅、固定化および／または標識化と同時、または前に行ってもよい。プローブへのタグの付加は、物理的または化学的な結合による、前記プローブへのタグの付加、固定化、または結合を含んでもよい。タグは、５’末端または３’末端を含む、プローブ配列内の任意の箇所に配置すればよい。
別の態様では、本明細書に記載のプローブセットは、タグを、これらを固定化しようとする所定位置に応じた位置に有するように設計してもよい。いくつかの実施形態では、タグは、遺伝的変異を検出するよう構成された全プローブセットにおいて同一であり、基板上の同一位置に、直接または間接的に固定化されるよう構成されている。追加の実施形態では、前記第１および第２タグが同一であり、これら以外の各タグが、前記第１または第２タグとは異なる。さらに別の実施形態では、基板上の複数の所定位置のアレイにおける各メンバーまたはメンバー群が、固有のタグを固定化させるよう構成されてもよい。
別の態様では、いくつかの実施形態に係るプローブセットを増幅してもよく、標識プローブセットを増幅の過程で作製してもよい。別の態様では、前記標識プローブのそれぞれが、フォワードまたはリバースプライミング配列を含んでもよく、前記タグプローブのそれぞれが、対応するリバースまたはフォワードプライミング配列と、タグであるタグヌクレオチド配列とを含んでもよい。前記フォワードおよびリバースプライミング配列は、対応するフォワードおよびリバースプライマーに、それぞれハイブリダイズするよう構成された配列である。いくつかの実施形態では、前記増幅工程が、下記（ｉ）および（ii）を増幅することを含む：（ｉ）前記ライゲーションされた第１標識プローブおよび第１タグプローブ。前記フォワードおよびリバースプライミング配列に第１フォワードおよびリバースプライマーがそれぞれハイブリダイズしており、前記第１標識プローブにハイブリダイズした前記第１フォワードまたはリバースプライマーが、前記第１標識を含む。；（ii）前記ライゲーションされた第２標識プローブおよび第２タグプローブ。前記フォワードおよびリバースプライミング配列に第２フォワードおよびリバースプライマーがそれぞれハイブリダイズしており、前記第２標識プローブにハイブリダイズした前記第２フォワードまたはリバースプライマーが、前記第２標識を含む。追加の実施形態では、前記第１および第２タグプローブの増幅されたタグヌクレオチド配列が、基板上の所定位置に固定化され、前記第１および第２タグプローブの増幅されたタグヌクレオチド配列が、前記第１および第２タグである。いくつかの実施形態では、前記第１および第２タグが同一であり、かつ／または、前記基板上の同一位置に結合するよう構成されている。別の実施形態では、前記第１および第２タグが異なるタグであり、かつ／または、前記基板上の異なる位置に結合するよう構成されている。さらに別の実施形態では、前記プローブの増幅を行う場合、前記方法は、前記基板上に固定化された、前記増幅されたプローブおよび／またはプローブセットにおける前記標識の個数を計数することを含む。例えば、前記第１の個数が、前記基板に固定化された前記増幅された第１プローブセットにおける前記第１標識の個数であり、前記第２の個数が、前記基板に固定化された前記増幅された第２プローブセットにおける前記第２標識の個数である。
別の態様では、いくつかの実施形態に係るプローブセットを増幅してもよく、標識プローブセットを、標識されたリバースプライマーを使用し、フォワードプライマーを使用せずに作製してもよい。別の態様では、前記標識プローブのそれぞれが、リバースプライミング配列を含み、前記タグプローブのそれぞれが、タグであるタグヌクレオチド配列を含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記増幅工程が、下記（ｉ）および（ii）を増幅することを含んでもよい：（ｉ）前記ライゲーションされた第１標識プローブおよび第１タグプローブ。前記第１標識プローブの第１リバースプライミング配列に第１リバースプライマーがハイブリダイズしており、前記第１リバースプライマーが、前記第１標識を含む。；（ii）前記ライゲーションされた第２標識プローブおよび第２タグプローブ。前記第２標識プローブ第２リバースプライミング配列に第２リバースプライマーがハイブリダイズしており、前記第２リバースプライマーが、前記第２標識を含む。追加の実施形態では、前記第１および第２タグプローブの増幅されたタグヌクレオチド配列が、基板上の所定位置に固定化され、前記第１および第２タグプローブの増幅されたタグヌクレオチド配列が、前記第１および第２タグである。さらに別の実施形態では、前記第１の個数が、前記基板に固定化された前記増幅された第１プローブセットにおける前記第１標識の個数であり、前記第２の個数が、前記基板に固定化された前記増幅された第２プローブセットにおける前記第２標識の個数である。
別の態様では、いくつかの実施形態係るライゲーションされたプローブセットを、リガーゼ連鎖反応を用いて作製してもよい。別の態様では、本明細書に記載の方法は、第３標識プローブおよび第３タグプローブを含む第３プローブセットと、第４標識プローブおよび第４タグプローブを含む第４プローブセットとを、前記遺伝子試料に接触させる工程を含む。前記方法は、前記第１および第２プローブセットを、前記遺伝子試料の二本鎖ヌクレオチド分子を構成する一本鎖ヌクレオチド分子における第１および第２対象核酸センス鎖に、それぞれハイブリダイズさせる工程、および、前記第３および第４プローブセットを、前記第１および第２対象核酸センス鎖の核酸アンチセンス鎖に、それぞれハイブリダイズさせる工程をさらに含んでもよい。前記方法は、少なくとも（ｉ）前記第１標識プローブと前記第１タグプローブ、（ii）前記第２標識プローブと前記第２タグプローブ、（iii）前記第３標識プローブと前記第３タグプローブ、（iv）前記第４標識プローブと前記第４タグプローブをライゲーションすることにより、ライゲーションされた第１、第２、第３、および第４プローブセットを作製する工程をさらに含んでもよい。前記方法は、当業界で公知のリガーゼ連鎖反応を行い、前記ライゲーションされたプローブおよび／またはライゲーションされたプローブセットを増幅させることをさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記リガーゼ連鎖反応は、ライゲーションされていない第１、第２、第３、および第４プローブセットを、前記ライゲーションされた第３、第４、第１、および第２プローブセットに、それぞれハイブリダイズさせることと、前記ライゲーションされていない第１、第２、第３、および第４プローブセットにおける、少なくとも（ｉ）前記第１標識プローブと前記第１タグプローブ、（ii）前記第２標識プローブと前記第２タグプローブ、（iii）前記第３標識プローブと前記第３タグプローブ、（iv）前記第４標識プローブと前記第４タグプローブとをライゲーションすることを含んでもよい。前記方法は、前記第１、第２、第３、および第４タグプローブを基板上の前記所定位置に固定化する工程であり、前記固定化された第１、第２、第３、および第４タグプローブにライゲーションされた、前記第１、第２、第３、および第４標識プローブが、第１、第２、第３、および第４標識をそれぞれ含み、前記固定化された第１、第２、第３、および第４標識が、光学的に分解可能であり、前記固定化された第１、第２、第３、第４タグプローブが、第１、第２、第３、第４タグをそれぞれ含み、前記固定化工程が、前記第１、第２、第３、および第４タグを前記所定位置に固定化することによって実施される。前記方法は、（ｉ）前記基板に固定化された前記第１および第３標識の合計である第１の合計および（ii）前記基板に固定化された前記第２および第４標識の合計である第２の合計を計数する工程、ならびに前記第１の合計と前記第２の合計を比較し、前記遺伝子試料における遺伝的変異を判定する工程をさらに含んでもよい。さらに別の追加の実施形態では、前記方法が、前記接触工程の前に、前記第１、第２、第３、第４標識プローブを、前記第１、第２、第３、第４標識でそれぞれ標識する工程をさらに含む。さらに別の実施形態では、前記第１および第３標識が同一であり、前記第２および第４標識が同一である。
別の態様では、本明細書に記載の方法が、第３標識プローブおよび第３タグプローブを含む第３プローブセットと、第４標識プローブおよび第４タグプローブを含む第４プローブセットとを、前記遺伝子試料に接触させる工程であり、前記第１および第３標識プローブが、第１リバースプライミング配列を含み、前記第２および第４標識プローブが、第２リバースプライミング配列を含み、前記第１、第２、第３、および第４タグプローブのそれぞれが、タグであるタグヌクレオチド配列を含む工程を含む。前記方法は、前記第１および第２プローブセットを、前記遺伝子試料の二本鎖ヌクレオチド分子を構成する一本鎖ヌクレオチド分子における第１および第２対象核酸センス鎖に、それぞれハイブリダイズさせる工程、前記第３および第４プローブセットの少なくとも一部を、前記第１および第２対象核酸センス鎖の核酸アンチセンス鎖に、それぞれハイブリダイズさせる工程、ならびに、（ｉ）前記第１標識プローブと前記第１タグプローブ、（ii）前記第２標識プローブと前記第２タグプローブ、（iii）前記第３標識プローブと前記第３タグプローブ、（iv）前記第４標識プローブと前記第４タグプローブをライゲーションすることにより、ライゲーションされた第１、第２、第３、および第４プローブセットを作製する工程をさらに含んでもよい。前記方法は、リガーゼ連鎖反応を行う工程をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記リガーゼ連鎖反応は、前記ライゲーションされていない第１、第２、第３、および第４プローブセットの少なくとも一部を、前記ライゲーションされた第３、第４、第１、および第２プローブセットに、それぞれハイブリダイズさせることと、前記ライゲーションされていない第１、第２、第３、および第４プローブセットにおける（ｉ）前記第１標識プローブと前記第１タグプローブ、（ii）前記第２標識プローブと前記第２タグプローブ、（iii）前記第３標識プローブと前記第３タグプローブ、（iv）前記第４標識プローブと前記第４タグプローブとをライゲーションすることを含む。前記方法は、下記（ｉ）および（ii）を増幅する工程をさらに含んでもよい：（ｉ）前記ライゲーションされた第１および第３プローブセット。前記第１リバースプライミング配列に第１リバースプライマーがハイブリダイズしており、前記第１リバースプライマーが、前記第１標識を含む。；（ii）前記ライゲーションされた第２および第４プローブセット。前記第２リバースプライミング配列に第２リバースプライマーがハイブリダイズしており、前記第２リバースプライマーが、前記第２標識を含む。前記増幅工程において、前記第１、第２、第３、および第４タグプローブの増幅されたタグヌクレオチド配列が、基板上の所定位置に固定化され、前記第１、第２、第３、および第４タグプローブの増幅されたタグヌクレオチド配列が、第１、第２、第３、および第４タグであり、前記第１の個数が、前記基板に固定化された前記増幅された第１および第３プローブセットにおける前記第１標識の個数であり、前記第２の個数が、前記基板に固定化された前記増幅された第２および第４プローブセットにおける前記第２標識の個数である。
別の態様では、前記ライゲーションされた第１および第２標識プローブが、前記ライゲーションされた第１および第２プローブセットの３’末端に位置し、前記第１および第２リバースプライマーにハイブリダイズした第１および第２リバースプライミング配列をそれぞれ含む。いくつかの実施形態では、前記第１および第２リバースプライマーが、前記第１および第２標識を含む。追加の実施形態では、前記ライゲーションされた第１および第２タグプローブが、前記ライゲーションされた第１および第２プローブセットの５’末端に位置する。さらに別の実施形態では、前記ライゲーションされた第１および第２タグプローブが、前記ライゲーションされた第１および第２プローブセットの５’末端に位置し、前記第１および第２フォワードプライマーにハイブリダイズした対応する第１および第２フォワードプライミング配列をそれぞれ含む。
別の態様では、本明細書に記載の方法は、前記試料中の二本鎖分子を分解して一本鎖分子とすることを含む。いくつかの実施形態では、前記増幅工程は、前記増幅されたプローブおよび／またはプローブセットにエキソヌクレアーゼを接触させること、ならびに、前記増幅されたプローブおよび／またはプローブセットを、前記増幅されたプローブおよび／またはプローブセットの二本鎖に含まれる一本鎖の５’末端から分解することを含む。例えば、前記増幅工程は、プローブセット内の前記増幅されたプローブにエキソヌクレアーゼを接触させること、ならびに、前記増幅されたプローブセットを、前記増幅されたプローブセットの二本鎖に含まれる一本鎖の５’末端から分解することを含む。追加の実施形態では、前記エキソヌクレアーゼと接触させる前記増幅されたプローブおよびプローブセットの一本鎖は、５’末端に標識を有していない。前記エキソヌクレアーゼを前記非標識二本鎖プローブに接触させることで、前記非標識鎖を５’末端から分解し、一本鎖プローブを生じさせることができる。別の態様では、５’末端に標識を有する増幅されたプローブセットの５’末端は、エキソヌクレアーゼ分解から保護され得る。
別の態様では、前記方法は、１〜１００個、１〜５０個、２〜４０個、または５〜１０個の遺伝的変異；２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個以上の遺伝的変異；および１００個、５０個、３０個、２０個、１０個以下の遺伝的変異を検出し得る。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、ｘ個の遺伝的変異を、少なくとも（ｘ＋１）個の異なるプローブセットを用いて検出してもよい。これらの実施形態では、一種類のプローブセットにおける標識の個数を、残りの異なる種類のプローブセットにおける標識の１以上の個数と比較してもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、ゲノム全体にわたり、種々の分解能で連続的に遺伝的変異を検出してもよく、例えば、３００，０００塩基分解能で、全染色体にわたって分布する１００個の変異を、別々に調査および定量化してもよい。追加の実施形態では、前記塩基分解能の範囲は、１個または１０個〜１０万個のヌクレオチドから１００万、１０００万、または１億個以上までのヌクレオチドの範囲である。
別の態様では、いくつかの実施形態に係る方法は、少なくとも２つの遺伝的変異を検出してもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、第５標識プローブおよび第５タグプローブを含む第５プローブセットを、前記遺伝子試料に接触させる工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記第５プローブセットの少なくとも一部を、前記遺伝子試料のヌクレオチド分子における、前記第１および第２対象核酸領域とは異なる第３対象核酸領域にハイブリダイズさせる工程をさらに含んでもよい。前記方法は、少なくとも前記第５標識プローブと前記第５タグプローブとをライゲーションすることにより、前記第５プローブセットをライゲーションする工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記ライゲーションされたプローブセットを増幅する工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記タグプローブのそれぞれを基板上の所定位置に固定化する工程であり、前記固定化されたタグプローブにライゲーションされた、前記第５標識プローブおよび／またはこれを増幅した増幅標識プローブが、第５標識を含み、前記第５標識が、前記第１および第２標識とは異なる標識であり、前記固定化された標識が、光学的に分解可能であり、前記固定化された第５タグプローブおよび／またはこれを増幅した増幅タグプローブが、第５タグを含み、前記固定化工程が、前記タグを前記所定位置に固定化することによって実施される工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記基板に固定化された前記第５標識の個数である第３の個数を計数する工程、ならびに、前記第３の個数を、前記第１および／または第２の個数と比較し、前記遺伝子試料における前記第２の遺伝的変異を判定する工程をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記被検体が妊娠中の被検体であってもよく、前記第１遺伝的変異が、前記妊娠中の被検体の胎児における２１トリソミーであり、前記第２遺伝的変異が、前記妊娠中の被検体の胎児における１３トリソミー、１８トリソミー、Ｘの異数性、およびＹの異数性からなる群から選択される。
別の態様では、いくつかの実施形態に係る方法は、少なくとも３つの遺伝的変異を検出してもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、第６標識プローブおよび第６タグプローブを含む第６プローブセットを、前記遺伝子試料に接触させる工程をさらに含む。前記方法は、前記第６プローブセットの少なくとも一部を、前記遺伝子試料のヌクレオチド分子における、前記第１、第２、および第３対象核酸領域とは異なる第４対象核酸領域にハイブリダイズさせる工程をさらに含んでもよい。前記方法は、少なくとも前記第６標識プローブと前記第６タグプローブとをライゲーションすることにより、前記第６プローブセットをライゲーションする工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記ライゲーションされたプローブセットを増幅する工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記タグプローブのそれぞれを基板上の所定位置に固定化する工程であり、前記固定化されたタグプローブにライゲーションされた、前記第６標識プローブおよび／またはこれを増幅した増幅標識プローブが、第６標識を含み、前記第６標識が、前記第１および第２標識とは異なる標識であり、前記固定化された標識が、光学的に分解可能であり、前記固定化された第６タグプローブおよび／またはこれを増幅した増幅タグプローブが、第６タグを含み、前記固定化工程が、前記タグを前記所定位置に固定化することによって実施される工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記基板に固定化された前記第６標識の個数である第４の個数を計数する工程、ならびに、前記第４の個数を、前記第１、第２および／または第３の個数と比較し、前記遺伝子試料における第３の遺伝的変異を判定する工程をさらに含んでもよい。
別の態様では、いくつかの実施形態に係る方法は、少なくとも４つの遺伝的変異を検出してもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、第７標識プローブおよび第７タグプローブを含む第７プローブセットを、前記遺伝子試料と接触させる工程をさらに含む。前記方法は、前記第７プローブセットの少なくとも一部を、前記遺伝子試料のヌクレオチド分子における、前記第１、第２、第３、および第４対象核酸領域とは異なる第５対象核酸領域にハイブリダイズさせる工程をさらに含んでもよい。前記方法は、少なくとも前記第７標識プローブと前記第７タグプローブとをライゲーションすることにより、前記第７プローブセットをライゲーションする工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記ライゲーションされたプローブセットを増幅する任意の工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記タグプローブのそれぞれを基板上の所定位置に固定化する工程であり、前記固定化されたタグプローブにライゲーションされた、前記第７標識プローブおよび／またはこれを増幅した増幅標識プローブが、第７標識を含み、前記第７標識が、前記第１および第２標識とは異なる標識であり、前記固定化された標識が、光学的に分解可能であり、前記固定化された第７タグプローブおよび／またはこれを増幅した増幅タグプローブが、第７タグを含み、前記固定化工程が、前記タグを前記所定位置に固定化することによって実施される工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記基板に固定化された前記第７標識の個数である第５の個数を計数する工程、ならびに、前記第５の個数を、前記第１、第２、第３および／または第４の個数と比較し、前記遺伝子試料における第４の遺伝的変異を判定する工程をさらに含んでもよい。
別の態様では、いくつかの実施形態に係る方法は、少なくとも５つの遺伝的変異を検出してもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、第８標識プローブおよび第８タグプローブを含む第８のプローブセットを、前記遺伝子試料と接触させる工程をさらに含む。前記方法は、前記第８のプローブセットの少なくとも一部を、前記遺伝子試料のヌクレオチド分子における、前記第１、第２、第３、第４、および第５対象核酸領域とは異なる第６対象核酸領域にハイブリダイズさせる工程をさらに含んでもよい。前記方法は、少なくとも前記第８標識プローブと前記第８タグプローブとをライゲーションすることにより、前記第８プローブセットをライゲーションする工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記ライゲーションされたプローブセットを増幅する工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記タグプローブにライゲーションされた、前記第８標識プローブおよび／またはこれを増幅した増幅標識プローブが、第８標識を含み、前記第８標識が、前記第１および第２標識とは異なる標識であり、前記固定化された標識が、光学的に分解可能であり、前記固定化された第８タグプローブおよび／またはこれを増幅した増幅タグプローブが、第８タグを含み、前記固定化工程が、前記タグを前記所定位置に固定化することによって実施される工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記基板に固定化された前記第８標識の個数である第６の個数を計数する工程、ならびに、前記第６の個数を、前記第１、第２、第３、第４および／または第５の個数と比較し、前記遺伝子試料における前記第５の遺伝的変異を判定する工程をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記被検体が妊娠中の被検体であり、前記第１、第２、第３、第４、および第５遺伝的変異が、前記妊娠中の被検体の胎児における１３トリソミー、１８トリソミー、２１トリソミー、異数性Ｘ、および異数性Ｙである。
別の態様では、前記被検体が妊娠中の被検体であり、前記遺伝的変異が、前記妊娠中の被検体の胎児における２１トリソミーであり、前記第１対象核酸領域が第２１染色体上にあり、前記第２対象核酸領域が前記第２１染色体上にない。
別の態様では、前記被検体が妊娠中の被検体であり、前記遺伝的変異が、前記妊娠中の被検体の胎児における２１トリソミーであり、前記第１対象核酸領域が第２１染色体上にあり、前記第２対象核酸領域が第１８染色体上にある。
一態様では、本明細書に記載のプローブセットは、２個、３個、４個、５個以上の標識プローブ、および／または２個、３個、４個、５個以上の標識を含んでもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法において、前記第１および第２プローブセットが、それぞれ第３および第４標識プローブをさらに含み、前記固定化された第１プローブセットおよび／または増幅された第１プローブセットが、第９標識を、前記第３標識プローブおよび／またはその増幅産物中にさらに含み、前記固定化された第２プローブセットおよび／または増幅された第２プローブセットが、第１０標識を、前記第４標識プローブおよび／またはその増幅産物中にさらに含む。これらの実施形態では、前記第９および第１０標識が、前記第１および第２標識とは異なる標識である場合、この方法を用いて、前記第１および第２標識に関して計数した個数を確認してもよい。前記第９および第１０標識が、前記第１および第２標識とそれぞれ同一である場合、この方法を用いて、前記各対象核酸領域に固定化された標識の検出の正確度を向上させてもよい。例えば、複数の標識を使用すれば標識が１つの場合と比べて高い輝度が得られ、よって、複数の標識は、１つの標識よりも容易に検出し得る。
追加の実施形態では、（ｉ）前記固定化された第１プローブセットおよび／または増幅された第１プローブセットが、前記標識プローブ内に第１１標識をさらに含み、（ii）前記固定化された第２プローブセットおよび／または増幅された第２プローブセットが、前記標識プローブ内に、前記第１１標識とは異なる第１２標識をさらに含む。さらに別の実施形態では、前記第１、第２、第１１、および第１２標識が互いに異なり、前記計数工程が、前記基板上に固定化された前記第１１のおよび第１２標識の個数を計数することをさらに含む。
別の態様では、本明細書に記載の方法は、コントロール試料を用いて行ってもよい。いくつかの実施形態では、前記方法は、前記被検体由来の前記遺伝子試料とは異なるコントロール試料について、前記各工程を繰り返す工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記基板に固定化された前記各標識のコントロール数を計数する工程、ならびに、前記第１、第２、第３、第４、第５および／または第６の個数を前記コントロール数と比較し、前記遺伝子試料における前記遺伝的変異を確認する工程をさらに含むさらに含んでもよい。
別の態様では、前記被検体が妊娠中の被検体であってもよく、前記遺伝的変異が前記妊娠中の被検体の胎児における遺伝的変異である。このような実施形態では、前記方法は、一塩基多型（ＳＮＰ）部位を使用し、胎児由来物質（例えば、胎児画分）の割合（例えば、濃度、および前記試料中のヌクレオチド分子の個数に基づく個数のパーセンテージ）が、適正な統計的有意性をもって前記妊娠中の被検体の試料から前記胎児の遺伝的変異を検出するのに十分かどうかを判定してもよい。追加の実施形態では、前記方法は、母系標識プローブおよび母系タグプローブを含む母系プローブセットと、父系標識プローブおよび父系タグプローブを含む父系プローブセットとを、前記遺伝子試料に接触させる工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記母系および父系プローブセットのそれぞれの少なくとも一部を、前記遺伝子試料のヌクレオチド分子における、所定のＳＮＰ部位を含む対象核酸領域にハイブリダイズさせる工程であり、前記母系プローブセットの少なくとも一部が前記ＳＮＰ部位における第１アリルにハイブリダイズし、前記父系プローブセットの少なくとも一部が前記ＳＮＰ部位における第２アリルにハイブリダイズし、前記第１および第２アリルが互いに異なる工程をさらに含んでもよい。前記方法は、少なくとも（ｉ）前記母系標識プローブと前記母系タグプローブ、（ii）前記父系標識プローブと前記父系タグプローブをライゲーションすることにより、前記母系および父系プローブセットをライゲーションする工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記ライゲーションされた母系および父系プローブを増幅する工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記母系および父系タグプローブを基板上の所定位置に固定化する工程であり、前記固定化された母系および父系タグプローブにライゲーションされた、前記母系および父系標識プローブおよび／またはこれらを増幅した増幅標識プローブが、母系および父系標識をそれぞれ含み、前記母系標識と前記父系標識とが、異なる標識であり、前記固定化された母系および父系標識が、光学的に分解可能である工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記母系および父系標識の個数を計数する工程、ならびに、前記遺伝子試料における胎児由来物質の割合が、前記母系および父系標識の個数に基づく前記胎児における遺伝的変異の検出に十分かどうかを判定する工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記遺伝子試料における前記胎児由来物質の割合を判定する工程をさらに含んでもよい。
いくつかの実施形態では、前記被検体が妊娠中の被検体であり、前記遺伝的変異が前記妊娠中の被検体の胎児における遺伝的変異である場合、前記方法は、アリルＡ標識プローブおよびアリルＡタグプローブを含む、アリル特異的なアリルＡプローブセットと、アリルＢ標識プローブおよびアリルＢタグプローブを含む、アリル特異的なアリルＢプローブセットとを、前記遺伝子試料に接触させる工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記アリルＡおよびアリルＢプローブセットのそれぞれの少なくとも一部を、前記遺伝子試料のヌクレオチド分子における、所定の一塩基多型（ＳＮＰ）部位を含む対象核酸領域にハイブリダイズさせる工程であり、前記ＳＮＰ部位においては、母系アリルプロファイル（すなわち、遺伝子型）が、胎児アリルプロファイルとは異なり（例えば、母系アリル組成がＡＡ、胎児のアリル組成物がＡＢまたはＢＢであってもよい。別の例では、母系アリル組成がＡＢ、胎児のアリル組成がＡＡまたはＢＢであってもよい。）、前記アリルＡプローブセットの少なくとも一部が前記ＳＮＰ部位における第１アリルにハイブリダイズし、前記アリルＢプローブセットの少なくとも一部が前記ＳＮＰ部位における第２アリルにハイブリダイズし、前記第１および第２アリルが互いに異なる工程をさらに含んでもよい。前記方法は、少なくとも（ｉ）前記アリルＡ標識プローブと前記アリルＡタグプローブ、（ii）前記アリルＢ標識プローブと前記アリルＢタグプローブをライゲーションすることにより、前記アリルＡおよびアリルＢプローブセットをライゲーションする工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記ライゲーションされたプローブセットを増幅する工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記アリルＡおよびアリルＢタグプローブを基板上の所定位置に固定化する工程であり、前記固定化されたアリルＡおよびアリルＢタグプローブにライゲーションされた、前記アリルＡおよびアリルＢ標識プローブおよび／またはこれらを増幅した増幅標識プローブが、アリルＡおよびアリルＢ標識をそれぞれ含み、前記アリルＡ標識とアリルＢ標識とが、異なる標識であり、前記固定化されたアリルＡおよびアリルＢ標識が、光学的に分解可能である工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記アリルＡおよびアリルＢ標識の個数を計数する工程、ならびに、前記遺伝子試料における胎児由来物質の割合が、前記アリルＡおよびアリルＢ標識の個数に基づく前記胎児における遺伝的変異の検出に十分かどうかを判定する工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記遺伝子試料における前記胎児由来物質の割合を判定する工程をさらに含んでもよい。
いくつかの実施形態では、前記被検体が妊娠中の被検体であり、前記遺伝的変異が前記妊娠中の被検体の胎児における遺伝的変異であり、前記遺伝子試料がＹ染色体を含む場合、前記方法は、母系標識プローブおよび母系タグプローブを含む母系プローブセットと、父系標識プローブおよび父系タグプローブを含む父系プローブセットとを、前記遺伝子試料に接触させる工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記母系および父系プローブセットの少なくとも一部を、前記遺伝子試料のヌクレオチド分子における母系および父系の対象核酸領域に、それぞれハイブリダイズさせる工程であり、前記父系の対象核酸領域が、Ｙ染色体上にあり、前記母系の対象核酸領域が、Ｙ染色体上にない工程をさらに含んでもよい。前記方法は、少なくとも（ｉ）前記母系標識プローブと前記母系タグプローブ、（ii）前記父系標識プローブと前記父系タグプローブをライゲーションすることにより、前記母系および父系プローブセットをライゲーションする工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記ライゲーションされた母系および父系プローブを増幅する工程をさらに含んでもよい。前記方法は、所定の一塩基多型（ＳＮＰ）部位（２以上のＳＮＰ、例えば、２つもしくは３つのＳＮＰ）を有する）を含む対象核酸領域をさらに含んでもよい。さらに、前記ＳＮＰ部位は、高度の連鎖不平衡を有するＳＮＰを複数含んでもよく、これにより、標識およびタグプローブを、複数のＳＮＰマッチまたはミスマッチ対単一の、改善されたエネルギー論を利用する構成としてもよい。前記方法は、前記母系および父系タグプローブを基板上の所定位置に固定化する工程であり、前記固定化された母系および父系タグプローブにライゲーションされた、前記母系および父系標識プローブおよび／またはこれらを増幅した増幅標識プローブが、母系および父系標識をそれぞれ含み、前記母系標識と前記父系標識とが、異なる標識であり、前記固定化された母系および父系標識が、光学的に分解可能である工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記母系および父系標識の個数を計数する工程、ならびに、前記遺伝子試料における胎児由来物質の割合が、前記母系および父系標識の個数に基づく前記胎児における遺伝的変異の検出に十分かどうかを判定する工程をさらに含んでもよい。前記方法は、前記遺伝子試料における前記胎児由来物質の割合を判定する工程をさらに含んでもよい。
追加の実施形態では、本明細書に記載のＳＮＰ部位における遺伝的変異の代わりに、他の遺伝的変異（例えば、一塩基欠失、マイクロサテライト、および小挿入（ｓｍａｌｌ ｉｎｓｅｒｔｉｏｎｓ））を使用してもよい。
一態様では、本明細書に記載のプローブセットは、３個以上のプローブ（標識プローブとタグプローブの間にプローブを少なくとも１個含む）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記第１および第２プローブセットが、第１および第２ギャッププローブをそれぞれさらに含み、前記第１ギャッププローブは、前記第１標識プローブがハイブリダイズする領域と前記第１タグプローブがハイブリダイズする領域の間に位置する領域にハイブリダイズし、前記第２ギャッププローブは、前記第２標識プローブがハイブリダイズする領域と前記第２タグプローブがハイブリダイズする領域の間に位置する領域にハイブリダイズする。前記方法は、前記ライゲーション工程をさらに含み、前記ライゲーション工程が、少なくとも（ｉ）前記第１標識プローブと、前記第１タグプローブと、前記第１ギャッププローブ、（ii）前記第２標識プローブと、前記第２タグプローブと、前記第２ギャッププローブをライゲーションすることを含む。追加の実施形態では、前記ギャッププローブが、標識を含んでもよい。例えば、前記第１および第２ギャッププローブおよび／またはそれらの増幅産物が、標識で標識されており（例えば、第１３および第１４標識でそれぞれ標識）、前記標識のそれぞれが、残りの標識（例えば、前記第１および第２標識）とは異なる標識であってもよい。前記ギャッププローブにおける標識（例えば、第１３および第１４標識）は、同じであっても、互いに異なっていてもよい。別の態様では、前記第１および第２標識プローブを、前記遺伝子試料のヌクレオチド分子における前記第１および第２対象核酸領域にそれぞれハイブリダイズさせ、前記第１および第２タグプローブを、前記遺伝子試料のヌクレオチド分子における前記第１および第２対象核酸領域にそれぞれハイブリダイズさせ、前記第１および第２ギャッププローブを、前記遺伝子試料のヌクレオチド分子における前記第１および第２対象核酸領域にそれぞれハイブリダイズさせる。いくつかの実施形態では、前記第１標識プローブおよびタグプローブをハイブリダイズさせた領域の間には、０〜１００個のヌクレオチド、１〜１００個のヌクレオチド、２〜５０個のヌクレオチド、３〜３０個のヌクレオチド；０個、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、２０個、３０個、４０個、５０個、１００個、１５０個、または２００個以上；または１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１５個、２５個、３５個、４５個、５５個、１１０個、１６０個、または３００個以下のヌクレオチドが存在し、前記第２標識プローブおよびタグプローブをハイブリダイズさせた領域の間には、０〜１００個のヌクレオチド、１〜１００個のヌクレオチド、２〜５０個のヌクレオチド、３〜３０個のヌクレオチド；０個、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、２０個、３０個、４０個、５０個、１００個、１５０個、または２００個以上のヌクレオチド；または１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１５個、２５個、３５個、４５個、５５個、１１０個、１６０個、または３００個の以下のヌクレオチドが存在する。追加の実施形態では、標識プローブとタグプローブの間のギャッププローブの長さは、０〜１００ヌクレオチド、１〜１００ヌクレオチド、２〜５０ヌクレオチド、３〜３０ヌクレオチド；０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、１００、１５０、または２００ヌクレオチド以上；または１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２５、３５、４５、５５、１１０、１６０、または３００ヌクレオチド以下である。
別の態様では、本明細書に記載のプローブセットは、前記標識プローブおよび前記タグプローブにライゲーションおよび／またはコンジュゲートされたスペーサを含んでもよい。前記スペーサは、オリゴヌクレオチドを含んでも、含んでいなくてもよい。前記スペーサは、単離、精製、天然、または非天然の物質を含んでもよく、任意の長さのオリゴヌクレオチド（例えば、５、１０、２０、３０、４０、５０、１００、または１５０ヌクレオチド以下）が挙げられる。いくつかの実施形態では、前記プローブは、精製された制限酵素分解物（ｐｕｒｉｆｉｅｄ ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ ｄｉｇｅｓｔ）中に存在してもよいし、あるいは、合成、組み換え、またはＰＣＲ増幅によって作製してもよい。例えば、前記第１標識プローブおよび第１タグプローブに、第１スペーサをコンジュゲートし、前記第２標識プローブおよび第２タグプローブに、第２スペーサをコンジュゲートし、前記第１および第２スペーサを、前記遺伝子試料の前記ヌクレオチド分子にハイブリダイズさせない。いくつかの実施形態では、前記方法は、前記ハイブリダイズさせた遺伝子試料を酵素で分解する工程、ならびに、前記分解後に、前記第１および第２スペーサにおける結合を解除する工程をさらに含む。
別の態様では、本明細書に記載の方法は、前記遺伝子試料の前記ヌクレオチド分子の配列の識別、および／または前記対象核酸領域および／または前記プローブの配列決定を含まない。いくつかの実施形態では、前記プローブの配列決定を含まない方法は、タグプローブにおけるバーコードおよび／またはアフィニティータグの配列決定を含まない。追加の実施形態では、本明細書に記載の方法は配列決定を必要としないため、異なる遺伝的変異、対象ヌクレオチド領域、および／または対象ペプチドを検出するための前記固定化されたプローブセットを、別々に検出またはスキャンしなくてもよい。追加の実施形態では、前記基板に固定化された異なる標識の個数を、（例えば、単一のスキャニングおよび／または画像化によって）同時に計数しており、したがって、異なる標識の個数を別々には計数しなかった。別の態様では、本明細書に記載の方法は、バルクアレイの読み出し、またはアナログ式の定量化を含まない。本明細書に記載のバルクアレイの読み出しとは、単一種類の複数の標識からの累積的な組合せシグナルの測定を、第２の種類の多数の標識からの累積的な組合せシグナルの第２の測定と任意に組合せて、それぞれの標識からのシグナルを分解することなく行う、一回の測定を意味する。得られる結果は、個々の標識を分解していない測定の１以上の組合せから導かれたものである。別の態様では、本明細書に記載の方法は、同一の標識、同じ種類の異なる標識、および／または同じ種類の標識を、前記個々の標識を分解して測定する一回の測定を含んでもよい。本明細書に記載の方法は、アナログ式の定量化を含まず、標識の累積的または組合せた光学的強度ではなく、（個々の標識の強度および形状の測定によって確定した）前記標識の個数のみを求めるデジタル定量化を採用してもよい。
別の態様では、本明細書に記載のプローブセットは、バインダーを含んでもよい。バインダーは、本明細書に記載のタグまたはアフィニティータグと同一の物質であってもよい。いくつかの実施形態では、前記方法は、前記ライゲーション工程の後に、前記バインダーを固相に固定化することをさらに含む。前記方法は、前記ライゲーションされたプローブセットを、ライゲーションされていないプローブから分離する工程をさらに含んでもよい。追加の実施形態では、前記バインダーがビオチンを含み、前記固相が磁気ビーズを含む。
別の態様では、本明細書に記載の計数工程は、前記計数した個数を補正、検証、および／または確認することをさらに含んでもよい。本明細書における補正は、計数した個数の正確度をチェックおよび／または調整することを意味する。本明細書における検証および確認は、前記計数した個数が正確かどうかを判定する、および／または、誤差があるのであれば、どの程度なのかを判定することを意味する。
別の態様では、強度および／またはシングル対ノイズを、単一標識を識別するための方法として使用する。色素分子または他の光学的標識が近接している場合、光の回折が本質的に有する限界により、蛍光に基づく画像化による判別が不可能である場合が多い。すなわち、近接する２つの標識は、これら標識間に目に見えるギャップがない限り、区別不可能である。所与の位置における標識の個数を判定するための方法の一例は、単一の蛍光体を有することがわかっている位置と比較した、相対的シグナルおよび／またはシグナル対ノイズを調べることである。２つ以上の標識は、通常、単一の蛍光体よりも明るいシグナル（かつ、バックグラウンドからより明確に区別可能なシグナル）を発する。図２は、単一標識試料およびマルチラベル化抗体（いずれもＡｌｅｘａ５４６；退色プロファイルにより確認）の両方に関して測定したシグナル強度の正規化ヒストグラムを示す。前記２つの集団は、明確に分離可能であり、複数標識を単一標識から明確に区別し得る。
いくつかの実施形態では、前記計数工程が、前記固定化された各標識からの光学シグナルを測定することと、単一標識からの光学シグナルを、バックグラウンドおよび／または複数の標識から生じる残りの光学シグナルと区別することにより、前記計数した個数を補正することを含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記区別が、単一標識からの光学シグナルの強度に対する、前記光学シグナルの相対的シグナル強度および／またはシングル対ノイズ強度を算出することを含む。前記区別は、前記光学シグナルが単一標識から生じたものかどうかを判定することをさらに含んでもよい。追加の実施形態では、前記光学シグナルの前記相対的シグナル強度および／またはシングル対ノイズ強度と単一標識からの光学シグナルの強度との差が所定量以下である場合、前記光学シグナルは、単一標識から生じたものである。さらに別の実施形態では、前記所定量は、単一標識からの光学シグナルの強度の０％〜１００％、０％〜１５０％、１０％〜２００％、０％、１％、２％、３％、４％、５％、１０％、２０％、３０％、または４０％以上の、および／または３００％、２００％、１００％、５０％、３０％、１０％、または５％以下である。
別の態様では、異なる標識は、異なる点滅特性および退色特性を有してもよい。前記異なる標識は、異なる励起特性をさらに有してもよい。２つの異なる標識の色素分子の個数を比較するためには、前記２つの色素が同様の挙動を示し、かつ、同様の発光特徴を有することを確実にする必要がある。例えば、一方の色素の輝度が他方の色素と比べてかなり低い場合、分子の個数は、このチャネルでは実際より少なく計数される場合がある。いくつかのファクターを漸増（ｔｉｔｒａｔｅｄ）し、前記色素間に最適な等価性を与えてもよい。例えば、前記計数工程および／または補正工程は、（ｉ）前記各標識を励起するための光源の電力、（ii）前記光源の種類、（ii）前記各標識の露光時間、および／または（iv）前記各標識から生じる対応する光学シグナルと一致させるための前記各標識用のフィルターセットを最適化することと、前記標識からの光学シグナルを測定することを含んでもよい。これらのファクターは、単独または組合せて変更してもよい。さらに、最適化する計量値（ｍｅｔｒｉｃ）も、変更してもよい。例えば、前記計量値は、全体的な強度、シグナル対ノイズ、最小のバックグラウンド、強度または他の特徴の最小の分散としてもよい。
退色プロファイルは標識特異的であり、標識の種類を区別するための情報を付与するために使用し得る。図３は、各種標識の平均的な退色プロファイルを示している。図３のプロットは、６０秒間隔で収集した連続する画像に応じた、標識タイプごとの正規化計数を示す。参照符号ｃ１はＣｙ３蛍光体、参照符号ｃ２はＡｔｔｏ６４７蛍光体、および参照符号ｃ３はＡｌｅｘａ４８８蛍光体である。
別の態様では、単一標識を識別する方法として、点滅挙動を使用してもよい。多くの色素分子が、一時的に暗状態となることが知られている（例えば、Ｂｕｒｎｅｔｔｅら、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ（２０１１）１０８：２１０８１−２１０８６）。これにより、標識が明−暗−明の工程を１以上経る点滅効果が生じる。これら暗期の長さや回数は、異なってもよい。本発明は、この点滅挙動を使用して、回折限界結像では見かけ上は同様である場合がある２つ以上標識から、１つの標識を見分ける。複数の標識が存在する場合、点滅中にシグナルが完全に消失することは考えにくい。標識のうちの１つが暗状態となって強度が低下しても、他の標識は強度を維持していることが多い。全ての標識が同時に点滅する（よって、単一の蛍光体のように見える）確率を、色素の具体的な点滅特徴に基づいて算出してもよい。
いくつかの実施形態では、前記各標識からの光学シグナルを、２以上の時点について測定し、光学シグナルの強度が一段階関数（ｓｉｎｇｌｅ ｓｔｅｐ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）的に低減する場合は、前記光学シグナルは、単一標識から生じたものである。いくつかの実施形態では、２つの時点の間隔が、０．１分〜３０分、１秒〜２０分、１０秒〜１０分；０．０１秒、０．１秒、１秒、２秒、３秒、４秒、５秒、１０秒、２０秒、３０秒、４０秒、５０秒、６０秒以上；および／または１秒、２秒、３秒、４秒、５秒、１０秒、２０秒、３０秒、４０秒、５０秒、６０秒以下である。追加の実施形態では、単一標識からの光学シグナルの強度が、時間と共に一段階の低減を示し、２以上の標識からの光学シグナルの強度が、時間と共に複数段階の低減を示す。さらに別の実施形態では、前記各標識からの光学シグナルを２以上の時点で測定し、前記各標識の退色プロファイルを正規化する。別の態様では、本明細書に記載の方法および／または前記計数工程が、２以上の時点におけるコントロール標識からの光学シグナルを測定する工程、ならびに、前記コントロール標識からの光学シグナルを、前記各標識からの光学シグナルと比較し、前記各標識からの光学シグナルの増加または減少を判定する工程をさらに含んでもよい。
別の態様では、前記計数工程が、コントロール分子を用いることにより、前記計数を確認することをさらに含む。コントロール分子を使用し、分子タイプの頻度の変化を判定してもよい。多くの場合、実験の目的は、２種類以上の分子の存在量を、絶対値または相互の関連で判定することである。２つの異なる色素で標識された２つの分子の例を考えてみる。これらの頻度が同一であるという帰無仮説を設定した場合、２つの分子を単分子アレイ上に並べ、計数したこれらの個数の比率を、前記帰無仮説と比較すればよい。本明細書における「単分子アレイ」は、単分子を検出するよう構成されたアレイと定義され、例えば、米国特許出願公開第２０１３／０１７２２１６号明細書に記載のアレイが挙げられる。前記比率が１：１でない場合、これは、２つの分子が異なる頻度であることを示している。しかしながら、一方の存在量が増加したのか、あるいは他方の存在量が低下したのかが、先験的（ａ ｐｒｉｏｒｉ）に判断できない場合がある。第３の色素を、同じ頻度で存在するコントロール分子として使用する場合、前記第３の色素もまた、他の両色素との比率を１：１とすべきである。色素ＡおよびＢで標識された２つの分子の例を検討すると、実験の目的は、色素Ｂで標識された分子の頻度が、色素Ａで標識された分子と比べて、増加したのか、低下したのかを調べることである。第３の色素Ｃで標識された分子は、他の２つの分子と同一の存在量となるように、この実験に含まれる。ＡおよびＢでそれぞれ標識された分子の比率が１：２であれば、第１の分子の頻度が増加しているか、第２の分子の頻度が低下しているかのいずれかである。ＡおよびＣで標識された分子の比率が１：１であり、ＢおよびＣで標識された分子の比率が１：２であれば、色素Ｂで標識された分子が、色素Ａで標識された分子と比べて高頻度である可能性が高い。この例は、二倍体ゲノムにおけるＤＮＡコピー数の変化を判定する場合に認められる。一方の配列が増幅されたのか、あるいは、他方の配列が欠失したのかをを知ることは重要であるが、コントロール分子を使用すれば、これを判定することが可能になる。前記コントロールは、ゲノムの別の領域でもよいし、または人工コントロール配列でもよい。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法で得た結果（例えば、計数した標識の個数）を、最初の方法で使用したものとは異なる標識を使用するが、タグは同一のものを使用して確認してもよい。このような確認工程は、最初の方法と同時に行ってもよいし、あるいは、最初の方法の後に行ってもよい。追加の実施形態では、本明細書に記載の確認工程は、第１コントロール標識プローブおよび前記第１タグプローブ（本明細書に記載の前記第１プローブセットのタグと同一）を含む第１コントロールプローブセットと、第２コントロール標識プローブおよび前記第２タグプローブ（本明細書に記載の前記第２プローブセットのタグと同一）であるを含む第２コントロールプローブセットを、前記遺伝子試料に接触させる工程を含む。前記確認は、前記第１および第２コントロールプローブセットの少なくとも一部を、前記遺伝子試料のヌクレオチド分子における前記第１および第２対象核酸領域に、それぞれハイブリダイズさせる工程をさらに含んでもよい。前記確認は、少なくとも前記第１コントロール標識プローブと前記第１タグプローブとをライゲーションすることにより、前記第１コントロールプローブセットをライゲーションする工程をさらに含んでもよい。前記確認は、少なくとも前記第２コントロール標識プローブと前記第２タグプローブとをライゲーションすることにより、前記第２コントロールプローブセットをライゲーションする工程をさらに含んでもよい。前記確認は、前記ライゲーションされたプローブセットを増幅する工程をさらに含んでもよい。前記確認は、前記各タグプローブを基板上の所定位置に固定化する工程であり、前記固定化されたタグプローブにライゲーションされた、前記第１および第２コントロール標識プローブおよび／またはこれらを増幅した増幅標識プローブが、第１および第２コントロール標識をそれぞれ含み、前記第１および第２コントロール標識が、異なる標識であり、前記固定化された標識が、光学的に分解可能である工程をさらに含んでもよい。前記確認は、前記基板に固定化された前記コントロール標識からの光学シグナルを測定する工程をさらに含んでもよい。前記確認は、前記固定化された第１および第２コントロール標識からの光学シグナルを、前記固定化された第１および第２標識からの光学シグナルと比較し、前記標識に基づく誤差が存在するかどうかを判定する工程をさらに含んでもよい。本明細書中で使用する「標識に基づく誤差」とは、前記標識に起因する、異なる標識を前記方法に使用した場合には生じないと思われるあらゆる誤差を意味する。いくつかの実施形態では、前記第１標識と前記第２コントロール標識が同一であり、前記第２標識と前記第１コントロール標識が同一である。
単一標識を識別する方法として、退色を使用してもよい。読み出しにおいて重要な要素は、個々の標識が「分解可能」、すなわち、明確に異なる（ｄｉｓｔｉｎｃｔ）ということである。このことは、標識が近接する可能性が極めて低い、低密度の表面においては重要ではない。より高密度の場合には、標識がランダムに配置される（すなわち、ポワソン分布（Ｐｏｉｓｓｏｎｉａｎ））と仮定すると、標識同士が近接する可能性は高くなり、有意数の標識が他の標識を近傍に有し、前記他の標識の蛍光発光が、部分的（または完全に）にこれらの標識の発光と重なる。この時点で、前記標識はもはや「分解可能」ではなく、単一標識検出（すなわち、デジタル検出）と、多数の分子の平均シグナルを測定する従来のマルチ標識アレイ型検出（例えば、アナログ式検出）間の移行レジームはここに存在する。別の言い方をすれば、個々の分子のデジタル計数レジームが、多数の分子の平均蛍光強度を計数するアナログレジームに切り替わる。
個々の分解能を維持しつつ、搭載範囲を向上させるための解決策の１つとして、蛍光色素分子の退色を利用することが挙げられる。露光時間を延長することで、標識を退色させる、すなわち、これらの標識の蛍光特性を消失させ得る。すなわち、標識を、時間経過と共に、徐々に消光させ得る。これは、通常、階段関数的に起こり、前記標識は、「スイッチオフ」されたように見える。本発明は、この退色挙動を使用して、回折限界結像では見かけ上は同様である場合がある２つ以上標識から、１つの標識を見分けてもよい。複数の標識に関しては、消光は、シグナル強度の一連の段階的な減少を介して起こると考えられる。例えば、図４〜１３に、各種Ａｌｅｘａ４８８標識に関して得た、積分標識強度対時間（退色事象を強度変化として示す）のグラフを示す。単一標識種と、複数標識種を、（例えば、これらグラフに示すように、光学シグナル強度の減少が、一段階で起こるか、複数段階で起こるかによって）容易に区別し得る。
別の態様では、本明細書に記載の方法は、標識交換または色素交換による、計数した個数の補正および／または確認を含んでもよい。いくつかの実施形態では、プローブ生成物１および２が標識１および２でそれぞれ標識されている場合、種々の方式の誤差が、これらプローブ生成物の頻度の差のように見える場合がある。例えば、標識１および標識２の比率が１：２の場合、この比率は、実際の頻度の差、（プローブ生成物２が、プローブ生成物１の２倍の頻度で存在する）、ハイブリダイゼーション効率の差（両プローブ生成物の存在量は同じであるが、プローブ生成物２は、プローブ生成物１に比べ、より効率良くハイブリダイズする）、または前記標識の特性の差（例えば、前記標識が蛍光色素の場合、標識１は、標識２と比べ、より早く退色し、より頻繁に点滅し、より低いシグナルまたはより低いシグナル対ノイズを示す）によって生じたものであると考えられる。前記標識を交換して同一の実験を繰り返した場合、前記分子の頻度が実際に異なるのであれば、標識１は標識２の２倍の頻度で存在することとなり、前記比率は逆転するはずである。しかしながら、ハイブリダイゼーション効率の差によって生じた比率である場合には、前記比率は、≦２：１となるはずである。前記１：２の比率が前記標識の特性に起因する場合、これらの標識が実際に同じ頻度で存在するのであれば、標識１：標識２の比率は、２：１と入れ替わる。このアプローチは、任意の個数の標識プローブセットに応用できる。
いくつかの実施形態では、前記第１対象核酸領域が、第１染色体上にあり、前記第２対象核酸領域が、前記第１染色体とは異なる第２染色体上にある。前記計数工程は、前記計数を確認する工程をさらに含んでもよく、前記確認工程は、第１コントロール標識プローブおよび第１コントロールタグプローブを含む第１コントロールプローブセットと、第２コントロール標識プローブおよび前記第２コントロールタグプローブを含む第２コントロールプローブセットとを、前記遺伝子試料に接触させる工程を含む。前記確認工程は、前記第１および第２コントロールプローブセットの少なくとも一部を、前記第１および第２染色体上における、前記第１および第２対象核酸領域とは異なる第１および第２コントロール領域にそれぞれハイブリダイズさせる工程をさらに含んでもよい。前記確認工程は、少なくとも（ｉ）前記第１コントロール標識プローブと前記第１コントロールタグプローブ、（ii）前記第２コントロール標識プローブと前記第２コントロールタグプローブとをライゲーションすることにより、前記第１および第２コントロールプローブセットをライゲーションする工程をさらに含んでもよい。前記確認工程は、前記ライゲーションされたプローブセットを増幅する工程をさらに含んでもよい。前記確認工程は、（ｉ）前記第１プローブセットおよび前記第２コントロールプローブセットを第１所定位置に、（ii）前記第２プローブセットおよび前記第１コントロールプローブセットを第２所定位置に固定化する工程をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記確認工程は、前記固定化されたタグプローブにライゲーションされた、前記第１および第２コントロール標識プローブおよび／またはこれらを増幅した増幅標識プローブが、第１および第２コントロール標識をそれぞれ含み、前記第１標識と前記第２コントロール標識とが、異なる標識であり、前記第２標識と前記第１コントロール標識とが、異なる標識であり、前記固定化された標識が、光学的に分解可能であり、前記固定化された第１および第２コントロールタグプローブおよび／またはこれらを増幅した増幅タグプローブが、第１および第２コントロールタグをそれぞれ含み、および前記固定化工程が、前記タグを前記所定位置に固定化することによって実施される工程をさらに含んでもよい。前記確認工程は、前記基板に固定化された前記コントロール標識からの光学シグナルを測定する工程をさらに含んでもよい。前記確認工程は、前記固定化された第１および第２コントロール標識からの光学シグナルを、前記固定化された第１および第２標識からの光学シグナルと比較し、前記対象核酸領域に基づく誤差が存在するかどうかを判定する工程をさらに含んでもよい。さらに別の実施形態では、前記第１タグと前記第２コントロールタグが同一であり、前記第２タグと前記第１コントロールタグが同一である。
別の態様では、本明細書に記載の方法の計数工程は、前記計数した個数を、下記（ｉ）および（ii）によって補正および／または確認することをさらに含んでもよい：（ｉ）本明細書に記載の方法における一部または全ての工程（例えば、前記接触、結合、ハイブリダイゼーション、ライゲーション、増幅、および／または固定化を含む工程）を、同一のヌクレオチドおよび／または対象ペプチド領域、あるいは同一の対象染色体上の異なる領域に結合および／またはハイブリダイズするよう構成された異なるプローブセットを用いて繰り返すこと、および（ii）前記同一のヌクレオチドおよび／または対象ペプチド領域、あるいは同一の対象染色体に結合および／またはハイブリダイズした前記プローブセットにおける標識の計数個数を平均化すること。いくつかの実施形態では、前記平均化工程を前記比較工程の前に行い、前記個々のプローブセットにおける標識の計数個数の代わりに、同一のヌクレオチドおよび／またはペプチド対象領域に結合および／またはハイブリダイズした異なるプローブセット群における標識の計数個数の平均値を比較してもよい。別の態様では、本明細書に記載の方法は、前記遺伝的変異の検出結果を、下記（ｉ）および（ii）によって補正および／または確認することをさらに含んでもよい：（ｉ）本明細書に記載の方法における一部または全ての工程（例えば、前記接触、結合、ハイブリダイゼーション、ライゲーション、増幅、固定化、および／または計数を含む工程）を、既知の遺伝的変異を有していないコントロール領域に結合および／またはハイブリダイズするよう構成された異なるプローブセットを用いて繰り返すこと、および（ii）前記コントロール領域に結合および／またはハイブリダイズさせた前記プローブセットにおける標識の計数個数を平均化すること。いくつかの実施形態では、コントロール領域に結合および／またはハイブリダイズさせた前記プローブセットにおけ前記標識の平均個数を、本明細書に記載の対象領域に結合および／またはハイブリダイズさせたプローブセットにおける標識の個数と比較し、遺伝子試料における遺伝的変異を確認する。別の態様では、前記補正工程および／または確認工程を、最初の各工程と同時、あるいは最初の各工程の実行後に繰り返してもよい。
別の態様では、１以上の標識群における標識（例えば、蛍光色素）を、これら標識が有するスペクトル特性に基づき、測定および／または識別してもよい。蛍光画像化システムのほとんどが、複数のスペクトルチャネルにおける画像収集という選択肢を含むが、これは、光源およびスペクトル励起／発光／ダイクロイックフィルタの組合せによって制御される。これにより、所与の試料上の同一の蛍光種を、複数の異なる入力光の色帯を用いて調べること、ならびに所望の出力光の色帯を取り込むことが可能となる。通常の操作では、蛍光色素分子の励起は、その種の吸収極大と整合させた狭いスペクトル帯での照射によってなされ（例えば、広帯域ＬＥＤもしくはアーク灯と、スペクトル的に出力を成形する励起フィルターを併用するか、またはスペクトル的に均質なレーザーを使用する）、前記蛍光色素分子からの発光の大部分を、適した発光用フィルターおよびロングパスダイクロイックを用いて集光し、励起および発光を差異化する（図１４）。これに代わる操作では、蛍光部分に固有の識別性を、種々の励起色および標準的な操作の場合とは異なる（または、これらに加えて）収集された発光帯を用いた調査によって確認してもよい（図１５）。これら種々の画像化構造（例えば、種々の発光用フィルター）からの光を集光し、前記対象の蛍光色素分子に関する補正値と比較する（図１６）。この例の場合、実験で得た測定値（ドット）は、期待されたその蛍光色素分子に対する補正／参照用データの値（三角）と一致しているが、対立仮説（正方形）とはあまり整合していない。１以上のチャネルに関する所与の検査および補正データを考慮し、適合度、またはカイ二乗を、各仮説補正用スペクトルについて算出し、最も適合するものを、自動的かつロバストな方法で選択してもよい。前記システムに使用される蛍光色素分子、ならびに一般的な蛍光性夾雑物（例えば、フラットな発光プロファイル（夾雑物１；三角）または青色を重み付けした（ｂｌｕｅ−ｗｅｉｇｈｔｅｄ）プロファイル（夾雑物２；星形）（図１７）を有するもの）を含む、種々の参照データを対象としてもよい。
フィルター選択に関する設計上の制約は、他のチャネルによる有意な影響を回避しつつ、単一チャネルでの集光を単純に最大化することを目的とする標準的な設計のものとは異なり得る。本発明の目的は、単なる集光ではなく、スペクトルの選択性である。例えば、図１８に示すような、有意に異なる励起帯を有する２つの蛍光色素分子について検討する（図１８は、励起領域のみを示したものであり、励起スペクトルは示していない）。標準的な設計では、蛍光体１の発光の捕捉（Ｅｍ１フィルターを用いて捕捉、実線）が最大化され、蛍光体２の漏れ込み（ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ）の捕捉は最小限に抑えられ、よって、蛍光体２は、Ｅｍ２（蛍光体１からの有意な集光を回避するため、若干レッドシフトさせている）によって最適に捕捉される。本発明の設計では、Ｅｍ１フィルターによって蛍光体２の存在を検証することが所望されるが、これにより、捕捉される帯域が拡大される（「Ｅｍ１＋」、細かい破線）。これにより、蛍光体２の識別性を検証するための追加情報が生成される。同様に、Ｅｍ２を拡大または蛍光体１側にシフトさせ、蛍光体からの光をより多く捕捉するようにしてもよい（Ｅｍ２＋、細かい破線）。検出能を維持するため、このスペクトル情報の増加は、所与の蛍光色素分子からの全有効光と釣り合いがとれていなければならない。別の言い方をすれば、所与のチャネルにおける所与の蛍光色素分子の働きは、ネガティブコントロールを意図していない限り、前記対応するシグナルがバックグラウンドノイズを上回る場合にのみ有意であり、有用な情報となる。このようにして、蛍光物（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｅｎｔｉｔｙ）のスペクトルシグネチャーをロバストな同定のために使用してもよく、種固有の特徴がより効果的に定量化できれば、より多くの光を捕捉することは２番目の優先事項である。
所与のプローブ生成物を２種類以上の蛍光色素分子で標識し、より複雑なスペクトルシグネチャーとしてもよい。例えば、プローブ生成物は、汎用蛍光体（例えば、Ａｌｅｘａ６４７）および遺伝子座特異的な蛍光色素分子（例えば、遺伝子座１にはＡｌｅｘａ５５５、遺伝子座２にはＡｌｅｘａ５９４）を常に担持してもよい。夾雑物が２つの蛍光体のシグネチャーを生じることはまずないため、この構成により、夾雑物拒絶の信頼度をさらに向上し得る。この構成の実現のため、この例では、３つ以上のチャネルを画像化し、実測値と参照値を比較する上述の適合度検定により各蛍光体の有無を確認し、遺伝子座１、遺伝子座２、または遺伝子座生成物以外のコールを生じさせてもよい。余分な蛍光体を追加すれば、集光できる光の量が増えるため、蛍光体の同定の助けとなるが、これは、適切に形成されたアッセイ産物の収率および総画像化時間（余分なチャネルが必要となる場合がある）を犠牲にして得られるものである。他のスペクトル調整器を使用し、スペクトル情報および固有性を増加してもよい。前記スペクトル調整器としては、近接位置または他の部位にある場合に色をシフトさせるＦＲＥＴペアが挙げられる。
別の態様では、本開示の方法は、本明細書に記載の通り、ペプチドまたはタンパク質における遺伝的変異を検出するために使用してもよい。このような場合、前記方法は、第１標識プローブおよび第１タグプローブを含む第１プローブセットと、第２標識プローブおよび第２タグプローブを含む第２プローブセットとを、前記遺伝子試料に接触させる工程を含んでもよい。前記方法は、核酸分子における遺伝的変異を検出する場合に用いられる本明細書に記載のハイブリダイゼーション工程の代わりに、前記プローブセットを、対象のペプチド領域に物理的または化学的な結合によって結合させる工程をさらに含んでもよい。具体的には、前記方法は、前記第１および第２プローブセットの少なくとも一部を、前記遺伝子試料のタンパク質のペプチドにおける第１および第２対象ペプチド領域に、それぞれ結合させることをさらに含んでもよい。例えば、前記結合工程は、前記ペプチド対象領域に特異的に結合する前記プローブセットにおける少なくとも一方のプローブがバインダーを備えることにより実施し得る。
いくつかの実施形態では、ペプチドまたはタンパク質における遺伝的変異の検出方法は、核酸分子における遺伝的変異を検出する場合に用いられる本明細書に記載のライゲーション工程の代わりに、少なくとも前記第１標識プローブと前記第１タグプローブとをコンジュゲートすることにより、前記第１プローブセットを化学結合によりコンジュゲートする工程、ならびに、少なくとも前記第２標識プローブと前記第２タグプローブとをコンジュゲートすることにより、前記第２プローブセットコンジュゲートする工程をさらに含んでもよい。前記方法は、本明細書に記載のように、前記第１および第２タグプローブを基板上の所定位置に固定化する工程をさらに含んでもよい。追加の実施形態では、前記固定化された第１および第２タグプローブにコンジュゲートされた前記第１および第２標識プローブは、第１および第２標識をそれぞれ含み；前記第１標識と前記第２標識とが、異なる標識であり；前記固定化された第１および第２標識が、光学的に分解可能であり；前記固定化された第１および第２タグプローブおよび／またはこれらを増幅した増幅タグプローブが、第１および第２タグをそれぞれ含み；前記固定化工程が、前記第１および第２タグを前記所定位置に固定化することによって実施される工程である。前記方法は、本明細書に記載のように、（ｉ）前記基板に固定化された前記第１標識の個数である第１の個数および（ii）前記基板に固定化された前記第２標識の個数である第２の個数を計数する工程、ならびに、前記第１および第２の個数を比較し、前記遺伝子試料における遺伝的変異を判定する工程をさらに含んでもよい。
本明細書に記載の方法により遺伝的変異を検出するためのシステムは、種々の構成要素を含む。構成要素のいくつかは、未処理の生体試料を使いやすい分析対象物へと変換することを含む。そして、この分析対象物を検出し、データを生成し、次いで、生成されたデータをレポートへと加工する。前記システムに装備される可能性がある種々のモジュールを、図１９に示す。種々のデータ解析法（例えば、画像処理を含む）の詳細を、図２０に示す。解析はコンピュータ上で行ってもよく、前記データを生成するデバイスに接続されたネットワーク、ならびにデータおよびレポートを保存するためのデータサーバの両方を伴ってもよい。前記分析対象物データの他に、追加の情報（例えば、母体年齢または予めわかっているリスク）を、最終レポートに任意で組み込んでもよい。いくつかの実施形態では、検査システムは一連のモジュールを備え、これらモジュールのうち、いくつかは任意であるか、あるいは先行のモジュールによって得られた結果に応じて繰り返してもよい。前記検査は、下記（１）〜（８）を含んでもよい：（１）例えば、発注元である臨床医または医師からの依頼を受ける、（２）患者試料を受け取る、（３）前記試料に対して品質管理を含むアッセイを行い、適切な画像化用基板上にアッセイ産物を生じさせる（例えば、本明細書に記載のような、試料へのプローブの接触、結合、および／またはハイブリダイゼーション、前記プローブのライゲーション、前記ライゲーションされたプローブの任意の増幅、および前記プローブの基板への固定化）、（４）１以上のスペクトルチャネルにおける前記基板の画像化、（５）画像データの解析、（６）統計計算の実施（例えば、前記第１および第２の個数を比較し、前記遺伝子試料における遺伝的変異を判定する）、（７）臨床レポートの作成および承認、（８）前記発注元である臨床医または医師に前記レポートを送る。前記検査システムは、下記モジュールを含んでもよい：例えば、発注元である臨床医または医師からの依頼を受けるよう構成されたモジュール、患者試料を受け取るよう構成されたモジュール、（３）前記試料に対し、品質管理を含むアッセイを行い、適切な画像化用基板上にアッセイ産物を生じさせるよう構成されたモジュール、（４）１以上のスペクトルチャネルにおける前記基板の画像化を行うよう構成されたモジュール、（５）前記画像データを解析するよう構成されたモジュール、（６）統計計算を実施するよう構成されたモジュール、（７）臨床レポートの作成および確認を行うよう構成されたモジュール、および／または（８）前記発注元である臨床医または医師に前記レポートを送るよう構成されたモジュール。
一態様では、本明細書に記載のアッセイおよび方法は、単一の入力試料に対して同時に行ってもよい。例えば、前記方法は、本明細書に記載の最小閾値以上の胎児ゲノム分子の存在を検証すること、次いで、前記最小閾値の条件を満たしている場合かつその場合に限り、前記標的のコピー数状態を推定する工程を含んでもよい。したがって、胎児画分の算出を実施するための前記入力試料に対するアリル特異的アッセイ、ならびに、前記コピー数状態をコンピュータで計算するためのゲノム標的アッセイを、別々に行ってもよい。他の実施形態では、本明細書に記載の複数のアッセイおよび方法の両方を、同一の試料に対して並行に、同一の流体体積で同時に行ってもよい。さらなる品質管理アッセイを、同一の汎用アッセイ処理工程と並行して行ってもよい。基板に固定化されるプローブ生成物、ライゲーションされたプローブセット、または標識された分子におけるタグ、アフィニティータグ、および／またはタグプローブは、あらゆるアッセイおよびあらゆるアッセイ産物について固有の設計としてもよく、前記並行アッセイの全産物を、前記画像化用基板上の物理的に異なる位置で局在化、画像化、および定量化してもよい。別の態様では、同一プローブの使用および／または同一遺伝的変異もしくはコントロールの検出を伴う本明細書に記載の同一のアッセイまたは方法（または、それらの工程の一部）を、本明細書に記載の同一または異なるモジュール（例えば、検査用チューブ）のいずれかにおいて、複数の試料に対して同時に行ってもよい。別の態様では、異なるプローブの使用および／または異なる遺伝的変異もしくはコントロールの検出を伴う本明細書に記載のアッセイおよび方法（または、それらの工程の一部）を、同一または異なるモジュール（例えば、検査用チューブ）のいずれかにおいて、単一または複数の試料に対して同時に行ってもよい。
別の態様では、画像解析は、画像の前処理、前記標識を識別するための画像分割、前記標識の品質のキャラクタリゼーション、品質に基づく検出された標識群のふるい分け、および前記画像データの性質に応じた統計計算の実施を含んでもよい。いくつかの例（アリル特異的なアッセイを実施し画像化する場合等）では、胎児画分をコンピュータで計算してもよい。他の例（ゲノム標的アッセイおよび画像化等）では、２つの標的ゲノム領域間の相対的なコピー数状態をコンピュータで計算する。画像データの解析は、画像取得を制御しているものと同一のコンピュータ上でリアルタイムに行ってもよいし、あるいはネットワーク接続されたコンピュータ上で行い、解析の結果を前記検査ワークフローの決定木に、略リアルタイムに取り込んでもよい。
別の態様では、上述の検査における工程（４）および（５）を、前記画像化用基板の異なる部分に関して複数回繰り返し、その結果によって次の工程を決めてもよい。例えば、本明細書に記載の検査および方法は、ゲノム標的の相対的なコピー数状態を検査する前に、被検体から得た遺伝子試料における胎児の試料の存在および正確なレベルを確認することを含む。本明細書に記載のように、アリル感受性アッセイを使用し、母系ＤＮＡに対する胎児ＤＮＡのレベルを定量化してもよい。得られたプローブ生成物を、前記基板上の胎児画分領域１にプルダウンし、画像化してもよい。いくつかの実施形態では、前記算出された胎児画分が必要最小システム要件を上回る場合かつその場合に限り、前記検査を続行し、有効な結果を得てもよい。このようにして、少なくとも前記最小限の入力胎児画分が確認できなかった試料の検査については、さらに画像化および解析が行われる前に終了してもよい。反対に、前記胎児画分が前記最小閾値を上回っていれば、前記ゲノム標的（例えば、第２１染色体、第１８染色体、または第１３染色体）のさらなる画像化（前記検査の工程４）を行い、これに続いてさらに解析（前記検査の工程５）を行えばよい。他の判断基準を使用し、検査してもよい。
別の態様では、前記アリル特異的なアッセイにおいてプローブ検査した全てのＳＮＰが、有用な情報となるわけではない。例えば、前記母系ゲノム物質は、所与のＳＮＰ（例えば、アリルペアＡＢ）についてヘテロ接合性アリルを有している場合があり、前記胎児由来物質もまた、前記部位においてヘテロ接合性（例えば、ＡＢ）である場合がある。したがって、前記胎児由来物質は区別不可能であり、前記胎児画分の算出は成功しない。しかしながら、同一入力試料に関する他のＳＮＰ部位では、前記母系物質がやはりヘテロ接合性（例えば、ＡＢ）であっても、前記胎児由来物質はホモ接合性（例えば、ＡＡ）である場合がある。本例では、前記アリル特異的なアッセイでは、胎児ＤＮＡの存在により、ＢよりもＡが若干多く計数されるので、ここから前記胎児画分を算出し得る。所与の試料に関し、ＳＮＰプロファイル（すなわち、遺伝子型）は先験的に知ることができないため、考えられるほぼ全ての試料から参考情報となるＳＮＰ部位が得られるよう、複数または多数のＳＮＰ部位を設計すべきである。各ＳＮＰ部位は、例えば、各ＳＮＰに対して異なるタグを使用することにより、前記画像化用基板上の物理的に異なる位置に局在化し得る。しかしながら、所与の検査に関しては、前記胎児画分が一回しかうまく算出できない場合がある。したがって、ＳＮＰの調査に使用する前記基板上の１以上の位置（例えば、１個、２個、３個、４個、５個、１０個、２０個、５０個以下および／または１個、２個、３個、４個、５個、１０個、２０個、５０個以上の群）を、参考情報となるＳＮＰが検出されるまで、画像化して分析してもよい。画像化および解析を交互に行うことにより、考えられるあらゆるＳＮＰスポットを画像化することが回避され、かつ、正確度とロバスト性を維持しつつも、平均検査時間を有意に短縮し得る。
別の態様では、前記試料の胎児画分の判定は、試料中の胎児画分の割合が不十分な場合に検査を終了させること以外の、前記システムの他の態様にも役立つ。例えば、前記胎児画分の割合が高ければ（例えば、２０％）、所与の統計的検出力のために要求される遺伝的標的（例えば、第２１染色体）あたりのカウント数は低くなる。前記胎児画分の割合が低ければ（例えば、１％）、統計的検出力が同一であれば、同一の統計的有意性を達成するために要求されるゲノム標的あたりの個数は非常に多くなる。したがって、（４−１）前記胎児画分領域１の画像化の後に、（５−１）これらデータの解析し、これによるゲノム標的あたりの所要計数スループットを決定する工程を行い、（４−２）ゲノム標的領域２の画像化を前記所要スループットで開始し、これに続いて、（５−２）これら画像データおよび前記入力標的のゲノム変異の検査結果の解析を行う。
別の態様では、上述の検査の工程（４）および（５）を、さらに品質管理（画像化用基板上の蛍光体のバックグラウンドレベルの判定、汚染部位、ポジティブコントロール、または即時検査ではわからないコピー数変異のその他の原因（例えば、母体または胎児における癌、胎児におけるキメラ現象、双子化（ｔｗｉｎｎｉｎｇ）を含む）の目的で繰り返してもよい。画像解析はリアルタイムで行ってもよく、また、（ＤＮＡ配列決定法とは異なり）結果が生成されるまでに全画像化動作が完了している必要がないため、中間結果によって決定木の次の工程を決め、前記検査を個々の試料に理想的な性能に特化してもよい。品質管理は、以下の事項の確認を含んでもよい：試料が許容可能な品質であること、および存在していること；前記画像化用基板が適切に構成されていること；アッセイ産物が存在していること、および／または、正しい濃度または密度であること；異物混入が許容可能なレベルであること；画像化機器が動作可能であること；解析により適切な結果が生成され、これらの結果が全て、臨床チームの検討用の最終検査レポートに反映されていること。
別の態様では、上述の検査が、以下に挙げる工程の１以上を含む：（１）（例えば、発注元である臨床医または医師から）の依頼を受ける、（２）患者試料を受け取る、（３）前記試料に対しアッセイ（アリル特異的な部分、ゲノム標的な部分、および品質管理を含む）を行い、アッセイ産物を含む画像化用基板を生じさせる、（４−１）１以上のスペクトルチャネルにおいて、前記基板のアリル特異的領域を画像化する、（５−１）アリル特異的な画像データを解析し、胎児画分（十分かどうかは未決の胎児画分）をコンピュータで計算する、（４−２）１以上のスペクトルチャネルにおいて、前記基板のゲノム標的領域の画像化を行う、（５−２）ゲノム標的領域の画像データを解析し、ゲノム標的のコピー数状態をコンピュータで計算する、（４−３）１以上スペクトルチャネルにおいて、前記基板の品質管理領域を画像化する、（５−３）品質管理画像データを解析し、検査の有効性の確認および立証をコンピュータにより行う、（６）統計計算を行う、（７）臨床レポートの作成および承認、および（８）前記発注元である臨床医または医師に前記レポートを送る。
以下、種々の例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。
図２１は、２つの遺伝子座のゲノムコピー数を定量するためのアッセイの実施態様を示す。前記アッセイのこの実施形態では、１０５および１０６が標的分子である。１０５は、コピー数を調べる第１の遺伝子座である「遺伝子座１」（例えば、第２１染色体）に対応する配列を含む。１０６は、コピー数を調べる第２の遺伝子座である「遺伝子座２」（例えば、第１８染色体）に対応する配列を含む。図２１は、遺伝子座あたり１つのプローブセットを使用する例を示しているが、このアッセイのいくつかの実施形態では、プローブセットを複数設計し、一遺伝子座内の複数の領域を分析する。例えば、第２１染色体に対応するプローブセットとして、１０個を超えるプローブセット、１００個を超えるプローブセット、または５００個を超えるプローブセットを設計してもよい。図２１では、各遺伝子座に対して１つのプローブセットのみを示しているが、各遺伝子座に対して複数のプローブセットを使用する態様もまた、本発明の範囲内であることは重要である。図２１は、標的分子とプローブセット間における単一のハイブリダイゼーション事象を示している。実際には、分析試料中には複数の標的分子が存在する。多くの標的分子が、プローブセットへのハイブリダイゼーションやプローブ生成物の形成に必要な配列を含んでいる。ある種の標的分子には遺伝子多型が存在するため、異なる標的分子がプローブセットにハイブリダイズされる場合がある。さらに、ゲノムＤＮＡから生じる標的分子は、任意の組合せの分子サイズ、ならびに、各種の開始配列および終了配列（ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｅｎｄｉｎｇ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ）を有する場合がある。つまり、所与のプローブセットにハイブリダイズし得る標的分子が、複数存在する。１回のアッセイにおいて、所与のプローブセットのコピーを複数添加する。したがって、１回のアッセイで、数千、数十万、または数百万個にも及ぶ特異的なプローブ生成物が形成され得る。
図２１は、２個のプローブセット（遺伝子座１用のプローブセット１個と遺伝子座２用のプローブセット１個）を示している。ただし、上述の通り、複数のプローブセットを各遺伝子座用に設計してもよい。第１プローブセットは、メンバープローブ１０１、１０２、１０３を含む。構成要素１０１は、タイプ「Ａ」の標識（１００）を含む。構成要素１０３は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（１０４）を含む。１０２は、修飾物（標識またはバーコード等）を含まなくてもよい。メンバープローブ１０８、１０９、１１０を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。ただし、１０８は、タイプ「Ａ」と区別可能な、タイプ「Ｂ」の標識（１０７）を含む。構成要素１１０は、アフィニティータグ（１１１）を含み、アフィニティータグ１１１は、アフィニティータグ１０４と同一でもよいし、固有のものであってもよい。多数のプローブセットを、「遺伝子座１」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ａ」を有するように設計してもよい。同様に、多数のプローブセットを、「遺伝子座２」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ｂ」を有するように設計してもよい。この実施形態では、前記多数の遺伝子座１用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよく、また、前記多数の遺伝子座２用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよい。
１以上のプローブセットを、１つの容器内の標的分子に添加し、配列特異的なハイブリダイゼーション条件で処理する。
前記各プローブセットについて、前記３つのプローブ（例えば、１０１、１０２、１０３）を前記標的分子（１０５）にハイブリダイズさせ（または、同様のプローブ−標的間相互作用によって結合させ）、前記標的分子上で前記プローブ間にギャップがない状態とする。すなわち、前記プローブセットにおける各プローブは、互いに隣り合い、ライゲーション可能（ｌｉｇａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｅｔｅｎｔ）な状態にある。
ハイブリダイズさせた前記プローブにリガーゼを添加し、標準的なリガーゼ条件で処理する。前記ライゲーションされたプローブにより、プローブ生成物が形成される。遺伝子座１から生じるプローブ生成物は、全て（もしくは大部分が）、タイプ「Ａ」の標識を有する。遺伝子座２から生じるプローブ生成物は、全て、タイプ「Ｂ」の標識を有する。前記遺伝子座１および２に対応するプローブ生成物の定量化は、標識「Ａ」および「Ｂ」を用いて行われる。
いくつかの実施形態では、前記プローブ生成物は、これらに含まれるアフィニティータグを用いて基板上に固定化される。例えば、前記アフィニティータグがＤＮＡ配列の場合、前記プローブ生成物は、後で実施される画像化に適した密度のＤＮＡ捕捉アレイの領域にハイブリダイズしてもよい。
いくつかの実施形態では、アフィニティータグ１０４および１１１は、１以上の位置への表面ベースの位置決めを可能にする、固有の独立した配列を含む。前記１以上の位置は、ハイブリッド形成体間で共用させても、させなくともよい。図４７および図４８は、生成物が固有のアフィニティータグ配列を含み、かつ、その下の基板が、前記固有のアフィニティータグのそれぞれに対する相補体を前記基板上の同一領域（例えば、アレイの同一メンバー）内に含む場合に得られる蛍光パターンを示している。これらの画像は、基板の同一領域を示すものである。ただし、図４７は、Ｃｙ３標識（第１８染色体生成物に共有結合）を示し、図４８は、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６４７標識（第２１染色体生成物に共有結合）を示す。後述の他のアッセイの実施形態でも、同様のパターンが生成され得る。
別の実施形態では、アフィニティータグ１０４および１１１は、基板上の同一領域（例えば、アレイの同一メンバー）への表面ベースの位置決めを可能にする同一の配列を含む。すなわち、異なる生成物が、同一の結合部位への結合を競う。図４９および図５１は、異なる生成物が同一のアフィニティータグ配列を含み、かつ、その下の基板が、前記アフィニティータグに対する相補体を含む場合に得られる蛍光パターンを示している。これらの画像は、基板上の同一位置を示すものである。ただし、図４９は、Ｃｙ３標識（第１８染色体生成物に共有結合）を示し、図５１は、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６４７標識（第２１染色体生成物に共有結合）を示す。図５０および図５２は、それぞれ、図４９および図５１に示す領域を拡大したものであり、単分子分解能（ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）、ならびに個々に区別可能な標識が、はっきりと示されている。後述の他のアッセイの実施形態でも、同様のパターンが生成され得る。
別の実施形態では、アフィニティータグ１０４および１１１は、基板上の２以上の位置への表面ベースの位置決めを可能にする、固有の独立した配列を含む。図５３および図５４は、生成物が固有のアフィニティータグ配列を含み、かつ、その下の基板が、一方のアフィニティータグ相補体に対する相補体を含む一領域と、他方のアフィニティータグに対する相補体を含む、別の離れた一領域を有する場合に得られる蛍光パターンを示している。これらの画像は、基板上の２つの別個の領域を示すものであり、先に述べたように、各領域は、単一のアフィニティータグ相補体を含む。図５３は、Ｃｙ３標識（第２１染色体生成物に共有結合）を示し、図５４は、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６４７標識（第１８染色体生成物に共有結合）を示す。後述の他のアッセイの実施形態でも、同様のパターンが生成され得る。
いくつかの実施形態における本発明の特徴の一つは、プローブ生成物の形成、捕捉、検出を問題なく行うためには、うまくライゲーションされることが必要な複数の隣接プローブの組合せにより、特異性を実現することである。何らかの理由でプローブ生成物がうまく形成されなかった場合には、これを単離すること、あるいは、アフィニティータグを使用してこれを濃縮し、検出することはできない。例えば、プローブ１０１がプローブ１０２にうまくライゲーションされなかった場合、得られた生成物を検出することはできない。同様に、プローブ１０３がプローブ１０２にうまくライゲーションされなかった場合、得られた生成物を単離すること、またはアフィニティータグを使用して濃縮することはできない。
プローブセットに含まれる全プローブの標的分子へのハイブリダイゼーション、ならびに、これら全プローブのライゲーションがうまく行われることを必要条件とすることで、高い特異性が得られ、クロスハイブリダイゼーションの問題が大幅に低減され、よって、偽陽性シグナルも大幅に低減する。
このアッセイでは、配列特異的なハイブリダイゼーションおよびライゲーションにより、特異性を実現する。好ましい実施形態では、プローブ生成物形成の特異性は、プローブ生成物の単離または濃縮（例えば、表面または他の固体基板への固定化）の前に、反応容器内で生じる。これにより、標準的な表面ベースのハイブリダイゼーション（例えば、ゲノムマイクロアレイ）における課題、すなわち、特異性は、長い（４０ｂｐを上回る）オリゴヌクレオチド配列（例えば、ＡｇｉｌｅｎｔアレイおよびＡｆｆｙｍｅｔｒｉｘアレイ）とのハイブリダイゼーションによってしか、完全には達成されないという課題が回避される。
アフィニティータグを使用すれば、前記プローブ生成物を基板上に固定化することができ、よって、余分な未結合プローブを、標準的な方法で洗い流すこと、あるいは、標準的な方法で除去することが可能となる。したがって、前記表面上の前記標識の全てまたは大部分が、前記表面に固定化された、特異的に形成されたプローブ生成物の一部をなしている。
いくつかの実施形態における本発明の特徴の一つは、表面捕捉が、正確度に影響を与えないということである。すなわち、表面捕捉によって、いかなる偏りも生じない。一例として、異なる遺伝子座用のプローブセットに同一のアフィニティータグを用い、それぞれの遺伝子座を標的とするプローブセットが、互いに異なる標識を有する場合を考える。両遺伝子座から生じるプローブ生成物は、同一のアフィニティータグを用いて、基板上の同じ位置に固定化し得る。すなわち、遺伝子座１および遺伝子座２から生じるプローブ生成物は、同じ効率で捕捉され、遺伝子座特異的な偏りは生じない。
いくつかの実施形態では、表面捕捉の前に、未結合プローブおよび／または未結合標的分子の一部または全てを、標準的な方法を用いて除去する。これにより、表面捕捉時における、未結合プローブおよび／または未結合標的分子とプローブ生成物との干渉を低減できる。
いくつかの実施形態における本発明の特徴の一つは、複数種類のアフィニティータグを、基板の同一領域（例えば、同一のアレイスポットまたはアレイの同一メンバー）に配置し得るということである。この態様は、コントロールまたは補正マーカーの配置を含む、多くの利点を有する。図２２〜図４６は、本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す。これらの図は、可能な実施形態を全て示しているわけではなく、このアッセイのその他のあらゆる変形例が、本発明の一部として含まれる。さらに、図２１に示す実施形態の特徴は全て、本願に記載のアッセイの、その他あらゆる追加の実施形態に適用可能である。
図２２は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図２２は、２個のプローブセット（遺伝子座１用のプローブセット１個と遺伝子座２用のプローブセット１個）を示す。ただし、上述の通り、複数のプローブセットを各遺伝子座用に設計してもよい。２０７および２１４は、遺伝子座１および遺伝子座２にそれぞれ対応する標的分子である。第１プローブセットは、メンバープローブ２０２、２０４、２０６を含む。２０２は、タイプ「Ａ」の標識（２０１）を含む。２０６は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（２０５）を含む。メンバープローブ２０９、２１１、２３１を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。ただし、２０９は、タイプ「Ａ」と区別可能な、タイプ「Ｂ」の標識（２０８）を含む。２１３は、アフィニティータグ（２１２）を含み、アフィニティータグ２１２は、アフィニティータグ２０５と同一でもよいし、固有のものであってもよい。多数のプローブセットを、「遺伝子座１」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ａ」を有するように設計してもよい。同様に、多数のプローブセットを、「遺伝子座２」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ｂ」を有するように設計してもよい。この実施形態では、前記多数の遺伝子座１用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであっても、同一および固有のアフィニティータグが混在していてもよく、また、前記多数の遺伝子座２用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであっても、同一および固有のアフィニティータグが混在していてもよい。この実施形態では、前記プローブ２０４および２１１は、タイプ「Ｃ」の標識（２０３、２１０）を１以上含んでもよい。したがって、プローブ生成物には、これら標識の組合せが含まれる。遺伝子座１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、遺伝子座２からのプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含む。
図２３は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図２３は、２個のプローブセット（遺伝子座１用のプローブセット１個と遺伝子座２用のプローブセット１個）を示す。ただし、上述の通り、複数のプローブセットを各遺伝子座用に設計してもよい。３０７および３１４は、遺伝子座１および遺伝子座２にそれぞれ対応する標的分子である。第１プローブセットは、メンバープローブ３０２、３０３、３０５を含む。３０２は、タイプ「Ａ」の標識（３０１）を含む。３０５は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（３０６）を含む。メンバープローブ３０９、３１０、３１２を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。ただし、３０９は、タイプ「Ａ」と区別可能な、タイプ「Ｂ」の標識（３０８）を含む。３１２は、アフィニティータグ（３１３）を含み、アフィニティータグ３１３は、アフィニティータグ３０６と同一でもよいし、固有のものであってもよい。多数のプローブセットを、「遺伝子座１」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ａ」を有するように設計してもよい。同様に、多数のプローブセットを、「遺伝子座２」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ｂ」を有するように設計してもよい。この実施形態では、前記多数の遺伝子座１用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよく、また、前記多数の遺伝子座２用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよい。この実施形態では、前記プローブ３０５および３１２は、タイプ「Ｃ」の標識（３０４、３１１）を１以上含む。したがって、プローブ生成物は、標識の組合せを含む。遺伝子座１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、遺伝子座２からのプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含む。
図２４は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図２４は、２個のプローブセット（遺伝子座１用のプローブセット１個と遺伝子座２用のプローブセット１個）を示す。ただし、上述の通り、複数のプローブセットを各遺伝子座用に設計してもよい。４０７および４１４は、遺伝子座１および遺伝子座２にそれぞれ対応する標的分子である。
第１プローブセットは、メンバープローブ４０２、４０５を含む。４０２は、タイプ「Ａ」の標識（４０１）を含む。４０５は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（４０６）を含む。
メンバープローブ４０９、４１２を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。ただし、４０９は、タイプ「Ａ」と区別可能な、タイプ「Ｂ」の標識（４０８）を含む。４１２は、アフィニティータグ（４１３）を含み、アフィニティータグ４１３は、アフィニティータグ４０６と同一でもよいし、固有のものであってもよい。多数のプローブセットを、「遺伝子座１」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ａ」を有するように設計してもよい。同様に、多数のプローブセットを、「遺伝子座２」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ｂ」を有するように設計してもよい。この実施形態では、前記多数の遺伝子座１用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよく、また、前記多数の遺伝子座２用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよい。
この実施形態では、プローブ４０２および４０５は、遺伝子座１に対応する配列にハイブリダイズするが、前記標的分子上において、ハイブリダイズされたプローブ４０２および４０５の間には、１以上のヌクレオチドからなる「ギャップ」が存在する。この実施形態では、ＤＮＡポリメラーゼまたは別の酵素を用いて、４０２および４０５を共有結合的に連結する、新たなポリヌクレオチド種（４０４）を合成してもよい。すなわち、この例で形成されるプローブ生成物は、遺伝子座１に対応する配列を有し、かつ、上述の標識および／またはアフィニティータグを担持する、単一の連続した核酸分子である。さらに、４０４は、おそらくはタイプ「Ｃ」の標識を担持するヌクレオチドを１以上取り込んだ結果として、タイプ「Ｃ」の標識を１以上含み得る。この例は、プローブ４０９および４１２を含む、遺伝子座２について形成されたプローブ生成物に関してもあてはまる。したがって、プローブ生成物は、標識の組合せを含む。遺伝子座１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、遺伝子座２から生じるプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」のおよびタイプ「Ｃ」の標識を含む。
図２５は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図２５は、２個のプローブセット（遺伝子座１用のプローブセット１個と遺伝子座２用のプローブセット１個）を示す。ただし、上述の通り、複数のプローブセットを各遺伝子座用に設計してもよい。５０５および５１０は、遺伝子座１および遺伝子座２にそれぞれ対応する標的分子である。第１プローブセットは、メンバープローブ５０２、５０３を含む。５０２は、タイプ「Ａ」の標識（５０１）を含む。５０３は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（５０４）を含む。メンバープローブ５０７、５０８を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。ただし、５０７は、タイプ「Ａ」と区別可能な、タイプ「Ｂ」の標識（５０６）を含む。５０８は、アフィニティータグ（５０９）を含み、アフィニティータグ５０９は、アフィニティータグ５０４と同一でもよいし、固有のものであってもよい。多数のプローブセットを、「遺伝子座１」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ａ」を有するように設計してもよい。同様に、多数のプローブセットを、「遺伝子座２」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ｂ」を有するように設計してもよい。この実施形態では、前記多数の遺伝子座１用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよく、また、前記多数の遺伝子座２用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよい。
図２６は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図２６は、２個のプローブセット（遺伝子座１用のプローブセット１個と遺伝子座２用のプローブセット１個）を示す。ただし、上述の通り、複数のプローブセットを各遺伝子座用に設計してもよい。６０６および６１２は、遺伝子座１および遺伝子座２にそれぞれ対応する標的分子である。第１プローブセットは、メンバープローブ６０２、６０３を含む。６０２は、タイプ「Ａ」の標識（６０１）を含む。６０３は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（６０５）を含む。メンバープローブ６０８、６０９を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。ただし、６０８は、タイプ「Ａ」と区別可能な、タイプ「Ｂ」の標識（６０７）を含む。６０９は、アフィニティータグ（６１１）を含み、アフィニティータグ６１１は、アフィニティータグ６０５と同一でもよいし、固有のものであってもよい。多数のプローブセットを、「遺伝子座１」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ａ」を有するように設計してもよい。同様に、多数のプローブセットを、「遺伝子座２」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ｂ」を有するように設計してもよい。この実施形態では、前記多数の遺伝子座１用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよく、また、前記多数の遺伝子座２用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよい。
この実施形態では、前記プローブ６０３および６０９は、タイプ「Ｃ」の標識（６０４、６１０）を１以上含む。したがって、プローブ生成物は、標識の組合せを含む。遺伝子座１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、遺伝子座２からのプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含む。
図２７は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図２７は、同一遺伝子座の各種アリルを識別するための２個のプローブセットを示す。例えば、妊娠中の女性から単離したセルフリーＤＮＡの場合には、母系および胎児のアリルを区別するため、あるいは、臓器移植のレシピエントのセルフリーＤＮＡの場合には、ホストとドナーのアリルを区別するためである。図２７は、２個のプローブセット（アリル１用のプローブセット１個とアリル２用のプローブセット１個）を示す。７０６および７０７は、アリル１およびアリル２にそれぞれ対応する標的分子である。第１プローブセットは、メンバープローブ７０２、７０３、７０４を含む。７０２は、タイプ「Ａ」の標識（７０１）を含む。７０４は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（７０５）を含む。メンバープローブ７０９、７０３、７０４を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。この実施形態では、７０３および７０４は、両プローブセットにおいて同一である。一方、７０９は、タイプ「Ａ」と区別可能な、タイプ「Ｂ」の標識（７０８）を含む。この実施形態では、７０２および７０９は、ほぼ同一の配列を含み、これら配列の違いはヌクレオチド１つのみである。したがって、アリル１およびアリル２の領域にハイブリダイズするよう構成された、これら２個のプローブのハイブリダイゼーション配列は、アリル１（７０２）およびアリル２（７０９）に対する相補領域を含む。さらに、７０２および７０９の各ハイブリダイゼーションドメインの長さ、ならびにハイブリダイゼーションの実験条件は、プローブ７０２がアリル１のみにハイブリダイズし、プローブ７０９がアリル２のみにハイブリダイズするように設定される。この種のアッセイの目的は、試料中のアリル１およびアリル２の頻度を正確に定量化することである。
図２８は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図２８は、同一遺伝子座の各種アリルを識別するための２個のプローブセットを示す。例えば、妊娠中の女性から単離したセルフリーＤＮＡの場合には、母系および胎児のアリルを区別するため、あるいは、臓器移植のレシピエントのセルフリーＤＮＡの場合には、ホストとドナーのアリルを区別するためである。図２８は、２個のプローブセット（アリル１用のプローブセット１個とアリル２用のプローブセット１個）を示す。８０７および８１０は、アリル１およびアリル２にそれぞれ対応する標的分子である。第１プローブセットは、メンバープローブ８０２、８０４、８０５を含む。８０２は、タイプ「Ａ」の標識（８０１）を含む。８０５は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（８０６）を含む。メンバープローブ８０９、８０４、８０５を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。この実施形態では、８０４および８０５は、両プローブセットにおいて同一である。一方、８０９は、タイプ「Ａ」と区別可能な、タイプ「Ｂ」の標識（８０８）を含む。この実施形態では、８０２および８０９は、ほぼ同一の配列を含み、これら配列の違いはヌクレオチド１つのみである。したがって、これら２個のプローブのハイブリダイゼーション配列は、アリル１（８０２）およびアリル２（８０９）に対する相補領域を含む。さらに、８０２および８０９の各ハイブリダイゼーションドメインの長さ、ならびにハイブリダイゼーションの実験条件は、プローブ８０２がアリル１のみにハイブリダイズし、プローブ８０９がアリル２のみにハイブリダイズするように設定される。この種のアッセイの目的は、試料中のアリル１およびアリル２の頻度の正確な定量化を可能にすることである。この実施形態では、前記プローブ８０４が、タイプ「Ｃ」の標識（８０３）を１以上含む。したがって、プローブ生成物は、標識の組合せを含む。アリル１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、アリル２からのプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」のおよびタイプ「Ｃ」の標識を含む。
図２９は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図２９は、同一遺伝子座の各種アリルを同定するための２個のプローブセットを示す。例えば、妊娠中の女性から単離したセルフリーＤＮＡの場合には、母系および胎児のアリルを区別するため、あるいは、臓器移植のレシピエントのセルフリーＤＮＡの場合には、ホストとドナーのアリルを区別するためである。図２９は、２個のプローブセット（アリル１用のプローブセット１個とアリル２用のプローブセット１個）を示す。
９０７および９１０は、アリル１およびアリル２にそれぞれ対応する標的分子である。第１プローブセットは、メンバープローブ９０２、９０５を含む。９０２は、タイプ「Ａ」の標識（９０１）を含む。構成要素９０５は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（９０６）を含む。メンバープローブ９０９、９０５を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。この実施形態では、９０５は、両プローブセットにおいて同一である。一方、９０９は、タイプ「Ａ」と区別可能な、タイプ「Ｂ」の標識（９０８）を含む。この実施形態では、９０２および９０９は、ほぼ同一の配列を含み、これら配列の違いはヌクレオチド１つのみである。したがって、これら２個のプローブのハイブリダイゼーション配列は、アリル１（９０２）、およびアリル２（９０９）に対する相補領域を含む。さらに、９０２および９０９の各ハイブリダイゼーションドメインの長さ、ならびにハイブリダイゼーションの実験条件は、プローブ９０２がアリル１のみにハイブリダイズし、プローブ９０９がアリル２のみにハイブリダイズするように設定される。この種のアッセイの目的は、試料中のアリル１およびアリル２の頻度の正確な定量化を可能にすることである。
この実施形態では、プローブ９０２および９０５は、アリル１に対応する配列にハイブリダイズし、前記標的分子上でハイブリダイズされたプローブ９０２および９０５間に１以上のヌクレオチドからなる「ギャップ」が存在する。この実施形態では、ＤＮＡポリメラーゼまたは別の酵素を用いて、９０２および９０５を共有結合的に連結する、新たなポリヌクレオチド種（９０４）を合成してもよい。すなわち、この例で形成されるプローブ生成物は、アリル１に対応する配列を有し、かつ、上述の標識および／またはアフィニティータグを担持する、単一の連続した核酸分子である。さらに、９０４は、おそらくはタイプ「Ｃ」の標識を担持するヌクレオチドを取り込んだ結果として、タイプ「Ｃ」の標識を１以上含み得る。この例は、プローブ９０９および９０５を含む、アリル２について形成されたプローブ生成物に関してもあてはまる。
図３０は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図３０は、同一遺伝子座の各種アリルを同定するための２個のプローブセットを示す。例えば、妊娠中の女性から単離したセルフリーＤＮＡの場合には、母系および胎児のアリルを区別するため、あるいは、臓器移植のレシピエントのセルフリーＤＮＡの場合には、ホストとドナーのアリルを区別するためである。図３０は、２個のプローブセット（アリル１用のプローブセット１個とアリル２用のプローブセット１個）を示す。
１００６および１００７は、アリル１およびアリル２にそれぞれ対応する標的分子である。第１プローブセットは、メンバープローブ１００１、１００３、１００４を含む。１００３は、タイプ「Ａ」の標識（１００２）を含む。１００４は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（１００５）を含む。
メンバープローブ１００１、１００９、１００４を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。この実施形態では、１００１は、両プローブセットにおいて同一であり、１００４は、両プローブセットにおいて同一である。一方、１００９は、タイプ「Ａ」と区別可能な、タイプ「Ｂ」の標識（１００８）を含む。
この実施形態では、１００３および１００９は、ほぼ同一の配列を含み、これら配列の違いはヌクレオチド１つのみである。したがって、これら２個のプローブのハイブリダイゼーション配列は、アリル１（１００３）、およびアリル２（１００９）に対する相補領域をそれぞれ含む。さらに、１００３および１００９の各ハイブリダイゼーションドメインの長さ、ならびにハイブリダイゼーションの実験条件は、プローブ１００３がアリル１のみにハイブリダイズし、プローブ１００９がアリル２のみにハイブリダイズするように設定される。この種のアッセイの目的は、試料中のアリル１およびアリル２の頻度の正確な定量化を可能にすることである。この実施形態では、前記プローブ１００１が、タイプ「Ｃ」の標識（１０００）を１以上含む。したがって、プローブ生成物は、標識の組合せを含む。アリル１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、アリル２からのプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」のおよびタイプ「Ｃ」の標識を含む。
図３１は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図３１は、同一遺伝子座の各種アリルを同定するための２個のプローブセットを示す。例えば、妊娠中の女性から単離したセルフリーＤＮＡの場合には、母系および胎児のアリルを区別するため、あるいは、臓器移植のレシピエントのセルフリーＤＮＡの場合には、ホストとドナーのアリルを区別するためである。図３１は、２個のプローブセット（アリル１用のプローブセット１個とアリル２用のプローブセット１個）を示す。１１０４および１１０５は、アリル１およびアリル２にそれぞれ対応する標的分子である。第１プローブセットは、メンバープローブ１１０１、１１０２を含む。１１０１は、タイプ「Ａ」の標識（１１００）を含む。１１０２は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（１１０３）を含む。メンバープローブ１１０７、１１０２を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。この実施形態では、１１０２は、両プローブセットにおいて同一である。一方、１１０７は、タイプ「Ａ」と区別可能な、タイプ「Ｂ」の標識（１１０６）を含む。この実施形態では、１１０１および１１０７は、ほぼ同一の配列を含み、これら配列の違いはヌクレオチド１つのみである。したがって、これら２個のプローブのハイブリダイゼーション配列は、アリル１（１１０１）、およびアリル２（１１０７）に対する相補領域を含む。さらに、１１０１および１１０７の各ハイブリダイゼーションドメインの長さ、ならびにハイブリダイゼーションの実験条件は、プローブ１１０１がアリル１のみにハイブリダイズし、プローブ１１０７がアリル２のみにハイブリダイズするように設定される。この種のアッセイの目的は、試料中のアリル１およびアリル２の頻度の正確な定量化を可能にすることである。
図３２は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図３２は、同一遺伝子座の各種アリルを同定するための２個のプローブセットを示す。例えば、妊娠中の女性から単離したセルフリーＤＮＡの場合には、母系および胎児のアリルを区別するため、あるいは、臓器移植のレシピエントのセルフリーＤＮＡの場合には、ホストとドナーのアリルを区別するためである。図３２は、２個のプローブセット（アリル１用のプローブセット１個とアリル２用のプローブセット１個）を示す。１２０６および１２０７は、アリル１およびアリル２にそれぞれ対応する標的分子である。第１プローブセットは、メンバープローブ１２０２、１２０３を含む。１２０２は、タイプ「Ａ」の標識（１２０１）を含む。１２０３は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（１２０５）を含む。メンバープローブ１２０９、１２０３を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。この実施形態では、１２０３は、両プローブセットにおいて同一である。一方、１２０９は、タイプ「Ａ」と区別可能な、タイプ「Ｂ」の標識（１２０８）を含む。この実施形態では、１２０２および１２０９は、ほぼ同一の配列を含み、これら配列の違いはヌクレオチド１つのみである。したがって、これら２個のプローブのハイブリダイゼーション配列は、アリル１（１２０２）およびアリル２（１２０９）に対する相補領域を含む。さらに、１２０２および１２０９の各ハイブリダイゼーションドメインの長さ、ならびにハイブリダイゼーションの実験条件は、プローブ１２０２がアリル１のみにハイブリダイズし、プローブ１２０９がアリル２のみにハイブリダイズするように設定される。この種のアッセイの目的は、試料中のアリル１およびアリル２の頻度の正確な定量化を可能にすることである。この実施形態では、前記プローブ１２０３が、タイプ「Ｃ」標識（１２０４）を１以上含む。したがって、プローブ生成物は、標識の組合せを含む。アリル１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、アリル２からのプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」のおよびタイプ「Ｃ」の標識を含む。
図３３は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図３３は、２個のプローブセット（遺伝子座１用のプローブセット１個と遺伝子座２用のプローブセット１個）を示す。ただし、上述の通り、複数のプローブセットを各遺伝子座用に設計してもよい。１３０４および１３０５は、遺伝子座１および遺伝子座２にそれぞれ対応する標的分子である。第１プローブセットは、メンバープローブ１３０１、１３０２を含む。１３０１は、タイプ「Ａ」の標識（１３００）を含む。１３０１は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（１３０３）を含む。メンバープローブ１３０７、１３０８を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。ただし、１３０７は、タイプ「Ａ」と区別可能な、タイプ「Ｂ」の標識（１３０６）を含む。１３０７は、アフィニティータグ（１３０９）を含み、アフィニティータグ１３０９は、アフィニティータグ１３０３と同一でもよいし、固有のものであってもよい。多数のプローブセットを、「遺伝子座１」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ａ」を有するように設計してもよい。同様に、多数のプローブセットを、「遺伝子座２」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ｂ」を有するように設計してもよい。この実施形態では、前記多数の遺伝子座１用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよく、また、前記多数の遺伝子座２用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよい。この実施形態では、前記プローブ１３０１および１３０７の構造は類似している。例えば、プローブ１３０１上には、２つの別個のハイブリダイゼーションドメインが存在し、１３０１の各末端にプローブ１３０２がライゲーションし、これにより、連続した、位相的に閉じたＤＮＡ分子（例えば、環状分子）からなるプローブ生成物を形成し得る。プローブ１３０１上の非ハイブリダイズ配列は、追加の特徴（制限酵素部位、または全般的な増幅（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）のためのプライマー結合部位が考えられる）を備えてもよい。
この実施形態の特徴の一つは、プローブ生成物は全て、連続した環状分子であるという点である。これにより、例えば、エキソヌクレアーゼを用いて直鎖状核酸分子を全て酵素分解することにより、他の全ての核酸からプローブ生成物を単離し得る。
図３４は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図３４は、２個のプローブセット（遺伝子座１用のプローブセット１個と遺伝子座２用のプローブセット１個）を示す。ただし、上述の通り、複数のプローブセットを各遺伝子座用に設計してもよい。１４０５および１４０６は、遺伝子座１および遺伝子座２にそれぞれ対応する標的分子である。第１プローブセットは、メンバープローブ１４０１、１４０３を含む。１４０１は、タイプ「Ａ」の標識（１４００）を含む。１４０１は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（１４０４）を含む。メンバープローブ１４０８、１４１０を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。ただし、１４０８は、タイプ「Ａ」と区別可能な、タイプ「Ｂ」の標識（１４０７）を含む。１４０８は、アフィニティータグ（１４１１）を含み、アフィニティータグ１４１１は、アフィニティータグ１４０４と同一でもよいし、固有のものであってもよい。多数のプローブセットを、「遺伝子座１」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ａ」を有するように設計してもよい。同様に、多数のプローブセットを、「遺伝子座２」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ｂ」を有するように設計してもよい。この実施形態では、前記多数の遺伝子座１用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよく、また、前記多数の遺伝子座２用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよい。この実施形態では、前記プローブ１４０１および１４０８の構造は類似している。例えば、プローブ１４０１上には、２つの別個のハイブリダイゼーションドメインが存在し、１４０１の各末端にプローブ１４０３がライゲーションし、これにより、連続した、位相的に閉じたＤＮＡ分子（例えば、環状分子）からなるプローブ生成物を形成し得る。プローブ１４０１上の非ハイブリダイズ配列は、追加の特徴（制限酵素部位、または全般的な増幅（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）のためのプライマー結合部位が考えられる）を備えてもよい。
この実施形態の特徴の一つは、プローブ生成物は全て、連続した環状分子であるという点である。これにより、例えば、エキソヌクレアーゼを用いて直鎖状核酸分子を全て酵素分解することにより、他の全ての核酸からプローブ生成物を単離し得る。この実施形態では、前記プローブ１４０３および１４１０は、タイプ「Ｃ」の標識（１４０２、１４０９）を１以上含む。したがって、プローブ生成物は、標識の組合せを含む。遺伝子座１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、遺伝子座２からのプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含む。
図３５は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図３５は、２個のプローブセット（遺伝子座１用のプローブセット１個と遺伝子座２用のプローブセット１個）を示す。ただし、上述の通り、複数のプローブセットを各遺伝子座用に設計してもよい。１５０５および１５０６は、遺伝子座１および遺伝子座２にそれぞれ対応する標的分子である。第１プローブセットは、メンバープローブ１５０１を含む。１５０１は、タイプ「Ａ」の標識（１５００）を含む。１５０１は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（１５０４）を含む。メンバープローブ１５０８を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。ただし、１５０８は、タイプ「Ａ」と区別可能な、タイプ「Ｂ」の標識（１５０７）を含む。１５０８は、アフィニティータグ（１５１１）を含み、アフィニティータグ１５１１は、アフィニティータグ１５０４と同一でもよいし、固有のものであってもよい。多数のプローブセットを、「遺伝子座１」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ａ」を有するように設計してもよい。同様に、多数のプローブセットを、「遺伝子座２」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ｂ」を有するように設計してもよい。この実施形態では、前記多数の遺伝子座１用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよく、また、前記多数の遺伝子座２用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよい。この実施形態では、前記プローブ１５０１および１５０８の構造は類似している。
例えば、プローブ１５０１上には２つの別個のハイブリダイゼーションドメインが存在し、標的分子にハイブリダイズする際、前記２つのハイブリダイゼーションドメイン間にギャップが存在する構成となっている。この実施形態では、ＤＮＡポリメラーゼまたは別の酵素を用いて、１５０１の前記ハイブリダイゼーションドメイン間のギャップを共有結合によって埋める新たなポリヌクレオチド種（１５０３）を合成してもよい。すなわち、この例で形成されるプローブ生成物は、単一の、連続した、位相的に閉じたＤＮＡ分子（例えば、環状分子）であり、遺伝子座１に対応する配列を有し、かつ、上述の標識および／またはアフィニティータグを担持するＤＮＡ分子である。さらに、１５０３は、おそらくはタイプ「Ｃ」の標識を担持するヌクレオチドを取り込んだ結果として、タイプ「Ｃ」の標識を１以上含み得る。この例は、プローブ１５０８を含む、遺伝子座２について形成されたプローブ生成物に関してもあてはまる。プローブ１５０１およびプローブ１５０８上の非ハイブリダイズ配列は、追加の特徴（制限酵素部位が考えられる）を備えてもよい。この実施形態の特徴の一つは、プローブ生成物は全て、連続した環状分子であるという点である。これにより、例えば、エキソヌクレアーゼを用いて直鎖状核酸分子を全て酵素分解することにより、プローブ生成物を他の全ての核酸から単離し得る。プローブ生成物には、これら標識の組合せが含まれる。遺伝子座１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、遺伝子座２からのプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含む。
図３６は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図３６は、２個のプローブセット（遺伝子座１用のプローブセット１個と遺伝子座２用のプローブセット１個）を示す。ただし、上述の通り、複数のプローブセットを各遺伝子座用に設計してもよい。１６０５および１６０６は、遺伝子座１および遺伝子座２にそれぞれ対応する標的分子である。
第１プローブセットは、メンバープローブ１６０２を含む。１６０２は、タイプ「Ａ」の標識（１６００）を含む。１６０２は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（１６０１）を含む。
メンバープローブ１６０９を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。ただし、１６０９は、タイプ「Ａ」と区別可能な、タイプ「Ｂ」の標識（１６０８）を含む。１６０９は、アフィニティータグ（１６０７）を含み、アフィニティータグ１６０７は、アフィニティータグ１６０１と同一でもよいし、固有のものであってもよい。多数のプローブセットを、「遺伝子座１」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ａ」を有するように設計してもよい。同様に、多数のプローブセットを、「遺伝子座２」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むが、いずれも同一の標識タイプ「Ｂ」を有するように設計してもよい。この実施形態では、前記多数の遺伝子座１用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよく、また、前記多数の遺伝子座２用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよい。
この実施形態では、プローブ１６０２および１６０９は、遺伝子座１または遺伝子座２に対応する配列にそれぞれハイブリダイズする。ＤＮＡポリメラーゼまたは別の酵素を用いて、新たなポリヌクレオチド配列を合成してもよい（例えば、遺伝子座１の場合には１６０３、あるいは、遺伝子座２の場合には１６１１）。この実施形態では、１６０３および１６１１は、おそらくはタイプ「Ｃ」の標識を担持するヌクレオチドを１以上取り込んだ結果として、タイプ「Ｃ」の標識（１６０４）を１以上含み得る。この例は、遺伝子座２について形成されたプローブ生成物に関してもあてはまる。したがって、プローブ生成物は、標識の組合せを含む。遺伝子座１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、遺伝子座２からのプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含む。この実施形態によれば、遺伝子座１または遺伝子座２における配列について、それぞれ高い特異性でプローブ生成物が得られる。
図３７は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図３７は、２個のプローブセット（遺伝子座１用のプローブセット１個と遺伝子座２用のプローブセット１個）を示す。ただし、上述の通り、複数のプローブセットを各遺伝子座用に設計してもよい。１７０４および１７０５は、遺伝子座１および遺伝子座２にそれぞれ対応する標的分子である。
第１プローブセットは、メンバープローブ１７０２を含む。１７０２は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（１７００）を含む。
メンバープローブ１７０８を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。１７０８は、アフィニティータグ（１７０６）を含み、アフィニティータグ１７０６は、アフィニティータグ１７００と同一でもよいし、固有のものであってもよい。多数のプローブセットを、「遺伝子座１」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むように設計してもよい。同様に、多数のプローブセットを、「遺伝子座２」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含む設計してもよい。この実施形態では、前記多数の遺伝子座１用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよく、また、前記多数の遺伝子座２用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよい。
この実施形態では、プローブ１７０２および１７０８は、遺伝子座１および遺伝子座２に対応する配列にそれぞれハイブリダイズする。遺伝子座１用および遺伝子座２用のプローブは、それぞれ、ハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドが、遺伝子座１用と遺伝子座２用とで異なるように設計されている。この例では、１７０２のハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドは「Ａ」であり、１７０８のハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドは「Ｔ」である。この実施形態では、遺伝子座１用プローブは全て、ハイブリダイゼーションドメインに直接隣接する１番目のヌクレオチドが、遺伝子座２用プローブのハイブリダイゼーションドメインに直接隣接する１番目のヌクレオチドとは異なるヌクレオチドからなるように設計するものとする。すなわち、遺伝子座１用および遺伝子座２用のプローブセットは、その設計上、前記ハイブリダイゼーションドメインに直接隣接する１番目のヌクレオチドの識別性に基づき、互いに区別し得る。
この実施形態では、ＤＮＡポリメラーゼまたは別の酵素を使用し、少なくとも１つの付加ヌクレオチドをプローブ配列のそれぞれに付加する。この例では、前記ＤＮＡポリメラーゼに対するヌクレオチド基質は、単一の付加を可能にできる（例えば、前記ヌクレオチドは、ジデオキシチェーンターミネーターでもよい）。すなわち、新たなヌクレオチドを１つだけ、各プローブ配列に付加するものとする。この例では、プローブ１７０２に付加された前記ヌクレオチドは、タイプ「Ａ」の標識（１７０３）を１以上含む。プローブ１７０８に付加された前記ヌクレオチドは、タイプ「Ｂ」の標識（１７０９）を１以上含み、これにより、遺伝子座１から生じるプローブ生成物を、遺伝子座２から生じるプローブ生成物と区別し得る。
図３８は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図３８は、２個のプローブセット（遺伝子座１用のプローブセット１個と遺伝子座２用のプローブセット１個）を示す。ただし、上述の通り、複数のプローブセットを各遺伝子座用に設計してもよい。１８０４および１８０５は、遺伝子座１および遺伝子座２にそれぞれ対応する標的分子である。
第１プローブセットは、メンバープローブ１８０２を含む。１８０２は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（１８００）を含む。
メンバープローブ１８０８を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。１８０８は、アフィニティータグ（１８０６）を含み、アフィニティータグ１８０６は、アフィニティータグ１８００と同一でもよいし、固有のものであってもよい。多数のプローブセットを、「遺伝子座１」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むように設計してもよい。同様に、多数のプローブセットを、「遺伝子座２」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含む設計してもよい。この実施形態では、前記多数の遺伝子座１用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよく、また、前記多数の遺伝子座２用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよい。
この実施形態では、プローブ１８０２および１８０８は、遺伝子座１および遺伝子座２に対応する配列にそれぞれハイブリダイズする。遺伝子座１用および遺伝子座２用のプローブは、それぞれ、ハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドが、遺伝子座１用と遺伝子座２用とで異なるように設計されている。この例では、１８０２のハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドは「Ａ」であり、１８０８のハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドは「Ｔ」である。この実施形態では、遺伝子座１用プローブは全て、ハイブリダイゼーションドメインに直接隣接する１番目のヌクレオチドが、遺伝子座２用プローブのハイブリダイゼーションドメインに直接隣接する１番目のヌクレオチドとは異なるヌクレオチドからなるように設計するものとする。すなわち、遺伝子座１用および遺伝子座２用のプローブセットは、その設計上、前記ハイブリダイゼーションドメインに直接隣接する１番目のヌクレオチドの識別性に基づき、互いに区別し得る。
この実施形態では、ＤＮＡポリメラーゼまたは別の酵素を使用し、少なくとも１つの付加ヌクレオチドをプローブ配列のそれぞれに付加する。この例では、前記ＤＮＡポリメラーゼに対するヌクレオチド基質は、（おそらくは、反応混合物に添加するヌクレオチドが、ジデオキシヌクレオチドであるため）単一の付加を可能にできる。すなわち、新たなヌクレオチドを１つだけ、各プローブ配列に付加するものとする。この例では、プローブ１８０２に付加された前記ヌクレオチドは、タイプ「Ａ」の標識（１８０３）を１以上含む。プローブ１８０８に付加された前記ヌクレオチドは、タイプ「Ｂ」の標識（１８０９）を１以上含み、これにより、遺伝子座１から生じるプローブ生成物を、遺伝子座２から生じるプローブ生成物と区別し得る。
この実施形態では、前記プローブ１８０２および１８０８は、タイプ「Ｃ」の標識（１８０１、１８０６）を１以上含む。したがって、プローブ生成物は、標識の組合せを含む。遺伝子座１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、遺伝子座２からのプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含む。
図３９は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図３９は、２個のプローブセット（遺伝子座１用のプローブセット１個と遺伝子座２用のプローブセット１個）を示す。ただし、上述の通り、複数のプローブセットを各遺伝子座用に設計してもよい。１９０６および１９０７は、遺伝子座１および遺伝子座２にそれぞれ対応する標的分子である。
第１プローブセットは、メンバープローブ１９０２を含む。１９０２は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（１９０１）を含む。
メンバープローブ１９１０を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。１９１０は、アフィニティータグ（１９０８）を含み、アフィニティータグ１９０８は、アフィニティータグ１９０１と同一でもよいし、固有のものであってもよい。多数のプローブセットを、「遺伝子座１」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むように設計してもよい。同様に、多数のプローブセットを、「遺伝子座２」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含む設計してもよい。この実施形態では、前記多数の遺伝子座１用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよく、また、前記多数の遺伝子座２用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよい。
この実施形態では、プローブ１９０２および１９１０は、遺伝子座１および遺伝子座２に対応する配列にそれぞれハイブリダイズする。遺伝子座１用および遺伝子座２用のプローブは、それぞれ、ハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドが、遺伝子座１用と遺伝子座２用とで異なるように設計されている。この例では、１９０２のハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドは「Ａ」であり、１９１０のハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドは「Ｔ」である。この実施形態では、遺伝子座１用プローブは全て、ハイブリダイゼーションドメインに直接隣接する１番目のヌクレオチドが、遺伝子座２用プローブのハイブリダイゼーションドメインに直接隣接する１番目のヌクレオチドとは異なるヌクレオチドからなるように設計するものとする。すなわち、遺伝子座１用および遺伝子座２用のプローブセットは、その設計上、前記ハイブリダイゼーションドメインに直接隣接する１番目のヌクレオチドの識別性に基づき、互いに区別し得る。異なるヌクレオチド（遺伝子座１用および遺伝子座２用のプローブを区別するために使用したものではない）が、チェーンターミネーターの役割を果たすべきである。この特定の例では、標的分子上の「Ａ」ヌクレオチドを使用して遺伝子座１用のプローブを区別し、「Ｔ」ヌクレオチドを使用して遺伝子座２用のプローブを区別する。この例では、「Ｃ」ヌクレオチドが、チェーンターミネーターの役割を果たしてもよい。この場合、「Ｃ」ヌクレオチドを、鎖伸長を行えないように、アッセイに加える（例えば、ジデオキシＣ）。もう一つのさらなる制限事項は、前記プローブ配列が、１９０６上において、遺伝子座１用区別ヌクレオチドと前記チェーンターミネーターヌクレオチドとの間に、遺伝子座２用区別ヌクレオチドが存在しないよう設計されていることである。この例では、１９０６上において、１９０２のハイブリダイゼーションドメインの後、かつ、前記チェーンターミネーターＣと対合するＧの前には、「Ｔ」ヌクレオチドは存在しない。
この実施形態では、ＤＮＡポリメラーゼまたは同様の酵素を用いて新たなヌクレオチド配列を合成する。前記遺伝子座１用区別ヌクレオチドの部位に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ａ」の標識（１９０３）を１以上含む。前記遺伝子座２用区別ヌクレオチドの部位に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ｂ」の標識（１９１１）を１以上含み、これにより、遺伝子座１に関するプローブ生成物は、遺伝子座２から生じるプローブ生成物と区別され得る。この実施形態では、連鎖停止位置に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ｃ」の標識（１９１２）を１以上含む。したがって、プローブ生成物は、標識の組合せを含む。遺伝子座１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、遺伝子座２からのプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含む。
別の実施形態では、前記チェーンターミネーターは、標識を含んでいなくてもよい。この実施形態では、タイプ「Ｃ」の標識を１以上含む第４ヌクレオチドを、前記アッセイに加えてもよい。この第４ヌクレオチドは、アリル１用の区別ヌクレオチド（この例では、Ａ）と対合せず、前記アリル２用の区別ヌクレオチド（この例では、Ｔ）と対合せず、前記チェーンターミネーターヌクレオチド（この例では、Ｇ）とも対合しない。この例では、タイプ「Ｃ」の標識を１以上担持することになる前記第４ヌクレオチドはＧであり、１９０６および１９０７上のＣの部位と対合する。したがって、プローブ生成物は、標識の組合せを含む。遺伝子座１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、遺伝子座２からのプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」のおよびタイプ「Ｃ」の標識を含む。
図４０は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図４０は、２個のプローブセット（遺伝子座１用のプローブセット１個と遺伝子座２用のプローブセット１個）を示す。ただし、上述の通り、複数のプローブセットを各遺伝子座用に設計してもよい。２００５および２００６は、遺伝子座１および遺伝子座２にそれぞれ対応する標的分子である。
第１プローブセットは、メンバープローブ２００１を含む。２００１は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（２０００）を含む。
メンバープローブ２００８を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。２００８は、アフィニティータグ（２００７）を含み、アフィニティータグ２００７は、アフィニティータグ２０００と同一でもよいし、固有のものであってもよい。多数のプローブセットを、「遺伝子座１」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むように設計してもよい。同様に、多数のプローブセットを、「遺伝子座２」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含む設計してもよい。この実施形態では、前記多数の遺伝子座１用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよく、また、前記多数の遺伝子座２用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよい。
この実施形態では、プローブ２００１および２００８は、遺伝子座１および遺伝子座２に対応する配列にそれぞれハイブリダイズする。遺伝子座１用および遺伝子座２用のプローブは、それぞれ、１以上の区別ヌクレオチド（この例では、「Ａ」は遺伝子座１用の区別ヌクレオチド、「Ｔ」は遺伝子座２用の区別ヌクレオチド）を有し、その後に、前記プローブのハイブリダイゼーションドメインに隣接するチェーンターミネーターヌクレオチド（この実施例では「Ｇ」）が続くよう設計されている。重要なのは、２００５上の２００１のハイブリダイゼーションドメインと２００５上のチェーンターミネーターヌクレオチドとの間には、遺伝子座２用の区別ヌクレオチド（この例では、「Ｔ」）が存在しないことである。同様に、２００６上の２００８のハイブリダイゼーションドメインと２００６上のチェーンターミネーターヌクレオチドとの間には、遺伝子座１用の区別ヌクレオチド（この例では、「Ａ」）は存在しない。
この実施形態では、ＤＮＡポリメラーゼまたは同様の酵素を用いた新たなヌクレオチド配列（２００４、２０１１）の合成を、チェーンターミネーターヌクレオチド（一例として、ジデオキシＣが考えられる）の付加まで実施する。この実施形態では、前記遺伝子座１用の区別ヌクレオチドの部位に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ａ」の標識（２００３）を１以上含む。前記遺伝子座２用の区別ヌクレオチドの部位に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ｂ」の標識（２０１０）を１以上含み、これにより、遺伝子座１に関するプローブ生成物は、遺伝子座２から生じるプローブ生成物と明確に区別され得る。
図４１は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図４１は、２個のプローブセット（遺伝子座１用のプローブセット１個と遺伝子座２用のプローブセット１個）を示す。ただし、上述の通り、複数のプローブセットを各遺伝子座用に設計してもよい。２１０５および２１０６は、遺伝子座１および遺伝子座２にそれぞれ対応する標的分子である。
第１プローブセットは、メンバープローブ２１０２を含む。２１０２は、プローブ生成物の単離および同定に使用できるアフィニティータグ（２１００）を含む。
メンバープローブ２１０９を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。２１０９は、アフィニティータグ（２１０７）を含み、アフィニティータグ２１０７は、アフィニティータグ２１００と同一でもよいし、固有のものであってもよい。多数のプローブセットを、「遺伝子座１」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含むように設計してもよい。同様に、多数のプローブセットを、「遺伝子座２」を標的とし、それぞれ固有のプローブ配列を含む設計してもよい。この実施形態では、前記多数の遺伝子座１用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよく、前記多数の遺伝子座２用プローブセットに使用するアフィニティータグは、同一であっても、それぞれ固有のものであってもよい。
この実施形態では、プローブ２１０２および２１０９は、遺伝子座１および遺伝子座２に対応する配列にそれぞれハイブリダイズする。遺伝子座１用および遺伝子座２用のプローブは、それぞれ、１以上の区別ヌクレオチド（この例では、「Ａ」は遺伝子座１用の区別ヌクレオチド、「Ｔ」は遺伝子座２用の区別ヌクレオチド）を有し、その後に、前記プローブのハイブリダイゼーションドメインに隣接するチェーンターミネーターヌクレオチド（この実施例では「Ｇ」）が続くよう設計されている。重要なのは、２１０５上の２１０２のハイブリダイゼーションドメインと２１０５上のチェーンターミネーターヌクレオチドとの間には、遺伝子座２用の区別ヌクレオチド（この例では、「Ｔ」）が存在しないことである。同様に、２１０６上の２１０９のハイブリダイゼーションドメインと２１０６上のチェーンターミネーターヌクレオチドとの間には、遺伝子座１用の区別ヌクレオチド（この例では、「Ａ」）は存在しない。
この実施形態では、ＤＮＡポリメラーゼまたは同様の酵素を用いた新たなヌクレオチド配列（２１０４、２１１０）の合成を、チェーンターミネーターヌクレオチド（一例として、ジデオキシＣが考えられる）の付加まで実施する。この実施形態では、前記遺伝子座１用の区別ヌクレオチドの部位に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ａ」の標識（２１０３）を１以上含む。前記遺伝子座２用の区別ヌクレオチドの部位に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ｂ」の標識（２１１０）を１以上含み、これにより、遺伝子座１に関するプローブ生成物は、遺伝子座２から生じるプローブ生成物と明確に区別され得る。
この実施形態では、前記プローブ２１０２および２１０９は、タイプ「Ｃ」の標識（２１０１、２１０８）を１以上含む。したがって、プローブ生成物は、標識の組合せを含む。遺伝子座１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、遺伝子座２からのプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含む。
図４２は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図４２は、同一遺伝子座の各種アリルを同定するための２個のプローブセットを示す。例えば、妊娠中の女性から単離したセルフリーＤＮＡの場合には、母系および胎児のアリルを区別するため、あるいは、臓器移植のレシピエントのセルフリーＤＮＡの場合には、ホストとドナーのアリルを区別するためである。図４２は、２個のプローブセット（アリル１用のプローブセット１個とアリル２用のプローブセット１個）を示す。２２０３および２２０４は、アリル１およびアリル２にそれぞれ対応する標的分子である。
第１プローブセットは、メンバープローブ２２０１を含む。２２０１は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（２２００）を含む。この実施形態では、前記２つの異なるアリルの同定に使用する前記プローブセットは、同一である。すなわち、前記アリル２用のプローブセットは、メンバープローブ２２０１からなる。この実施形態では、プローブ２２０１は、図４２に示すアリル１に対応する配列およびアリル２に対応する配列にそれぞれハイブリダイズする。プローブ２２０１は、ハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドが、アリル１用とアリル２用とで異なるように設計されている。言い換えると、前記ハイブリダイゼーションドメインに隣接する１番目のヌクレオチドは、一塩基多型、すなわちＳＮＰであってもよい。この例では、２２０３上における、２２０１のハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドは「Ａ」であり、２２０４上における、２２０１のハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドは「Ｔ」である。すなわち、アリル１およびアリル２から生じるプローブ生成物は、前記ハイブリダイゼーションドメインに直接隣接する１番目のヌクレオチドの識別性に基づき、互いに区別し得る。
この実施形態では、ＤＮＡポリメラーゼまたは別の酵素を使用し、少なくとも１つの付加ヌクレオチドをプローブ配列のそれぞれに付加する。この例では、前記ＤＮＡポリメラーゼに対するヌクレオチド基質は、（おそらくは、反応混合物に添加するヌクレオチドが、ジデオキシヌクレオチドであるため）単一の付加を可能にできる。すなわち、新たなヌクレオチドを１つだけ、各プローブ配列に付加するものとする。この例では、アリル１用のプローブ２２０１に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ａ」の標識（２２０２）を１以上含む。アリル２用のプローブ２２０１に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ｂ」の標識（２２０５）を１以上含み、これにより、アリル１に関するプローブ生成物を、アリル２から生じるプローブ生成物と明確に区別し得る。すなわち、アリル１に関するプローブ生成物は、プローブ２２０１と、タイプ「Ａ」の標識を１以上担持する１つの付加ヌクレオチドとからなり、アリル２に関するプローブ生成物は、プローブ２２０１と、タイプ「Ｂ」の標識を１以上担持する１つの付加ヌクレオチドとからなる。
図４３は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図４３は、同一遺伝子座の各種アリルを同定するための２個のプローブセットを示す。例えば、妊娠中の女性から単離したセルフリーＤＮＡの場合には、母系および胎児のアリルを区別するため、あるいは、臓器移植のレシピエントのセルフリーＤＮＡの場合には、ホストとドナーのアリルを区別するためである。図４３は、２個のプローブセット（アリル１用のプローブセット１個とアリル２用のプローブセット１個）を示す。２３０４および２３０５は、アリル１およびアリル２にそれぞれ対応する標的分子である。
第１プローブセットは、メンバープローブ２３０２を含む。２３０２は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（２３００）を含む。この実施形態では、前記２つの異なるアリルの同定に使用する前記プローブセットは、同一である。すなわち、前記アリル２用のプローブセットは、メンバープローブ２３０２からなる。この実施形態では、プローブ２３０２は、図４３に示すアリル１に対応する配列およびアリル２に対応する配列にそれぞれハイブリダイズする。プローブ２３０２は、ハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドが、アリル１用とアリル２用とで異なるように設計されている。言い換えると、前記ハイブリダイゼーションドメインに隣接する１番目のヌクレオチドは、一塩基多型、すなわちＳＮＰであってもよい。この例では、２３０４上における、２３０２のハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドは「Ａ」であり、２３０５上における、２３０２のハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドは「Ｔ」である。すなわち、アリル１およびアリル２から生じるプローブ生成物は、前記ハイブリダイゼーションドメインに直接隣接する１番目のヌクレオチドの識別性に基づき、互いに区別し得る。
この実施形態では、ＤＮＡポリメラーゼまたは別の酵素を使用し、少なくとも１つの付加ヌクレオチドをプローブ配列のそれぞれに付加する。この例では、前記ＤＮＡポリメラーゼに対するヌクレオチド基質は、（おそらくは、反応混合物に添加するヌクレオチドが、ジデオキシヌクレオチドであるため）単一の付加を可能にできる。すなわち、新たなヌクレオチドを１つだけ、各プローブ配列に付加するものとする。この例では、アリル１用のプローブ２３０２に付加された前記ヌクレオチドは、タイプ「Ａ」の標識（２３０３）を１以上含む。アリル２用のプローブ２３０２に付加された前記ヌクレオチドは、タイプ「Ｂ」の標識（２３０６）を１以上含み、これにより、アリル１から生じるプローブ生成物を、アリル２から生じるプローブ生成物と明確に区別し得る。すなわち、アリル１に関するプローブ生成物は、プローブ２３０２と、タイプ「Ａ」の標識を１以上担持する１つの付加ヌクレオチドとからなり、アリル２に関するプローブ生成物は、プローブ２３０２と、タイプ「Ｂ」の標識を１以上担持する１つの付加ヌクレオチドとからなる。
この実施形態では、前記プローブ２３０２は、タイプ「Ｃ」の標識（２３０１）を１以上含む。したがって、プローブ生成物は、標識の組合せを含む。アリル１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、アリル２からのプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」のおよびタイプ「Ｃ」の標識を含む。
図４４は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図４４は、同一遺伝子座の各種アリルを同定するための２個のプローブセットを示す。例えば、妊娠中の女性から単離したセルフリーＤＮＡの場合には、母系および胎児のアリルを区別するため、あるいは、臓器移植のレシピエントのセルフリーＤＮＡの場合には、ホストとドナーのアリルを区別するためである。図４４は、２個のプローブセット（アリル１用のプローブセットとアリル２用のプローブセット）を示す。２４０５および２４０６は、アリル１およびアリル２にそれぞれ対応する標的分子である。
第１プローブセットは、メンバープローブ２４０１を含む。２４０１は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（２４００）を含む。この実施形態では、２つの異なるアリルの同定に使用する前記プローブセットは、同一である。すなわち、前記アリル２用のプローブセットは、メンバープローブ２４０１からなる。この実施形態では、プローブ２４０１は、図４４に示すアリル１に対応する配列およびアリル２に対応する配列にそれぞれハイブリダイズする。プローブ２４０１は、ハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドが、アリル１用とアリル２用とで異なるように設計されている。言い換えると、前記ハイブリダイゼーションドメインに隣接する１番目のヌクレオチドは、一塩基多型、すなわちＳＮＰであってもよい。この例では、２４０５上における、２４０１のハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドは「Ａ」であり、２４０６上における、２４０１のハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドは「Ｔ」である。すなわち、アリル１およびアリル２から生じるプローブ生成物は、前記ハイブリダイゼーションドメインに直接隣接する１番目のヌクレオチドの識別性に基づき、互いに区別し得る。
この実施形態では、ＤＮＡポリメラーゼまたは別の酵素を使用し、少なくとも１つの付加ヌクレオチドをプローブ配列のそれぞれに付加する。この例では、アリル１用のプローブ２４０１に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ａ」の標識（２４０２）を１以上含む。アリル２用のプローブ２４０１に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ｂ」の標識（２４０７）を１以上含み、これにより、遺伝子座１に関するプローブ生成物は、遺伝子座２から生じるプローブ生成物と明確に区別される。すなわち、アリル１に関するプローブ生成物は、プローブ２４０１と、タイプ「Ａ」の標識を１以上担持する付加ヌクレオチドを含み、アリル２に関するプローブ生成物は、プローブ２４０１と、タイプ「Ｂ」の標識を１以上担持する付加ヌクレオチドを含む。異なるヌクレオチド（アリル１をアリル２と区別するために使用したものではない）が、チェーンターミネーターの役割を果たすべきである。この特定の例では、標的分子上の「Ａ」ヌクレオチドを使用してアリル１を識別し、「Ｔ」ヌクレオチドを使用してアリル２を識別する。この例では、「Ｃ」ヌクレオチドが、チェーンターミネーターの役割を果たしてもよい。この場合、「Ｃ」ヌクレオチドを、鎖伸長を行えないように、アッセイに加える（例えば、ジデオキシＣ）。もう一つのさらなる制限事項は、前記プローブ配列が、２４０５上において、アリル１用区別ヌクレオチドと前記チェーンターミネーターヌクレオチドとの間に、アリル２用区別ヌクレオチドが存在しないよう設計されていることである。この例では、２４０５上において、２４０１のハイブリダイゼーションドメインの後、かつ、前記チェーンターミネーターＣと対合するＧの前には、「Ｔ」ヌクレオチドは存在しない。
この実施形態では、ＤＮＡポリメラーゼまたは同様の酵素を用いて新たなヌクレオチド配列を合成する。前記アリル１用区別ヌクレオチドの部位に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ａ」の標識（２４０２）を１以上含む。前記アリル２用区別ヌクレオチドの部位に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ｂ」の標識（２４０７）を１以上含み、これにより、アリル１に関するプローブ生成物は、アリル２から生じるプローブ生成物と明確に区別され得る。この実施形態では、連鎖停止位置に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ｃ」の標識（２４０３）を１以上含む。したがって、プローブ生成物は、標識の組合せを含む。アリル１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、アリル２からのプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」のおよびタイプ「Ｃ」の標識を含む。
図４５は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図４５は、同一遺伝子座の各種アリルを同定するための２個のプローブセットを示す。例えば、妊娠中の女性から単離したセルフリーＤＮＡの場合には、母系および胎児のアリルを区別するため、あるいは、臓器移植のレシピエントのセルフリーＤＮＡの場合には、ホストとドナーのアリルを区別するためである。図４５は、２個のプローブセット（アリル１用のプローブセット１個とアリル２用のプローブセット１個）を示す。２５０５および２５０６は、アリル１およびアリル２にそれぞれ対応する標的分子である。
第１プローブセットは、メンバープローブ２５０１を含む。２５０１は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（２５００）を含む。この実施形態では、２つの異なるアリルの同定に使用する前記プローブセットは、同一である。すなわち、前記アリル２用のプローブセットは、メンバープローブ２５０１からなる。この実施形態では、プローブ２５０１は、図４５に示すアリル１に対応する配列およびアリル２に対応する配列にそれぞれハイブリダイズする。プローブ２５０１は、ハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドが、アリル１用とアリル２用とで異なるように設計されている。言い換えると、前記ハイブリダイゼーションドメインに隣接する１番目のヌクレオチドは、一塩基多型、すなわちＳＮＰであってもよい。この例では、２５０５上における、２５０１のハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドは「Ａ」であり、２５０６上における、２５０１のハイブリダイゼーションドメインの隣の１番目の隣接ヌクレオチドは「Ｔ」である。すなわち、アリル１およびアリル２から生じるプローブ生成物は、前記ハイブリダイゼーションドメインに直接隣接する１番目の塩基の識別性に基づき、互いに区別し得る。
この実施形態では、ＤＮＡポリメラーゼまたは別の酵素を使用し、少なくとも１つの付加ヌクレオチドをプローブ配列のそれぞれに付加する。この例では、アリル１用のプローブ２５０１に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ａ」の標識（２５０２）を１以上含む。アリル２用のプローブ２５０１に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ｂ」の標識（２５０７）を１以上含み、これにより、遺伝子座１に関するプローブ生成物は、遺伝子座２から生じるプローブ生成物と明確に区別される。すなわち、アリル１に関するプローブ生成物は、プローブ２５０１と、タイプ「Ａ」の標識を１以上担持する付加ヌクレオチドを含み、アリル２に関するプローブ生成物は、プローブ２５０１と、タイプ「Ｂ」の標識を１以上担持する付加ヌクレオチドを含む。異なるヌクレオチド（アリル１をアリル２と区別するために使用したものではない）が、チェーンターミネーターの役割を果たすべきである。この特定の例では、標的分子上の「Ａ」ヌクレオチドを使用してアリル１を識別し、「Ｔ」ヌクレオチドを使用してアリル２を識別する。この例では、「Ｃ」ヌクレオチドが、チェーンターミネーターの役割を果たしてもよい。この場合、「Ｃ」ヌクレオチドを、鎖伸長を行えないように、アッセイに加える（例えば、ジデオキシＣ）。もう一つのさらなる制限事項は、前記プローブ配列が、２５０５上において、アリル１用区別ヌクレオチドと前記チェーンターミネーターヌクレオチドとの間に、アリル２用区別ヌクレオチドが存在しないよう設計されていることである。この例では、２５０５上において、２５０１のハイブリダイゼーションドメインの後、かつ、前記チェーンターミネーターＣと対合するＧの前には、「Ｔ」ヌクレオチドは存在しない。
この実施形態では、ＤＮＡポリメラーゼまたは同様の酵素を用いて新たなヌクレオチド配列を合成する。前記アリル１用区別ヌクレオチドの部位に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ａ」の標識（２５０２）を１以上含む。前記アリル２用区別ヌクレオチドの部位に付加されたヌクレオチドは、タイプ「Ｂ」の標識（２５０７）を１以上含み、これにより、アリル１に関するプローブ生成物は、アリル２から生じるプローブ生成物と明確に区別され得る。この実施形態では、タイプ「Ｃ」の標識（２５０８、２５０３）を１以上含む第４ヌクレオチドを、前記アッセイに加えてもよい。この第４ヌクレオチドは、アリル１用の区別ヌクレオチド（この例では、Ａ）と対合せず、前記アリル２用の区別ヌクレオチド（この例では、Ｔ）と対合せず、前記チェーンターミネーターヌクレオチド（この例では、Ｇ）とも対合しない。この例では、タイプ「Ｃ」の標識を１以上担持することになる前記第４ヌクレオチドはＧであり、２５０６および２５０６上のＣの部位と対合する。したがって、プローブ生成物は、標識の組合せを含む。アリル１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、アリル２からのプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」のおよびタイプ「Ｃ」の標識を含む。
図４６は、図２１に示す基本手順の変形例を示す。図４６は、同一遺伝子座の各種アリルを同定するための２個のプローブセットを示す。例えば、妊娠中の女性から単離したセルフリーＤＮＡの場合には、母系および胎児のアリルを区別するため、あるいは、臓器移植のレシピエントのセルフリーＤＮＡの場合には、ホストとドナーのアリルを区別するためである。図４６は、２個のプローブセット（アリル１用のプローブセット１個とアリル２用のプローブセット１個）を示す。２６０５および２６０６は、アリル１およびアリル２にそれぞれ対応する標的分子である。第１プローブセットは、メンバープローブ２６０２を含む。２６０２は、タイプ「Ａ」の標識（２６０１）を含む。２６０２は、プローブ生成物の単離および同定に使用し得るアフィニティータグ（２６００）を含む。
メンバープローブ２６０９を有する第２プローブセットは、第１プローブセットにおける各特徴を備えている。ただし、２６０９は、タイプ「Ａ」と区別可能な、タイプ「Ｂ」の標識（２６０８）を含む。２６０９は、アフィニティータグ（２６０７）を含み、アフィニティータグ２６０７は、アフィニティータグ２６００と同一でもよいし、固有のものであってもよい。
この実施形態では、２６０２および２６０９は、は、ほぼ同一の配列を含み、これら配列の違いはヌクレオチド１つのみである。したがって、これらの２つのプローブのハイブリダイゼーション配列は、アリル１（２６０５）またはアリル２（２６０６）に相補的である。さらに、２６０２および２６０９の各ハイブリダイゼーションドメインの長さ、ならびにハイブリダイゼーションの実験条件は、プローブ２６０２がアリル１のみにハイブリダイズし、プローブ２６０９がアリル２のみにハイブリダイズするように設定される。この種のアッセイの目的は、試料中のアリル１およびアリル２の頻度の正確な定量化を可能にすることである。
この実施形態では、ＤＮＡポリメラーゼまたは別の酵素を使用して、新たなポリヌクレオチド配列を合成してもよい（例えば、アリル１の場合は２６０４、あるいは、アリル２の場合は２６１１）。この実施形態では、２６０４および２６１１は、おそらくはタイプ「Ｃ」の標識を担持するヌクレオチドを１以上取り込んだ結果として、タイプ「Ｃ」の標識（２６０３、２６１０）を１以上含み得る。したがって、プローブ生成物は、標識の組合せを含む。アリル１に関しては、プローブ生成物は、タイプ「Ａ」およびタイプ「Ｃ」の標識を含み、アリル２からのプローブ生成物は、タイプ「Ｂ」のおよびタイプ「Ｃ」の標識を含む。この実施形態によれば、アリル１またはアリル２おける配列について、それぞれ高い特異性でプローブ生成物が得られる。
図５５〜５８は、図２１〜４６に示す基本手順の変形例を示す。図５５は、２個のプローブセット（遺伝子座１用のプローブセット１個と遺伝子座２用のプローブセット１個）を示しているが、先に述べたように、各遺伝子座に対して複数のプローブセットを設計してもよい。前記遺伝子座１用プローブセットの左アームは、フォワードプライミング配列、アフィニティータグ配列、および遺伝子座１の配列に対するホモログからなる。前記遺伝子座１用プローブセットの右アームは、遺伝子座１の配列に対するホモログおよび前記遺伝子座１用プローブセットを標識Ａで標識付けするためのリバースプライミング配列からなる。前記遺伝子座２用プローブセットの左アームは、フォワードプライミング配列、アフィニティータグ配列、および遺伝子座２の配列に対するホモログからなる。前記遺伝子座２用プローブセットの右アームは、遺伝子座２の配列に対するホモログおよび前記遺伝子座２用プローブセットを標識Ｂで標識付けするためのリバースプライミング配列からなる。前記フォワードプライミング配列および前記アフィニティータグ配列は、遺伝子座１用および遺伝子座２用の両プローブセットにおいて同一である。前記相同配列は、単一の遺伝子座に特異的である。各プローブセットの遺伝子座相同配列は互いに直接隣接し、これらプローブが標的遺伝子座にハイブリダイズすると、前記相同配列同士が直接接触し、よって、ライゲーションにより一つの切れ目のない分子を形成し得る。前記リバースプライミング配列は、特定の遺伝子座に関するプローブ生成物の標識付けに使用される、特定のアフィニティータグ配列用の前記標識（例えば、標識Ａまたは標識Ｂ）に特異的である。
図５６は、図５５に示すプローブセットのようなプローブセットの集まりに適用される処理ワークフローを示す。図５６は、１つの遺伝子座に１種類のプローブセット（例えば、図５５に示す遺伝子座１用のプローブセット）が対応する例を示している。工程１において、プローブセットの集まりを、精製したセルフリーＤＮＡと混合する。工程２において、各プローブセットにおける遺伝子座特異的配列を、前記セルフリーＤＮＡ試料中の対応する相同配列とハイブリダイズさせる。工程３において、リガーゼ酵素を添加し、その触媒作用により、前記左アームのホモログ上の３’塩基と、前記右ホモログの５’側アームとの間にホスホジエステル結合を形成し、前記２つのアーム間のニックを閉じ、これにより、プローブ生成物である１つの切れ目のない分子を形成する。工程４において、修飾プライマーおよびＰＣＲ反応成分（Ｔａｑポリメラーゼ、ｄＮＴＰ、および反応緩衝液）を添加し、前記ライゲーションにより得られたプローブ生成物を増幅する。フォワードプライマーは、工程６で使用するλエキソヌクレアーゼに対する好適な鋳型とするため、５’リン酸基を有するように修飾され、リバースプライマーは、特定の遺伝子座に関するプローブ生成物に特異的な、特定のアフィニティータグ用の標識（青丸）を含むように修飾される。工程５において、前記プローブ生成物をＰＣＲ増幅し、順鎖が５’リン酸基を含み、逆鎖が５’末端標識を含む二本鎖ＰＣＲ産物を生じさせる。工程６において、λエキソヌクレアーゼを添加し、前記順鎖を５’→３’方向に分解させる。ここで、前記順鎖は、５’リン酸基により、λエキソヌクレアーゼ分解に好適な鋳型とされている。この結果、５’末端標識を有する一本鎖（逆鎖のみ）が得られる。この一本鎖が、マイクロアレイまたは単層にハイブリダイズさせる、標識された標的物質に相当する。
図５７は、図５６に示す処理ワークフローの変形例を示す。この実施形態では、各プローブセットの左アームが、同図の工程１〜６において「Ｂ」で示すように、端末ビオチン分子を含む。このビオチン化により、プローブ生成物の集まりを、前記ハイブリダイゼーション−ライゲーション反応終了後かつ前記ＰＣＲ増幅の前に、精製することが可能となる。この実施形態のワークフローは、工程１〜３に関しては、図５７に示すワークフローと同一である。工程４において、ストレプトアビジンコート磁気ビーズを、前記ハイブリダイゼーション−ライゲーション反応に添加する。プローブ生成物に含まれる前記ビオチン分子により、前記生成物が、前記ストレプトアビジンに結合される。工程５において、前記磁気ビーズを洗浄して非ビオチン化ＤＮＡ（セルフリーゲノムＤＮＡおよび右アームオリゴヌクレオチド）を除去することにより、精製されたプローブ生成物が得られる。工程６〜９は、図５６に示す工程４〜７について記載した方法と同様の方法で実施する。
図５８は、遺伝子座１および遺伝子座２に関するプローブ生成物を、異なる標識分子で標識する方法の一例を示している。図５８Ａでは、１回のＰＣＲ増幅反応で、遺伝子座１に関するプローブ生成物を標識Ａ（緑）で、遺伝子座２に関するプローブ生成物を標識Ｂ（赤）で標識する。両遺伝子座に関するプローブ生成物は、アフィニティータグ配列Ａを含む。図５８Ｂにおいて、異なる標識で標識されたプローブ生成物の混合物を、前記アフィニティータグＡ配列に相補的な捕捉プローブ配列を備えたマイクロアレイ上の位置にハイブリダイズさせる。図５８Ｃにおいて、前記マイクロアレイ位置を画像化し、標識Ａおよび標識Ｂの分子の個数を計数し、試料中に存在する遺伝子座１および遺伝子座２のレベルを相対的に測定する。
図５９は、前記ハイブリダイゼーション−ライゲーションプロセスを使用し、１つの遺伝子座について多数の遺伝子位置を示すプローブ生成物を、リガーゼ酵素特異的に生成し得る根拠を提示している。８個のプローブセット（図５５に示すように、それぞれ左アーム部分および右アーム部分からなり、かつ、８箇所の第１８染色体位置に対するホモログを含む）を、合成オリゴヌクレオチド鋳型（約４８ヌクレオチド）にハイブリダイズさせ、リガーゼ酵素を用いたライゲーションを行い、前記左右のアームを連結させた。反応生成物を、変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動により分析した。ゲルレーン１は、ＤＮＡバンドサイズを示す分子量ラダーを含む。レーン２〜９は、前記８個の第１８染色体プローブセットのハイブリダイゼーション−ライゲーション反応生成物を含む。約１００ヌクレオチドのＤＮＡバンド（約６０ヌクレオチドの左アームと約４０ヌクレオチドの右アームのプローブ生成物を表す）が、レーン２〜９のそれぞれに存在している。レーン１０および１１は、リガーゼ酵素を添加しないネガティブコントロール反応を含む。約１００ヌクレオチドのＤＮＡバンドは、レーン１０および１１には存在しない。
図６０は、プローブセットを使用してコピー数状態の相対的変動を検出し得ることを示すデータを提示している。８箇所の異なるＸ染色体位置に対するホモログを含む８個のプローブセットの混合物を使用し、表１に示す異なる個数のＸ染色体を含む細胞株に対するアッセイを行った。
図５７に示すハイブリダイゼーション−ライゲーションプロセスと精製プロセス（工程１〜５）の後に、定量ＰＣＲを使用し、各細胞株について、存在するプローブ生成物の量を求めた。図６０Ａに示すように、前記各種細胞株に関するコピー数状態の測定値は、表１に示す、期待された動向と一致していた。例えば、前記定量ＰＣＲは、Ｘ染色体のコピー数が１個であるＮＡ１２１３８については、コピー数状態が２個未満であると示した。ＮＡ００２５４（Ｘのコピー数は３個）については、コピー数状態の測定値は２を超え、ＮＡ０１４１６（Ｘのコピー数は４個）については、コピー数状態の測定値は３を超え、ＮＡ０６０６１（Ｘのコピー数は５個）については、コピー数状態の測定値はを４を超えていた。さらに、コピー数状態の差を検出するプロセスの反応性を、図６０Ｂに示している。図６０Ｂは、コピー数状態の理論値に対し、コピー数状態の測定値をプロットしたものである。
図６１は、プローブ生成物の混合物を使用して、図５６および図５７に示すように定量的マイクロアレイデータを生成し得る根拠を提示している。
図６１Ａは、独立した２つの撮像チャネルにおける２つのアレイスポットの代表的な蛍光画像を示す（Ａｌｅｘａ４８８：緑、Ａｌｅｘａ５９４：赤）。対象領域（ＲＯＩ）は自動的に選択され（大きな円）、不要な明るい夾雑物は、前記画像上でマスク処理される（より小さい輪郭を有するＲＯＩ内の領域）。単一ハイブリダイゼーションアッセイの生成物における単一蛍光色素分子は、前記アレイスポット内で、小さな点状の特徴として可視化される。（ｉ）は、前記緑色チャネルで撮像された「均衡した」スポット（前記アッセイにおいて、ゲノム標的が１：１の濃度比で入力されたことを示す）であり、（ii）は、前記赤色チャネルで撮像された同スポットである。（iii）は、前記緑色チャネルで撮像された「増加を示す」スポット（前記アッセイにおいて、ゲノム標的が、＞１：１の濃度比で入力されたことを示す）であり、（iv）は、前記赤色チャネルで撮像された同スポットである。
図６１Ｂは、前記「均衡した」状態および「増加を示す」状態をそれぞれ示す５個のスポットに関し、２つのチャネルで検出された蛍光色素分子の生カウント（ｒａｗ ｃｏｕｎｔｓ）を示す。蛍光体の絶対数に若干のばらつきはあるものの、前記２つのチャネルにおける個数は、前記「均衡した」場合には、類似のプロットを示し、一方、前記「増加を示す」場合には、はっきりと分かれていた。
図６１Ｃは、前記「均衡した」状態および「増加を示す」状態のそれぞれにおける前記５個のスポットに関し、前記緑色チャネルにおける蛍光体数を前記赤色チャネルにおける蛍光体数で割って算出した比率を示している。「均衡した」場合には、約１．０の比率に集中しており、「増加を示す」場合には、高い比率となる。前記「均衡した」場合は、均衡した２つの遺伝子座を比較する場合であり、前記「増加を示す」場合は、１つの遺伝子座が他方の遺伝子座に比べて増加している場合に相当すると考えると、前記２つの状態の分離の信頼度を、独立した２群間ｔ検定を用いて計算し、８×１０−１４のｐ値を返してもよい。
図６２は、図５５〜５８に示す基本手順の変形例を示す。この実施形態では、第２プローブセットであるプローブセットＢは、各遺伝子位置について、プローブセットＢにおけるゲノム相同配列が、プローブセットＡにおけるゲノム相同配列の逆相補体となるように設計されている。プローブセットＡは、ゲノムＤＮＡの逆鎖にハイブリダイズし、プローブセットＢは、前記ゲノムＤＮＡの順鎖にハイブリダイズする。この実施形態によれば、図５５〜５８に示す実施形態と比べ、遺伝子座あたりのプローブ生成物の個数が約２倍になるため、より高い感度を実現できる。
図６３は、図５７に示す基本手順の変形例を示す。この実施形態では、工程６で使用したリバースプライマーがさらに修飾され、オリゴヌクレオチド配列における最初の５つのヌクレオチドをつなぐ４つの結合を、ホスホロチオエート結合としている。この修飾により、ＰＣＲ増幅（工程７）中に生じるＰＣＲ産物は全て、５’末端にホスホロチオエート修飾を有することになる。この修飾により、工程８におけるλエキソヌクレアーゼ処理中に起こり得る分解から、逆鎖が保護される。
順鎖上の５’リン酸基により、前記順鎖はλエキソヌクレアーゼ分解に対して好適な鋳型となったが、前記逆鎖は、依然として分解に対してやや無防備な状態である。逆鎖の５’末端をホスホロチオエート修飾することで、λエキソヌクレアーゼ分解に対する脆弱性が緩和される。
図６４は、図５５〜５８に示す基本手順の変形例を示す。この実施形態では、工程６の増幅反応において、フォワードプライマーを添加せず、リバースプライマーのみを添加することにより、プローブ生成物のＰＣＲ増幅を線形増幅としたものである。リバースプライマーのみが存在する場合、増幅産物は、一本鎖となる。すなわち、前記増幅産物は、５’末端に標識を有する逆鎖である。増幅産物が既に一本鎖の状態であるため、マイクロアレイへのハイブリダイゼーションの前に、さらに処理を行う必要がない。すなわち、λエキソヌクレアーゼによる分解を省略できる。この実施形態ではフォワードプライマーを使用していないため、プローブセットの左アームは、フォワードプライミング配列を備える必要がない。前記左アームは、図６４に示すように、アフィニティータグ配列および遺伝子座相同配列からなる。
図５５〜５８に示す基本手順のさらに別の実施形態は、工程３における１回のライゲーション反応プロセスに代えて、繰り返し行うライゲーション反応プロセスを行うものである。これは、前記ライゲーション反応の触媒として使用される熱不安定性リガーゼ酵素（例えば、Ｔ４リガーゼ）の代わりに、熱安定性リガーゼ（例えば、Ｔａｑリガーゼ）を使用することにより実現できる。熱安定性リガーゼを使用した場合、ハイブリダイゼーションおよびライゲーションの初回サイクルを行った後、前記ハイブリダイゼーション−ライゲーション反応液を、全ＤＮＡ二本鎖が融解される温度（例えば、９５℃）まで加熱することができる。これにより、ゲノム鋳型ＤＮＡを、別のサイクルでのプローブセットのハイブリダイゼーションおよびライゲーションにおいて、全て無駄なく利用することができる。続いて温度を（例えば、４５℃に）下げることにより、次のハイブリダイゼーションおよびライゲーション事象を起こすことができる。ＤＮＡ二本鎖を融解させる温度と、ハイブリダイゼーションおよびライゲーションを起こす温度の間で、ハイブリダイゼーションおよびライゲーション反応の熱サイクリングを行うたびに、前記反応によって生じるプローブ生成物の量が直線的に増加する。前記反応についてこのようなサイクルを３０回行った場合、プローブ生成物の量は、一回のライゲーション反応を行うプロセスと比べ、最大３０倍となる。
図６５は、図６２に示す手順の変形例のさらに別の実施形態を示す。この実施形態は、各プローブセットにおける逆相補体の存在と熱安定性リガーゼの使用とを組合せてリガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）の利点を活かし、生成物が指数関数的に増幅されるサイクルライゲーション反応を可能とするものである。図６５は、１つの遺伝子座に対する２個のプローブセット（プローブセットＡとプローブセットＢ）を示している。ここで、プローブセットＢにおけるゲノム相同配列は、プローブセットＡにおけるゲノム相同配列の逆相補体である。各プローブセットの５’側アームは、アフィニティータグ配列およびホモログからなり、各プローブセットの３’側アームは、標識が付加された相同配列からなる。熱サイクル反応の１回目のサイクルでは、図６５Ａに示すように、ゲノムＤＮＡのみが、プローブ生成物を生成するためのハイブリダイゼーションとライゲーションを起こし得る利用可能な鋳型である。しかしながら、図６５Ｂに示すように、２回目のサイクルでは、１回目のサイクルで生じたプローブ生成物Ｂが、プローブセットＡに対するさらに別の鋳型となり、同様に、１回目のサイクルで生じたプローブ生成物Ａが、プローブセットＢに対するさらに別の鋳型となる。同様にして、連続サイクルのそれぞれで生じたプローブ生成物が、次のサイクルにおいて、プローブセットのハイブリダイゼーションおよびライゲーションの鋳型として働く。このプロセスによれば、プローブ生成物をそのままマイクロアレイ標的として使用し得るため、これをＰＣＲ増幅する必要がない。
図６５に示す手順の別の実施形態は、ＬＣＲを利用するが、図５５に示す構成のプローブセット、すなわち、左および右アームの両側にプライミング配列を有し、前記左アームはビオチン分子を含み、右アームは標識を含まない構成のプローブセットを使用するものである。ＬＣＲ終了後、磁気ビーズを用いてプローブ生成物を精製し（任意）、次いで、図５６および図５７に示すように、ＰＣＲ増幅およびマイクロアレイ標的の調製を行う。
図６６は、図６５に示した手順のさらに別の実施形態を示す。図６６Ａに示すように、各プローブセットの５’側アームは、アフィニティータグ配列とホモログからなり、各プローブセットの３’側アームは、相同配列と、標識付けされていないプライミング配列からなる。ＬＣＲ終了後、プローブ生成物を精製してもよい。次いで、図６６Ｂに示すように、標識付けされた単一のプライマーを、反応成分（Ｔａｑポリメラーゼ、ｄＮＴＰ、および反応緩衝液）と共に添加することにより、ＬＣＲ生成物を直線的に増幅させる。この増幅で得られた産物は、図６６Ｃに示すように、５’末端標識を有する一本鎖（逆鎖のみ）である。この結果、λエキソヌクレアーゼによる処理は不要となり、前記増幅産物をそのままマイクロアレイ標的として使用できる。
別の態様では、本明細書に記載の各種方法によって判定された遺伝的変異が、被検体における癌、薬物動態変動、薬物毒性、移植拒絶反応、または異数性の有無を示す。別の態様では、前記判定された遺伝的変異が、癌の有無を示す。よって、本明細書に記載の各種方法は、癌の診断のために実施してもよい。
腫瘍学における重要な課題は、癌の早期発見である。このことは、画像化や生検が困難な癌（例えば、膵臓癌、肺癌）の場合に、特に当てはまる。患者の血液中のセルフリー腫瘍ＤＮＡ（腫瘍ｃｆＤＮＡ）を用いることで、非侵襲的な腫瘍の検出方法が得られる。検出対象として、固形腫瘍、良性腫瘍、微小腫瘍、液性腫瘍、転移、またはその他の体成長（ｓｏｍａｔｉｃ ｇｒｏｗｔｈｓ）が挙げられる。検出は、いずれの腫瘍発達ステージで行ってもよいが、初期（ステージＩまたはステージＩＩ）に行うのが理想的である。早期発見により、延命や寛解につながる治療介入（例えば、外科手術、化学療法、薬物治療）が可能となる。腫瘍学におけるさらなる課題として、治療の有効性、治療薬の投与量の用量設定、および原発性腫瘍と同一の臓器または離れた部位における腫瘍の再発のモニタリング、ならびに転移の検出が挙げられる。本発明は、これらの全ての用途に使用し得る。
いくつかの実施形態では、本開示のプローブセットは、腫瘍との関連が既知である遺伝的変異を標的とするように構成してもよい。このような遺伝的変異としては、突然変異、ＳＮＰ、コピー数多型（例えば、増幅、欠失）、コピー数変化を伴わない変異（例えば、反転、転座）、および／またはこれらの変異の複雑な組合せを含んでもよい。腫瘍との関連が既知である遺伝的変異としては、例えば、以下に列挙される変異が挙げられる：
ｃａｎｃｅｒ．ｓａｎｇｅｒ．ａｃ．ｕｋ／ｃａｎｃｅｒｇｅｎｏｍｅ／ｐｒｏｊｅｃｔｓ／ｃｏｓｍｉｃ；ｎａｔｕｒｅ．ｃｏｍ／ｎｇ／ｊｏｕｒｎａｌ／ｖ４５／ｎ１０／ｆｕｌｌ／ｎｇ．２７６０．ｈｔｍｌ＃ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ−ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；下記の表２および表３：ＢＧＥＮＥ＝ピーク内でＦＤＲ値により補正したｐ値；Ｋ＝既知の頻度で増幅された発癌遺伝子または検出されたＴＳＧ；Ｐ＝推定癌遺伝子；Ｅ＝エピジェネティックな制御因子；Ｍ＝ミトコンドリア関連遺伝子；＊＊ピーク領域に直接隣接；Ｔ＝末端動原体染色体のテロメアまたはセントロメアに隣接。
いくつかの実施形態に係る癌の診断方法では、プローブを、１つのプローブアームにおいて、切断点に少なくとも部分的に重複する設計とすることにより、既知の位置で起こる反転（図６７Ａ）を容易に標的とすることができる。「正常型」配列に結合する第１プローブは、反転していないゲノム物質を標的とし（図６７Ｂ）、第１のタイプの標識を担持する。「反転した」標的に結合する第２プローブは、第２のタイプの標識を担持する（図６７Ｃ）。共通の右プローブアームは、反転を起こしにくい天然配列を、最初の２つのプローブに直接隣接するよう結合させる。この右プローブアームはさらに、前記プローブ生成物を画像化用基板の同一の領域に配置する、共通のプルダウンタグを担持している。このようにして、前記プローブ対を前記ゲノム標的にハイブリダイズさせ、ライゲーションさせ、画像化を行って、それらの下にある前記２つの種の相対数を計数し得る。
同様に、公知の切断点を有する転座について、アッセイを行ってもよい。図６８Ａは、本来の順序であるか、あるいは転座を有する２つの遺伝要素を示す。これらの転座切断点に少なくとも部分的に重複するプローブアームにより、遺伝物質の正常型の順序と転移を伴う順序を区別することが可能になる。図６８Ｂおよび図６８Ｃに示すように、前記２つの左アーム上の固有の標識を選択することにより、ライゲーションにより得られたプローブ生成物を、画像化の際に、区別して計数し得る。
コピー数変化を伴わない変化（例えば、反転、転座）を検出するためのこれらの方法は、癌またはその他の疾患もしくは健康状態における生殖細胞系列変異体を検出するためにも使用し得る。
突然変異またはＳＮＰもまた、多数の癌に関係があるとされ、出生前診断において胎児画分を判定するために調査される標的と同様の方法で標的とされる。図６９Ａおよび図６９Ｂに示すいくつかの実施形態では、左プローブアームは、１以上のミスマッチＳＮＰによって生じるエネルギーの不均衡を利用するように設計されている。これにより、一方のプローブアーム（１１０１、１つの標識を担持）が、第２のプローブアーム（１１０７、第２のタイプの標識を担持）と比べて結合しやすくなる。両設計とも、汎用のプルダウンタグを担持する同一の右プローブアーム（１１０２）にライゲーションする。
所与の患者の血液を、１つの方法、または２以上の方法の組合せにより、プローブを用いて調べてもよい。さらに、患者に特異的なプローブをカスタマイズすることが有用となり得る場合がある。これは、原発性腫瘍の試料（例えば、生検）における腫瘍特徴（ＳＮＰ、転座、反転等）を見極め、前記患者の血液中における患者特異的な遺伝的変異の検出に最適な１以上のカスタマイズプローブセットを作製するプロセスを伴い、これにより、低コストで非侵襲的なモニタリング方法が提供される。これは、再発の場合に極めて有用である。再発に関しては、ある腫瘍型（最初の腫瘍と同一の腫瘍もしくは関連する腫瘍）の低レベルの再発を、出来る限り早期に検出することが理想とされるからである。
一般的な疾患進行経路に関しては、追加のパネルを設計し、疾患の進行を予測およびモニタリングしてもよい。例えば、変異が所与の順序で集積する傾向にある場合には、プローブを、現状、ならびに進行の「チェックポイント」をモニタリングし、治療オプションを導き出すようにするように設計してもよい。
（癌の早期発見）
例えば、ＡＬＫ転座の肺癌との関連性が見出されている。ＡＬＫ転座を調べるために設計されたプローブを使用し、血液試料を用いてこの種の腫瘍を検出してもよい。標準的な肺腫瘍の検出方法は、患者の健康を害するおそれがある高価な処置である胸部Ｘ線を介したものであり、よって標準的に実施される方法ではないため、これは極めて有利である。
（原発性腫瘍型の再発の検出）
例えば、ＨＥＲ２＋乳腺腫瘍を外科手術で除去し、患者が寛解期にあるとする。ＨＥＲ２遺伝子を標的とするプローブを使用し、ＨＥＲ２遺伝子の増幅を１以上の時点でモニタリングしてもよい。これらが検出された場合、前記患者は、二次性ＨＥＲ２＋腫瘍を、原発部位または別の部位に有している可能性がある。
（非原発性腫瘍型の検出）
例えば、ＨＥＲ２＋乳腺腫瘍を外科手術で除去し、患者が寛解期にあるとする。ＥＧＦＲ遺伝子を標的とするプローブを使用し、ＥＧＦＲ＋腫瘍をモニタリングしてもよい。これらが検出された場合、前記患者は、二次性ＥＧＦＲ＋腫瘍を、原発部位または別の部位に有している可能性がある。
（転移の検出）
例えば、患者がＨＥＲ２＋乳腺腫瘍を有しているとする。ＡＬＫ転座を調べるように設計されたプローブを使用し、血液試料を用いてこの種の腫瘍を検出してもよい。この腫瘍は、乳房内ではなく、肺に存在する可能性がより高い。これらが検出された場合、前記患者は、原発臓器から遠位に転移性腫瘍を有している可能性がある。
（腫瘍異質性の判定）
多数の腫瘍が、異なる遺伝的変異によって特徴付けられる複数のクローン集団を有する。例えば、乳腺腫瘍は、一細胞集団としてＨＥＲ２＋を、別の細胞集団としてＥＧＦＲ＋を有する場合がある。これら両変異を標的とするよう設計されたプローブを使用することにより、原因となっている遺伝的異質性を特定することが可能となる。
（腫瘍細胞量の測定）
上述のあらゆる例において、腫瘍ｃｆＤＮＡ量を測定し、これを用いて、腫瘍の大きさ、増殖速度、悪性度、ステージ、予後、診断、ならびにその他の腫瘍および患者の属性を判定してもよい。２以上の時点で測定を行い、腫瘍ｃｆＤＮＡ量の変化を観察することが理想的である。
（治療の経過観察）
例えば、ＨＥＲ２＋乳腺腫瘍は、ハーセプチンを用いて治療される。ＨＥＲ２遺伝子を標的とするプローブを使用し、前記腫瘍の大きさの代替となり得る、腫瘍ｃｆＤＮＡ量をモニタリングしてもよい。これを使用し、前記腫瘍の大きさが変化しているかどうかを判定してもよく、患者にとって最適な転帰が得られるよう、治療を変更してもよい。このような例として、投与量の変更、治療の中止、別の療法への切り替え、複数の療法の組合せが挙げられる。
（腫瘍ＤＮＡのスクリーニング）
現在のところ、癌に対して全般的に適用できるスクリーニングは存在しない。本発明は、体内のいくつかの部位またはあらゆる部位における腫瘍を検出する方法を提供する。例えば、複数のプローブを有するパネルを、ゲノム全体にわたり、１００ｋｂの間隔で展開する。このパネルを、ゲノム全体における遺伝的変異を検出するための手段として使用し得る。一例では、前記パネルは、ゲノム全体において、特定の大きさのコピー数の変化を検出する。このようなコピー数の変化は、腫瘍細胞と関連し、よって、前記検査により腫瘍細胞の存在が検出される。腫瘍型が異なれば、異なる腫瘍ｃｆＤＮＡ量が生じるか、あるいは、ゲノム上の異なる部位に変異が生じる。したがって、前記検査により、いずれの臓器が罹患しているのかを特定し得る。さらに、測定した腫瘍ｃｆＤＮＡ量は、腫瘍のステージまたは大きさ、あるいは腫瘍の位置を示し得る。このように、前記検査は、多数または全ての腫瘍型に対する全ゲノムスクリーニングである。
上述の全ての検査において、偽陽性を減少させるため、閾値を使用して腫瘍の存在または確実性を判定してもよい。さらに、複数の試料または複数の時点について検査を繰り返し、結果の確実性を向上させてもよい。得られた結果を他の情報または症状と組合せ、腫瘍に関するさらなる情報またはより確実な情報を提供してもよい。
対象核酸領域のコピー数を測定するために、本明細書に記載の方法に使用し得るプローブセットおよびプライマーの例を、下記表４に示す。表４に例示した各プローブセットは、２個のプローブを含む。第１（タグ）プローブは、フォワードプライミング部位、タグ、およびホモロジー１を含む構成を有する。第２（標識）プローブは、ホモロジー２と、標識付けに使用されるリバースプライマー部位を含む構成を有する。前記プローブの構成配列（タグ、相同配列等）も併せて示す。
ＳＮＰ部位における多型を検出するために、本明細書に記載の方法に使用し得るプローブセットおよびプライマーの例を、下記表５に示す。表５に例示した各プローブセットは、３つのプローブ、２つのアリル特異的プローブ（標識付けに使用）、および１つのタグプローブを含む。これらの例では、前記２つのアリル特異的プローブは、１以上のヌクレオチドが異なる相同配列である。第１アリル用プローブの構成は、フォワードプライマー部位アリル１およびホモロジーアリル１を含む。第２アリル用プローブの構成は、フォワードプライマー部位アリル２およびホモロジーアリル２を含む。実用に際しては、異なる標識で標識された、２個のプライマーを使用してもよい（よって、前記標識はアリル特異的である）。これらの例では、相同領域（ＳＮＰを含まない）、前記タグ配列、およびリバースプライマー部位を含む汎用３’プローブも存在する。前記プローブを構成する配列（タグ、相同配列等）も、併せて示す。
以下のプロトコルは、２４個までのセルフリーＤＮＡ試料の、ハイブリダイゼーション−ライゲーション、精製、増幅、マイクロアレイ標的調製、マイクロアレイハイブリダイゼーション、およびマイクロアレイ洗浄による処理手順を述べたものである。
下記材料を、調製または入手した。
水２０μＬ中のセルフリーＤＮＡ（ｃｆＤＮＡ）；
プローブミックス：タグプローブおよび標識プローブオリゴヌクレオチド全種類（それぞれ、濃度２ｎＭ）の混合物；
Ｔａｑリガーゼ（４０Ｕ／μＬ）；
磁気ビーズ：マイワンストレプトアビジンＣ１ダイナビーズ（ＭｙＯｎｅ Ｓｔｒｅｐｔａｖｉｄｉｎ Ｃ１ Ｄｙｎａｂｅａｄｓ）；
ビーズ結合洗浄用緩衝液（１倍および２倍濃度）；
増幅用フォワードプライマー（５’末端がリン酸修飾）；
増幅用リバースプライマー（標識化）；
ＡｍｐｌｉＴａｑ Ｇｏｌｄ Ｅｎｚｙｍｅ（５Ｕ／μＬ）；
ｄＮＴＰミックス；
λエキソヌクレアーゼ（５Ｕ／μＬ）；
ハイブリダイゼーション用緩衝液、１．２５倍濃度；
ハイブリダイゼーション用コントロールオリゴヌクレオチド；
マイクロアレイ洗浄用緩衝液Ａ；
マイクロアレイ洗浄用緩衝液Ｂ；
マイクロアレイ洗浄用緩衝液Ｃ
＜ハイブリダイゼーション−ライゲーション反応＞
前記ｃｆＤＮＡ試料（２０μＬ）を、９６ウェル反応プレートのウェルＡ３〜Ｈ３に添加した。各ｃｆＤＮＡ試料に対し、下記試薬を反応液の総量が５０μＬになるように添加し、５〜８回上下にピペッティングして混合した。
前記プレートをサーマルサイクラーに入れ、以下のサイクル条件を用いてライゲーションを行った：（ｉ）９５℃で５分；（ii）９５℃で３０秒；（iii）４５℃で２５分；（iv）ｂ〜ｃ工程を４回繰り返す；（ｖ）４℃に保持。
＜ハイブリダイゼーション−ライゲーション生成物の精製＞
（ダイナビーズの洗浄）
ダイナビーズのバイアルを、最速の設定で３０秒、ボルテックスミキサーで撹拌した。前記ビーズ２６０μＬを、１．５ｍＬチューブに移した。２倍濃度のビーズ結合洗浄用緩衝液９００μＬと前記ビーズを、５〜８回上下にピペッティングして混合した。前記チューブを１分間磁気スタンドに置き、上清を除去した。前記磁気スタンドから前記チューブを取り外し、洗浄済みの磁気ビーズを、２倍濃度のビーズ結合洗浄用緩衝液９００μＬ中に、５〜８回上下にピペッティングすることにより再懸濁させた。前記チューブを、前記磁気スタンドに１分間置き、上清を除去した。前記チューブを前記磁気スタンドから取り外し、２倍濃度のビーズ結合洗浄用緩衝液を１２３０μＬ添加した。前記ビーズを、５〜８回上下にピペッティングすることにより再懸濁させた。
（ハイブリダイゼーション−ライゲーション生成物の固定化）
前記９６ウェル反応プレートにおける各ハイブリダイゼーション−ライゲーション反応生成物に、洗浄済みビーズ５０μＬを添加し、８回上下にピペッティングして混合した。室温で１５分間インキュベートし、インキュベート中、板状磁石上で２回の混合を行った。前記ビーズを３分間板状磁石上に置いて分離させ、次に上清を取り除き、除去した。前記プレートを前記板状磁石から取り外し、１倍濃度のビーズ結合洗浄用緩衝液２００μＬを添加し、５〜８回上下にピペッティングして前記ビーズを再懸濁させた。前記プレートを前記板状磁石上に１分間置き、上清を除去した。前記プレートを前記板状磁石から取り外し、１倍ＳＳＣを１８０μＬ添加し、５〜８回上下にピペッティングして前記ビーズを再懸濁させた。前記プレートを前記板状磁石上に１分間置き、上清を除去した。
（ハイブリダイゼーション−ライゲーション生成物の精製）
新たに調製した０．１５ＭのＮａＯＨを５０μＬ、各ウェルに添加し、前記ビーズを、５〜８回上下にピペッティングして再懸濁させ、室温で１０分間インキュベートした。前記プレートを前記板状磁石上に２分間置き、次いで、前記プレートを取り外し、上清を除去した。前記プレートを前記板状磁石から取り外し、新たに調製した０．１ＭのＮａＯＨを２００μＬ添加し、５〜８回上下にピペッティングして前記ビーズを再懸濁させた。前記プレートを前記板状磁石上に１分間置き、上清を除去した。前記プレートを前記板状磁石から取り外し、０．１ＭのＮａＯＨを１８０μＬ添加し、前記ビーズを、５〜８回上下にピペッティングして再懸濁させた。前記プレートを前記板状磁石上に１分間置き、上清を除去した。前記プレートを前記板状磁石から取り外し、１倍濃度の結合洗浄用緩衝液を２００μＬ添加し、５〜８回上下にピペッティングして前記ビーズを再懸濁させた。前記プレートを前記板状磁石上に１分間置き、上清を除去した。前記プレートを前記板状磁石から取り外し、ＴＥを１８０μＬ添加し、５〜８回上下にピペッティングして前記ビーズを再懸濁させた。前記プレートを前記板状磁石上に１分間置き、上清を除去した。水２０μＬを各ウェルに添加し、５〜８回上下にピペッティングして前記ビーズを再懸濁させた。前記プレートを密封し、後続の工程における使用時まで、４℃で保管した。
＜増幅＞
前記９６ウェル反応プレートにおける各ハイブリダイゼーション−ライゲーション反応生成物に、下記試薬を、反応液の総量が５０μＬになるように添加した。
前記プレートをサーマルサイクラーに入れ、以下のサイクル条件を用いて前記プローブをライゲーションさせた：（ｉ）９５℃で５分；（ii）９５℃で３０秒；（iii）４５℃で２５分；（iv）ｂ〜ｃ工程を４回繰り返す；（ｖ）４℃に保持。
（ハイブリダイゼーション−ライゲーション生成物の精製）
前記試薬を、５〜８回上下にピペッティングして混合した。前記プレートをサーマルサイクラーに入れ、以下のサイクル条件を用いて前記プローブを増幅した：（ｉ）９５℃で５分；（ii）９５℃で３０秒；（iii）５４℃で３０秒；（iv）７２℃で６０秒、（ｖ）ｂ〜ｄ工程を２９回繰り返す；（ｖｉ）７２℃で５分間；（ｖｉｉ）ｂ〜ｃ工程を４回繰り返す；（ｖ）４℃に保持。
＜マイクロアレイ標的調製（一本鎖への分解）＞
前記９６ウェル反応プレートにおける各増幅反応生成物に、下記試薬を、反応液の総量が６０μＬになるように添加した。
前記試薬を、５〜８回上下にピペッティングして混合した。前記プレートをサーマルサイクラーに入れ、以下のサイクル条件を用いて前記プローブを分解した：（ｉ）３７℃で６０分；（ii）８０℃で３０分；（iii）４℃に保持。前記プレートをＳｐｅｅｄＶａｃに入れ、中程度の加熱設定を用い、約６０分間、または液体が全て蒸発するまで、試料を乾燥させた。前記試料を、後続の工程における使用時まで、暗所において４℃で保管した。
＜マイクロアレイハイブリダイゼーション＞
前記９６ウェル反応プレートにおける、乾燥させた各マイクロアレイ標的に、下記試薬を、反応液の総量が２０μＬになるように添加した。
前記試薬を１０回〜２０回上下にピペッティングして混合することにより再懸濁させ、短時間高速回転にかけ、含有成分を前記プレートウェルの底へと移動させた。前記プレートをサーマルサイクラーに入れ、以下のサイクル条件を用いて前記プローブを変性させた：（ｉ）７０℃で３分；（ii）４２℃で保持。各試料について、使用するマイクロアレイのバーコードを、トラッキングシートに記録した。処理を行う各マイクロアレイ用のリフタースリップ（Ｌｉｆｔｅｒ Ｓｌｉｐ）を備えたハイブリダイゼーションチャンバを準備した。各試料について、ハイブリダイゼーションチャンバ内のリフタースリップの中央にマイクロアレイ標的１５μＬを添加し、適切なマイクロアレイを、その上端を下向きにして前記リフタースリップにあて、ゆっくりと下降させて水平配置とすることにより、直ちに前記標的流体上に配置した。前記ハイブリダイゼーションチャンバを閉じ、４２℃で６０分間インキュベートした。前記ハイブリダイゼーションチャンバを開け、前記リフタースリップから各マイクロアレイを取り外し、マイクロアレイ洗浄用緩衝液Ａに浸漬されたラックに配置した。マイクロアレイが全てラックにセットされたところで、前記ラックを６５０ｒｐｍで５分間攪拌した。前記マイクロアレイがセットされた前記ラックをマイクロアレイ洗浄用緩衝液Ａから取り出し、余分な液体をクリーンルーム用ワイパ上で軽く叩いて落とし、前記ラックを速やかにマイクロアレイ洗浄用緩衝液Ｂに入れた。前記ラックを６５０ｒｐｍで５分間攪拌した。前記マイクロアレイがセットされた前記ラックをマイクロアレイ洗浄用緩衝液Ｂから取り出し、余分な液体をクリーンルーム用ワイパ上で軽く叩いて落とし、前記ラックを速やかにマイクロアレイ洗浄用緩衝液Ｃに入れた。前記ラックを６５０ｒｐｍで５分間攪拌した。前記マイクロアレイ洗浄用緩衝液Ｃ中での前記５分間の洗浄完了後すぐに、前記マイクロアレイがセットされたラックを、前記緩衝液からゆっくりと取り出した。前記洗浄緩衝液が前記カバーガラス表面から最大限こぼれ落ちるように、この作業は、５〜１０秒かけて行った。余分な液体をクリーンルーム用ワイパ上で軽く叩いて落とした。真空吸引器を使用し、各マイクロアレイのいずれかの表面に残存する緩衝液の液滴を除去した。前記マイクロアレイは、前記マイクロアレイの分析時まで、窒素雰囲気下にて暗所において、スライドラック内で保管した。

Claims (14)

  1. 被検体の遺伝子試料における遺伝的変異の検出方法であり、
    第１標識プローブおよび第１タグプローブを含む第１プローブセット、ならびに第２標識プローブおよび第２タグプローブを含む第２プローブセットの少なくとも一部を、前記遺伝子試料のヌクレオチド分子における第１および第２対象核酸領域に、それぞれハイブリダイズさせる工程、
    第１および第２ライゲーション生成物を形成するために、前記第１および第２プローブセットを、それぞれライゲーションする工程
    前記第１および第２ライゲーション生成物を増幅する任意の工程、
    前記第１および第２のライゲーション生成物を基板に固定化する工程であり、
    前記第１および第２標識プローブおよび／またはこれらを増幅した増幅標識プローブが、１以上の第１および第２標識をそれぞれ含み、
    前記固定化されたライゲーション生成物における標識が、標識化されたライゲーション生成物単位で光学的に分解可能であり、
    （ｉ）前記基板に固定化された前記第１および第２のライゲーション生成物における第１標識の個数である第１の個数および（ｉｉ）前記基板に固定化された前記第１および第２のライゲーション生成物における第２標識の個数である第２の個数を計数する工程、ならびに
    前記第１および第２の個数を比較し、前記遺伝子試料における遺伝的変異を判定する工程、
    を含む、遺伝的変異の検出方法。
  2. 前記ハイブリダイズ工程の前に、前記第１および第２標識プローブを、前記第１および第２標識でそれぞれ標識する工程をさらに含む、請求項１記載の方法。
  3. 前記ハイブリダイズ工程の前に、前記第１および第２タグプローブに、第１および第２タグをそれぞれ付加する工程をさらに含む、請求項１または２記載の方法。
  4. 前記方法が、前記ライゲーション生成物を増幅する工程を含み、前記増幅は、前記増幅中に、前記プローブの標識化を伴って、または伴わずに行われる、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記第１および第２標識プローブのそれぞれが、フォワードまたはリバースプライミング配列を含み、前記第１および第２タグプローブのそれぞれが、対応するリバースまたはフォワードプライミング配列と、タグであるタグヌクレオチド配列とを含み、
    前記方法が、前記ライゲーション生成物を増幅する工程を含み、
    前記増幅工程が、下記（ｉ）および（ii）を増幅することを含み、
    （ｉ）前記ライゲーションされた第１標識プローブおよび第１タグプローブを含む第１ライゲーション生成物
    前記フォワードおよびリバースプライミング配列に第１フォワードおよびリバースプライマーがそれぞれハイブリダイズしており、前記第１標識プローブにハイブリダイズした前記第１フォワードまたはリバースプライマーが、前記第１標識を含む
    （ii）前記ライゲーションされた第２標識プローブおよび第２タグプローブを含む第２ライゲーション生成物
    前記フォワードおよびリバースプライミング配列に第２フォワードおよびリバースプライマーがそれぞれハイブリダイズしており、前記第２標識プローブにハイブリダイズした前記第２フォワードまたはリバースプライマーが、前記第２標識を含む、請求項１記載の方法。
  6. 前記第１および第２標識プローブのそれぞれが、リバースプライミング配列を含み、前記第１および第２タグプローブのそれぞれが、タグであるタグヌクレオチド配列を含み、
    前記方法が、前記ライゲーション生成物を増幅する工程を含み、
    前記増幅工程が、下記（ｉ）および（ii）を増幅することを含み、
    （ｉ）前記ライゲーションされた第１標識プローブおよび第１タグプローブを含む第１ライゲーション生成物
    前記第１標識プローブの第１リバースプライミング配列に第１リバースプライマーがハイブリダイズしており、前記第１リバースプライマーが、前記第１標識を含む
    （ii）前記ライゲーションされた第２標識プローブおよび第２タグプローブを含む第２ライゲーション生成物
    前記第２標識プローブ第２リバースプライミング配列に第２リバースプライマーがハイブリダイズしており、前記第２リバースプライマーが、前記第２標識を含む、請求項１記載の方法。
  7. 前記ライゲーションされた第１および第２標識プローブが、前記第１および第２ライゲーション生成物の３’末端に位置し、前記第１および第２リバースプライマーにハイブリダイズした第１および第２リバースプライミング配列をそれぞれ含み、
    前記第１および第２リバースプライマーが、前記第１および第２標識を含み、
    前記ライゲーションされた第１および第２タグプローブが、前記第１および第２プローブセットの５’末端に位置する、請求項５または６記載の方法。
  8. 前記ライゲーションされた第１および第２標識プローブが、前記第１および第２ライゲーション生成物の３’末端に位置し、前記第１および第２リバースプライマーにハイブリダイズした第１および第２リバースプライミング配列をそれぞれ含み、
    前記第１および第２リバースプライマーが、前記第１および第２標識を含み、
    前記ライゲーションされた第１および第２タグプローブが、前記第１および第２ライゲーション生成物の５’末端に位置し、前記第１および第２フォワードプライマーにハイブリダイズした対応する第１および第２フォワードプライミング配列をそれぞれ含む、請求項５記載の方法。
  9. 前記増幅工程が、前記増幅されたプローブにエキソヌクレアーゼを接触させること、および、５’末端に標識を有さない増幅されたライゲーション生成物の５’末端を分解することを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記第１および第２標識は、相互に区別される、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
  11. ５’末端に標識を有する増幅されたライゲーション生成物の５’末端が、エキソヌクレアーゼ分解から保護される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記判定された遺伝的変異が、前記被検体における癌の転移、有無、および／または危険度、薬物動態変動、薬物毒性、移植拒絶反応、または異数性を示す、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記被検体が妊娠中の被検体であり、
    前記遺伝的変異が、前記妊娠中の被検体の胎児における１３トリソミー、１８トリソミー、２１トリソミー、Ｘの異数性、およびＹの異数性からなる群から選択される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記遺伝子試料が血漿であり、
    前記方法が、前記被検体の血液試料から血漿を単離する工程をさらに含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
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