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WO2001092568A2 - Method for producing dna-arrays - Google Patents

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WO2001092568A2
WO2001092568A2 PCT/EP2001/006248 EP0106248W WO0192568A2 WO 2001092568 A2 WO2001092568 A2 WO 2001092568A2 EP 0106248 W EP0106248 W EP 0106248W WO 0192568 A2 WO0192568 A2 WO 0192568A2
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WO
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nucleic acids
acids
probes
primer
tertiary
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PCT/EP2001/006248
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Achim Fischer
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Sygnis Pharma AG
Original Assignee
Axaron Bioscience AG
BASF Lynx Bioscience AG
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Publication date
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • C12Q1/6834Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase
    • C12Q1/6837Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase using probe arrays or probe chips

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Abstract

The invention relates to a method for analyzing nucleic acids. A surface is provided with islands of DNA of the same variety, i.e. tertiary nucleic acids; the tertiary nucleic acids are brought into contact with a probe or a mixture of several probes to enable hybridization to occur between the tertiary nucleic acids and the probe or probes; the tertiary nucleic acids and/or probes which are localized at points where a differential hybridization event occurs are separated from other nucleic acids and/or probes where no differential hybridization event is localized.

Claims

- 39 - Patentansprüche - 39 - Patent claims Verfahren zur Nuleinsäureanalytik, wobeiMethod for nulein acid analysis, whereby (a) eine Oberfläche bereitgestellt wird, aufweisend Inseln von NuMeinsäuren jeweils gleicher Sorte, tertiäre NuMeinsäuren;(a) a surface is provided which has islands of number acids of the same type, tertiary number acids; (b) die tertiären NuMeinsäuren mit einer Sonde oder einem Gemisch aus mehreren Sonden so in KontaM gebracht werden, daß Hybridisierung zwischen den tertiären(b) the tertiary nuclear acids are brought into contact with a probe or a mixture of several probes in such a way that hybridization between the tertiary Nukleinsäuren und der Sonde oder den Sonden stattfinden kann;Nucleic acids and the probe or probes can take place; (c) die tertiären NuMeinsäuren und/oder Sonden, die sich an Orten, an denen ein differentielles Hybridisierungsereignis lokalisiert ist, befinden, von den anderen Nukleinsäuren und/oder Sonden, die sich an Orten, an denen kein differentielles Hybri- disierungsereignis lokalisiert ist, befinden, getrennt werden.(c) the tertiary nucleic acids and/or probes located at locations where a differential hybridization event is located, from the other nucleic acids and/or probes located at locations where no differential hybridization event is located, located. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei in Schritt (a)Method according to claim 1, wherein in step (a) (al) eine Oberfläche bereitgestellt wird, an welche mindestens Primermoleküle eines ersten Primers und eines zweiten Primers und gegebenenfalls ein NuMeinsäuregemisch umfassend die Nukleinsäuremoleküle, mit welchen beide Primer hybridisieren können, irreversibel immobilisiert worden sind, wobei beide Primer ein Primerpaar bilden; (al) a surface is provided to which at least primer molecules of a first primer and a second primer and optionally a nucleic acid mixture comprising the nucleic acid molecules with which both primers can hybridize have been irreversibly immobilized, both primers forming a primer pair; (a2) Nukleinsäuremoleküle des NuMeinsäuregemischs mit einem oder mit beiden Primern desselben Primerpaares hybridisiert werden; (a2) nucleic acid molecules of the nucleic acid mixture are hybridized with one or with both primers of the same primer pair; (a3) die irreversibel immobilisierten Primermoleküle komplementär zum Gegenstrang unter Bildung von sekundären NuMeinsäuren verlängert werden; (a3) the irreversibly immobilized primer molecules are extended complementary to the counterpart strand to form secondary nucleic acids; (a4) die Oberfläche in einer von NuMeinäuremolekülen, die nicht durch irreversible Immobilisierung an die Oberfläche gebundenen sind, befreiten Form bereitgestellt wird; (a5) die sekundären NuMeinsäuren unter Bildung von tertiären NuMeinsäuren amplifiziert werden. - 40 - Verfahren nach Anspruch 2, wobei in Schritt (al) eine Oberfläche, an welche mindestens ein Primerpaar bildende Primermoleküle irreversibel immobilisiert wurden, bereitgestellt wird.(a4) the surface is provided in a form freed from nuclear acid molecules that are not bound to the surface by irreversible immobilization; (a5) the secondary nuclear acids are amplified to form tertiary nuclear acids. - 40 - Method according to claim 2, wherein in step (al) a surface to which at least one primer pair forming primer molecules have been irreversibly immobilized is provided. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Scliritt Method according to claim 2, characterized in that according to Sliritt (a5) die folgenden Schritte durchgeführt werden:(a5) the following steps are carried out: (a6) die Oberfläche von Schritt (a5), die erste Oberfläche, wird mit einer zweiten(a6) The surface of step (a5), the first surface, is with a second Oberfläche in Kontakt gebracht, auf welcher Primermoleküle, die mindestens ein Primerpaar bilden, immoblilisiert sind, unter Bedingungen, bei wel- chen die Primermoleküle der zweiten Oberfläche mit den tertiären Nukleinsäuren der ersten Oberfläche hybridisieren können; (a7) die immobilisierten Primermoleküle der zweiten Oberfläche werden komplementär zum Gegenstrang unter Bildung sekundärer NuMeinsäuren verlängert; (a8) die nicht durch die Immobilisierung in Schritt (a6) an die zweite Oberfläche gebundenen Nukleinsäremoleküle werden, falls erforderlich, von der zweiten Oberfläche entfernt; (a9) die sekundären Nukleinsäuren werden amplifiziert, wobei tertiäre Nukleinsäuren erhalten werden; (alO)" Schritte (a6) bis (a9) werden analog wiederholt, bis die gewünschte Anzahl von präparierten Oberflächen hergestellt worden ist; (al 1) die in Schritt (alO) hergestellten Oberflächen werden den Schritten (b) und (c) unterzogen. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (c) die Sonden und/oder NuMeinsäuren, die ein differentielles Hybridisierungsereignis hervorgerufen haben, von der Oberfläche gelöst werden. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (c) die Sonden und/oder NuMeinsäuren, die ein differentielles Hybridisierungsereignis hervorgerufen haben, durch photolytische Spaltung des Hybridisierungspartners von der Oberfläche gelöst werden. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (c) die Sonden und/oder NuMeinsäuren, die ein differentielles Hybridisierungsereignis hervorgerufen haben, durch lokale Temperaturerhöhung von der Oberfläche gelöst werden. 41 . Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (c) die Sonden und/oder NuMeinsäuren, die kein differentielles Hybridisierungsereignis hervorgerufen haben, entweder infolge thermischer Einwirkung oder durch Kreuzvernetzung an die Oberfläche gebunden werden. . Verbindung der allgemeinen Formel ISurface brought into contact on which primer molecules, which form at least one primer pair, are immobilized, under conditions in which the primer molecules of the second surface can hybridize with the tertiary nucleic acids of the first surface; (a7) the immobilized primer molecules of the second surface are extended complementary to the counterpart strand to form secondary nucleic acids; (a8) the nucleic acid molecules not bound to the second surface by the immobilization in step (a6) are removed from the second surface, if necessary; (a9) the secondary nucleic acids are amplified to obtain tertiary nucleic acids; (alO) " Steps (a6) to (a9) are repeated analogously until the desired number of prepared surfaces has been produced; (al 1) the surfaces produced in step (alO) are subjected to steps (b) and (c). . Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that in step (c) the probes and/or nucleic acids which have caused a differential hybridization event are detached from the surface. Method according to claim 5, characterized in that in step (c) the probes and/or NuMeic acids that have caused a differential hybridization event are released from the surface by photolytic cleavage of the hybridization partner. Method according to claim 5, characterized in that in step (c) the probes and/or NuMeic acids which have caused a differential hybridization event, can be detached from the surface by a local increase in temperature. 41. Method according to claim 5, characterized in that in step (c) the probes and/or nucleic acids which have not caused a differential hybridization event are bound to the surface either as a result of thermal action or by cross-linking. . Compound of general formula I
Figure imgf000042_0001
wobei n und m unabhängig voneinander 1 bis 30 bedeuten,
Figure imgf000042_0001
where n and m independently mean 1 to 30,
R1 Dimethoxytrityloxy (DMTO) oder eine Gruppe bedeutet, welche die Immobilisierung an eine Oberfläche ermöglicht oder welche eine Kopplung an eine immobilisierbare Verbindung erlaubt, undR 1 means dimethoxytrityloxy (DMTO) or a group which allows immobilization to a surface or which allows coupling to an immobilizable compound, and R2 die Bedeutung -OP(OC2H4CN)N(CH(CH3)2)2 oder -OP(OCH3)N(CH(CH3)2)25 R 2 has the meaning -OP(OC 2 H 4 CN)N(CH(CH 3 ) 2 ) 2 or -OP(OCH 3 )N(CH(CH 3 ) 2 ) 25
Figure imgf000042_0002
Figure imgf000042_0002
trägt, sowie ihre Salze. 10. Verbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß R1 die Bedeutung Dimethoxytrityloxy (DMTO), -NH2, -OH, -OPO3H2, -SH, -NCS, -NGO oder N- Succinimidyloxycarbonyl trägt. 11. Verwendung der Verbindungen gemäß Anspruch 9 oder 10 als photochemisch spaltbare Gruppe bei der Immobilisierung von NuMeinsäuren. 12. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend (a) eine ReaMions- und Hybridisierungskammer in Form einer Durchflußzelle, - 42 -carries, as well as their salts. 10. A compound according to claim 9, characterized in that R 1 has the meaning dimethoxytrityloxy (DMTO), -NH 2 , -OH, -OPO 3 H 2 , -SH, -NCS, -NGO or N-succinimidyloxycarbonyl. 11. Use of the compounds according to claim 9 or 10 as a photochemically cleavable group in the immobilization of nuclear acids. 12. Device for carrying out a method according to one of claims 1 to 8, comprising (a) a reaction and hybridization chamber in the form of a flow cell, - 42 - (b) mindestens eine Lichtquelle zur Anregung von zur MarMerung eingesetzten Fluo- rophoren,(b) at least one light source for stimulating fluorophores used for marble formation, (c) mindestens eine Lichtquelle zur Photolyse zur Spaltung vorgesehener Bindungen,(c) at least one light source for photolysis to cleave bonds intended, (d) optional mindestens eine Lichtquelle zur photochemischen oder thermischen Ver- änderung von NuMeinsäure- bzw. Sondenmolekülen,(d) optionally at least one light source for photochemical or thermal modification of nuclear acid or probe molecules, (e) mindestens einen PhotodeteMor zur Messung der emittierten Fluoreszenzstrahlung,(e) at least one photodeteMor for measuring the emitted fluorescent radiation, (f) gegebenenfalls eine Vorrichtung zur Abtastung der in der Durchflußzelle befindlichen Oberfläche in XY-Richtung,(f) optionally a device for scanning the surface in the flow cell in the XY direction, (g) gegebenenfalls mindestens ein Vorratsgefäß für frische Reaktionslösungen sowie mindestens ein Gefäß für verbrauchte Reaktionslösungen, sowie mindestens eine(g) optionally at least one storage vessel for fresh reaction solutions and at least one vessel for used reaction solutions, as well as at least one Vorrichtung zur Flüssigkeitsförderung, (h) gegebenenfalls einen elektronischer Rechner, welcher die gemessene Fluoreszenzintensität in Abhängigkeit von der Position auf der Oberfläche speichert, gegebenenfalls die so erhaltenen Datensätze weiterverarbeitet und gegebenenfalls eine automatische Auswahl der interessierenden Bereiche auf der Oberfläche trifft sowie die hierfür vorgesehene Einwirkung eleMromagnetischer Strahlung steuert. Device for liquid conveyance, (h) if necessary an electronic computer, which stores the measured fluorescence intensity depending on the position on the surface, if necessary further processes the data sets obtained in this way and if necessary makes an automatic selection of the areas of interest on the surface as well as the intended effect of electromagnetic devices Radiation controls.
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