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KR20230148417A - Structures and methods for detection of sample analytes - Google Patents

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KR20230148417A
KR20230148417A KR1020237032185A KR20237032185A KR20230148417A KR 20230148417 A KR20230148417 A KR 20230148417A KR 1020237032185 A KR1020237032185 A KR 1020237032185A KR 20237032185 A KR20237032185 A KR 20237032185A KR 20230148417 A KR20230148417 A KR 20230148417A
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KR
South Korea
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molecule
capture
detector
substrate
analyte
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020237032185A
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Korean (ko)
Inventor
아쉬윈 고피나스
파울 로테문드
리샤브 셰티
셰인 보웬
레이첼 갈리미디
Original Assignee
소마로직 오퍼레이팅 컴퍼니, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 소마로직 오퍼레이팅 컴퍼니, 인코포레이티드 filed Critical 소마로직 오퍼레이팅 컴퍼니, 인코포레이티드
Priority claimed from US17/677,255 external-priority patent/US20220268768A1/en
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Abstract

샘플에 존재하는 하나 이상의 분석물 분자를 검출하기 위한 구조물 및 방법이 본원에 제공된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 분석물 분자는 하나 이상의 초분자 구조물을 사용하여 검출된다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물은 단일 검출기 분자의 결합을 용이하게 한다. 일부 실시양태에서, 안정한 상태의 초분자 구조물은 분석물 분자 검출 및 정량화를 위한 신호를 제공하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 신호는, 분석물 분자의 검출 및 정량화가 분석물 분자의 존재를 DNA 신호로 전환시키는 것을 포함하도록 DNA 신호와 관련된다.Provided herein are structures and methods for detecting one or more analyte molecules present in a sample. In some embodiments, one or more analyte molecules are detected using one or more supramolecular structures. In some embodiments, supramolecular structures facilitate binding of single detector molecules. In some embodiments, the supramolecular structure in the steady state is configured to provide a signal for analyte molecule detection and quantification. In some embodiments, the signal relates to a DNA signal such that detection and quantification of the analyte molecule includes converting the presence of the analyte molecule into a DNA signal.

Description

샘플 분석물의 검출을 위한 구조물 및 방법Structures and methods for detection of sample analytes

관련 출원에 대한 상호 참조Cross-reference to related applications

본 출원은 2021년 2월 23일에 출원되고 발명의 명칭이 "STRUCTURE AND METHODS FOR DETECTION OF SAMPLE ANALYTES"인 미국 가출원 번호 63/152,607에 대한 우선권 및 이익을 주장하며, 그의 개시내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.This application claims priority and benefit to U.S. Provisional Application No. 63/152,607, filed February 23, 2021 and entitled “STRUCTURE AND METHODS FOR DETECTION OF SAMPLE ANALYTES,” the disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety. incorporated by reference.

개인맞춤형 건강관리의 현재 상태는 압도적으로 게놈-중심적이며, 주로 개인 내에 존재하는 유전자를 정량화하는 것에 초점을 맞추고 있다. 이러한 접근법은 매우 강력한 것으로 입증되었지만, 임상의에게 개인의 건강에 대한 완전한 그림을 제공하지는 않는다. 유전자는 개인의 "청사진"이며, 단지 질병이 발생할 가능성을 알려줄 뿐이기 때문이다. 개인 내에서의 이러한 "청사진"이 개인의 건강에 임의의 영향을 미치기 위해서는, 먼저 RNA로 전사된 다음, 세포에서의 실제 "인자"인 다양한 단백질 분자로 번역될 필요가 있다.The current state of personalized health care is overwhelmingly genome-centric, focusing primarily on quantifying the genes present within an individual. Although these approaches have proven to be very powerful, they do not provide clinicians with a complete picture of an individual's health. Genes are an individual's "blueprint" and only indicate the likelihood of developing a disease. In order for these "blueprints" within an individual to have any effect on the individual's health, they first need to be transcribed into RNA and then translated into various protein molecules that are the actual "factors" in the cell.

단백질의 농도, 단백질 간의 상호작용 (단백질-단백질 상호작용 또는 PPI), 뿐만 아니라 단백질과 기타 분자 사이의 상호작용은 여러 기관의 건강, 항상성 조절 메카니즘 뿐만 아니라 이들 시스템과 외부 환경의 상호작용과 복잡하게 연관된다. 따라서, 단백질 및 단백질 상호작용, 예컨대 PPI에 대한 정량적 정보는 주어진 시점에서 개인의 건강에 대한 완전한 그림을 생성할 뿐만 아니라 임의의 새로운 건강 문제를 예측하는 데 필수적이다. 예를 들어, 심장 근육이 경험하는 스트레스의 양 (예를 들어 심장 발작 동안)은 말초 혈액 내에 존재하는 트로포닌 I/II 및 미오신 경쇄의 농도를 측정함으로써 추론될 수 있다. 유사한 단백질 바이오마커가 또한 매우 다양한 기관 기능장애 (예를 들어 간 질환 및 갑상선 장애), 특정 암 (예를 들어 결장직장암 또는 전립선암), 및 감염성 질환 (예를 들어 HIV 및 지카)에 대해 식별되고, 검증되었고, 활용된다. 이들 단백질 간의 상호작용은 또한 약물 개발에 필수적이며, 점점 더 고도로 요구되는 데이터세트가 되고 있다. 주어진 체액 샘플 내에서 단백질 및 기타 분자와의 단백질 상호작용을 검출 및 정량화하는 능력은 이러한 건강관리 개발의 필수 요소이다.Protein concentrations, interactions between proteins (protein-protein interactions or PPIs), as well as interactions between proteins and other molecules are complex with the health and homeostasis regulation mechanisms of various organs, as well as the interaction of these systems with the external environment. It is related. Therefore, quantitative information about proteins and protein interactions, such as PPIs, is essential not only to generate a complete picture of an individual's health at a given point in time, but also to predict any new health problems. For example, the amount of stress experienced by the heart muscle (e.g. during a heart attack) can be inferred by measuring the concentrations of troponin I/II and myosin light chains present in peripheral blood. Similar protein biomarkers have also been identified for a wide variety of organ dysfunctions (e.g. liver disease and thyroid disorders), certain cancers (e.g. colorectal or prostate cancer), and infectious diseases (e.g. HIV and Zika). , verified and utilized. Interactions between these proteins are also essential for drug development and are becoming an increasingly highly demanded dataset. The ability to detect and quantify proteins and their interactions with other molecules within a given body fluid sample is an essential element of these healthcare developments.

요약summary

본 개시내용은 일반적으로 샘플 내의 분석물 분자의 검출 및 정량화를 위한 시스템, 구조물 및 방법에 관한 것이다.The present disclosure generally relates to systems, structures, and methods for detection and quantification of analyte molecules in a sample.

일부 실시양태에서, a) 복수의 코어 분자를 포함하는 코어 구조물 및 제1 위치에서 코어 구조물에 연결된 포착 분자를 포함하는 초분자 구조물을 제공하는 단계, b) 샘플을 초분자 구조물과 접촉시키는 단계 및 c) 검출기 분자 어셈블리를 제공하는 단계; 및 d) 검출기 분자 어셈블리에 의해 제공된 신호 및 초분자 구조물에 의해 제공된 연관 신호에 기초하여 분석물 분자를 검출하는 단계를 포함하는, 샘플에 존재하는 분석물 분자를 검출하는 방법이 본원에 제공된다.In some embodiments, a) providing a supramolecular structure comprising a core structure comprising a plurality of core molecules and a capture molecule connected to the core structure at a first position, b) contacting the sample with the supramolecular structure, and c) providing a detector molecular assembly; and d) detecting the analyte molecule based on the signal provided by the detector molecular assembly and the associated signal provided by the supramolecular structure. Provided herein is a method of detecting an analyte molecule present in a sample.

일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법은 샘플 내의 분석물 분자의 농도를 정량화하는 것을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법은 검출된 분석물 분자를 식별하는 것을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법은 분석물 분자가 단일 분자 이상의 계수로 샘플 내에 존재할 때의 신호에 기초하여 분석물 분자를 검출하는 것을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법에 대해, 샘플은 복합 생물학적 샘플을 포함하고, 방법은 단일-분자 감수성을 제공함으로써 복합 생물학적 샘플 내의 다양한 범위의 분자 농도의 동적 범위 및 정량적 포착을 증가시킨다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법에 대해, 분석물 분자는 단백질, 펩티드, 펩티드 단편, 지질, DNA, RNA, 유기 분자, 무기 분자, 그의 복합체, 또는 그의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법에 대해, 각각의 초분자 구조물은 나노구조물이다.In some embodiments, any of the methods disclosed herein further comprise quantifying the concentration of analyte molecules in the sample. In some embodiments, any of the methods disclosed herein further comprise identifying the detected analyte molecule. In some embodiments, any of the methods disclosed herein further comprise detecting an analyte molecule based on a signal when the analyte molecule is present in the sample in counts of more than a single molecule. In some embodiments, for any of the methods disclosed herein, the sample comprises a complex biological sample, and the method provides single-molecule sensitivity, thereby increasing the dynamic range and quantitative capture of a wide range of molecular concentrations within the complex biological sample. . In some embodiments, for any of the methods disclosed herein, the analyte molecule comprises a protein, peptide, peptide fragment, lipid, DNA, RNA, organic molecule, inorganic molecule, complex thereof, or any combination thereof. In some embodiments, for any of the methods disclosed herein, each supramolecular structure is a nanostructure.

일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법에 대해, 각각의 코어 구조물은 나노구조물이다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법에 대해, 각각의 코어 구조물에 대한 복수의 코어 분자는 미리 규정된 형상으로 배열되고/거나 규정된 분자량을 갖는다. 일부 실시양태에서, 미리 규정된 형상은 또 다른 초분자 구조물과의 교차-반응성을 제한하거나 방지하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법에 대해, 각각의 코어 구조물에 대한 복수의 코어 분자는 하나 이상의 핵산 가닥, 하나 이상의 분지형 핵산, 하나 이상의 펩티드, 하나 이상의 소분자, 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법에 대해, 각각의 코어 구조물은 독립적으로 스캐폴딩된 데옥시리보핵산 (DNA) 오리가미, 스캐폴딩된 리보핵산 (RNA) 오리가미, 스캐폴딩된 하이브리드 DNA:RNA 오리가미, 단일-가닥 DNA 타일 구조, 다중-가닥 DNA 타일 구조, 단일-가닥 RNA 오리가미, 다중-가닥 RNA 타일 구조, 다중 스캐폴드를 갖는 계층적으로 구성된 DNA 또는 RNA 오리가미, 펩티드 구조, 또는 그의 조합을 포함한다.In some embodiments, for any of the methods disclosed herein, each core structure is a nanostructure. In some embodiments, for any of the methods disclosed herein, the plurality of core molecules for each core structure are arranged in a predefined shape and/or have a defined molecular weight. In some embodiments, the predefined shape is configured to limit or prevent cross-reactivity with another supramolecular structure. In some embodiments, for any of the methods disclosed herein, the plurality of core molecules for each core structure comprises one or more nucleic acid strands, one or more branched nucleic acids, one or more peptides, one or more small molecules, or combinations thereof. . In some embodiments, for any of the methods disclosed herein, each core structure independently comprises a scaffolded deoxyribonucleic acid (DNA) origami, a scaffolded ribonucleic acid (RNA) origami, a scaffolded hybrid DNA:RNA Origami, single-stranded DNA tile structure, multi-stranded DNA tile structure, single-stranded RNA origami, multi-stranded RNA tile structure, hierarchically organized DNA or RNA origami with multiple scaffolds, peptide structure, or a combination thereof. Includes.

일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법에 대해, 각각의 분석물 분자는 1) 화학 결합을 통해 각각의 초분자 구조물의 포착 분자에 결합되고/거나, 2) 화학 결합을 통해 검출기 분자 어셈블리에 결합된다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법에 대해, 포착 분자 및 검출기 분자는 독립적으로 단백질, 펩티드, 항체, 압타머 (RNA 및 DNA), 형광단, darpin, 촉매, 중합 개시제, PEG와 같은 중합체, 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법에 대해, 각각의 초분자 구조물에 대해: a) 포착 분자는 포착 바코드를 통해 코어 구조물에 연결되고, 여기서 포착 바코드는 제1 포착 링커, 제2 포착 링커, 및 제1 포착 링커와 제2 포착 링커 사이에 배치된 포착 가교를 포함하고, 여기서 제1 포착 링커는 코어 구조물 상의 제1 위치에 결합된 제1 코어 링커에 결합되고, 여기서 포착 분자 및 제2 포착 링커는 제3 포착 링커에 대한 결합을 통해 함께 연결되고, b) 검출기 분자 어셈블리는 검출기 바코드를 포함하고, 여기서 검출기 바코드는 하나 이상의 링커를 포함한다. 일부 실시양태에서, 포착 가교 및 검출기 분자 어셈블리는 독립적으로 중합체 코어를 포함한다. 일부 실시양태에서, 포착 가교의 중합체 코어 및 검출기 분자 어셈블리의 중합체 코어는 독립적으로 특정 서열의 핵산 (DNA 또는 RNA) 또는 PEG와 같은 중합체를 포함한다.In some embodiments, for any of the methods disclosed herein, each analyte molecule is 1) bound to a capture molecule of the respective supramolecular structure via a chemical bond, and/or 2) bound to a detector molecular assembly via a chemical bond. do. In some embodiments, for any of the methods disclosed herein, the capture molecule and detector molecule are independently a protein, peptide, antibody, aptamer (RNA and DNA), fluorophore, darpin, catalyst, polymerization initiator, polymer such as PEG. , or a combination thereof. In some embodiments, for any of the methods disclosed herein, for each supramolecular structure: a) a capture molecule is linked to the core structure via a capture barcode, wherein the capture barcode is a first capture linker, a second capture linker, and a capture bridge disposed between the first capture linker and the second capture linker, wherein the first capture linker is bound to the first core linker bound to the first position on the core structure, and wherein the capture molecule and the second capture linker. The linkers are linked together via linkage to a third capture linker, and b) the detector molecule assembly comprises a detector barcode, wherein the detector barcode comprises one or more linkers. In some embodiments, the capture crosslink and detector molecular assemblies independently comprise a polymer core. In some embodiments, the polymeric core of the capture crosslink and the polymeric core of the detector molecular assembly independently comprise a nucleic acid (DNA or RNA) of a specific sequence or a polymer, such as PEG.

일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법에 대해, 각각의 초분자 구조물은 코어 구조물에 연결된 앵커 분자를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 앵커 바코드를 통해 코어 구조물에 연결되고, 여기서 앵커 바코드는 제1 앵커 링커, 제2 앵커 링커, 및 제1 앵커 링커와 제2 앵커 링커 사이에 배치된 앵커 가교를 포함하고, 제1 앵커 링커는 코어 구조물 상의 제3 위치에 결합된 제3 코어 링커에 결합되고, 앵커 분자는 제2 앵커 링커에 연결된다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 아민, 티올, DBCO, 말레이미드, 비오틴, 아지드, 아크리다이트, NHS-에스테르, 특정 서열의 단일 가닥 핵산 (RNA 또는 DNA), 중합 개시제 또는 PEG와 같은 하나 이상의 중합체, 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 가교는 중합체 코어를 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 가교의 중합체 코어는 특정 서열의 핵산 (DNA 또는 RNA) 또는 PEG와 같은 중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제3 코어 링커, 제1 앵커 링커, 제2 앵커 링커 및 앵커 분자는 독립적으로 앵커 반응성 분자 또는 DNA 서열 도메인을 포함한다. 일부 실시양태에서, 각각의 앵커 반응성 분자는 독립적으로 아민, 티올, DBCO, 말레이미드, 비오틴, 아지드, 아크리다이트, NHS-에스테르, 특정 서열의 단일 가닥 핵산 (RNA 또는 DNA), 중합 개시제 또는 PEG와 같은 하나 이상의 중합체, 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 화학 결합을 통해 제2 앵커 링커에 연결된다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 제2 앵커 링커에 공유 결합된다.In some embodiments, for any of the methods disclosed herein, each supramolecular structure further comprises an anchor molecule connected to the core structure. In some embodiments, the anchor molecule is linked to the core structure via an anchor barcode, wherein the anchor barcode comprises a first anchor linker, a second anchor linker, and an anchor bridge disposed between the first anchor linker and the second anchor linker. And, the first anchor linker is linked to the third core linker linked to the third position on the core structure, and the anchor molecule is linked to the second anchor linker. In some embodiments, the anchor molecule is one or more molecules such as an amine, thiol, DBCO, maleimide, biotin, azide, acrydite, NHS-ester, a single-stranded nucleic acid (RNA or DNA) of a specific sequence, a polymerization initiator, or PEG. Including polymers, or combinations thereof. In some embodiments, the anchor crosslink comprises a polymer core. In some embodiments, the polymeric core of the anchor bridge comprises a specific sequence of nucleic acid (DNA or RNA) or a polymer such as PEG. In some embodiments, the third core linker, first anchor linker, second anchor linker and anchor molecule independently comprise an anchor reactive molecule or DNA sequence domain. In some embodiments, each anchor-reactive molecule is independently an amine, thiol, DBCO, maleimide, biotin, azide, acrydite, NHS-ester, a single-stranded nucleic acid (RNA or DNA) of a specific sequence, a polymerization initiator, or and one or more polymers, such as PEG, or combinations thereof. In some embodiments, the anchor molecule is linked to a second anchor linker through a chemical bond. In some embodiments, the anchor molecule is covalently linked to a second anchor linker.

일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법에 대해, 신호는, 분석물에 결합된 다음 다시 검출기 분자 어셈블리에 결합된 초분자 구조물에 상응하는 검출기 바코드, 포착 바코드, 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 각각의 검출기 바코드는, 각각의 검출기 분자에 결합된 분석물 분자에 대한 그의 특이성을 나타내는 정보를 제공하는, 검출기 분자에 상응하는 DNA 신호를 제공한다. 일부 실시양태에서, 검출기 바코드는 유전자형 결정, qPCR, 서열분석, 또는 그의 조합을 사용하여 분석된다. 일부 실시양태에서, 샘플 내의 복수의 분석물 분자는 다중화를 통해 동시에 검출된다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법에 대해, 각각의 초분자 구조물에 대한 포착 분자 및 검출기 분자는 하나 이상의 특정 유형의 분석물 분자에 결합하도록 구성된다.In some embodiments, for any of the methods disclosed herein, the signal comprises a detector barcode, capture barcode, or combination thereof corresponding to a supramolecular structure that is bound to the analyte and then bound back to the detector molecular assembly. In some embodiments, each detector barcode provides a DNA signal corresponding to the detector molecule, providing information indicating its specificity for the analyte molecule bound to each detector molecule. In some embodiments, the detector barcode is analyzed using genotyping, qPCR, sequencing, or a combination thereof. In some embodiments, multiple analyte molecules in a sample are detected simultaneously through multiplexing. In some embodiments, for any of the methods disclosed herein, the capture molecule and detector molecule for each supramolecular structure are configured to bind one or more specific types of analyte molecules.

일부 실시양태에서, 본원에 개시된 복수의 초분자 구조물을 사용하는 것을 포함하는 임의의 방법에 대해, 복수의 초분자 구조물의 각각의 코어 구조물은 서로 동일하다. 일부 실시양태에서, 각각의 초분자 구조물은 복수의 초분자 구조물 간의 교차-반응을 감소시키거나 제거하기 위해 규정된 형상, 크기, 분자량 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 각각의 초분자 구조물은 복수의 포착 분자 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 각각의 초분자 구조물은 복수의 초분자 구조물 간의 교차-반응을 감소시키거나 제거하기 위해 규정된 화학량론의 포착 분자 및 검출기 분자를 포함한다.In some embodiments, for any method disclosed herein comprising using a plurality of supramolecular structures, each core structure of the plurality of supramolecular structures is identical to each other. In some embodiments, each supramolecular structure comprises a defined shape, size, molecular weight, or combination thereof to reduce or eliminate cross-reaction between the plurality of supramolecular structures. In some embodiments, each supramolecular structure comprises a plurality of capture molecule molecules. In some embodiments, each supramolecular structure comprises capture molecules and detector molecules of defined stoichiometry to reduce or eliminate cross-reaction between the plurality of supramolecular structures.

일부 실시양태에서, 하나 이상의 초분자 구조물은 히드로겔다공성 매트릭스에 부착된다. 일부 실시양태에서, 각각의 초분자 구조물은 상응하는 초분자 구조물의 각각의 코어 구조물에 연결된 상응하는 앵커 분자를 통해 히드로겔과 공중합된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 초분자 구조물은 히드로겔 내에 매립된다. 일부 실시양태에서, 복수의 초분자 구조물은 기재, 예컨대 형상화 또는 평면 기재 상에 배치되고, 여기서 기재는 복수의 결합 부위를 포함하고, 각각의 결합 부위는 상응하는 초분자 구조물과 연결되도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 복수의 초분자 구조물이 동일한 분석물 분자를 검출하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 기재를 사용하는 것을 포함하는 임의의 방법에 대해, 방법은 검출기 분자와 연결된 복수의 신호전달 요소를 제공하는 것을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 각각의 신호전달 요소는 형광 분자 또는 마이크로비드, 형광 중합체, 고도로 하전된 나노입자 또는 중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 복수의 초분자 구조물 내의 적어도 하나의 초분자 구조물은 다른 초분자 구조물과 상이한 분석물 분자를 검출하도록 구성된다.In some embodiments, one or more supramolecular structures are attached to a hydrogel porous matrix. In some embodiments, each supramolecular structure is copolymerized with a hydrogel via a corresponding anchor molecule linked to each core structure of the corresponding supramolecular structure. In some embodiments, one or more supramolecular structures are embedded within the hydrogel. In some embodiments, a plurality of supramolecular structures are disposed on a substrate, such as a shaped or planar substrate, wherein the substrate comprises a plurality of binding sites, each binding site being configured to connect with a corresponding supramolecular structure. In some embodiments, multiple supramolecular structures are configured to detect the same analyte molecule. In some embodiments, for any method that includes using a substrate, the method further comprises providing a plurality of signaling elements coupled to a detector molecule. In some embodiments, each signaling element comprises a fluorescent molecule or microbead, a fluorescent polymer, a highly charged nanoparticle or polymer. In some embodiments, at least one supramolecular structure in the plurality of supramolecular structures is configured to detect a different analyte molecule than the other supramolecular structures.

일부 실시양태에서, 평면 기재를 사용하는 것을 포함하는 임의의 방법에 대해, 평면 기재 상의 각각의 초분자 구조물의 위치를 식별하도록 각각의 초분자 구조물을 바코딩하는 것을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 평면 기재를 사용하는 것을 포함하는 임의의 방법에 대해, 방법은 검출기 분자와 연결되도록 구성된 본원에 제공된 바와 같은 복수의 신호전달 요소를 제공하는 것을 포함한다.In some embodiments, for any method that includes using a planar substrate, the method further includes barcoding each supramolecular structure to identify the location of each supramolecular structure on the planar substrate. In some embodiments, for any method that includes using a planar substrate, the method includes providing a plurality of signaling elements as provided herein configured to couple with a detector molecule.

일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법에 대해, 샘플은 생물학적 입자 또는 생체분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법에 대해, 샘플은 단백질, 펩티드, 펩티드의 단편, 지질, DNA, RNA, 유기 분자, 바이러스 입자, 엑소솜, 소기관, 또는 그의 임의의 복합체를 포함하는 수용액을 포함한다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 방법에 대해, 샘플은 조직 생검, 혈액, 혈장, 소변, 타액, 눈물, 뇌척수액, 세포외액, 배양 세포, 배양 배지, 폐기된 조직, 식물 물질, 합성 단백질, 프리온, 박테리아 및/또는 바이러스 샘플 또는 진균 조직, 또는 그의 조합을 포함한다. 샘플을 본원에 제공된 초분자 구조물과 접촉시키기 전에 샘플을 프로세싱하여 세포로부터 분석물을 방출시키거나 또는 달리 분석을 위한 샘플을 제조할 수 있다. 샘플은 환경 샘플, 예컨대 폐수 또는 토양 샘플일 수 있다. 샘플은 또한 비생물학적 샘플일 수 있다. 한 실시양태에서, 샘플은 화학적 공정 단계로부터의 샘플, 식품 또는 영양 성분의 샘플, 또는 포장 성분일 수 있다.In some embodiments, for any of the methods disclosed herein, the sample comprises a biological particle or biomolecule. In some embodiments, for any of the methods disclosed herein, the sample is an aqueous solution comprising a protein, peptide, fragment of a peptide, lipid, DNA, RNA, organic molecule, viral particle, exosome, organelle, or any complex thereof. Includes. In some embodiments, for any of the methods disclosed herein, a sample may include tissue biopsy, blood, plasma, urine, saliva, tears, cerebrospinal fluid, extracellular fluid, cultured cells, culture medium, discarded tissue, plant material, synthetic protein, prion, bacterial and/or viral samples or fungal tissue, or combinations thereof. The sample may be processed to release the analyte from the cells or otherwise prepare the sample for analysis prior to contacting the sample with the supramolecular structures provided herein. The sample may be an environmental sample, such as wastewater or soil sample. The sample may also be a non-biological sample. In one embodiment, the sample may be a sample from a chemical processing step, a sample of a food or nutritional ingredient, or a packaging ingredient.

일부 실시양태에서, 복수의 초분자 구조물을 포함하는, 샘플 내의 하나 이상의 분석물 분자를 검출하기 위한 기재가 본원에 제공되며, 여기서 각각의 초분자 구조물은 a) 복수의 코어 분자를 포함하는 코어 구조물, 및 b) 초분자 코어에 연결된 포착 분자를 포함한다.In some embodiments, provided herein is a substrate for detecting one or more analyte molecules in a sample, comprising a plurality of supramolecular structures, wherein each supramolecular structure includes a) a core structure comprising a plurality of core molecules, and b) Contains a capture molecule linked to the supramolecular core.

일부 실시양태에서, 복수의 초분자 구조물의 각각의 코어 구조물은 서로 동일하다. 일부 실시양태에서, 기재는 고체 지지체, 고체 기재, 중합체 매트릭스 또는 분자 축합물을 포함한다. 일부 실시양태에서, 샘플은 복합 생물학적 샘플을 포함하고, 방법은 단일-분자 감수성을 제공함으로써 복합 생물학적 샘플 내의 다양한 범위의 분자 농도의 동적 범위 및 정량적 포착을 증가시킨다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 분석물 분자는 단백질, 펩티드, 펩티드 단편, 지질, DNA, RNA, 유기 분자, 무기 분자, 그의 복합체, 또는 그의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 각각의 초분자 구조물은 나노구조물이다. 일부 실시양태에서, 각각의 코어 구조물은 나노구조물이다. 일부 실시양태에서, 각각의 코어 구조물에 대한 복수의 코어 분자는 미리 규정된 형상으로 배열되고/거나 규정된 분자량을 갖는다. 일부 실시양태에서, 미리 규정된 형상은 또 다른 초분자 구조물과의 교차-반응성을 제한하거나 방지하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 각각의 코어 구조물에 대한 복수의 코어 분자는 하나 이상의 핵산 가닥, 하나 이상의 분지형 핵산, 하나 이상의 펩티드, 하나 이상의 소분자, 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 각각의 코어 구조물은 독립적으로 스캐폴딩된 데옥시리보핵산 (DNA) 오리가미, 스캐폴딩된 리보핵산 (RNA) 오리가미, 스캐폴딩된 하이브리드 DNA:RNA 오리가미, 단일-가닥 DNA 타일 구조, 다중-가닥 DNA 타일 구조, 단일-가닥 RNA 오리가미, 다중-가닥 RNA 타일 구조, 다중 스캐폴드를 갖는 계층적으로 구성된 DNA 또는 RNA 오리가미, 펩티드 구조, 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 각각의 분석물 분자는 1) 화학 결합을 통해 포착 분자에 결합되고/거나 2) 화학 결합을 통해 검출기 분자에 결합된다. 일부 실시양태에서, 포착 분자 및 검출기 분자는 독립적으로 단백질, 펩티드, 항체, 압타머(RNA 및 DNA), 형광단, darpin, 촉매, 중합 개시제, PEG와 같은 중합체, 또는 그의 조합을 포함한다.In some embodiments, each core structure of the plurality of supramolecular structures is identical to each other. In some embodiments, the substrate comprises a solid support, solid substrate, polymer matrix, or molecular condensate. In some embodiments, the sample comprises a complex biological sample, and the method provides single-molecule sensitivity, thereby increasing the dynamic range and quantitative capture of a wide range of molecular concentrations within the complex biological sample. In some embodiments, the one or more analyte molecules comprise a protein, peptide, peptide fragment, lipid, DNA, RNA, organic molecule, inorganic molecule, complex thereof, or any combination thereof. In some embodiments, each supramolecular structure is a nanostructure. In some embodiments, each core structure is a nanostructure. In some embodiments, the plurality of core molecules for each core structure are arranged in a predefined shape and/or have a defined molecular weight. In some embodiments, the predefined shape is configured to limit or prevent cross-reactivity with another supramolecular structure. In some embodiments, the plurality of core molecules for each core structure comprises one or more nucleic acid strands, one or more branched nucleic acids, one or more peptides, one or more small molecules, or combinations thereof. In some embodiments, each core structure is independently a scaffolded deoxyribonucleic acid (DNA) origami, a scaffolded ribonucleic acid (RNA) origami, a scaffolded hybrid DNA:RNA origami, a single-stranded DNA tile structure, It includes multi-stranded DNA tile structures, single-stranded RNA origami, multi-stranded RNA tile structures, hierarchically organized DNA or RNA origami with multiple scaffolds, peptide structures, or combinations thereof. In some embodiments, each analyte molecule is 1) bound to a capture molecule via a chemical bond and/or 2) bound to a detector molecule via a chemical bond. In some embodiments, the capture molecule and detector molecule independently include a protein, peptide, antibody, aptamer (RNA and DNA), fluorophore, darpin, catalyst, polymerization initiator, polymer such as PEG, or combinations thereof.

일부 실시양태에서, 기재의 각각의 초분자 구조물에 대해: a) 포착 분자는 포착 바코드를 통해 코어 구조물에 연결되고, 여기서 포착 바코드는 제1 포착 링커, 제2 포착 링커, 및 제1 포착 링커와 제2 포착 링커 사이에 배치된 포착 가교를 포함하고, 여기서 제1 포착 링커는 코어 구조물 상의 제1 위치에 결합된 제1 코어 링커에 결합되고, 여기서 포착 분자 및 제2 포착 링커는 제3 포착 링커에 대한 결합을 통해 함께 연결된다. 포착 분자는 분석물에 결합하고, 분석물은 다시 검출기 분자 어셈블리의 검출기 분자에 결합한다. 한 실시양태에서, 검출기 분자 어셈블리는, 포착 분자에 연결되지 않고 기재 상에 고정되지 않은 별개의 초분자 구조물을 포함한다.In some embodiments, for each supramolecular structure of the substrate: a) a capture molecule is linked to the core structure via a capture barcode, wherein the capture barcode includes a first capture linker, a second capture linker, and a first capture linker and a second capture linker. a capture bridge disposed between two capture linkers, wherein the first capture linker is bound to the first core linker bound to a first position on the core structure, and wherein the capture molecule and the second capture linker are attached to the third capture linker. are connected together through bonding. The capture molecule binds to the analyte, which in turn binds to the detector molecule of the detector molecule assembly. In one embodiment, the detector molecular assembly comprises separate supramolecular structures that are not linked to a capture molecule and are not anchored on a substrate.

일부 실시양태에서, 포착 분자를 포함하는 초분자 구조물은 기재 물질과 직접적으로 상호작용하여 초분자 구조물을 기재 상에 고정화시킨다. 일부 실시양태에서, 포착 분자를 포함하는 초분자 구조물은, 코어 구조물에 연결된, 본원에 제공된 바와 같은 앵커 분자를 추가로 포함하고, 앵커 분자는 초분자 구조물을 기재 상에 고정시키기 위해 기재에 연결된다.In some embodiments, the supramolecular structure comprising a capture molecule interacts directly with the substrate material to immobilize the supramolecular structure on the substrate. In some embodiments, the supramolecular structure comprising a capture molecule further comprises an anchor molecule as provided herein linked to the core structure, wherein the anchor molecule is linked to the substrate to anchor the supramolecular structure on the substrate.

일부 실시양태에서, 기재로부터 판독 또는 검출되는 신호는, 광학 센서, 자기 센서 및/또는 전기 센서를 사용하여 분석될 수 있는 검출기 바코드, 포착 바코드 또는 그의 조합을 포함한다. 검출 기술은 전기화학적 감지, 유전자형 결정, qPCR, 서열분석, 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 초분자 구조물은 샘플을 다중화하도록 구성되고, 여기서 샘플 내의 복수의 분석물 분자가 동시에 검출된다. 일부 실시양태에서, 각각의 초분자 구조물에 대한 포착 분자는 하나 이상의 특정 유형의 분석물 분자에 결합하도록 구성된다.In some embodiments, the signal read or detected from the substrate includes a detector barcode, a capture barcode, or a combination thereof that can be analyzed using optical sensors, magnetic sensors, and/or electrical sensors. Detection techniques include electrochemical detection, genotyping, qPCR, sequencing, or combinations thereof. In some embodiments, one or more supramolecular structures are configured to multiplex a sample, where multiple analyte molecules within the sample are detected simultaneously. In some embodiments, the capture molecule for each supramolecular structure is configured to bind one or more specific types of analyte molecules.

일부 실시양태에서, 샘플은 복합 생물학적 샘플을 포함하고, 방법은 단일-분자 감수성을 제공함으로써 복합 생물학적 샘플 내의 다양한 범위의 분자 농도의 동적 범위 및 정량적 포착을 증가시킨다. 일부 실시양태에서, 분석물 분자는 단백질, 펩티드, 펩티드 단편, 지질, DNA, RNA, 유기 분자, 무기 분자, 그의 복합체, 또는 그의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물은 나노구조물이다. 일부 실시양태에서, 코어 구조물은 나노구조물이다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물은 또 다른 초분자 구조물과의 교차-반응을 감소 또는 제거하기 위해, 규정된 형상, 크기, 분자량 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물은 복수의 포착 분자를 포함한다.In some embodiments, the sample comprises a complex biological sample, and the method provides single-molecule sensitivity, thereby increasing the dynamic range and quantitative capture of a wide range of molecular concentrations within the complex biological sample. In some embodiments, the analyte molecule comprises a protein, peptide, peptide fragment, lipid, DNA, RNA, organic molecule, inorganic molecule, complex thereof, or any combination thereof. In some embodiments, the supramolecular structure is a nanostructure. In some embodiments, the core structure is a nanostructure. In some embodiments, the supramolecular structure comprises a defined shape, size, molecular weight, or combination thereof to reduce or eliminate cross-reaction with another supramolecular structure. In some embodiments, the supramolecular structure includes a plurality of capture molecules.

일부 실시양태에서, 코어 구조물을 위한 복수의 코어 분자는 미리 규정된 형상으로 배열되고/거나 규정된 분자량을 갖는다. 일부 실시양태에서, 미리 규정된 형상은 또 다른 초분자 구조물과의 교차-반응성을 제한하거나 방지하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 각각의 코어 구조물에 대한 복수의 코어 분자는 하나 이상의 핵산 가닥, 하나 이상의 분지형 핵산, 하나 이상의 펩티드, 하나 이상의 소분자, 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 코어 구조물은 독립적으로 스캐폴딩된 데옥시리보핵산 (DNA) 오리가미, 스캐폴딩된 리보핵산 (RNA) 오리가미, 스캐폴딩된 하이브리드 DNA:RNA 오리가미, 단일-가닥 DNA 타일 구조, 다중-가닥 DNA 타일 구조, 단일-가닥 RNA 오리가미, 다중-가닥 RNA 타일 구조, 다중 스캐폴드를 갖는 계층적으로 구성된 DNA 또는 RNA 오리가미, 펩티드 구조, 또는 그의 조합을 포함한다.In some embodiments, the plurality of core molecules for a core structure are arranged in a predefined shape and/or have a defined molecular weight. In some embodiments, the predefined shape is configured to limit or prevent cross-reactivity with another supramolecular structure. In some embodiments, the plurality of core molecules for each core structure comprises one or more nucleic acid strands, one or more branched nucleic acids, one or more peptides, one or more small molecules, or combinations thereof. In some embodiments, the core structure is an independently scaffolded deoxyribonucleic acid (DNA) origami, a scaffolded ribonucleic acid (RNA) origami, a scaffolded hybrid DNA:RNA origami, a single-stranded DNA tile structure, a multi- stranded DNA tile structures, single-stranded RNA origami, multi-stranded RNA tile structures, hierarchically organized DNA or RNA origami with multiple scaffolds, peptide structures, or combinations thereof.

개시된 디바이스, 전달 시스템, 또는 방법의 구체적 실시양태가 이제 도면을 참조하여 설명될 것이다. 이 상세한 설명에서의 어떤 것도 임의의 특정 구성요소, 특징 또는 단계가 본 발명에 필수적임을 암시하도록 의도되지 않는다.
도 1은 본 개시내용의 실시양태에 따른 초분자 구조물 및 관련 하위구성요소를 보여준다.
도 2는 본 개시내용의 실시양태에 따른 회합된 분석물 및 검출기 분자 어셈블리를 갖는 초분자 구조물을 보여준다.
도 3은 회합된 분석물 및 검출기 분자 어셈블리 및 본 개시내용의 실시양태에 따른 관련 하위구성요소를 갖는, 도 1의 초분자 구조물을 보여준다.
도 4는 본 개시내용의 실시양태에 따른 검출기 코어 구조물을 포함하는 검출기 분자 어셈블리 및 회합된 분석물을 갖는 초분자 구조물을 보여준다.
도 5는 본 개시내용의 실시양태에 따른 분석물에 대한 초분자 구조물 및 검출기 분자 어셈블리의 특이적 결합을 보여준다.
도 6은 본 개시내용의 실시양태에 따른 초분자 구조물에 대한 특이적 결합이 없는 분석물을 보여준다.
도 7은 본 개시내용의 실시양태에 따른 초분자 구조물 어레이에 대한 분석물 및 검출기 결합에 대한 작업흐름을 보여준다.
도 8은 본 개시내용의 실시양태에 따른 분석물 검출과 함께 사용되는 예시적인 포착 분자 식별을 보여준다.
도 9는 본 개시내용의 실시양태에 따른 분석물 검출의 예를 보여준다.
도 10은 본 개시내용의 실시양태에 따른 분석물 검출의 예를 보여준다.
도 11은 본 개시내용의 실시양태에 따른 분석물 검출에 사용될 수 있는 초분자 구조물 어레이의 예를 보여준다.
도 12는 본 개시내용의 실시양태에 따른 분석물 검출에 사용될 수 있는 초분자 구조물 어레이의 예를 보여준다.
도 13은 본 개시내용의 실시양태에 따른 분석물 검출에 사용될 수 있는 초분자 구조물 어레이의 예를 보여준다.
도 14는 본 개시내용의 실시양태에 따른 항원 검출에 사용될 수 있는 초분자 구조물 어레이의 예를 보여준다.
도 15는 본 개시내용의 실시양태에 따른 분석물 검출에 사용될 수 있는 예시적인 다공성 매트릭스 초분자 구조물 어레이를 보여준다.
도 16은 본 개시내용의 실시양태에 따른 예시적인 분석물 검출 시스템의 블록 다이어그램을 보여준다.
Specific embodiments of the disclosed devices, delivery systems, or methods will now be described with reference to the drawings. Nothing in this detailed description is intended to imply that any particular component, feature or step is essential to the invention.
1 shows a supramolecular structure and related subcomponents according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 2 shows a supramolecular structure with associated analyte and detector molecular assemblies according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 3 shows the supramolecular structure of Figure 1, with associated analyte and detector molecular assemblies and associated subcomponents according to embodiments of the present disclosure.
Figure 4 shows a detector molecular assembly comprising a detector core structure and a supramolecular structure with associated analyte according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 5 shows specific binding of supramolecular structures and detector molecular assemblies to analytes according to embodiments of the present disclosure.
Figure 6 shows an analyte without specific binding to a supramolecular structure according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 7 shows a workflow for analyte and detector coupling to an array of supramolecular structures according to an embodiment of the present disclosure.
8 shows exemplary capture molecule identification used with analyte detection according to embodiments of the present disclosure.
Figure 9 shows an example of analyte detection according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 10 shows an example of analyte detection according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 11 shows an example of an array of supramolecular structures that can be used for analyte detection according to embodiments of the present disclosure.
Figure 12 shows an example of an array of supramolecular structures that can be used for analyte detection according to embodiments of the present disclosure.
Figure 13 shows an example of an array of supramolecular structures that can be used for analyte detection according to embodiments of the present disclosure.
Figure 14 shows an example of an array of supramolecular structures that can be used for antigen detection according to embodiments of the present disclosure.
Figure 15 shows an exemplary porous matrix supramolecular structure array that can be used for analyte detection according to embodiments of the present disclosure.
Figure 16 shows a block diagram of an exemplary analyte detection system according to embodiments of the present disclosure.

상세한 설명details

샘플에 존재하는 하나 이상의 분석물 분자를 검출하기 위한 구조물 및 방법이 본원에 개시된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 분석물 분자가 하나 이상의 초분자 구조물에 의한 포착에 기초하여 검출된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 초분자 구조물은 샘플에 존재하는 분석물에 특이적으로 결합하는 포착 분자를 포함하거나 또는 그에 연결된다. 결합된 분석물은 다시, 고유한 식별자 (예를 들어, 핵산 서열, 펩티드, 폴리사카라이드, 아크리다이트)와 같은 검출가능한 모이어티를 갖는 검출기 분자 어셈블리의 검출기 분자 및/또는 (예를 들어, 광학적으로, 전기적으로, 자기적으로) 검출될 수 있는 다른 분자를 포함하거나, 그와 상호작용하거나, 또는 그를 도킹하는 데 사용될 수 있는 분자와 상호작용한다. 일부 실시양태에서, 검출기 분자 어셈블리는, 포착 분자에 대한 분석물 분자의 결합의 검출 및 정량화가 초분자 구조물의 고유한 식별자의 증폭을 통해 분석물 분자의 존재를 DNA 신호로 전환시키는 것을 포함하도록 DNA 신호를 생성한다. 일부 실시양태에서, 검출기 분자 어셈블리는, 기재를 광학적으로 검출가능한 신호로 전환시키는 효소에 연결된다. 한 실시양태에서, 초분자 구조물은 기재에 연결되거나 기재 상에 고정된 핵산 오리가미이다. 한 실시양태에서, 초분자 구조물은, 포착 분자에 대한 고유한 식별자를 포함하고 포착 분자를 초분자 구조물의 스캐폴드에 연결하는 바코드를 통해 포착 분자를 보유한다.Disclosed herein are structures and methods for detecting one or more analyte molecules present in a sample. In some embodiments, one or more analyte molecules are detected based on capture by one or more supramolecular structures. In some embodiments, one or more supramolecular structures comprise or are linked to a capture molecule that specifically binds to an analyte present in the sample. The bound analyte can in turn be identified by a detector molecule (e.g., Contains, interacts with, or interacts with other molecules that can be detected (optically, electrically, magnetically), or can be used to dock them. In some embodiments, the detector molecular assembly comprises a DNA signal such that detection and quantification of binding of an analyte molecule to a capture molecule comprises converting the presence of the analyte molecule into a DNA signal through amplification of a unique identifier of the supramolecular structure. creates . In some embodiments, the detector molecular assembly is linked to an enzyme that converts the substrate into an optically detectable signal. In one embodiment, the supramolecular structure is a nucleic acid origami linked to or immobilized on a substrate. In one embodiment, the supramolecular structure retains the capture molecule via a barcode that includes a unique identifier for the capture molecule and connects the capture molecule to the scaffold of the supramolecular structure.

일부 실시양태에서, 개시된 기술은 단일 분자 효소-연결 면역흡착 검정 (ELISA)을 제공하며, 여기서 초분자 구조물 및 회합된 포착 분자는 포착 엔티티로서 작동하고, 검출기 분자 어셈블리는 검출 신호를 생성하는 데 사용되는 검출 엔티티로서 작동한다 (예를 들어, 검출 시스템의 센서를 사용하여 감지되는 적절한 검출 시약과 반응할 때). 포착 엔티티로서의 초분자 구조물의 사용은, 기재 상에 고정된 각각의 개별 포착 분자의 특이적 식별을 가능하게 하며, 일부 실시양태에서, 위치 맵핑을 가능하게 한다. 또한, 초분자 구조물은 단일 분자 결합을 허용하도록 기재 상에 또는 다공성 물질 내에 조직화되도록 구성된다.In some embodiments, the disclosed technology provides a single molecule enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), wherein a supramolecular structure and an associated capture molecule act as a capture entity, and a detector molecule assembly is used to generate a detection signal. Acts as a detection entity (e.g., when reacting with an appropriate detection reagent that is detected using a sensor in a detection system). The use of supramolecular structures as capture entities allows specific identification and, in some embodiments, position mapping of each individual capture molecule immobilized on a substrate. Additionally, supramolecular structures are configured to be organized on a substrate or within a porous material to allow single molecule bonding.

따라서, 본원에 제공된 바와 같이, 검출가능한 분석물 결합은 기재 상의 많은 상이한 포착 분자 중의 개별 포착 분자와 연관되어, 다수의 상이한 분석물의 분석물 풀의 결합 특성이 특징화되는 검정 결과를 생성할 수 있다. 이는 결국 특징화되지 않은 조성의 분석물을 갖는 샘플이 관심있는 특정한 분석물의 존재 및/또는 농도에 대해 분석되도록 한다. 예를 들어, 인간 샘플이, 항원 포착 분자의 패널 내의 특정 항원에 대해 결합 특이성을 갖는 항체의 존재 및/또는 농도를 결정하기 위해 특징화될 수 있으며, 이로써 포착 분자가 기지의 감염성 질환 항원 패널을 나타낸다. 검정 결과는 특정한 항원과 연관된 양성 결합 결과를 나타낼 수 있으며, 이는 샘플을 제공하는 대상체에 항체가 존재함을 나타낸다. 또 다른 실시양태에서, 샘플 내의 분석물의 정체가 적어도 부분적으로는 알려질 수 있지만, 그의 결합 친화도는 포착 분자의 특정 풀에 대해 특징화되지 않을 수 있다. 예를 들어, 포착 분자가 후보 약물의 세트일 수 있고, 분석물은 인간 혈액 내의 분자일 수 있다. 이러한 단백질에 대한 약물 후보의 결합은 생체이용률 또는 잠재적 오프-타겟 결합을 평가하는 데 사용될 수 있다. 검정 결과는 특정한 검출기 결합의 식별 (예를 들어, 분석물에 특이적인 항체를 포함하는 검출기 분자 어셈블리에서의 바코드 식별에 의해 결합을 식별하는 것)에 기초하여, 특정한 분석물에 맵핑될 수 있는 특정한 약물 후보와 연관된 양성 결합 결과를 나타낼 수 있다.Accordingly, as provided herein, detectable analyte binding can be associated with an individual capture molecule among many different capture molecules on a substrate, producing an assay result in which the binding properties of an analyte pool of multiple different analytes are characterized. . This ultimately allows samples with analytes of uncharacterized composition to be analyzed for the presence and/or concentration of the specific analyte of interest. For example, a human sample can be characterized to determine the presence and/or concentration of antibodies with binding specificity for a particular antigen within a panel of antigen capture molecules, thereby allowing the capture molecules to match a panel of known infectious disease antigens. indicates. The assay result may indicate a positive binding result associated with a particular antigen, indicating the presence of antibodies in the subject providing the sample. In another embodiment, the identity of the analyte in the sample may be at least partially known, but its binding affinity may not be characterized for a particular pool of capture molecules. For example, the capture molecule can be a set of candidate drugs and the analyte can be a molecule in human blood. Binding of drug candidates to these proteins can be used to assess bioavailability or potential off-target binding. Assay results are based on the identification of a specific detector binding (e.g., identifying the binding by barcode identification on a detector molecular assembly containing an antibody specific for the analyte), which can be mapped to a specific analyte. It may indicate a positive binding result associated with the drug candidate.

통상적인 ELISA 프로토콜은 검출 항체에 연결된 효소에 의해 생성되는 검출가능한 형광 신호를 결합의 지표로서 포함할 수 있지만, 개시된 기술은 검출기 분자 어셈블리의 고유한 식별자로부터 증폭된 핵산 신호를 추가적으로 또는 대안적으로 제공할 수 있고, 이로부터 서열 정보가 결정될 수 있거나 또는 이로부터 증폭 (예를 들어, 고유한 식별자에 특이적인 프라이머/프로브 세트를 사용하는 qPCR)에 상응하는 광학적으로 검출가능한 신호가 방출된다. 따라서, 검출기 분자 어셈블리에 대한 고유한 식별 정보는 특정 실시양태에서 결합된 분석물을 통해 포착 분자에 연결된 특정 검출기 분자의 특정 식별을 허용한다. 그러나, 실시양태에서, 검출기 분자 어셈블리는 고유한 식별자를 보유하지 않을 수 있다. 다른 검출 기술은 광학적, 자기적 및/또는 전기적 검출 기술을 포함할 수 있다.While conventional ELISA protocols may include a detectable fluorescent signal produced by an enzyme coupled to a detection antibody as an indicator of binding, the disclosed technology additionally or alternatively provides an amplified nucleic acid signal from a unique identifier of the detector molecular assembly. sequence information can be determined from which or an optically detectable signal corresponding to amplification (e.g., qPCR using a set of primers/probes specific for the unique identifier) is emitted. Accordingly, unique identifying information for an assembly of detector molecules allows, in certain embodiments, specific identification of a particular detector molecule linked to a capture molecule via a bound analyte. However, in embodiments, the detector molecular assembly may not possess a unique identifier. Other detection techniques may include optical, magnetic and/or electrical detection techniques.

샘플Sample

개시된 실시양태는 분석물이 생물학적 샘플과 같은 샘플 내에 존재하는 것인 분석물 검출에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 샘플은 단백질, 펩티드, 펩티드 단편, 지질, DNA, RNA, 유기 분자, 무기 분자, 그의 복합체, 또는 그의 임의의 조합을 포함하는 수용액을 포함한다. 일부 실시양태에서, 샘플 내의 분석물 분자는 단백질, 펩티드, 펩티드 단편, 지질, DNA, RNA, 유기 분자, 무기 분자, 그의 복합체, 또는 그의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 분석물 분자는 무손상 단백질, 변성 단백질, 부분적으로 또는 완전히 분해된 단백질, 펩티드 단편, 변성 핵산, 분해된 핵산 단편, 그의 복합체, 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 샘플은 조직, 세포, 조직 및/또는 세포의 환경, 또는 그의 조합으로부터 수득된다. 일부 실시양태에서, 샘플은 조직 생검, 혈액, 혈장, 소변, 타액, 눈물, 뇌척수액, 세포외액, 배양 세포, 배양 배지, 폐기된 조직, 식물 물질, 합성 단백질, 박테리아, 바이러스 샘플, 진균 조직 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 샘플은 정제하거나 정제하지 않고 세포, 조직, 체액 (예를 들어, 혈액), 환경 샘플 또는 그의 조합과 같은 1차 공급원으로부터 단리된다. 일부 실시양태에서, 세포는 기계적 과정 또는 다른 세포 용해 방법 (예를 들어, 용해 완충제)을 사용하여 용해된다. 일부 실시양태에서, 샘플은 기계적 과정 (예를 들어, 원심분리), 마이크로미터 여과, 크로마토그래피 칼럼, 다른 여과 방법, 또는 그의 조합을 사용하여 여과된다. 일부 실시양태에서, 샘플은 하나 이상의 핵산 또는 하나 이상의 단백질의 제거를 위해 하나 이상의 효소로 처리된다. 일부 실시양태에서, 샘플은 무손상 단백질, 변성 단백질, 부분적으로 또는 완전히 분해된 단백질, 펩티드 단편, 변성 핵산 또는 분해된 핵산 단편을 포함한다. 일부 실시양태에서, 샘플은 하나 이상의 개별 사람, 하나 이상의 동물, 하나 이상의 식물, 또는 그의 조합으로부터 수집된다. 일부 실시양태에서, 샘플은 감염성 질환, 면역 장애, 암, 유전 질환, 퇴행성 질환, 생활방식 질환, 손상, 희귀 질환, 연령-관련 질환 또는 그의 조합을 포함하는 질환 또는 장애를 갖는 개별 사람, 동물 및/또는 식물로부터 수집된다.Disclosed embodiments relate to analyte detection where the analyte is present in a sample, such as a biological sample. In some embodiments, the sample comprises an aqueous solution comprising a protein, peptide, peptide fragment, lipid, DNA, RNA, organic molecule, inorganic molecule, complex thereof, or any combination thereof. In some embodiments, the analyte molecules in the sample include proteins, peptides, peptide fragments, lipids, DNA, RNA, organic molecules, inorganic molecules, complexes thereof, or any combination thereof. In some embodiments, the analyte molecule comprises an intact protein, a denatured protein, a partially or fully degraded protein, a peptide fragment, a denatured nucleic acid, a degraded nucleic acid fragment, a complex thereof, or a combination thereof. In some embodiments, the sample is obtained from a tissue, a cell, an environment of the tissue and/or a cell, or a combination thereof. In some embodiments, the sample is a tissue biopsy, blood, plasma, urine, saliva, tears, cerebrospinal fluid, extracellular fluid, cultured cells, culture medium, discarded tissue, plant material, synthetic protein, bacteria, viral sample, fungal tissue, or Includes combinations. In some embodiments, the sample is isolated, with or without purification, from a primary source, such as a cell, tissue, body fluid (e.g., blood), environmental sample, or combinations thereof. In some embodiments, cells are lysed using mechanical processes or other cell lysis methods (e.g., lysis buffer). In some embodiments, the sample is filtered using mechanical processes (e.g., centrifugation), micrometer filtration, chromatographic columns, other filtration methods, or combinations thereof. In some embodiments, the sample is treated with one or more enzymes for removal of one or more nucleic acids or one or more proteins. In some embodiments, the sample comprises an intact protein, denatured protein, partially or fully degraded protein, peptide fragment, denatured nucleic acid, or degraded nucleic acid fragment. In some embodiments, samples are collected from one or more individual people, one or more animals, one or more plants, or combinations thereof. In some embodiments, the sample is an individual person, animal, and animal with a disease or disorder, including an infectious disease, immune disorder, cancer, genetic disease, degenerative disease, lifestyle disease, injury, rare disease, age-related disease, or a combination thereof. /or collected from plants.

초분자 구조물Supramolecular structures

일부 실시양태에서, 초분자 구조물은 분자를 공간적으로 조직화할 수 있는 프로그램가능한 구조물이다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물은 함께 연결된 복수의 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물의 복수의 분자는 서로의 적어도 일부와 상호작용한다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물은 특정 형상을 포함한다. 일부 실시양태에서, 초분자 나노구조물은 초분자 구조물의 복수의 분자에 기초하여 규정된 분자량을 포함한다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물은 나노구조물이다. 일부 실시양태에서, 복수의 분자는 결합, 화학 결합, 물리적 부착, 또는 그의 조합을 통해 함께 연결된다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물은 서로 특이적으로 상호작용하는 잘 한정된 수의 보다 작은 분자로부터 형성된, 특정한 형상 및 분자량의 큰 분자 엔티티를 포함한다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물의 구조적, 화학적 및 물리적 특성은 명백하게 설계된다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물은 규정된 거리에 따라 이격된 복수의 하위구성요소를 포함한다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물의 적어도 일부는 강성이다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물의 적어도 일부는 반-강성이다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물의 적어도 일부는 유연성이다.In some embodiments, supramolecular structures are programmable structures that can spatially organize molecules. In some embodiments, a supramolecular structure comprises a plurality of molecules linked together. In some embodiments, the plurality of molecules of the supramolecular structure interact with at least a portion of each other. In some embodiments, the supramolecular structure comprises a specific shape. In some embodiments, the supramolecular nanostructure comprises a defined molecular weight based on the plurality of molecules of the supramolecular structure. In some embodiments, the supramolecular structure is a nanostructure. In some embodiments, a plurality of molecules are linked together through bonds, chemical bonds, physical attachments, or combinations thereof. In some embodiments, supramolecular structures comprise large molecular entities of specific shapes and molecular weights formed from a well-defined number of smaller molecules that specifically interact with each other. In some embodiments, the structural, chemical and physical properties of the supramolecular structures are explicitly designed. In some embodiments, the supramolecular structure includes a plurality of subcomponents spaced apart by a defined distance. In some embodiments, at least a portion of the supramolecular structure is rigid. In some embodiments, at least a portion of the supramolecular structure is semi-rigid. In some embodiments, at least a portion of the supramolecular structure is flexible.

도 1은 코어 구조물(13), 포착 분자(2) 및 앵커 분자(18)를 포함하는 초분자 구조물(40)의 예시적인 실시양태를 제공한다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물은 하나 이상의 포착 분자(2) 및 임의로 하나 이상의 앵커 분자(18)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물은 앵커 분자를 포함하지 않는다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물은 폴리뉴클레오티드 구조물이다.Figure 1 provides an exemplary embodiment of a supramolecular structure 40 comprising a core structure 13, a capture molecule 2, and an anchor molecule 18. In some embodiments, the supramolecular structure comprises one or more capture molecules (2) and optionally one or more anchor molecules (18). In some embodiments, the supramolecular structure does not include anchor molecules. In some embodiments, the supramolecular structure is a polynucleotide structure.

일부 실시양태에서, 코어 구조물(13)은 함께 연결된 하나 이상의 코어 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 코어 분자는 함께 연결된 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50, 100, 200 또는 500개의 고유한 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 코어 분자는 약 2개의 고유한 분자 내지 약 1000개의 고유한 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 코어 분자는 서로 상호작용하고, 초분자 구조물의 특정 형상을 규정한다. 일부 실시양태에서, 복수의 코어 분자는 가역적 비-공유 상호작용을 통해 서로 상호작용한다. 일부 실시양태에서, 코어 구조물의 특정 형상은 3차원 (3D) 구성이다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 코어 분자는 특정 분자량을 제공한다. 일부 실시양태에서, 코어 구조물(13)은 나노구조물이다. 일부 경우에, 하나 이상의 코어 분자는 하나 이상의 핵산 가닥 (예를 들어, DNA, RNA, 비천연 핵산), 하나 이상의 분지형 핵산, 하나 이상의 펩티드, 하나 이상의 소분자, 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 코어 구조물은 폴리뉴클레오티드 구조물을 포함한다. 일부 실시양태에서, 코어 구조물의 적어도 일부는 강성이다. 일부 실시양태에서, 코어 구조물의 적어도 일부는 반-강성이다. 일부 실시양태에서, 코어 구조물의 적어도 일부는 유연성이다. 일부 실시양태에서, 코어 구조물은 스캐폴딩된 데옥시리보핵산 (DNA) 오리가미, 스캐폴딩된 리보핵산 (RNA) 오리가미, 스캐폴딩된 하이브리드 DNA / RNA 오리가미, 단일-가닥 DNA 타일 구조, 다중-가닥 DNA 타일 구조, 단일-가닥 DNA 오리가미, 단일-가닥 RNA 오리가미, 단일-가닥 RNA 타일 구조, 다중-가닥 RNA 타일 구조, 다중 스캐폴드를 갖는 계층적으로 구성된 DNA 및/또는 RNA 오리가미, 펩티드 구조, 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, DNA 오리가미는 스캐폴딩된다. 일부 실시양태에서, RNA 오리가미는 스캐폴딩된다. 일부 실시양태에서, 하이브리드 DNA/RNA 오리가미는 스캐폴딩된다. 일부 실시양태에서, 코어 구조물은 규정된 2차원 (2D) 또는 3D 형상을 포함하는 DNA 오리가미, RNA 오리가미, 또는 하이브리드 DNA/RNA 오리가미를 포함한다.In some embodiments, core structure 13 includes one or more core molecules linked together. In some embodiments, one or more core molecules comprise 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50, 100, 200 or 500 unique molecules linked together. In some embodiments, the one or more core molecules comprise from about 2 unique molecules to about 1000 unique molecules. In some embodiments, one or more core molecules interact with each other and define a specific shape of the supramolecular structure. In some embodiments, the plurality of core molecules interact with each other through reversible non-covalent interactions. In some embodiments, the particular shape of the core structure is a three-dimensional (3D) configuration. In some embodiments, one or more core molecules provide a specific molecular weight. In some embodiments, core structure 13 is a nanostructure. In some cases, the one or more core molecules comprise one or more nucleic acid strands (e.g., DNA, RNA, non-natural nucleic acids), one or more branched nucleic acids, one or more peptides, one or more small molecules, or combinations thereof. In some embodiments, the core structure comprises a polynucleotide structure. In some embodiments, at least a portion of the core structure is rigid. In some embodiments, at least a portion of the core structure is semi-rigid. In some embodiments, at least a portion of the core structure is flexible. In some embodiments, the core structure is a scaffolded deoxyribonucleic acid (DNA) origami, a scaffolded ribonucleic acid (RNA) origami, a scaffolded hybrid DNA/RNA origami, a single-stranded DNA tile structure, a multi-stranded DNA origami. Tile structure, single-stranded DNA origami, single-stranded RNA origami, single-stranded RNA tile structure, multi-stranded RNA tile structure, hierarchically organized DNA and/or RNA origami with multiple scaffolds, peptide structure, or thereof Includes combinations. In some embodiments, the DNA origami is scaffolded. In some embodiments, the RNA origami is scaffolded. In some embodiments, the hybrid DNA/RNA origami is scaffolded. In some embodiments, the core structure comprises a DNA origami, RNA origami, or hybrid DNA/RNA origami comprising a defined two-dimensional (2D) or 3D shape.

한 실시양태에서, 핵산 오리가미는 적어도 하나의 측면 치수가 약 50 nm 내지 약 1 μ이다. 한 실시양태에서, 핵산 오리가미는 예로서 약 50 nm 내지 약 200 nm, 약 50 nm 내지 약 400 nm, 약 50 nm 내지 약 600 nm, 약 50 nm 내지 약 800 nm, 약 100 nm 내지 약 200 nm, 약 100 nm 내지 약 300 nm, 약 100 nm 내지 약 400 nm, 약 100 nm 내지 약 500 nm, 약 200 nm 내지 약 400 nm의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는다. 한 실시양태에서, 핵산 오리가미는 적어도 제1 측면 치수가 약 50 nm 내지 약 1 μ이고, 제1 측면 치수에 직교하는 제2 측면 치수가 약 50 nm 내지 약 1 μ이다. 한 실시양태에서, 핵산 오리가미는 면적이 약 200 nm2 내지 약 1 μ2인 평면 풋프린트를 갖는다.In one embodiment, the nucleic acid origami has at least one lateral dimension from about 50 nm to about 1 μ. In one embodiment, the nucleic acid origami is, for example, from about 50 nm to about 200 nm, from about 50 nm to about 400 nm, from about 50 nm to about 600 nm, from about 50 nm to about 800 nm, from about 100 nm to about 200 nm, It has at least one lateral dimension of about 100 nm to about 300 nm, about 100 nm to about 400 nm, about 100 nm to about 500 nm, about 200 nm to about 400 nm. In one embodiment, the nucleic acid origami has at least a first lateral dimension of about 50 nm to about 1 μ and a second lateral dimension orthogonal to the first lateral dimension of about 50 nm to about 1 μ. In one embodiment, the nucleic acid origami has a planar footprint of about 200 nm 2 to about 1 μ 2 in area.

도 1에 나타낸 바와 같이, 일부 실시양태에서, 코어 구조물(13)은 포착 분자(2), 앵커 분자(18), 또는 그의 조합에 연결되도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 포착 분자(2) 및/또는 앵커 분자(18)는 코어 나노구조물(13)에 연결될 때 그에 대해 고정된다. 일부 실시양태에서, 임의의 수의 하나 이상의 코어 분자는, 포착 분자(2) 및/또는 앵커 분자(18)와의 연결을 형성하도록 구성된 하나 이상의 코어 링커(12, 14)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 임의의 수의 하나 이상의 코어 분자는, 포착 분자(2) 및/또는 앵커 분자(18)와의 연결을 형성하도록 구성된 하나 이상의 코어 링커(12, 14)와 연결되도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 코어 링커는 화학 결합을 통해 하나 이상의 코어 분자에 연결된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 코어 링커 중 적어도 하나는 코어 반응성 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 각각의 코어 반응성 분자는 독립적으로 아민, 티올, DBCO, NHS 에스테르, 말레이미드, 비오틴, 아지드, 아크리다이트, 특정 서열의 단일 가닥 핵산 (예를 들어, RNA 또는 DNA), 또는 중합체 (예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 또는 1종 이상의 중합 개시제)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 코어 링커 중 적어도 하나는 DNA 서열 도메인을 포함한다.As shown in Figure 1, in some embodiments, core structure 13 is configured to be linked to a capture molecule 2, an anchor molecule 18, or a combination thereof. In some embodiments, capture molecule 2 and/or anchor molecule 18 are anchored to core nanostructure 13 when connected thereto. In some embodiments, any number of one or more core molecules comprise one or more core linkers (12, 14) configured to form a linkage with a capture molecule (2) and/or an anchor molecule (18). In some embodiments, any number of one or more core molecules are configured to be linked with one or more core linkers (12, 14) configured to form a linkage with a capture molecule (2) and/or an anchor molecule (18). In some embodiments, one or more core linkers are connected to one or more core molecules through a chemical bond. In some embodiments, at least one of the one or more core linkers comprises a core reactive molecule. In some embodiments, each core reactive molecule is independently an amine, thiol, DBCO, NHS ester, maleimide, biotin, azide, acrydite, a single-stranded nucleic acid of a specific sequence (e.g., RNA or DNA), or a polymer (e.g., polyethylene glycol (PEG) or one or more polymerization initiators). In some embodiments, at least one of the one or more core linkers comprises a DNA sequence domain.

일부 실시양태에서, 코어 구조물(13)은 1) 코어 구조물 상의 규정된 위치에서의 포착 분자(2), 및 임의로 2) 코어 구조물 상의 규정된 상이한 위치에서의 앵커 분자(18)에 연결된다.In some embodiments, the core structure 13 is linked to 1) a capture molecule 2 at defined positions on the core structure, and optionally 2) an anchor molecule 18 at defined different positions on the core structure.

일부 실시양태에서, 특정 제1 코어 링커(12)는 코어 구조물 상의 제1 위치에 배치된다. 일부 실시양태에서, 제1 위치에서의 하나 이상의 코어 분자는 제1 코어 링커(12)와 연결을 형성하도록 변형된다. 일부 실시양태에서, 제1 코어 링커(12)는 코어 구조물(13)의 연장부이다.In some embodiments, a particular first core linker 12 is disposed at a first location on the core structure. In some embodiments, one or more core molecules at the first position are modified to form a linkage with the first core linker (12). In some embodiments, first core linker 12 is an extension of core structure 13.

일부 실시양태에서, 특정 제3 코어 링커(14)는 코어 구조물(13) 상의 제3 위치에 배치된다. 일부 실시양태에서, 제3 위치에서의 하나 이상의 코어 분자는 제3 코어 링커(14)와의 연결을 형성하도록 변형된다. 일부 실시양태에서, 제3 코어 링커(14)는 코어 구조물(13)의 연장부이다. 일부 실시양태에서, 제1 위치 및 제2 위치는 코어 구조물(13)의 제1 측면 상에 배치되고, 임의적인 제3 위치는 코어 구조물(13)의 제2 측면 상에 배치된다.In some embodiments, a particular third core linker (14) is disposed at a third position on the core structure (13). In some embodiments, one or more core molecules at the third position are modified to form a linkage with a third core linker (14). In some embodiments, third core linker 14 is an extension of core structure 13. In some embodiments, the first location and the second location are located on the first side of the core structure 13, and the optional third location is located on the second side of the core structure 13.

일부 실시양태에서, 포착 분자(2)는 단백질, 펩티드, 항체, 압타머 (RNA 및 DNA), 형광단, 나노바디, darpin, 촉매, 중합 개시제, PEG와 같은 중합체, 유기 분자, 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 반응성 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자(18)는 반응성 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자(18)는 반응성 분자를 포함하는 DNA 가닥을 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자(18)는 아민, 티올, DBCO, NHS 에스테르, 말레이미드, 비오틴, 아지드, 아크리다이트, 특정 서열의 단일 가닥 핵산 (예를 들어, RNA 또는 DNA), 또는 중합체 (예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 또는 하나 이상의 중합 개시제)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자(18)는 단백질, 펩티드, 항체, 압타머 (RNA 및 DNA), 형광단, 나노바디, darpin, 촉매, 중합 개시제, PEG와 같은 중합체, 유기 분자 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 단일 포착 분자(2)가 코어 구조물(13)에 연결된다. 일부 실시양태에서, 복수의 포착 분자(2)가 코어 구조물(13)에 연결된다. 일부 실시양태에서는, 복수의 쌍의 포착 분자(2)가 혼선의 최소화를 위해 서로로부터 이격되어 있다. 예를 들어, 동일한 코어 구조물(13) 상의 상이한 포착 분자(2)가, 동일한 분석물 분자에 대해 상이한 결합 부위를 나타낼 수 있거나, 또는 상이한 분석물 분자에 결합할 수 있다. 다른 예에서는, 다수의 동일한 포착 분자(2)가 코어 구조물(13) 상에 존재할 수 있다.In some embodiments, the capture molecule (2) is a protein, peptide, antibody, aptamer (RNA and DNA), fluorophore, nanobody, darpin, catalyst, polymerization initiator, polymer such as PEG, organic molecule, or combinations thereof. Includes. In some embodiments, the anchor molecule comprises a reactive molecule. In some embodiments, anchor molecule 18 comprises a reactive molecule. In some embodiments, anchor molecule 18 comprises a DNA strand comprising a reactive molecule. In some embodiments, anchor molecule 18 is an amine, thiol, DBCO, NHS ester, maleimide, biotin, azide, acrydite, a single-stranded nucleic acid of a specific sequence (e.g., RNA or DNA), or a polymer. (e.g., polyethylene glycol (PEG) or one or more polymerization initiators). In some embodiments, anchor molecule 18 comprises a protein, peptide, antibody, aptamer (RNA and DNA), fluorophore, nanobody, darpin, catalyst, polymerization initiator, polymer such as PEG, organic molecule, or combinations thereof. do. In some embodiments, a single capture molecule (2) is linked to the core structure (13). In some embodiments, a plurality of capture molecules (2) are linked to the core structure (13). In some embodiments, multiple pairs of capture molecules 2 are spaced apart from each other to minimize crosstalk. For example, different capture molecules 2 on the same core structure 13 may exhibit different binding sites for the same analyte molecule or may bind different analyte molecules. In another example, multiple identical capture molecules 2 may be present on the core structure 13.

일부 실시양태에서, 초분자 구조물의 각각의 구성요소는 독립적으로 변형 또는 조정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물의 구성요소 중 하나 이상을 변형시키는 것은 초분자 구조물 자체의 2D 및 3D 기하구조를 변형시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물의 구성요소 중 하나 이상을 변형시키는 것은 코어 구조물의 2D 및 3D 기하구조를 변형시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 초분자 나노구조물의 구성요소를 독립적으로 변형시키는 이러한 능력은 고체 표면 (예를 들어, 평면 표면 또는 마이크로입자) 및 3D 부피 (예를 들어, 히드로겔 매트릭스 내) 상의 하나 이상의 초분자 구조물의 조직화에 대한 정밀한 제어를 가능하게 한다.In some embodiments, each component of the supramolecular structure can be independently modified or adjusted. In some embodiments, modifying one or more of the components of the supramolecular structure may modify the 2D and 3D geometry of the supramolecular structure itself. In some embodiments, modifying one or more of the components of the supramolecular structure can modify the 2D and 3D geometry of the core structure. In some embodiments, this ability to independently modify components of a supramolecular nanostructure is achieved by forming one or more supramolecular structures on a solid surface (e.g., a planar surface or microparticle) and a 3D volume (e.g., within a hydrogel matrix). It enables precise control over the organization of

포착 바코드capture barcode

도 1에 나타낸 바와 같이, 일부 실시양태에서, 포착 분자(2)는 포착 바코드(20)를 통해 코어 구조물(13)에 연결된다. 일부 실시양태에서, 포착 바코드(20)는 포착 분자(2)와 연결을 형성하고, 포착 바코드(20)는 코어 구조물(13)과 연결을 형성한다. 일부 실시양태에서, 포착 바코드(20)는 제1 포착 링커(11), 제2 포착 링커(6), 및 포착 가교(7)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제1 포착 링커(11)는 반응성 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제1 포착 링커(11)는 아민, 티올, DBCO, NHS 에스테르, 말레이미드, 아지드, 아크리다이트, 특정 서열의 단일 가닥 핵산 (예를 들어, RNA 또는 DNA), 또는 중합체 (예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 또는 하나 이상의 중합 개시제)를 포함하는 반응성 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제1 포착 링커(11)는 DNA 서열 도메인을 포함한다. 일부 실시양태에서, 제2 포착 링커(6)는 반응성 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제2 포착 링커(6)는 아민, 티올, DBCO, NHS 에스테르, 비오틴, 말레이미드, 아지드, 아크리다이트, 특정 서열의 단일 가닥 핵산 (예를 들어, RNA 또는 DNA), 또는 중합체 (예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 또는 하나 이상의 중합 개시제)를 포함하는 반응성 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제2 포착 링커는 DNA 서열 도메인을 포함한다. 일부 실시양태에서, 포착 가교(7)는 중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 포착 가교(7)는 특정 서열의 핵산 (예를 들어, DNA 또는 RNA)을 포함하는 중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 포착 가교(7)는 중합체, 예컨대 PEG를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제1 포착 링커(11)는 포착 가교(7)의 제1 말단 단부에 부착되고, 제2 포착 링커(6)는 포착 가교(7)의 제2 말단 단부에 부착된다. 일부 실시양태에서, 제1 포착 링커(11)는 화학 결합을 통해 포착 가교(7)에 부착된다. 일부 실시양태에서, 제2 포착 링커(6)는 화학 결합을 통해 포착 가교(7)에 부착된다. 일부 실시양태에서, 제1 포착 링커(11)는 물리적 부착을 통해 포착 가교(7)에 부착된다. 일부 실시양태에서, 제2 포착 링커(6)는 물리적 부착을 통해 포착 가교(7)에 부착된다.As shown in Figure 1, in some embodiments, capture molecule 2 is linked to core structure 13 via capture barcode 20. In some embodiments, capture barcode 20 forms a link with capture molecule 2 and capture barcode 20 forms a link with core structure 13. In some embodiments, capture barcode 20 includes a first capture linker 11, a second capture linker 6, and a capture bridge 7. In some embodiments, the first capture linker 11 comprises a reactive molecule. In some embodiments, the first capture linker 11 is an amine, thiol, DBCO, NHS ester, maleimide, azide, acrydite, a single-stranded nucleic acid of a specific sequence (e.g., RNA or DNA), or a polymer. (e.g., polyethylene glycol (PEG) or one or more polymerization initiators). In some embodiments, the first capture linker 11 comprises a DNA sequence domain. In some embodiments, the second capture linker 6 comprises a reactive molecule. In some embodiments, the second capture linker 6 is an amine, thiol, DBCO, NHS ester, biotin, maleimide, azide, acrydite, a single-stranded nucleic acid of a specific sequence (e.g., RNA or DNA), or a reactive molecule comprising a polymer (e.g., polyethylene glycol (PEG) or one or more polymerization initiators). In some embodiments, the second capture linker comprises a DNA sequence domain. In some embodiments, capture crosslink 7 comprises a polymer. In some embodiments, the capture crosslink 7 comprises a polymer comprising a nucleic acid (e.g., DNA or RNA) of a specific sequence. In some embodiments, the capture crosslink (7) comprises a polymer, such as PEG. In some embodiments, the first capture linker (11) is attached to the first distal end of the capture bridge (7) and the second capture linker (6) is attached to the second distal end of the capture bridge (7). In some embodiments, the first capture linker (11) is attached to the capture bridge (7) via a chemical bond. In some embodiments, the second capture linker (6) is attached to the capture bridge (7) via a chemical bond. In some embodiments, the first capture linker (11) is attached to the capture bridge (7) via physical attachment. In some embodiments, the second capture linker (6) is attached to the capture bridge (7) via physical attachment.

일부 실시양태에서, 포착 바코드(20)는 제1 포착 링커(11)와 제1 코어 링커(12) 사이의 연결을 통해 코어 구조물(13)에 연결된다. 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 바와 같이, 제1 코어 링커(12)는 코어 구조물(13) 상의 제1 위치에 배치된다. 일부 실시양태에서, 제1 포착 링커(11) 및 제1 코어 링커(12)는 화학 결합을 통해 함께 연결된다. 일부 실시양태에서, 제1 포착 링커(11) 및 제1 코어 링커(12)는 공유 결합을 통해 함께 연결된다.In some embodiments, capture barcode 20 is connected to core structure 13 via a connection between first capture linker 11 and first core linker 12. In some embodiments, as described herein, the first core linker 12 is disposed at a first location on the core structure 13. In some embodiments, first capture linker 11 and first core linker 12 are linked together via chemical bonds. In some embodiments, the first capture linker 11 and the first core linker 12 are linked together via a covalent bond.

일부 실시양태에서, 포착 바코드(20)는 제2 포착 링커(6)와, 포착 분자(2)에 결합된 제3 포착 링커(5) 사이의 연결을 통해 포착 분자(2)에 연결된다. 일부 실시양태에서, 제3 포착 링커(5)는 반응성 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제3 포착 링커(5)는 아민, 티올, DBCO, NHS 에스테르, 말레이미드, 비오틴, 아지드, 아크리다이트, 특정 서열의 단일 가닥 핵산 (예를 들어, RNA 또는 DNA), 또는 중합체 (예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 또는 하나 이상의 중합 개시제)를 포함하는 반응성 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제3 포착 링커(5)는 DNA 서열 도메인을 포함한다. 일부 실시양태에서, 포착 분자(2)는 화학 결합을 통해 제3 포착 링커(5)에 결합된다. 일부 실시양태에서, 포착 분자(2)는 공유 결합을 통해 제3 포착 링커(5)에 결합된다. 일부 실시양태에서, 제2 포착 링커(6) 및 제3 포착 링커(5)는 화학 결합을 통해 함께 연결된다. 일부 실시양태에서, 제2 링커(6) 및 제3 포착 링커(5)는 공유 결합을 통해 함께 연결된다.In some embodiments, capture barcode 20 is linked to capture molecule 2 via a linkage between a second capture linker 6 and a third capture linker 5 bound to capture molecule 2. In some embodiments, the third capture linker 5 comprises a reactive molecule. In some embodiments, the third capture linker 5 is an amine, thiol, DBCO, NHS ester, maleimide, biotin, azide, acrydite, a single-stranded nucleic acid of a specific sequence (e.g., RNA or DNA), or a reactive molecule comprising a polymer (e.g., polyethylene glycol (PEG) or one or more polymerization initiators). In some embodiments, the third capture linker 5 comprises a DNA sequence domain. In some embodiments, capture molecule (2) is coupled to third capture linker (5) via a chemical bond. In some embodiments, capture molecule (2) is linked to third capture linker (5) via a covalent bond. In some embodiments, the second capture linker (6) and third capture linker (5) are linked together through a chemical bond. In some embodiments, the second linker (6) and third capture linker (5) are linked together via a covalent bond.

앵커 바코드anchor barcode

도 1에 나타낸 바와 같이, 일부 실시양태에서, 앵커 분자(18)는 앵커 바코드를 통해 코어 구조물(13)에 연결된다. 일부 실시양태에서, 앵커 바코드는 앵커 분자(18)와 연결을 형성하고, 앵커 바코드는 코어 구조물(13)과 연결을 형성한다. 일부 실시양태에서, 앵커 바코드는 제1 앵커 링커(15), 제2 앵커 링커(17) 및 앵커 가교(16)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제1 앵커 링커(15)는 반응성 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제1 앵커 링커(15)는 아민, 티올, DBCO, NHS 에스테르, 말레이미드, 비오틴, 아지드, 아크리다이트, 특정 서열의 단일 가닥 핵산 (예를 들어, RNA 또는 DNA), 또는 중합체 (예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 또는 하나 이상의 중합 개시제)를 포함하는 반응성 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제1 앵커 링커(15)는 DNA 서열 도메인을 포함한다. 일부 실시양태에서, 제2 앵커 링커(17)는 반응성 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제2 앵커 링커(17)는 아민, 티올, DBCO, NHS 에스테르, 말레이미드, 비오틴, 아지드, 아크리다이트, 특정 서열의 단일 가닥 핵산 (예를 들어, RNA 또는 DNA), 또는 중합체 (예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 또는 하나 이상의 중합 개시제)를 포함하는 반응성 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제2 앵커 링커(17)는 DNA 서열 도메인을 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 가교(16)는 중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 가교(16)는 특정 서열의 핵산 (DNA 또는 RNA)을 포함하는 중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 가교(16)는 중합체, 예컨대 PEG를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제1 앵커 링커(15)는 그의 제1 말단 단부에서 앵커 가교(16)에 부착되고, 제2 앵커 링커(17)는 그의 제2 말단 단부에서 앵커 가교(16)에 부착된다. 일부 실시양태에서, 제1 앵커 링커(15)는 화학 결합을 통해 앵커 가교(16)에 부착된다. 일부 실시양태에서, 제2 앵커 링커(17)는 물리적 부착을 통해 앵커 가교(16)에 부착된다. 일부 실시양태에서, 제1 앵커 링커(15)는 화학 결합을 통해 앵커 가교(16)에 부착된다. 일부 실시양태에서, 제2 앵커 링커(17)는 물리적 부착을 통해 앵커 가교(16)에 부착된다.As shown in Figure 1, in some embodiments, anchor molecule 18 is connected to core structure 13 via an anchor barcode. In some embodiments, the anchor barcode forms a link with the anchor molecule (18) and the anchor barcode forms a link with the core structure (13). In some embodiments, the anchor barcode includes a first anchor linker (15), a second anchor linker (17), and an anchor bridge (16). In some embodiments, the first anchor linker 15 comprises a reactive molecule. In some embodiments, the first anchor linker 15 is an amine, thiol, DBCO, NHS ester, maleimide, biotin, azide, acrydite, a single-stranded nucleic acid of a specific sequence (e.g., RNA or DNA), or a reactive molecule comprising a polymer (e.g., polyethylene glycol (PEG) or one or more polymerization initiators). In some embodiments, the first anchor linker 15 comprises a DNA sequence domain. In some embodiments, the second anchor linker 17 comprises a reactive molecule. In some embodiments, the second anchor linker 17 is an amine, thiol, DBCO, NHS ester, maleimide, biotin, azide, acrydite, a single-stranded nucleic acid of a specific sequence (e.g., RNA or DNA), or a reactive molecule comprising a polymer (e.g., polyethylene glycol (PEG) or one or more polymerization initiators). In some embodiments, the second anchor linker 17 comprises a DNA sequence domain. In some embodiments, anchor bridge 16 comprises a polymer. In some embodiments, the anchor bridge 16 comprises a polymer comprising a nucleic acid (DNA or RNA) of a specific sequence. In some embodiments, anchor bridge 16 comprises a polymer, such as PEG. In some embodiments, the first anchor linker (15) is attached to the anchor bridge (16) at its first distal end and the second anchor linker (17) is attached to the anchor bridge (16) at its second distal end. . In some embodiments, the first anchor linker 15 is attached to the anchor bridge 16 through a chemical bond. In some embodiments, the second anchor linker 17 is attached to the anchor bridge 16 through physical attachment. In some embodiments, the first anchor linker 15 is attached to the anchor bridge 16 through a chemical bond. In some embodiments, the second anchor linker 17 is attached to the anchor bridge 16 through physical attachment.

일부 실시양태에서, 앵커 바코드는 제1 앵커 링커(15)와 제3 코어 링커(14) 사이의 연결을 통해 코어 구조물(13)에 연결된다. 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 바와 같이, 제3 코어 링커(14)는 코어 구조물(13) 상의 제3 위치에 배치된다. 일부 실시양태에서, 제1 앵커 링커(15) 및 제3 코어 링커(14)는 화학 결합을 통해 함께 연결된다. 일부 실시양태에서, 제1 앵커 링커(15) 및 제3 코어 링커(14)는 공유 결합을 통해 함께 연결된다.In some embodiments, the anchor barcode is connected to the core structure (13) through a connection between the first anchor linker (15) and the third core linker (14). In some embodiments, as described herein, the third core linker 14 is disposed at a third location on the core structure 13. In some embodiments, the first anchor linker 15 and the third core linker 14 are linked together through chemical bonds. In some embodiments, the first anchor linker 15 and the third core linker 14 are linked together via a covalent bond.

일부 실시양태에서, 앵커 바코드는 제2 앵커 링커(17)와 앵커 분자(18) 사이의 연결을 통해 앵커 분자(18)에 연결된다. 본원에 개시된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 반응성 분자, 반응성 분자, DNA 서열 도메인, 반응성 분자를 포함하는 DNA 서열 도메인, 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자(18)는 화학 결합을 통해 제2 앵커 링커(17)에 결합된다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자(18)는 공유 결합을 통해 제2 앵커 링커(17)에 결합된다.In some embodiments, the anchor barcode is linked to the anchor molecule 18 through a linkage between the second anchor linker 17 and the anchor molecule 18. As disclosed herein, in some embodiments, the anchor molecule comprises a reactive molecule, a reactive molecule, a DNA sequence domain, a DNA sequence domain comprising a reactive molecule, or a combination thereof. In some embodiments, anchor molecule 18 is linked to second anchor linker 17 through a chemical bond. In some embodiments, anchor molecule 18 is coupled to a second anchor linker 17 via a covalent bond.

도 2는 포착 분자(2)에 대해 결합 특이성을 갖는 상응하는 분석물 분자(44)에 결합된 초분자 구조물(40)의 개략도이다. 초분자 구조물(40)은 초분자 구조물(40)과 회합된 특정한 포착 분자(2)에 따라 하나 이상의 분석물 분자(44)에 결합할 수 있다. 분석물 분자(44)는 또한 검출기 분자 어셈블리(46)에 결합할 수 있다. 검출기 분자 어셈블리(46)는 분석물 분자(44)에 특이성을 갖고서 결합하는 검출기 분자(1)를 포함한다. 도 2는 포착 분자(2) 및 검출기 분자(1)가 분석물 분자(44) 상의 상이한 부위에 결합한 샌드위치형 결합 배열체를 보여준다. 일부 실시양태에서, 검출기 분자(1)는 단백질, 펩티드, 항체, 압타머 (RNA 및 DNA), 형광단, 나노바디, darpin, 촉매, 중합 개시제, PEG와 같은 중합체, 유기 분자, 또는 그의 조합을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 검출기 분자(1)는 검출기 바코드(21)에 연결된다. 일부 실시양태에서, 검출기 바코드(21)는 검출기 분자(1)와 연결을 형성하고, 하나 이상의 개재 성분을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 검출기 분자(1)는 검출가능한 꼬리 또는 링커에 연결되지만, 고유한 바코드 정보를 보유하지 않는다.Figure 2 is a schematic diagram of the supramolecular structure 40 bound to the corresponding analyte molecule 44 with binding specificity for the capture molecule 2. Supramolecular structure 40 may bind to one or more analyte molecules 44 depending on the specific capture molecule 2 associated with supramolecular structure 40. Analyte molecule 44 may also bind to detector molecule assembly 46. The detector molecule assembly 46 includes a detector molecule 1 that specifically binds to an analyte molecule 44. Figure 2 shows a sandwich-like binding arrangement in which a capture molecule (2) and a detector molecule (1) bind to different sites on the analyte molecule (44). In some embodiments, detector molecule 1 is a protein, peptide, antibody, aptamer (RNA and DNA), fluorophore, nanobody, darpin, catalyst, polymerization initiator, polymer such as PEG, organic molecule, or combinations thereof. Includes. As shown in Figure 2, in some embodiments, detector molecule 1 is linked to detector barcode 21. In some embodiments, detector barcode 21 forms a link with detector molecule 1 and may include one or more intervening components. In other embodiments, detector molecule 1 is linked to a detectable tail or linker, but does not possess unique barcode information.

도 3은 검출기 바코드(21)의 예시적인 배열체를 보여준다. 일부 실시양태에서, 검출기 바코드는 제1 검출기 링커(4)를 포함하는 하나 이상의 검출기 링커를 포함한다. 검출기 바코드(21)는, 검출을 용이하게 하기 위해 부착 또는 연장/증폭 부위로서 기능하는 도크(8)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 링커(4)는 반응성 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 링커(4)는 아민, 티올, DBCO, NHS 에스테르, 말레이미드, 비오틴, 아지드, 아크리다이트, 특정 서열의 단일 가닥 핵산 (예를 들어, RNA 또는 DNA), 또는 중합체 (예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 또는 하나 이상의 중합 개시제)를 포함하는 반응성 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 링커(4)는 DNA 서열 도메인을 포함한다. 일부 실시양태에서, 도크(8)는 중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 도크(8)는 특정 서열의 핵산 (DNA 또는 RNA), 예를 들어 단일-가닥 또는 이중-가닥 핵산을 포함하는 중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 도크(8)는 중합체, 예컨대 PEG를 포함한다. 일부 실시양태에서, 링커(4)는 그의 말단 단부에서 도크(8)에 부착되고, 또 다른 검출기 링커(4)는 그의 제2 말단 단부에서 도크(8)에 부착된다. 부착은 화학 결합 또는 물리적 부착을 통한 것일 수 있다.3 shows an exemplary arrangement of detector barcodes 21. In some embodiments, the detector barcode comprises one or more detector linkers comprising a first detector linker (4). The detector barcode 21 may include a dock 8 that functions as an attachment or extension/amplification site to facilitate detection. In some embodiments, linker 4 comprises a reactive molecule. In some embodiments, linker 4 is an amine, thiol, DBCO, NHS ester, maleimide, biotin, azide, acrydite, a single-stranded nucleic acid of a specific sequence (e.g., RNA or DNA), or a polymer ( reactive molecules including, for example, polyethylene glycol (PEG) or one or more polymerization initiators). In some embodiments, linker 4 comprises a DNA sequence domain. In some embodiments, dock 8 comprises a polymer. In some embodiments, dock 8 comprises a polymer comprising a nucleic acid (DNA or RNA) of a specific sequence, eg, a single-stranded or double-stranded nucleic acid. In some embodiments, dock 8 comprises a polymer, such as PEG. In some embodiments, linker 4 is attached to dock 8 at its distal end and another detector linker 4 is attached to dock 8 at its second distal end. Attachment may be through chemical bonds or physical attachment.

일부 실시양태에서, 검출기 바코드(21)는 검출기 분자(1)에 결합된 제2 검출기 링커(3) 및 검출기 링커(4)로서 본원에 제시된 복수의 링커 사이의 연결을 통해 검출기 분자(1)에 연결된다. 일부 실시양태에서, 제2 검출기 링커(3)는 반응성 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제2 검출기 링커(3)는 아민, 티올, DBCO, NHS 에스테르, 말레이미드, 비오틴, 아지드, 아크리다이트, 특정 서열의 단일 가닥 핵산 (예를 들어, RNA 또는 DNA), 또는 중합체 (예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 또는 하나 이상의 중합 개시제)를 포함하는 반응성 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제2 검출기 링커(3)는 DNA 서열 도메인을 포함한다. 일부 실시양태에서, 검출기 분자(1)는 화학 결합을 통해 제2 검출기 링커(3)에 결합된다. 일부 실시양태에서, 검출기 분자(1)는 공유 결합을 통해 제2 검출기 링커(3)에 결합된다. 일부 실시양태에서, 제2 검출기 링커(4) 및 제2 검출기 링커(3)는 화학 결합을 통해 함께 연결된다. 일부 실시양태에서, 제2 검출기 링커(4) 및 제2 검출기 링커(3)는 공유 결합을 통해 함께 연결된다.In some embodiments, detector barcode 21 is attached to detector molecule 1 via a linkage between a plurality of linkers presented herein as detector linker 4 and a second detector linker 3 linked to detector molecule 1. connected. In some embodiments, the second detector linker 3 comprises a reactive molecule. In some embodiments, the second detector linker 3 is an amine, thiol, DBCO, NHS ester, maleimide, biotin, azide, acrydite, a single-stranded nucleic acid of a specific sequence (e.g., RNA or DNA), or a reactive molecule comprising a polymer (e.g., polyethylene glycol (PEG) or one or more polymerization initiators). In some embodiments, the second detector linker 3 comprises a DNA sequence domain. In some embodiments, the detector molecule (1) is coupled to the second detector linker (3) via a chemical bond. In some embodiments, detector molecule (1) is coupled to a second detector linker (3) via a covalent bond. In some embodiments, second detector linker 4 and second detector linker 3 are linked together via a chemical bond. In some embodiments, second detector linker 4 and second detector linker 3 are linked together via a covalent bond.

본원에 제공되는 바와 같이, 포착 분자 어셈블리는 코어 구조물(13) 및 포착 분자(1)를 갖는 초분자 구조물(40)을 포함한다. 특정 실시양태에서, 검출기 분자 어셈블리(46)는 코어 구조물(13)에 연결되거나 커플링되므로, 검출기 분자 어셈블리 또한 본원에 제공된 초분자 구조물이다. 따라서, 도 4에 제시된 바와 같이, 포착 분자 어셈블리 초분자 구조물(40)과 회합된 포착된 분석물 분자(44)에 대한 검출기 분자 결합은 초분자 구조물 샌드위치를 생성한다. 일반적으로, 포착 또는 검출 엔티티의 유동을 허용하도록, 검출기 분자 어셈블리(46) 또는 포착 분자 어셈블리의 초분자 구조물(40) 중 하나만이 고정된다. 한 실시양태에서, 포착 분자 어셈블리가 다공성 물질 내에 또는 표면 상에 고정된다.As provided herein, the capture molecule assembly includes a supramolecular structure (40) having a core structure (13) and a capture molecule (1). In certain embodiments, detector molecular assembly 46 is connected or coupled to core structure 13, such that the detector molecular assembly is also a supramolecular structure provided herein. Accordingly, as shown in Figure 4, the binding of the detector molecule to the captured analyte molecule 44 associated with the capture molecule assembly supramolecular structure 40 creates a supramolecular structure sandwich. Typically, only one of the detector molecular assembly 46 or the supramolecular structure 40 of the capture molecular assembly is fixed to allow flow of the capture or detection entity. In one embodiment, the capture molecule assembly is anchored within or on a surface of a porous material.

초분자 구조물(40) 및/또는 검출기 분자 어셈블리(46)는 DNA 오리가미를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물(40) 및/또는 검출기 분자 어셈블리(46)의 코어 구조물(13)의 하위구성요소는 DNA 오리가미뿐만 아니라 하나 이상의 연장 핵산 가닥을 포함한다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물(40) 및/또는 검출기 분자 어셈블리(46)의 코어 구조물(13)은 스캐폴딩된 DNA 오리가미를 포함하며, 여기서 "스캐폴드" 가닥으로 불리는 원형 ssDNA 분자는, ssDNA "스캐폴드" 가닥의 특이적 하위-섹션과 상호작용하는 "스테이플" 가닥으로 불리는 2개 이상의 짧은 ssDNA와 상호작용함으로써 미리 규정된 2D 또는 3D 형상으로 폴딩된다.Supramolecular structure 40 and/or detector molecular assembly 46 may include DNA origami. In some embodiments, subcomponents of the core structure 13 of the supramolecular structure 40 and/or detector molecular assembly 46 include DNA origami as well as one or more extended nucleic acid strands. In some embodiments, the core structure 13 of the supramolecular structure 40 and/or the detector molecular assembly 46 comprises a scaffolded DNA origami, wherein circular ssDNA molecules, referred to as “scaffold” strands, are called ssDNA “ It is folded into a predefined 2D or 3D shape by interacting with two or more short ssDNAs, called "staple" strands, which interact with specific sub-sections of the "scaffold" strand.

본원에 기재된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 하나 이상의 초분자 구조물은 샘플 내의 하나 이상의 분석물 분자의 검출을 가능하게 한다. 도 5의 개략도에 나타낸 바와 같이, 회합된 포착 분자를 갖는 초분자 구조물(40)은 분석물 분자(44) 및 검출기 분자 어셈블리(46)에 노출된다. 개별 분석물 분자(44) 및 개별 포착 분자(2)가 서로에 대해 결합 특이성을 갖는 경우, 분석물 분자(44)가 포착 분자(2)와 회합한다. 다시, 분석물 분자(44)에 대해 결합 특이성을 갖는 검출기 분자 어셈블리(46)가 분석물 분자(44)와 회합하여 결합된 검출 구조물(50)을 생성한다.As described herein, in some embodiments, one or more supramolecular structures enable detection of one or more analyte molecules in a sample. As shown in the schematic diagram of Figure 5, supramolecular structure 40 with associated capture molecules is exposed to analyte molecules 44 and detector molecular assembly 46. If the individual analyte molecule 44 and the individual capture molecule 2 have binding specificity for each other, the analyte molecule 44 associates with the capture molecule 2. Again, the detector molecule assembly 46, which has binding specificity for the analyte molecule 44, associates with the analyte molecule 44 to create the bound detection structure 50.

도 6에 나타낸 바와 같이, 포착 분자(2)에 대해 결합 특이성을 갖지 않는 분석물 분자(44)는 초분자 구조물(40)과 회합하지 않는다. 결국, 검출기 분자 어셈블리(46) 또한 초분자 구조물(40)과 회합하지 않고, 결합된 검출 구조물(50)이 생성되지 않는다. 초분자 구조물(40)의 고정화된 어레이를 포함하는 기재에 대하여, 샘플이 포착 분자(2)에 대해 결합 특이성을 갖는 적절한 분석물 분자(44)를 포함하는 경우, 각각의 개별 부위는 결합된 검출 구조물(50)을 생성하는 결합 반응을 가질 수 있다.As shown in Figure 6, the analyte molecule 44 that does not have binding specificity for the capture molecule 2 does not associate with the supramolecular structure 40. As a result, the detector molecular assembly 46 also does not associate with the supramolecular structure 40, and the combined detection structure 50 is not created. For a substrate comprising an immobilized array of supramolecular structures 40, if the sample contains an appropriate analyte molecule 44 with binding specificity for the capture molecule 2, each individual site is bound to the detection structure. It can have a coupling reaction to produce (50).

도시된 실시양태는 초분자 구조물(40)과 하나의 단계로 접촉되는 검출기 분자 어셈블리(46) 및 분석물 분자(44)를 나타내지만, 분석물 분자(44) 및 검출기 분자 어셈블리(46)는 본원에 제공된 바와 같은 별개의 단계에서 첨가될 수 있고, 임의의 미결합 분석물 분자(44)가 검출기 분자 어셈블리(46)의 첨가 전에 제거된다는 것이 이해되어야 한다. 도 7은 분석물 분자(44)의 풀이, 초분자 구조물(40)로서 구현된 포착 분자 어셈블리의 군 또는 어레이에 첨가되는 예시적인 방법 작업흐름을 보여준다. 분석물 분자(44)는 샘플에 존재하는 상이한 분석물을 나타낼 수 있어서, 풀 내의 상이한 분석물 분자(44)는 이용가능한 포착 분자(2)의 어레이에 대해 상이한 정도의 결합 특이성을 갖는다.Although the depicted embodiment shows detector molecule assembly 46 and analyte molecule 44 in contact with supramolecular structure 40 in one step, analyte molecule 44 and detector molecule assembly 46 are not described herein. It should be understood that the addition may be in a separate step as provided, and that any unbound analyte molecules 44 are removed prior to addition to the detector molecular assembly 46. Figure 7 shows an exemplary method workflow for adding analyte molecules 44 to a pool or array of capture molecule assemblies implemented as supramolecular structures 40. Analyte molecules 44 may represent different analytes present in the sample, such that different analyte molecules 44 in the pool have different degrees of binding specificity to the array of available capture molecules 2.

반응 조건은 분석물 분자(44)가 특정 포착 분자(2)에 결합하는 것을 허용한다. 본원에 제공된 바와 같이, 결합 특이성은 반응 조건 하에 및 미결합 시약에 대한 세척 또는 제거 단계 후에 무손상으로 남아 있는 분석물 분자(44)와 포착 분자(2) 사이의 상호작용을 지칭할 수 있다. 결합 특이성은 공유 또는 비-공유 결합, 이온 결합, 쌍극자 상호작용, 친수성 또는 소수성 상호작용, 상보성 핵산 결합 등의 형성을 포함할 수 있다. 특이적 결합은 특정 포착 분자(2)에만 결합하고 다른 포착 분자(2)에는 결합하지 않는 분석물 분자(44)에 대한 결합을 의미할 수 있다. 따라서, 어레이의 특정 포착 분자(2) (예를 들어, 포착 분자(2a))는 분석물 분자(44)에 결합하는 반면, 다른 포착 분자 (예를 들어, 포착 분자(2b))는 주어진 샘플 내에 이용가능한 결합 파트너를 갖지 않고, 따라서 임의의 분석물 분자(44)에 특이성을 갖고서 결합하지 않는다. 임의의 미결합 분석물은 본원에 제공된 바와 같이 고정된 포착 분자 어셈블리로부터 제거될 수 있다.Reaction conditions allow analyte molecules 44 to bind to specific capture molecules 2. As provided herein, binding specificity may refer to the interaction between the capture molecule 2 and the analyte molecule 44 that remains intact under reaction conditions and after washing or removal steps for unbound reagents. Binding specificity may include the formation of covalent or non-covalent bonds, ionic bonds, dipolar interactions, hydrophilic or hydrophobic interactions, complementary nucleic acid bonds, etc. Specific binding may mean binding to an analyte molecule (44) that binds only to a specific capture molecule (2) and not to other capture molecules (2). Thus, certain capture molecules 2 of the array (e.g., capture molecule 2a) bind to analyte molecules 44, while other capture molecules (e.g., capture molecule 2b) bind to a given sample. It has no binding partners available within it and therefore does not bind with specificity to any analyte molecule 44. Any unbound analyte can be removed from the immobilized capture molecule assembly as provided herein.

검출기 분자(1) 및 분석물 분자(44)가 또한 서로 결합 특이성을 가질 수 있다. 이어서 어레이는 다양한 실시양태에 개시된 바와 같이 모두 동일하거나 상이할 수 있는 검출기 분자 어셈블리(46)와 접촉된다. 임의의 미결합 검출기 분자 어셈블리(46)는 예를 들어 세척에 의해 제거된다. 이러한 작업흐름 단계 후에, 각각의 분석물 및 검출기 분자 어셈블리(46)에 각각 결합된 다양한 결합된 검출기 구조물(50)이 어레이 상에 남게 되고, 이는, 분석물을 특정한 초분자 구조물 정체에 연관시키는 다양한 검출 프로토콜에 적용될 수 있고, 이는 다시 기지의 포착 분자(2)와 연관된다. 따라서, 검출을 통해 분석물-포착 분자 결합을 특징화한다.Detector molecule 1 and analyte molecule 44 may also have binding specificity to each other. The array is then contacted with a detector molecular assembly 46, which may all be the same or different as disclosed in the various embodiments. Any unbound detector molecular assembly 46 is removed, for example by washing. After these workflow steps, a variety of bound detector structures 50, each bound to a respective analyte and detector molecule assembly 46, remain on the array, which provides a variety of detection links that associate the analyte to a specific supramolecular structure identity. The protocol can be applied, which again involves a known capture molecule (2). Therefore, analyte-capture molecule binding is characterized through detection.

도 8은 특정 포착 바코드와 결합 이벤트를 연관시키기 위해, 결합된 검출기 구조물(50)의 상이한 고유한 포착 바코드 (포착 바코드(20a), (20b), (20c) 및 (20d)로서 도시됨)들이 평가되는 예시적인 검출 단계를 보여준다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물은 샘플 내의 주어진 분석물 분자의 존재에 관한 정보를 DNA 신호로 전환시킨다. 일부 실시양태에서, DNA 신호는 포착 바코드 및/또는 검출기 바코드에 대한 서열 데이터에 상응하고, 여기서 포착 분자 및 검출기 분자는 분석물 분자에 동시에 연결된다 (예를 들어, 결합된다) (예를 들어, 샌드위치 형성).8 shows different unique capture barcodes (shown as capture barcodes 20a, 20b, 20c and 20d) of the coupled detector structure 50 to associate a binding event with a specific capture barcode. Example detection steps evaluated are shown. In some embodiments, supramolecular structures convert information regarding the presence of a given analyte molecule in a sample into a DNA signal. In some embodiments, the DNA signal corresponds to sequence data for a capture barcode and/or a detector barcode, where the capture molecule and the detector molecule are simultaneously linked (e.g., bound) to an analyte molecule (e.g., sandwich formation).

일부 실시양태에서, 본원에 기재된 바와 같은 분석물 분자의 존재를 검출하는 것은, 단일 또는 다중의 고유한 핵산 분자를, 샘플로부터의 분석물 분자의 특성을 식별할 뿐만 아니라 정량화하는 데 사용되는 용액 내로 제어가능하게 방출시키는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 고유한 핵산 분자는 각각의 초분자 구조물의 포착 바코드(20)에 의해 제공된다. 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 바와 같은 분석물 분자의 존재를 검출하는 것은, 용액 중 분석물 분자의 농도를 정량화하기 위해 계수될 수 있는 상태 변화에 연결된 광학 또는 전기 신호를 생성하는 것을 포함한다.In some embodiments, detecting the presence of an analyte molecule as described herein involves introducing single or multiple unique nucleic acid molecules into a solution that is used to identify as well as quantify the properties of the analyte molecule from the sample. Includes controllable release. In some embodiments, the unique nucleic acid molecule is provided by a capture barcode 20 on each supramolecular structure. In some embodiments, detecting the presence of an analyte molecule as described herein includes generating an optical or electrical signal coupled to a change of state that can be counted to quantify the concentration of the analyte molecule in solution.

일부 실시양태에서, 복수의 분석물 분자는 다중화를 통해 샘플에서 동시에 검출되며, 여기서 복수의 초분자 구조물은 서열분석 및 분석물 식별을 위한 복수의 신호 (예를 들어, 검출기 바코드, 포착 바코드)를 제공한다. 일부 실시양태에서, 샘플 내의 분석물을 검출하기 위한 본원에 기재된 방법은 복수의 초분자 구조물을 사용함으로써 고처리량 및 고다중화 능력을 제공한다. 일부 실시양태에서, 고처리량 및 고다중화 능력은 분석물 분자 검출 및 정량화를 위한 높은 정확도를 제공한다. 일부 실시양태에서, 샘플 내의 분석물을 검출하기 위한 본원에 기재된 방법은 단백질 분자를 포함한 생체중합체를 신속하게 및 높은 감수성 및 재현성으로 특징화 및/또는 식별하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 복수의 초분자 구조물은 교차-반응성 연관 오류를 제한하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 이러한 교차-반응성 연관 오류는 또 다른 초분자 구조물의 포착 분자 및/또는 검출기 분자와 상호작용하는 초분자 구조물의 포착 분자 및/또는 검출기 분자 (예를 들어, 분자간 상호작용)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 복수의 초분자 구조물의 각각의 코어 구조물은 서로 동일하다. 일부 실시양태에서, 각각의 초분자 구조물의 구조적, 화학적 및 물리적 특성은 명백하게 설계된다. 일부 실시양태에서, 동일한 코어 구조물은, 초분자 구조물 간의 교차-반응성을 제한하도록, 규정된 형상, 크기, 분자량, 포착 분자 및 검출기 분자의 규정된 수, 상응하는 포착 분자 및 검출기 분자 사이의 미리 결정된 거리 (본원에 기재된 바와 같음), 상응하는 포착 분자 및 검출기 분자 사이의 규정된 화학량론, 또는 그의 조합을 갖는다. 일부 실시양태에서, 모든 코어 구조물의 분자량은 동일하고, 코어 분자의 순도까지 정확하다. 일부 실시양태에서, 각각의 코어 구조물은 적어도 하나의 포착 분자를 갖는다.In some embodiments, multiple analyte molecules are simultaneously detected in a sample through multiplexing, wherein multiple supramolecular structures provide multiple signals (e.g., detector barcodes, capture barcodes) for sequencing and analyte identification. do. In some embodiments, the methods described herein for detecting analytes in a sample provide high throughput and high multiplexing capabilities by using multiple supramolecular structures. In some embodiments, high throughput and high multiplexing capabilities provide high accuracy for analyte molecular detection and quantification. In some embodiments, the methods described herein for detecting analytes in a sample are configured to characterize and/or identify biopolymers, including protein molecules, rapidly and with high sensitivity and reproducibility. In some embodiments, the plurality of supramolecular structures are configured to limit cross-reactivity association errors. In some embodiments, such cross-reactive association errors involve a capture molecule and/or detector molecule of a supramolecular structure interacting with a capture molecule and/or detector molecule of another supramolecular structure (e.g., intermolecular interactions) . In some embodiments, each core structure of the plurality of supramolecular structures is identical to each other. In some embodiments, the structural, chemical and physical properties of each supramolecular structure are explicitly designed. In some embodiments, the same core structure has a defined shape, size, molecular weight, defined number of capture molecules and detector molecules, and a predetermined distance between the corresponding capture molecules and detector molecules to limit cross-reactivity between the supramolecular structures. (as described herein), with a defined stoichiometry between the corresponding capture molecules and detector molecules, or combinations thereof. In some embodiments, the molecular weight of all core structures is the same and accurate to the purity of the core molecules. In some embodiments, each core structure has at least one capture molecule.

일부 실시양태에서, 복수의 초분자 구조물은 동일한 특정 하위구성요소로 인해 구조적 유사성을 공유할 수 있지만, 샘플로부터의 분석물 분자와 초분자 구조물 사이의 상호작용은 상응하는 포착 분자 및 검출기 분자에 의해 규정된다. 일부 실시양태에서, 주어진 결합된 검출 구조물(50) 상의 각각의 결합된 검출기 및 포착 분자는 샘플 내의 특정한 분석물 분자와 특이적으로 상호작용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 각각의 초분자 구조물은 회합된 포착 분자에 상응하는 고유한 DNA 바코드를 포함한다. 일부 실시양태에서, 포착 분자는 샘플 내의 하나 초과의 분석물 분자와 상호작용하도록 설계된다.In some embodiments, a plurality of supramolecular structures may share structural similarities due to the same specific subcomponents, but the interactions between the analyte molecules from the sample and the supramolecular structures are defined by the corresponding capture and detector molecules. . In some embodiments, each bound detector and capture molecule on a given bound detection structure 50 can specifically interact with a particular analyte molecule in the sample. In some embodiments, each supramolecular structure comprises a unique DNA barcode corresponding to the associated capture molecule. In some embodiments, the capture molecule is designed to interact with more than one analyte molecule in the sample.

본원에 제공된 바와 같이, 포착 바코드(20)는 개별 초분자 구조물(40)을 고유하게 식별하는 데 사용될 수 있다. 결국, 각각의 초분자 구조물(40)은 포착 분자(2)가, 예를 들어 분석물 검출 시스템 (도 16 참조)의 검색표에 저장된 포착 바코드(20)와 연관될 수 있도록 어셈블리된다. 따라서, 포착 바코드(20)가 식별되면, 포착 분자(2)의 정체 또한 접근가능하다.As provided herein, capture barcode 20 can be used to uniquely identify individual supramolecular structures 40. Ultimately, each supramolecular structure 40 is assembled such that the capture molecule 2 can be associated, for example, with a capture barcode 20 stored in a lookup table of an analyte detection system (see Figure 16). Accordingly, once the capture barcode 20 is identified, the identity of the capture molecule 2 is also accessible.

일부 실시양태에서, 각각의 초분자 구조물은 전형적 복합 생물학적 샘플 내의 광범위한 분자 농도들을 정량적으로 포착하는 데 필요한 가능한 최고 동적 범위를 보장하는 단일-분자 감수성을 위해 구성된다. 일부 실시양태에서, 복수의 초분자 구조물은 비-특이적 상호작용 뿐만 아니라 임의의 사용자 유도 오류를 감소시키는 데 필요한 샘플의 조작을 제한하거나 제거한다.In some embodiments, each supramolecular structure is configured for single-molecule sensitivity to ensure the highest possible dynamic range necessary to quantitatively capture the wide range of molecular concentrations within a typical complex biological sample. In some embodiments, multiple supramolecular structures limit or eliminate manipulation of the sample necessary to reduce non-specific interactions as well as any user induced errors.

도 9는 각각의 상이한 포착 분자(2)를 갖는 초분자 구조물(40)의 상이한 위치가 고유한 포착 바코드 정보와 함께 분석물 결합을 특징화하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 분석물 검출 기술을 보여준다. 상이한 분석물 분자(44)의 풀을 포함하는 샘플은 각각의 상이한 포착 분자(2)를 갖는 고정된 초분자 구조물(40)과 접촉된다. 서로에 대해 결합 특이성을 갖는 분석물 분자(44) 및 포착 분자(2)는 상호작용이 일어나도록 하는 조건 하에 접촉된다. 검출기 분자 어셈블리(46)는 초분자 구조물과 회합된 분석물 분자(44)에 결합하도록 허용된다. 결합된 검출기 구조물은 1) 포착 바코드(20) 및 2) 특정 포착 바코드(20)의 위치 지도에 상응하는 결합된 검출기 분자 어셈블리에 의해 생성된 신호를 기초로 하여 특징화될 수 있다. 한 실시양태에서, 포착 바코드 정보와 초분자 구조물(40)의 위치는 분석물 결합 전에 결정될 수 있다. 즉, 어레이가 사전-맵핑되어 제공될 수 있거나, 또는 맵핑이 별개의 단계일 수 있다. 맵핑은 본원에 일반적으로 제공된 바와 같은 포착 바코드를 검출하는 단계, 예컨대 고유한 광학적, 전기적 및/또는 자기적 패턴을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 검출은 포착 바코드의 뉴클레오티드 서열을 서열분석하는 것을 포함한다. 한 실시양태에서, 검출은 증폭 및 증폭된 생성물의 정량화, 예를 들어 qPCR을 통한 프로브와 연관된 신호의 검출을 포함한다.Figure 9 shows an example analyte detection technique in which different positions of the supramolecular structure 40, each with a different capture molecule 2, can be used to characterize analyte binding along with unique capture barcode information. A sample containing a pool of different analyte molecules (44) is contacted with an immobilized supramolecular structure (40) each having a different capture molecule (2). The analyte molecule 44 and the capture molecule 2, which have binding specificity for each other, are brought into contact under conditions that allow interaction to occur. The detector molecular assembly 46 is allowed to bind to the analyte molecule 44 associated with the supramolecular structure. The coupled detector structure can be characterized based on 1) the capture barcode 20 and 2) the signal produced by the coupled detector molecular assembly corresponding to the location map of the specific capture barcode 20. In one embodiment, the capture barcode information and the location of the supramolecular structure 40 can be determined prior to analyte binding. That is, the array may be provided pre-mapped, or the mapping may be a separate step. Mapping may include detecting capture barcodes as generally provided herein, such as detecting unique optical, electrical and/or magnetic patterns. In one embodiment, detection comprises sequencing the nucleotide sequence of the capture barcode. In one embodiment, detection involves amplification and quantification of the amplified product, e.g., detection of a signal associated with a probe via qPCR.

혈청학 시험은 병원체에 의한 과거 감염을 확인하기 위해 환자의 혈액에서 항체를 찾는다. 한 예에서, COVID-19 혈청학 검정은 스파이크 단백질 또는 뉴클레오캡시드에 대한 IgG 또는 IgM 항체의 존재를 검출한다. 포착 분자(2)는 환자 샘플 내의 항체 분석물(44)을 풀다운하며, 이는 또한 검출기 분자 어셈블리(46)에 의해 결합된다. 한 실시양태에서, 검출기 분자 어셈블리(46)는 모두 동일한 유형일 수 있고/거나 모두 동일한 검출기 분자(1)를 가질 수 있다. 검출기 분자(1)는 항체-항원 특이성에 관계없이 임의의 인간 항체에 결합하는 항-인간 항체일 수 있다. 따라서, 검출기 분자(1)는 각각의 항원 포착 분자(2)와 회합된 다양한 상이한 분석물(44)에 결합할 수 있다. 검출기 분자 어셈블리(46)로부터의 검출가능한 신호를 통해 양성 결합 이벤트를 나타내는 분석물(44)은 특정 바코드(20)에 기초하여 특정 초분자 구조물(40)에 연결되어, 양성 항체 결과를 식별해 줄 수 있다.Serology tests look for antibodies in a patient's blood to confirm previous infection with a pathogen. In one example, a COVID-19 serology assay detects the presence of IgG or IgM antibodies against the spike protein or nucleocapsid. Capture molecule 2 pulls down antibody analyte 44 in the patient sample, which is also bound by detector molecule assembly 46. In one embodiment, the detector molecule assemblies 46 may all be of the same type and/or may all have the same detector molecule 1. Detector molecule 1 may be an anti-human antibody that binds to any human antibody regardless of antibody-antigen specificity. Accordingly, the detector molecule (1) can bind to a variety of different analytes (44) associated with each antigen capture molecule (2). Analytes 44 that exhibit positive binding events through detectable signals from detector molecular assemblies 46 can be linked to specific supramolecular structures 40 based on specific barcodes 20, thereby identifying positive antibody results. there is.

개시된 기술을 사용하여 하나 이상의 감염성 질환, 예컨대 COVID-19, 인플루엔자, RSV 및 폐렴에 대한 검정을 생성할 수 있다. 한 실시양태에서, 포착 분자(2)는 각각 상이한 초분자 구조물(40)과 회합된 상이한 감염성 질환의 상이한 항원의 풀을 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 검정은 감염성 질환의 다중 이소형 및 다중 잠재적 항원뿐만 아니라, 인플루엔자, RSV 및 폐렴을 포함하나 이에 제한되지는 않는 다른 호흡기 병원체로부터의 항원을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 검정은 백신 단백질 표적의 특이적 첨가를 통해 천연 면역과 백신으로부터의 면역 획득 사이의 구별을 허용할 수 있다. 검정은 또한 IgG, IgM 및 IgA 특이성 사이의 구별을 포함할 수 있다. 이 검정은 현재의 병원체 기후를 적절하게 조사하기 위해 새로운 감염이 발생함에 따라 계절별로 업데이트 또는 변형될 수 있다. 현행 작업흐름에 대해 이 검정에 의해 이루어진 개선은 환자의 체액성 면역계에 대한 더 큰 통찰력을 제공할 뿐만 아니라 백신 개발 정보에 도움이 될 것이다. 예를 들어, 환자의 항체 반응 또는 순환 항체 집단은 다양한 후보 항원에 대한 결합에 대해 평가될 수 있다.The disclosed technology can be used to generate assays for one or more infectious diseases, such as COVID-19, influenza, RSV, and pneumonia. In one embodiment, the capture molecules 2 comprise a pool of different antigens from different infectious diseases, each associated with a different supramolecular structure 40. Additionally or alternatively, the assay may include multiple isotypes and multiple potential antigens of infectious diseases, as well as antigens from other respiratory pathogens, including but not limited to influenza, RSV, and pneumonia. In one embodiment, the assay may allow for differentiation between natural immunity and acquired immunity from a vaccine through specific addition of vaccine protein targets. Assays may also include distinction between IgG, IgM and IgA specificities. This assay can be updated or modified seasonally as new infections emerge to appropriately survey the current pathogen climate. Improvements made by this assay over current workflows will not only provide greater insight into a patient's humoral immune system, but will also help inform vaccine development. For example, a patient's antibody response or circulating antibody population can be assessed for binding to various candidate antigens.

검출기 분자 어셈블리(46)는 모두 동일한 유형일 수 있거나 동일한 검출 방식을 사용하여 검출될 수 있다. 검출된 신호는 임의의 고유한 바코드 정보를 포함하지 않을 수 있다. 한 예에서, 검출기 테일은 신호를 생성하는 반응성 분자를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 검출기 분자 어셈블리(46)는 기재의 광학적으로 검출가능한 생성물로의 효소 전환에 기초하여 검출된다. 광학 검출은 초분자 구조물(40)의 어레이 상의 스팟과 연관된다. 한 실시양태에서, 각각의 검출기 분자 어셈블리(46)의 검출기 분자(1)는 모두 동일한 유형일 수 있고/거나 동일한 결합 특이성을 가질 수 있다. 한 예에서, 검출된 분석물 분자(44)는 모두 인간 항체이고, 검출기 분자는 항원 특이성에 관계없이 광범위한 인간 항체에 대해 일반적 결합 특이성을 갖는 항-인간 항체이다. 다른 실시양태가 또한 고려된다. 예를 들어, 분석물 분자(44)가, 스트렙타비딘 검출기 분자(1)에 대한 결합을 허용하는 태그 (예를 들어, 비오틴)를 부가하는 태그부착 또는 처리 단계를 거칠 수 있다. 도시된 실시양태에서, 검출기 분자 어셈블리(46)를 제공하는 단계는 덜 복잡할 수 있는데, 이는 검출기 분자 어셈블리(46)의 풀이 다양하지 않고, 검출기 분자(1) 및 회합된 테일 또는 링커가 또한 모두 동일한 유형일 수 있기 때문이다. 또한, 검출기 측으로부터 서열 또는 바코드 정보가 얻어지지 않기 때문에 검출 단계가 또한 덜 복잡할 수 있다. 따라서, 한 실시양태에서, 고유한 식별 정보는 검출기-생성 신호 위치 및 각각의 포착 바코드에 대한 위치 정보와 함께 사용되는 포착 바코드(20)이다. 검출기 신호와 특정 바코드의 위치의 상관관계를 사용하여 분석물 결합을 특징화한다. 도 9의 분석물 검출 방법은 또한 고유한 바코드뿐만 아니라 검출기 신호를 생성하는 반응성 분자를 갖는 검출기 분자 어셈블리의 다양한 풀을 사용하여 수행될 수 있음을 이해하여야 한다.Detector molecular assemblies 46 may all be of the same type or may be detected using the same detection method. The detected signal may not contain any unique barcode information. In one example, the detector tail may contain a reactive molecule that generates a signal. In one embodiment, detector molecular assembly 46 is detected based on enzymatic conversion of a substrate to an optically detectable product. Optical detection involves spots on an array of supramolecular structures (40). In one embodiment, the detector molecules 1 of each detector molecule assembly 46 may all be of the same type and/or have the same binding specificity. In one example, the detected analyte molecules 44 are all human antibodies and the detector molecule is an anti-human antibody with general binding specificity for a broad range of human antibodies regardless of antigen specificity. Other embodiments are also contemplated. For example, the analyte molecule 44 may undergo a tagging or processing step to add a tag (e.g., biotin) that allows binding to the streptavidin detector molecule 1. In the depicted embodiment, the steps of providing the detector molecule assembly 46 may be less complex, since the pool of detector molecule assemblies 46 is not diverse, and the detector molecule 1 and the associated tail or linker are also all This is because they may be of the same type. Additionally, the detection step may also be less complex since no sequence or barcode information is obtained from the detector side. Accordingly, in one embodiment, the unique identifying information is the capture barcode 20 used in conjunction with the detector-generated signal location and location information for each capture barcode. Analyte binding is characterized using correlation of the detector signal with the position of a specific barcode. It should be understood that the analyte detection method of FIG. 9 can also be performed using a diverse pool of detector molecular assemblies having unique barcodes as well as reactive molecules that produce a detector signal.

도 10은 도 9의 분석물 검출 방법과 유사하지만, 검출기 분자 어셈블리(46)의 풀이 다양한 실시양태를 도시한다. 검출기 분자 어셈블리(46)의 다양한 풀은 상이한 각각의 검출기 분자(1) 및 검출기 바코드(21) (검출기 바코드(21a), (21b), (21c) 및 (21d)로서 도시됨)를 보유한다. 결합된 검출기 구조물(50)은 특정한 분석물 분자(44)에 특이적인 포착 분자(2)와 회합된 고유한 포착 바코드(20) 및 분석물 분자(44)에 특이적인 고유한 검출기 바코드(21) 둘 다를 포함한다. 고유한 포착 바코드(20) 또는 고유한 검출기 바코드(21) 중의 하나 또는 둘 다가 분석물 결합을 특징화하기 위해 평가될 수 있다. 고유한 검출기 바코드(21)의 검출은 광학적, 전기적 및/또는 자기적 검출을 포함하여, 고유한 포착 바코드(20)와 관련하여 논의된 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 검출은 고유한 검출기 바코드(21)의 서열 데이터 또는 증폭 데이터를 생성하는 것을 포함할 수 있다.Figure 10 shows an embodiment similar to the analyte detection method of Figure 9, but with varying resolution of the detector molecular assembly 46. The various pools of detector molecule assemblies 46 carry different respective detector molecules 1 and detector barcodes 21 (shown as detector barcodes 21a, 21b, 21c, and 21d). The combined detector structure 50 includes a unique capture barcode 20 associated with a capture molecule 2 specific for a particular analyte molecule 44 and a unique detector barcode 21 specific for the analyte molecule 44. Includes both. Either the unique capture barcode 20 or the unique detector barcode 21 or both can be evaluated to characterize analyte binding. Detection of unique detector barcode 21 may be performed using techniques discussed with respect to unique capture barcode 20, including optical, electrical and/or magnetic detection. Detection may include generating sequence data or amplification data of a unique detector barcode 21.

일부 실시양태에서, 하나 이상의 분석물을 포함하는 샘플은 하나 이상의 초분자 구조물(40)과 접촉된다. 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 바와 같이, 복수의 초분자 구조물은 하나 이상의 고체 기재에 부착되는 것으로서 제공된다. 도 11-14는 패턴화된 고체 기재에 부착된 초분자 구조물의 예를 제공한다. 도 15는 다공성 히드로겔 매트릭스에 혼입된 초분자 구조물의 예를 나타낸다. 개시된 기술은 결합 부위 상에 또는 내에 분포된 결합 부위를 포함하는 패턴화된 기재와 함께 수행될 수 있다. 한 실시양태에서, 각각의 결합 부위는 차별적인 화학을 갖는 단일 초분자 구조물(40)을 수용한다. 패턴화된 기재는 리소그래피 공정을 통해 제작될 수 있다. 또한, 개시된 기술의 실시양태는, 새로운 초분자 구조물(40)을 혼입시키기 위한 기재로부터, 결합된 또는 "사용된" 결합된 검출기 구조물(50)을 제거하는 하나 이상의 재생 단계를 포함할 수 있다.In some embodiments, a sample comprising one or more analytes is contacted with one or more supramolecular structures 40. In some embodiments, as described herein, a plurality of supramolecular structures are provided attached to one or more solid substrates. Figures 11-14 provide examples of supramolecular structures attached to patterned solid substrates. Figure 15 shows an example of a supramolecular structure incorporated into a porous hydrogel matrix. The disclosed techniques can be performed with patterned substrates comprising binding sites distributed on or within the binding sites. In one embodiment, each binding site accommodates a single supramolecular structure 40 with differential chemistry. Patterned substrates can be fabricated through lithographic processes. Additionally, embodiments of the disclosed technology may include one or more regeneration steps to remove bound or “spent” bound detector structures 50 from the substrate for incorporating new supramolecular structures 40.

도 11은 샘플 내의 분석물의 단일-분자 계수를 위해 본원에 기재된 바와 같은 초분자 구조물(40)을 사용하는 표면 기반 검정을 사용하여 샘플 내의 분석물 분자를 검출하는 (즉, 단일 분자 분해능(resolution)으로 샘플 내의 분석물 분자를 검출하는) 방법의 예시적인 도시를 제공한다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물은 DNA 오리가미 코어를 포함하는 코어 구조물을 포함한다. 일부 실시양태에서, (a) 기재(60) 상의 모든 특징부에 대한 참조 좌표로서의 역할을 하는 기준 마커(62); (b) 개별 코어 구조물 (예를 들어, DNA 오리가미)이 고정될 수 있는 규정된 마이크로패턴화된 결합 부위(66)의 세트; (c) 초분자 구조물 (포착 분자, 코어 구조물 분자 포함) 및 기재(60)의 표면 사이의 상호작용을 최소화하거나 방지하는 배경 패시베이션(64)을 포함하는 평면 기재(60)가 제공된다. 일부 실시양태에서, 기준 마커는, 기재 상의 다른 특징부에 대한 기준 특징부로서 이용될 표면 상에 규정된 기하학적 특징부를 포함한다. 일부 실시양태에서, 기준 마커(62)는 초분자 구조물의 코어 구조물 또는 다른 분자 (예를 들어, DNA 오리가미)와 상호작용하지 않는 중합체 또는 자기-어셈블리 단층으로 코팅된다. 일부 실시양태에서, 배경 패시베이션(64)은 기재(60)의 표면과 샘플의 분석물 분자 사이의 상호작용을 최소화하거나 방지한다. 일부 실시양태에서, 평면 기재(60)는 결합 부위(66)의 형성 전에 규정되는 FET, 고리 공명기, 광자 결정 또는 마이크로전극과 같은 광학 또는 전기 디바이스를 포함한다. 일부 실시양태에서, 결합 부위(66)는 평면 기재(60) 상에 마이크로패턴화된다. 일부 실시양태에서, 표면 상의 결합 부위(66)는 주기적 패턴으로 존재한다. 일부 실시양태에서, 표면 상의 결합 부위(66)는 비-주기적 패턴 (예를 들어, 랜덤)이다. 일부 실시양태에서, 임의의 2개의 결합 부위(66) 사이의 최소 거리가 특정된다. 일부 실시양태에서, 임의의 2개의 결합 부위(66) 사이의 최소 거리는 적어도 약 200 nm이다. 일부 실시양태에서, 임의의 2개의 결합 부위(66) 사이의 최소 거리는 적어도 약 40 nm 내지 약 5000 nm이다. 일부 실시양태에서, 결합 부위(66)의 기하학적 형상은 원, 정사각형, 삼각형 또는 다른 다각형 형상을 포함한다. 일부 실시양태에서, 패시베이션(64)에 사용되는 화학적 기는 중성으로 하전된 분자, 예컨대 트리-메틸 실릴 (TMS), PEG와 같은 비하전된 중합체, 쯔비터이온성 중합체, 예컨대 또는 그의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 결합 부위(66)를 규정하는 데 사용되는 화학적 기는 실란올 기, 카르복실 기, 티올, 다른 기 또는 그의 조합을 포함한다.11 shows the detection of analyte molecules in a sample (i.e., at single molecule resolution) using a surface-based assay using a supramolecular structure 40 as described herein for single-molecule counting of analytes in a sample. Provides an exemplary illustration of a method for detecting analyte molecules in a sample. In some embodiments, the supramolecular structure comprises a core structure comprising a DNA origami core. In some embodiments, (a) a fiducial marker 62 that serves as a reference coordinate for all features on the substrate 60; (b) a set of defined micropatterned binding sites 66 to which individual core structures (e.g., DNA origami) can be anchored; (c) A planar substrate (60) is provided that includes a background passivation (64) that minimizes or prevents interaction between the supramolecular structures (including capture molecules, core structure molecules) and the surface of the substrate (60). In some embodiments, a fiducial marker comprises a defined geometric feature on the surface to be used as a fiducial feature for other features on the substrate. In some embodiments, fiducial marker 62 is coated with a polymer or self-assembling monolayer that does not interact with other molecules (e.g., DNA origami) or the core structure of the supramolecular structure. In some embodiments, background passivation 64 minimizes or prevents interaction between the surface of substrate 60 and analyte molecules in the sample. In some embodiments, planar substrate 60 includes an optical or electrical device, such as a FET, ring resonator, photonic crystal, or microelectrode, that is defined prior to formation of binding site 66. In some embodiments, binding sites 66 are micropatterned on a planar substrate 60. In some embodiments, the binding sites 66 on the surface are in a periodic pattern. In some embodiments, the binding sites 66 on the surface are in a non-periodic pattern (e.g., random). In some embodiments, the minimum distance between any two binding sites 66 is specified. In some embodiments, the minimum distance between any two binding sites 66 is at least about 200 nm. In some embodiments, the minimum distance between any two binding sites 66 is at least about 40 nm to about 5000 nm. In some embodiments, the geometry of binding site 66 includes a circle, square, triangle, or other polygonal shape. In some embodiments, the chemical groups used in passivation 64 include neutrally charged molecules such as tri-methyl silyl (TMS), uncharged polymers such as PEG, zwitterionic polymers such as or combinations thereof. In some embodiments, the chemical groups used to define binding site 66 include silanol groups, carboxyl groups, thiols, other groups, or combinations thereof.

일부 실시양태에서, 단일 초분자 구조물(40)이 각각의 결합 부위(66)에 부착된다 (단계 1). 참조 부호(70)는 초분자 구조물(40)의 구성요소를 개별적으로, 그리고 평면 기재 상에 어셈블리 및 배열된 것으로 도시한 도면을 제공한다 (구성요소는 본원, 예를 들어 도 1-4에 기재된 바와 같음). 일부 실시양태에서, 초분자 구조물(40)은 DNA 오리가미를 포함하는 코어 구조물(13)을 포함하며, 여기서 초분자 구조물(40)은 DNA 오리가미 배치 기술 (단계 1)을 사용하여 각각의 결합 부위에 부착된다. 일부 실시양태에서, 초분자 구조물(40)은 각각의 결합 부위(66)에 부착되기 전에 어셈블리된다. 일부 실시양태에서, DNA 오리가미는 고유한 형상 및 치수를 포함하여, DNA 오리가미 배치 기술을 사용하여 결합 부위에 결합하는 것을 용이하게 한다. 일부 실시양태에서, DNA 오리가미 배치는 표면 (예를 들어, 미세패턴화 표면) 상에 개별적인 DNA 오리가미 (예를 들어, 코어 구조물)를 조직화하기 위한 지향성 자기-어셈블리 기술을 포함한다. 일부 실시양태에서, DNA 오리가미 배치에 대안적으로, 초분자 나노구조물(40)의 반응성 기가, 결합 부위 상에서 사전-조직화된 DNA 오리가미에 결합된다. 일부 실시양태에서, 초분자 나노구조물을 상응하는 결합 부위에 결합시키는 이들 방법 둘 다는 DNA 오리가미 배치 기술을 사용하여 마이크로패턴화된 결합 부위 상에 하나 이상의 분자를 조직화하는 능력에 의존한다. 일부 실시양태에서, 평면 기재는 이 단계 후 깨끗한 환경에서 상당한 기간 동안 저장될 수 있다.In some embodiments, a single supramolecular structure 40 is attached to each binding site 66 (step 1). Reference numeral 70 provides a drawing showing the components of supramolecular structure 40 individually and as assembled and arranged on a planar substrate (components as described herein, e.g., Figures 1-4). equivalence). In some embodiments, the supramolecular structure 40 includes a core structure 13 comprising a DNA origami, where the supramolecular structure 40 is attached to each binding site using a DNA origami placement technique (Step 1). . In some embodiments, supramolecular structure 40 is assembled prior to attachment to each binding site 66. In some embodiments, the DNA origami comprises a unique shape and dimension to facilitate binding to a binding site using DNA origami placement techniques. In some embodiments, DNA origami placement involves directed self-assembly techniques to organize individual DNA origami (e.g., core structures) on a surface (e.g., a micropatterned surface). In some embodiments, alternatively to the DNA origami arrangement, the reactive groups of the supramolecular nanostructure 40 are bound to a pre-organized DNA origami on the binding site. In some embodiments, both of these methods of binding supramolecular nanostructures to corresponding binding sites rely on the ability to organize one or more molecules onto micropatterned binding sites using DNA origami placement techniques. In some embodiments, the planar substrate can be stored for a considerable period of time in a clean environment after this step.

도 11을 계속 참조하면, 일부 실시양태에서, 분석물 분자를 포함하는 샘플 (본원에 기재된 바와 같음)은 분석물 포착 단계에서 평면 기재와 접촉된다 (단계 2). 일부 실시양태에서, 샘플은 유동-셀을 사용하여 평면 기재와 접촉된다. 일부 실시양태에서, 샘플은 결합 부위(66)에 부착된 초분자 구조물을 갖는 평면 기재 상에서 인큐베이션된다. 일부 실시양태에서, 인큐베이션 기간은 약 30초 내지 약 24시간일 수 있다. 일부 실시양태에서, 인큐베이션 기간은 약 30초 내지 약 1분, 약 1분 내지 약 5분, 약 5분 내지 약 30분, 약 30분 내지 약 1시간, 약 1시간 내지 약 5시간, 약 5시간 내지 약 12시간, 약 12시간 내지 약 24시간, 약 24시간 내지 약 48시간일 수 있다.With continued reference to Figure 11, in some embodiments, a sample comprising analyte molecules (as described herein) is contacted with a planar substrate in an analyte capture step (step 2). In some embodiments, the sample is contacted with a planar substrate using a flow-cell. In some embodiments, the sample is incubated on a planar substrate with a supramolecular structure attached to the binding site 66. In some embodiments, the incubation period can be from about 30 seconds to about 24 hours. In some embodiments, the incubation period is about 30 seconds to about 1 minute, about 1 minute to about 5 minutes, about 5 minutes to about 30 minutes, about 30 minutes to about 1 hour, about 1 hour to about 5 hours, about 5 minutes. Hours to about 12 hours, about 12 hours to about 24 hours, about 24 hours to about 48 hours.

일부 실시양태에서, 샘플 내의 분석물 분자(44)는 평면 표면(60) 상의 초분자 구조물(40)과 상호작용한다. 일부 실시양태에서, 특이적 분석물 분자(44)의 단일 카피는 포착 분자에 결합한다. 도 11을 계속 참조하면, 단계 3에서, 검출기 분자 어셈블리(46)가 포착된 분석물과 접촉된다. 검출기 분자 어셈블리는 단계 4에서 검출가능한 신호를 생성하도록 검출된다. 예를 들어, 검출기 바코드(21)는 결합된 검출기 분자 어셈블리(46)와 접촉하는 신호전달 요소(76)에 대한 결합 부위로서 사용된다. 일부 실시양태에서, 신호전달 요소(76)는 형광 분자 또는 마이크로비드, 형광 중합체, 고도로 하전된 나노입자 또는 중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 신호전달 요소(76)가 평면 구조물 상의 초분자 구조물과 상호작용하도록 허용된다. 일부 실시양태에서, 신호전달 요소(76)는 평면 기재를 함유하는 유동-셀에 도입된다. 일부 실시양태에서, 검출기 바코드는 도시된 실시양태에 제시된 바와 같이 증폭된다. 예를 들어, 검출기 바코드는 롤링 서클 증폭 또는 혼성화 연쇄 반응과 같은 과정에서 고 형광 중합체의 성장을 위한 중합 개시제로서 사용된다. 일부 실시양태에서, 단계 4에서 설명된 바와 같은 검출가능한 신호는, 모든 개별 분석물 포착 이벤트가 (포착 분자 및 검출기 분자와 연결된) 각각의 분석물의 위치에 신호전달 요소(76)가 존재하게 하는 표면으로 이어진다.In some embodiments, analyte molecules 44 in the sample interact with supramolecular structures 40 on planar surface 60. In some embodiments, a single copy of a specific analyte molecule 44 binds to a capture molecule. Still referring to Figure 11, in step 3, the detector molecular assembly 46 is contacted with the captured analyte. The detector molecular assembly is detected in step 4 to produce a detectable signal. For example, the detector barcode 21 is used as a binding site for a signaling element 76 that contacts the associated detector molecular assembly 46. In some embodiments, signaling elements 76 include fluorescent molecules or microbeads, fluorescent polymers, highly charged nanoparticles or polymers. In some embodiments, one or more signaling elements 76 are allowed to interact with the supramolecular structure on the planar structure. In some embodiments, signaling element 76 is introduced into a flow-cell containing a planar substrate. In some embodiments, the detector barcode is amplified as set forth in the depicted embodiment. For example, detector barcodes are used as polymerization initiators for the growth of highly fluorescent polymers in processes such as rolling circle amplification or hybridization chain reaction. In some embodiments, the detectable signal as described in step 4 is a surface such that all individual analyte capture events result in the presence of a signaling element 76 at the location of each analyte (linked to a capture molecule and a detector molecule). It continues.

일부 실시양태에서, 신호전달 요소(76)는 광학적으로 활성이고, 평면 기재(60) 내의 통합된 광학 센서 또는 현미경을 사용하여 측정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 신호전달 요소는 전기적으로 활성이고, 통합된 전기 센서를 사용하여 측정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 신호전달 요소(76)는 자기적으로 활성이고, 통합된 자기 센서를 사용하여 측정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 각각의 신호 이벤트는 상응하는 검출기 및 포착 분자에 의해 결정된 동일한 유형의 분석물 분자 (동일한 유형의 분석물 분자의 단일 카피)의 포착과 연관되고, 따라서 신호전달 요소(76)가 존재하는 위치의 수를 계수하는 것은 샘플 내의 분석물 분자의 정량화를 제공한다.In some embodiments, signaling element 76 is optically active and can be measured using a microscope or optical sensor integrated within planar substrate 60. In some embodiments, the signaling element is electrically active and can be measured using an integrated electrical sensor. In some embodiments, signaling element 76 is magnetically active and can be measured using an integrated magnetic sensor. In some embodiments, each signaling event is associated with capture of the same type of analyte molecule (a single copy of the same type of analyte molecule) as determined by the corresponding detector and capture molecule, and thus signaling element 76 Counting the number of positions present provides quantification of the analyte molecules in the sample.

도 12는 도 11에서와 같이 결합 부위(66)를 갖는 유사한 평면 기재(60)를 갖는 배열체를 나타낸다. 평면 기재(60)는 각각의 결합 부위(66)에 고정된 어셈블리된 초분자 구조물(40)을 갖는다 (단계 1). 분석물 포착 (단계 2) 후에, 검출기 분자 어셈블리가, 포착된 분석물 분자(44)와 접촉된다. 여기서, 각각의 검출기 분자 어셈블리(46)는 일체형 신호전달 요소(76)로서 작동하는 결합된 코어 구조물 (예를 들어, 코어 구조물(13), 도 1 참조), 예컨대 DNA 오리가미를 포함한다. 도 13은 평면 기재(60) (도 11과 관련하여 기재된 바와 같이 형성될 수 있음)가 각각의 결합 부위(66)에 고정된 어셈블리된 초분자 구조물(40)을 갖는 배열체를 나타낸다 (단계 1). 별개의 과정이 분석물(44)을 각각의 검출기 분자 어셈블리(46)와 회합시킨다. 한 실시양태에서, 각각의 검출기 분자 어셈블리(46)는 초분자 코어 구조물과 같은 신호 요소(76)를 보유한다. 회합된 분석물 및 검출기 분자 어셈블리(46)는 평면 기재(60) 및 고정된 초분자 구조물(40)과 함께 인큐베이션된다. 회합된 분석물 및 검출기 분자 어셈블리(46)는 분석물에 대해 결합 특이성을 갖는 포착 분자를 갖는 초분자 구조물에 결합하고, 결합된 분석물은 예를 들어 신호전달 요소 (검출기 분자 어셈블리(46)의 일부일 수 있거나 또는 분석물 및 검출기 분자 어셈블리(46)와 포착 분자의 회합 후에 첨가될 수 있음)로부터 생성된 신호를 검출하는 것을 통해 특징화될 수 있다.Figure 12 shows an arrangement with a similar planar substrate 60 having binding sites 66 as in Figure 11. The planar substrate 60 has the assembled supramolecular structures 40 secured to each binding site 66 (step 1). After analyte capture (step 2), the detector molecular assembly is brought into contact with the captured analyte molecules 44. Here, each detector molecular assembly 46 includes an associated core structure (e.g., core structure 13, see FIG. 1), such as a DNA origami, that acts as an integral signaling element 76. Figure 13 shows an arrangement with a planar substrate 60 (which may be formed as described with respect to Figure 11) having an assembled supramolecular structure 40 secured to each binding site 66 (Step 1). . A separate process associates the analyte 44 with each detector molecular assembly 46. In one embodiment, each detector molecular assembly 46 possesses a signal element 76, such as a supramolecular core structure. The associated analyte and detector molecular assembly (46) is incubated with the planar substrate (60) and the immobilized supramolecular structure (40). The associated analyte and detector molecular assembly 46 binds to a supramolecular structure with a capture molecule having binding specificity for the analyte, and the bound analyte may be, for example, a signaling element (which may be part of the detector molecular assembly 46). or can be characterized through detecting the signal generated from the analyte and the detector molecule assembly 46, which can be added after association of the capture molecule.

도 14에서, 다중 결합 부위(66)를 갖는 패턴화된 기재(60)는 개별 초분자 구조물(40)로 관능화되거나 또는 그에 연결될 수 있다. 도시된 실시양태에서, 초분자 구조물(40)은 단계(80)에서 어셈블리된 다음, 항원 포착 분자(2)가 연결되기 전에 기재(60) 상에 배열된다. 예를 들어, 특정 항원에 특이적인 특이적 바코드 및 포착 가닥을 함유하는 DNA 오리가미가 기재(60) 위로 유동하여, 단일 분자 어레이, 예를 들어, DNA 결합 특징부 상에 배치된다. 항원은 단계(82)에서 초분자 구조물의 DNA 오리가미 바코드(20)에 어닐링될 수 있는, 포착 분자(2)로서 제시된 상보적 가닥을 포함하도록 접합된다. 대안적으로, 포착 분자는 어셈블리 (단계 (80)) 동안 초분자 구조물(40)과 회합되고, 초분자 구조물(40)과 함께 기재(60)에 적용된다. 각각의 초분자 구조물의 바코드(20)는 서열분석, 증폭을 통해 또는 혼성화 검정을 통해 판독된다. 기재(60) 상의 공간 위치를 갖는 항원 포착 분자(2)의 맵은 검정을 수행하기 전에 얻어지고 기재(60)의 품질 관리로서 수행될 수 있다. 맵은 본원에 제공된 바와 같은 분석물 검출 시스템 (도 16 참조)에 저장될 수 있으며, 진단 정보를 제공하기 위한 양성 결합 이벤트의 보고서를 생성하는 데 사용될 수 있다.14, a patterned substrate 60 with multiple binding sites 66 can be functionalized with or connected to individual supramolecular structures 40. In the depicted embodiment, the supramolecular structure 40 is assembled in step 80 and then arranged on a substrate 60 before the antigen capture molecule 2 is linked. For example, a DNA origami containing specific barcodes and capture strands specific for a particular antigen is flowed over the substrate 60 and placed on a single molecule array, e.g., DNA binding features. The antigen is conjugated in step 82 to include a complementary strand presented as a capture molecule (2), which can anneal to the DNA origami barcode (20) of the supramolecular structure. Alternatively, the capture molecule is associated with the supramolecular structure 40 during assembly (step 80) and applied to the substrate 60 along with the supramolecular structure 40. The barcode 20 of each supramolecular structure is read through sequencing, amplification, or hybridization assay. A map of the antigen capture molecules 2 with their spatial positions on the substrate 60 can be obtained before performing the assay and performed as a quality control of the substrate 60. The map can be stored in an analyte detection system as provided herein (see Figure 16) and used to generate reports of positive binding events to provide diagnostic information.

이어서 단계(84)에서, 적절한 차단 조건이 추가되고 환자 항체 (예를 들어, 혈청)를 포함하는 샘플이 기재(60)에 적용되고, 인큐베이션되어 샘플 중의 항체 분석물(44)이 항체-항원 복합체를 형성할 수 있게 된다. 이어서 샘플을 세척하고, 2차 항-인간 항체인 검출기 분자(1) 및 검출을 위한 표지를 포함하는 검출기 분자 어셈블리(46)를 단계(86)에서 첨가한다. 결합된 검출기 구조물(50)의 검출 (단계(88))은 롤링 서클 증폭 또는 하이브리드 연쇄 반응을 통한 증폭을 위해 DNA-기반일 수 있는 항체 표지의 검출에 기초할 수 있으며; 대안적으로, 표지는 DNA 나노입자 또는 형광 중합체일 수 있다.Then, in step 84, appropriate blocking conditions are added and a sample comprising patient antibodies (e.g., serum) is applied to the substrate 60 and incubated to allow the antibody analytes 44 in the sample to form antibody-antigen complexes. can be formed. The sample is then washed and a detector molecule 1, a secondary anti-human antibody, and a detector molecule assembly 46 comprising a label for detection are added in step 86. Detection of the bound detector structure 50 (step 88) may be based on detection of an antibody label, which may be DNA-based for amplification via rolling circle amplification or hybrid chain reaction; Alternatively, the label can be a DNA nanoparticle or a fluorescent polymer.

한 실시양태에서, 검정은 아데노바이러스, 코로나바이러스 229E, 코로나바이러스 HKU1, 코로나바이러스 B.1.1.7, 코로나바이러스 B.1.351, 코로나바이러스 P.1 코로나바이러스 NL63, 코로나바이러스 OC43, 인간 메타뉴모바이러스, 인간 리노바이러스/엔테로바이러스, 인플루엔자 A, 하위유형 2009H1N1, H1, H3, 인플루엔자 B, 파라인플루엔자 바이러스 유형 1, 2, 3 및 4, 호흡기 세포융합 바이러스, 클라미도필라 뉴모니아에, 미코플라스마 뉴모니아에 및 보르데텔라 페르투시스 중 하나 이상의 항원을 포함한다. 또한, 검정은 계절성 독감에 대한 백신 표적, 뿐만 아니라 하나 이상의 상업용 백신에 대한 코비드 백신 표적 (모더나(Moderna), 화이자(Pfizer), 아스트라 제네카(Astra Zeneca), 노바박스(Novavax), 및 존슨 앤 존슨(Johnson and Johnson))을 포함할 수 있다. 이러한 백신 표적의 추가로, 환자가 자연 감염으로부터의 면역 및/또는 백신으로부터의 면역 획득을 갖는 지 여부를 결정하기 위한 면역의 분류가 가능해진다. 면역의 특이성을 규정하기 위해 각각의 병원체에 대한 다중 항원이 존재할 수 있다.In one embodiment, the assay is adenovirus, coronavirus 229E, coronavirus HKU1, coronavirus B.1.1.7, coronavirus B.1.351, coronavirus P.1 coronavirus NL63, coronavirus OC43, human metapneumovirus, Human rhinovirus/enterovirus, influenza A, subtypes 2009H1N1, H1, H3, influenza B, parainfluenza virus types 1, 2, 3 and 4, respiratory syncytial virus, Chlamydophila pneumoniae, Mycoplasma pneumoniae Ae and Bordetella pertussis. Additionally, the assay targets vaccine targets for seasonal flu, as well as COVID vaccine targets for one or more commercial vaccines (Moderna, Pfizer, Astra Zeneca, Novavax, and Johnson). May include Johnson and Johnson. The addition of these vaccine targets allows classification of immunity to determine whether a patient has immunity from natural infection and/or acquired immunity from a vaccine. Multiple antigens may be present for each pathogen to define the specificity of immunity.

검출은 IgG, IgM 및/또는 IgA 결정을 위한 특정 항체에 대한 항-종을 포함할 수 있다. 하위유형의 특이적 검출은 면역의 성숙을 추가로 이해하는 데 도움이 된다.Detection may include anti-species for specific antibodies for determination of IgG, IgM and/or IgA. Specific detection of subtypes helps to further understand immune maturation.

도 15는 히드로겔 매트릭스(100)를 형성하기 위한 예시적 실시양태를 제공하며, 여기서 하나 이상의 단량체(122) 및 하나 이상의 가교 분자(124)를 조합하여 히드로겔을 형성하는 것 이외에도, 하나 이상의 초분자 구조물(40)이 도입된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 초분자 구조물(40)은 히드로겔 매트릭스와 공중합하여 매트릭스(120)를 형성한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 초분자 구조물(40)의 각각의 앵커 분자(18)는 히드로겔 매트릭스(120)와 공중합한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 단량체(122)는 아크릴아미드를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 가교제는 비스-아크릴아미드를 포함한다.15 provides an exemplary embodiment for forming a hydrogel matrix 100, wherein in addition to combining one or more monomers 122 and one or more cross-linking molecules 124 to form a hydrogel, one or more supramolecules Structure 40 is introduced. In some embodiments, one or more supramolecular structures 40 copolymerize with a hydrogel matrix to form matrix 120. In some embodiments, each anchor molecule 18 of one or more supramolecular structures 40 copolymerizes with the hydrogel matrix 120. In some embodiments, one or more monomers 122 include acrylamide. In some embodiments, the one or more crosslinking agents include bis-acrylamide.

본 개시내용의 실시양태는 개시된 실시양태의 특정 방법을 수행하도록 구성된 하나 이상의 컴퓨터-구현 검출 시스템을 포함한다. 도 16은 제어기(1001)를 포함하는 분석물 검출 시스템(1000)을 나타낸다. 제어기(1001)는 프로세서(1002) 및 프로세서(1002)에 의해 실행되도록 구성된 명령을 저장하는 메모리(1004)를 포함한다. 제어기(1001)는 사용자 인터페이스(1006) 및, 예를 들어 인터넷(1010)을 통한 및/또는 무선 또는 유선 네트워크를 통한 통신을 용이하게 하기 위해 통신 회로를 포함한다. 사용자 인터페이스(1006)는 본원에 제공된 바와 같은 특징화된 분석물 검출 결과와의 사용자 상호작용을 용이하게 한다.Embodiments of the present disclosure include one or more computer-implemented detection systems configured to perform certain methods of the disclosed embodiments. 16 shows an analyte detection system 1000 including a controller 1001. Controller 1001 includes a processor 1002 and a memory 1004 that stores instructions configured to be executed by processor 1002. Controller 1001 includes a user interface 1006 and communication circuitry to facilitate communication, for example, over the Internet 1010 and/or over a wireless or wired network. User interface 1006 facilitates user interaction with characterized analyte detection results as provided herein.

프로세서(1002)는 분석물 검출 데이터를 수신하고 검출된 분석물을 특징화하도록 프로그램화된다. 한 실시양태에서, 프로세서는, 초분자 구조물의 어레이의 인큐베이션 및 검출기 분자 어셈블리의 검출 후에 샘플 내 검출된 분석물의 보고서를 생성한다. 보고서는 검출된 분석물 결합 이벤트에 상응하는 다양한 결합 부위에서의 생성된 광학 신호의 데이터를 포함할 수 있다. 보고서는 프로세싱된 데이터, 예컨대 검출된 분석물의 목록 또는 양성/음성 결합 결과를 포함할 수 있다. 보고서는 분석물 검출 능력을 표시하는 어레이의 이용가능한 포착 분자의 목록을 포함할 수 있다.Processor 1002 is programmed to receive analyte detection data and characterize the detected analytes. In one embodiment, the processor generates a report of detected analytes in the sample following incubation of the array of supramolecular structures and detection of the detector molecular assembly. The report may include data of the generated optical signals at various binding sites corresponding to the detected analyte binding events. The report may include processed data, such as a list of detected analytes or combined positive/negative results. The report may include a list of available capture molecules on the array indicating the analyte detection capability.

시스템(1000)은 또한 초분자 구조물의 하나 이상의 성분의 검출을 통해 분석물 결합을 검출하도록 작동하는 분석물 검출기(1020)를 포함한다. 분석물 검출기(1020)는 하나 이상의 센서(1022)를 갖는 검출 시스템을 포함한다. 분석물 검출기(1020)는 또한 샘플 인큐베이션 및 적절한 시점에서 반응 시약 및 검출기 분자 어셈블리의 적절한 방출을 제어하는 반응 제어기(1024)를 포함할 수 있다. 센서(1022)는 광학 센서 (예를 들어, 형광 센서, 적외선 센서), 이미지 센서, 전기 센서 또는 자기 센서 중 하나 이상일 수 있다. 한 실시양태에서, 센서(102)는 금속-산화물 반도체 이미지 센서 디바이스이다.System 1000 also includes an analyte detector 1020 operative to detect analyte binding through detection of one or more components of the supramolecular structure. Analyte detector 1020 includes a detection system having one or more sensors 1022. Analyte detector 1020 may also include a reaction controller 1024 that controls sample incubation and appropriate release of reaction reagents and detector molecular assemblies at appropriate times. Sensor 1022 may be one or more of an optical sensor (eg, a fluorescence sensor, an infrared sensor), an image sensor, an electrical sensor, or a magnetic sensor. In one embodiment, sensor 102 is a metal-oxide semiconductor image sensor device.

본 발명의 바람직한 실시양태가 본원에 제시되고 기재되었지만, 이러한 실시양태는 단지 예로서 제공된다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 발명을 벗어나지 않으면서 복수의 변형, 변화 및 치환이 이제 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 일어날 것이다. 본원에 기재된 본 발명의 실시양태에 대한 다양한 대안이 본 발명을 실시하는 데 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 하기 청구범위는 본 발명의 범주를 규정하며, 이들 청구범위의 범주 내의 방법 및 구조물 및 그의 등가물이 그에 의해 포괄되는 것으로 의도된다.While preferred embodiments of the invention have been shown and described herein, it will be apparent to those skilled in the art that such embodiments are provided by way of example only. Numerous modifications, changes and substitutions will now occur to those skilled in the art without departing from the scope of the invention. It should be understood that various alternatives to the embodiments of the invention described herein may be used in practicing the invention. The following claims define the scope of the invention, and methods and structures within the scope of these claims and equivalents thereof are intended to be covered thereby.

Claims (42)

샘플에 존재하는 분석물 분자를 검출하는 방법으로서,
기재 상에 또는 다공성 매트릭스 내에 고정된 초분자 구조물의 어레이를 제공하는 단계로서, 상기 어레이의 초분자 구조물은
복수의 코어 분자를 포함하는 코어 구조물; 및
포착 바코드를 통해 코어 구조물에 연결된 포착 분자
를 포함하는 것인 단계;
분석물 분자가 포착 분자에 결합하도록 샘플을 어레이와 접촉시키는 단계;
개별 검출기 분자 어셈블리의 검출기 분자가 분석물 분자에 결합하여 결합된 검출 구조물을 형성하도록, 포착 분자에 결합된 분석물 분자를 검출기 분자 어셈블리와 접촉시키는 단계;
결합된 검출 구조물의 개별 검출기 분자 어셈블리에 의해 생성된 신호에 기초하여 분석물 분자를 검출하는 단계; 및
검출된 분석물 분자와 초분자 구조물을 포착 바코드의 정체에 기초하여 연관시키는 단계
를 포함하는 방법.
A method for detecting analyte molecules present in a sample, comprising:
A step of providing an array of supramolecular structures fixed on a substrate or in a porous matrix, wherein the supramolecular structures of the array are
A core structure comprising a plurality of core molecules; and
Capture molecule linked to core structure via capture barcode
A step comprising;
contacting the sample with the array such that the analyte molecules bind to the capture molecules;
contacting the analyte molecule bound to the capture molecule with the detector molecule assembly such that the detector molecule of the individual detector molecule assembly binds to the analyte molecule to form a bound detection structure;
detecting analyte molecules based on signals generated by individual detector molecule assemblies of the coupled detection structure; and
Step of associating detected analyte molecules and supramolecular structures based on the identity of the capture barcode
How to include .
제1항에 있어서, 샘플을 어레이와 접촉시킨 후에, 어레이의 초분자 구조물에 결합되지 않은 샘플 내 추가의 분석물 분자를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.The method of claim 1 , further comprising, after contacting the sample with the array, removing additional analyte molecules in the sample that are not bound to the supramolecular structures of the array. 제1항에 있어서, 결합된 검출 구조물을 형성한 후에, 어레이의 초분자 구조물에 결합되지 않은 검출기 분자 어셈블리를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.The method of claim 1 , further comprising removing detector molecular assemblies that are not bound to the supramolecular structures of the array after forming the bound detection structures. 제1항에 있어서, 분석물 분자가 단백질, 펩티드, 펩티드 단편, 지질, DNA, RNA, 유기 분자, 무기 분자, 그의 복합체, 또는 그의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.The method of claim 1 , wherein the analyte molecule comprises a protein, peptide, peptide fragment, lipid, DNA, RNA, organic molecule, inorganic molecule, complex thereof, or any combination thereof. 제1항에 있어서, 어레이의 초분자 구조물이 나노구조물인 방법.The method of claim 1, wherein the supramolecular structure of the array is a nanostructure. 제5항에 있어서, 코어 구조물이 나노구조물인 방법.6. The method of claim 5, wherein the core structure is a nanostructure. 제1항에 있어서, 코어 구조물의 복수의 코어 분자가 미리 규정된 형상으로 배열되고/거나 규정된 분자량을 갖는 것인 방법.The method according to claim 1, wherein the plurality of core molecules of the core structure are arranged in a predefined shape and/or have a defined molecular weight. 제7항에 있어서, 미리 규정된 형상이 또 다른 초분자 구조물과의 교차-반응성을 제한하거나 방지하도록 구성된 것인 방법.8. The method of claim 7, wherein the predefined shape is configured to limit or prevent cross-reactivity with another supramolecular structure. 제1항에 있어서, 코어 구조물이 스캐폴딩된 데옥시리보핵산 (DNA) 오리가미, 스캐폴딩된 리보핵산 (RNA) 오리가미, 스캐폴딩된 하이브리드 DNA:RNA 오리가미, 단일-가닥 DNA 타일 구조, 다중-가닥 DNA 타일 구조, 단일-가닥 RNA 오리가미, 다중-가닥 RNA 타일 구조, 다중 스캐폴드를 갖는 계층적으로 구성된 DNA 또는 RNA 오리가미, 펩티드 구조, 또는 그의 조합을 포함하는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the core structure is a scaffolded deoxyribonucleic acid (DNA) origami, a scaffolded ribonucleic acid (RNA) origami, a scaffolded hybrid DNA:RNA origami, a single-stranded DNA tile structure, or a multi-stranded structure. A method comprising a DNA tile structure, a single-stranded RNA origami, a multi-stranded RNA tile structure, a hierarchically organized DNA or RNA origami with multiple scaffolds, a peptide structure, or a combination thereof. 제1항에 있어서, 포착 바코드가 제1 포착 링커, 제2 포착 링커, 및 제1 포착 링커와 제2 포착 링커 사이에 배치된 포착 가교를 포함하고, 여기서 제1 포착 링커는 코어 구조물 상의 제1 위치에 결합된 제1 코어 링커에 결합되고, 여기서 포착 분자 및 제2 포착 링커는 제3 포착 링커에 대한 결합을 통해 함께 연결된 것인 방법.2. The method of claim 1, wherein the capture barcode comprises a first capture linker, a second capture linker, and a capture bridge disposed between the first capture linker and the second capture linker, wherein the first capture linker is a first capture linker on the core structure. A method wherein the capture molecule and the second capture linker are linked together via a bond to a third capture linker. 제1항에 있어서, 개별 초분자 구조물의 포착 분자가 분석물 분자에 대해 결합 특이성을 갖고, 어레이의 적어도 하나의 다른 초분자 구조물의 제2 포착 분자는 상기 분석물 분자에 대해 결합 특이성을 갖지 않는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the capture molecule of the individual supramolecular structure has binding specificity for the analyte molecule, and the second capture molecule of at least one other supramolecular structure of the array does not have binding specificity for the analyte molecule. method. 제1항에 있어서, 어레이의 초분자 구조물의 각각의 포착 분자가 각각의 상이한 분석물 분자에 대해 상이한 결합 특이성을 갖는 것인 방법.The method of claim 1 , wherein each capture molecule of the array of supramolecular structures has a different binding specificity for each different analyte molecule. 제1항에 있어서, 검출기 분자 어셈블리의 검출기 분자가 분석물 분자에 대해 결합 특이성을 갖고, 검출기 분자 어셈블리의 다른 검출기 분자는 상기 분석물 분자에 대해 결합 특이성을 갖지 않는 것인 방법.The method of claim 1 , wherein a detector molecule in the assembly of detector molecules has binding specificity for an analyte molecule and the other detector molecules in the assembly of detector molecules do not have binding specificity for the analyte molecule. 제1항에 있어서, 검출기 분자 어셈블리의 검출기 분자가 각각의 상이한 분석물 분자에 대해 상이한 결합 특이성을 갖는 것인 방법.The method of claim 1 , wherein the detector molecules of the detector molecule assembly have different binding specificities for each different analyte molecule. 제1항에 있어서, 검출기 분자 어셈블리의 검출기 분자가, 초분자 구조물의 포착 분자에 결합된 임의의 분석물 분자에 대해 결합 특이성을 갖는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the detector molecule of the detector molecule assembly has binding specificity for any analyte molecule bound to the capture molecule of the supramolecular structure. 제1항에 있어서, 검출기 분자 어셈블리의 검출기 분자가 초분자 구조물에 대해 결합 특이성을 갖지 않는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the detector molecules of the detector molecule assembly do not have binding specificity for the supramolecular structure. 제1항에 있어서, 포착 바코드의 핵산 서열을 결정하여 초분자 구조물의 정체를 결정하는 단계를 포함하는 방법.The method of claim 1, comprising determining the identity of the supramolecular structure by determining the nucleic acid sequence of the capture barcode. 제17항에 있어서, 초분자 구조물의 결정된 핵산 서열을 어레이 상의 위치에 연관시키는 단계를 포함하는 방법.18. The method of claim 17, comprising correlating the determined nucleic acid sequence of the supramolecular structure to a position on the array. 제18항에 있어서, 검출된 분석물 분자와 초분자 구조물을 포착 바코드의 정체에 기초하여 연관시키는 단계가, 신호의 위치를 핵산 서열의 어레이 상의 위치와 연관시키는 단계를 포함하는 것인 방법.19. The method of claim 18, wherein associating the detected analyte molecule with the supramolecular structure based on the identity of the capture barcode comprises associating the location of the signal with a location on an array of nucleic acid sequences. 제18항에 있어서, 신호가, 검출기 분자 어셈블리의 반응성 분자에 의해 생성된 광학적으로, 자기적으로 및/또는 전기적으로 검출가능한 신호인 방법.19. The method of claim 18, wherein the signal is an optically, magnetically and/or electrically detectable signal generated by a reactive molecule of the detector molecular assembly. 제18항에 있어서, 신호가 검출기 분자 어셈블리의 검출기 바코드의 서열인 방법.19. The method of claim 18, wherein the signal is a sequence of a detector barcode of a detector molecular assembly. 샘플 내의 하나 이상의 분석물 분자를 검출하기 위한 어레이로서,
기재;
기재 상에 고정된 복수의 초분자 구조물
을 포함하며, 여기서 복수의 초분자 구조물의 개별 초분자 구조물은
(a) 복수의 코어 분자를 포함하는 코어 구조물로서, 기재에 커플링되거나 또는 앵커 분자에 의해 기재에 연결된 코어 구조물,
(b) 포착 바코드의 제1 말단에서 코어 구조물에 직접적으로 또는 간접적으로 커플링된 포착 바코드로서, 일반적으로 기재로부터 멀리 연장되는 포착 바코드; 및
(c) 포착 바코드의 제2 말단에서 포착 바코드에 커플링된 포착 분자로서, 분석물 분자에 결합하도록 구성된 포착 분자
를 포함하는 것인
어레이.
An array for detecting one or more analyte molecules in a sample, comprising:
write;
Multiple supramolecular structures fixed on a substrate
It includes, where the individual supramolecular structures of the plurality of supramolecular structures are
(a) a core structure comprising a plurality of core molecules, coupled to a substrate or connected to the substrate by anchor molecules,
(b) a capture barcode coupled directly or indirectly to the core structure at a first end of the capture barcode, the capture barcode generally extending away from the substrate; and
(c) a capture molecule coupled to the capture barcode at a second end of the capture barcode, wherein the capture molecule is configured to bind to an analyte molecule.
which includes
Array.
제22항에 있어서, 복수의 초분자 구조물의 각각의 코어 구조물이 서로 동일한 것인 기재.The substrate according to claim 22, wherein each core structure of the plurality of supramolecular structures is identical to each other. 제22항에 있어서, 각각의 초분자 구조물이 고유한 포착 바코드를 갖는 것인 기재.23. The substrate of claim 22, wherein each supramolecular structure has a unique capture barcode. 제22항에 있어서, 고체 지지체 또는 다공성 매트릭스를 포함하는 기재.23. The substrate of claim 22, comprising a solid support or a porous matrix. 제22항에 있어서, 각각의 초분자 구조물이 나노구조물인 기재.The substrate according to claim 22, wherein each supramolecular structure is a nanostructure. 제22항에 있어서, 각각의 코어 구조물이 나노구조물인 기재.23. The substrate of claim 22, wherein each core structure is a nanostructure. 제22항에 있어서, 각각의 코어 구조물에 대한 복수의 코어 분자가 미리 규정된 형상으로 배열되고/거나 규정된 분자량을 갖는 것인 기재.23. The substrate of claim 22, wherein the plurality of core molecules for each core structure are arranged in a predefined shape and/or have a defined molecular weight. 제22항에 있어서, 코어 구조물이 기재에 직접적으로 커플링된 것인 기재.23. The substrate of claim 22, wherein the core structure is directly coupled to the substrate. 제22항에 있어서, 복수의 초분자 구조물의 초분자 구조물 각각에 결합된 복수의 분석물 분자를 포함하는 기재.The substrate of claim 22, comprising a plurality of analyte molecules bound to each of the plurality of supramolecular structures. 제30항에 있어서, 복수의 분석물 분자의 분석물 분자 각각에 결합된 복수의 검출기 분자 어셈블리를 포함하는 기재.31. The substrate of claim 30, comprising a plurality of detector molecule assemblies coupled to each analyte molecule of the plurality of analyte molecules. 제31항에 있어서, 각각의 검출기 분자 어셈블리가, 하나 이상의 링커를 포함하는 검출기 바코드에 커플링된 검출기 분자를 포함하는 것인 기재.32. The substrate of claim 31, wherein each detector molecule assembly comprises a detector molecule coupled to a detector barcode comprising one or more linkers. 제33항에 있어서, 각각의 검출기 분자 어셈블리가, 검출기 바코드에 의해 검출기 분자에 커플링된 코어 구조물을 포함하는 것인 기재.34. The substrate of claim 33, wherein each detector molecule assembly comprises a core structure coupled to the detector molecule by a detector barcode. 제22항에 있어서, 다공성 매트릭스를 포함하는 기재.23. The substrate of claim 22, comprising a porous matrix. 제34항에 있어서, 다공성 매트릭스가 히드로겔을 포함하는 것인 기재.35. The substrate of claim 34, wherein the porous matrix comprises a hydrogel. 제22항에 있어서, 평면 기재를 포함하는 기재.23. The substrate of claim 22, comprising a planar substrate. 제22항에 있어서, 개별 초분자 구조물이 단지 1개의 포착 분자를 포함하는 것인 기재.23. The substrate of claim 22, wherein the individual supramolecular structures comprise only one capture molecule. 샘플 내의 하나 이상의 분석물 분자를 검출하기 위한 기재로서,
서로 이격된 복수의 결합 부위를 포함하는 패턴화된 기재; 및
복수의 결합 부위의 각각의 결합 부위와 회합된 단일 초분자 구조물
을 포함하며, 상기 초분자 구조물은
복수의 코어 분자를 포함하는 코어 구조물로서, 기재에 커플링되거나 또는 앵커 분자에 의해 기재에 연결된 코어 구조물,
포착 바코드의 제1 말단에서 코어 구조물에 직접적으로 또는 간접적으로 커플링된 포착 바코드로서, 일반적으로 기재로부터 멀리 연장되는 포착 바코드; 및
포착 바코드의 제2 단부에서 포착 바코드에 커플링된 포착 분자로서, 분석물 분자에 결합하도록 구성된 포착 분자
를 포함하는 것인
기재.
As a substrate for detecting one or more analyte molecules in a sample,
A patterned substrate comprising a plurality of binding sites spaced apart from each other; and
A single supramolecular structure associated with each binding site of a plurality of binding sites.
It includes, and the supramolecular structure is
A core structure comprising a plurality of core molecules, coupled to a substrate or connected to the substrate by an anchor molecule,
a capture barcode coupled directly or indirectly to the core structure at a first end of the capture barcode, the capture barcode generally extending away from the substrate; and
A capture molecule coupled to the capture barcode at a second end of the capture barcode, wherein the capture molecule is configured to bind to an analyte molecule.
which includes
write.
제38항에 있어서, 패턴화된 기재 상에 또는 패턴화된 기재 내에 배치된 하나 이상의 기준 마커를 포함하며, 여기서 하나 이상의 기준 마커는 초분자 구조물에 대한 위치 정보를 제공하도록 검출 시스템에 의해 검출가능한 것인 기재.39. The method of claim 38, comprising one or more fiducial markers disposed on or within the patterned substrate, wherein the one or more fiducial markers are detectable by a detection system to provide positional information for the supramolecular structure. phosphorus description. 제38항에 있어서, 복수의 결합 부위들을 분리시키는, 패턴화된 기재 상의 패시베이팅된 영역을 포함하는 기재.39. The substrate of claim 38, comprising a passivated region on the patterned substrate separating a plurality of binding sites. 제38항에 있어서, 복수의 결합 부위의 각각의 결합 부위가 단일 초분자 구조물을 수용하는 크기를 갖는 것인 기재.The substrate of claim 38, wherein each binding site of the plurality of binding sites has a size to accommodate a single supramolecular structure. 샘플 내의 하나 이상의 분석물 분자를 검출하기 위한 어레이로서,
복수의 결합 부위를 포함하는 패턴화된 기재; 및
복수의 결합 부위의 각각의 결합 부위와 회합된 초분자 구조물
을 포함하며, 상기 초분자 구조물은
복수의 코어 분자를 포함하는 코어 구조물로서, 기재에 커플링되거나 또는 앵커 분자에 의해 기재에 연결된 코어 구조물,
포착 바코드의 제1 말단에서 코어 구조물에 직접적으로 또는 간접적으로 커플링된 포착 바코드로서, 일반적으로 기재로부터 멀리 연장되는 포착 바코드; 및
포착 바코드의 제2 단부에서 포착 바코드에 커플링된 포착 분자로서, 분석물 분자에 결합하도록 구성된 포착 분자
를 포함하는 것인
어레이.
An array for detecting one or more analyte molecules in a sample, comprising:
A patterned substrate comprising a plurality of binding sites; and
Supramolecular structure associated with each binding site of a plurality of binding sites
It includes, and the supramolecular structure is
A core structure comprising a plurality of core molecules, coupled to a substrate or connected to the substrate by an anchor molecule,
a capture barcode coupled directly or indirectly to the core structure at a first end of the capture barcode, the capture barcode generally extending away from the substrate; and
A capture molecule coupled to the capture barcode at a second end of the capture barcode, wherein the capture molecule is configured to bind to an analyte molecule.
which includes
Array.
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