CN101184853A - 用于分析核酸的基于纳米线的*** - Google Patents

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Abstract

一种用于检测和/或分析核酸的***，其使用了纳米线(nanowires)的电性能来检测核酸的共价修饰。

Description

用于分析核酸的基于纳米线的***
优先权申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求享有2006年3月29日提交的、美国临时专利申请序列号No.60/666,396的权益，通过引用将其全部内容引入本文而用于各种目的。
引言
核酸序列的表征已广泛地应用于多种领域，所述领域除了其他的之外，包括临床诊断和治疗、取证以及生物恐怖药物(bio-terrorism agents)的分析。例如，相对较新的领域药物遗传学是基于强遗传组分(stronggenetic component)对内科治疗有效性的识别。特别的是，人群中各成员之间核酸序列的差异可以提供群体响应内科治疗如药物的大量差异。基于受者的遗传成分可以使用针对预期药物受者核酸序列分析来更灵活地为每位受者配药。然而，目前的测序技术可能受到该序列满足药物遗传学和多种其他应用驱使的序列信息增长需求的能力的限制。
发明内容
本教导提供了一种用于检测和/或分析核酸的***，其使用纳米线(nanowires)来检测核酸的共价修饰。
附图简述
图1是依据本教导各方面的、基于纳米线的核酸检测和/或分析的示范性***的示意图。
图2是依据本教导各方面的、基于纳米线的核酸分析示范性方法的流程图。
图3是可以包括在本教导***中的、纳米线组件的示范性阵列的部分示意图。
图4是依据本教导各方面将模板偶联于纳米线以形成纳米线组件阵列的示范性方法的部分示意图。
图5是依据本教导各方面将引物偶联于纳米线以形成纳米线组件阵列的示范性方法的部分示意图。
图6是依据本教导各方面的、基于纳米线的核酸测序示范性***的部分示意图。
图7是依据本教导各方面的、基于纳米线的核酸测序示范性方法的流程图。
图8是依据本教导各方面使用纳米线组件阵列和示范性的图表资料来对核酸测序的示范性方法的部分示意图，所述纳米线组件阵列和示范性的图表资料可由此方法获得。
图9是依据本教导各方面的、使用连接作用来进行基于纳米线的核酸分析的示范性方法的部分流程图。
图10是依据本教导各方面的、使用裂解来进行基于纳米线的核酸分析的示范性方法的部分流程图。
图11是依据本教导各方面的、沿着核酸(分析物和/或探针)的两个或多个隔开的位点将该核酸偶联于纳米线组件过程的示范性纳米线组件的部分示意图。
具体实施方式
本教导提供了一种用于检测和/或分析核酸的***，其使用了纳米线来检测核酸的共价修饰。每根纳米线可以偶联于核酸分析物以及偶联于与该分析物进行碱基配对的核酸探针，以便形成纳米线组件。所述纳米线组件或纳米线组件的任何阵列可以与基于核酸结构而对核酸进行共价修饰的试剂接触。例如，除了其他的之外，该试剂可以包括能够延长或缩短核酸的核酸修饰酶，如聚合酶、连接酶或核酸酶。与纳米线组件偶联的核酸大小的变化可以改变该纳米线组件的电性能，如电导。因此，可以使用探测器来测量所述纳米线组件的电性能，以便确定该电性能是否已被试剂的作用改变。因此，电性能的变化(和/或任何大小(和/或极性)的变化)存在与否可以提供关于分析物的结构信息，如序列信息。
总的来说，基于纳米线的核酸分析可以具有超过其他***的许多优势。这些优势可以包括提高的灵敏度、更少量分析物的分析、分析物的多重分析、在较小的空间中施行大量的分析(如，成百或上千)、仪器大小的减少、改善的便携性和/或类似的优势。例如，与测序的链终止法相比(如，基于双脱氧核苷酸的测序)，此处描述的基于纳米线的***可以通过连续的引物延伸和测量来对核酸进行测序。因此，可以在确定模板中的不同核苷酸身份时涉及相同的单个引物和模板分子，从而大量减少测序所需的引物和模板分子的数目。
图1显示了一种用于基于纳米线的核酸分析的示范性***20。该***可以包括试剂递送***22、纳米线组件24、探测器26和/或控制器28。
试剂递送***22可以将一种或多种用于核酸修饰的试剂30，特别是液体试剂，传递至所述纳米线组件和/或由所述纳米线组件传递至所述试剂递送***，以23表示。该试剂递送***可以是基于流的***，其包括泵、阀、一个或多个储器、设置所述纳米线组件的通道和/或类似物。例如，该试剂递送***的进一步方面在第V部分和实施例3中描述。
纳米线组件24可以提供核酸修饰的位点。特别地，所述纳米线组件可以包括纳米线32和如36所示与所述纳米线偶联的一种或多种核酸34。所述核酸可以包括作为分析受试者的分析物38和促使该分析物的结构分析顺利进行的探针40。如图所示，除了其他的之外，可以构建所述探针以形成与所述分析物的碱基对(示于42)，从而使所述探针可以将所述分析物偶联至纳米线，或反之亦然。在一些实施方式中，该***可以包括多个纳米线组件，以形成纳米线(以及纳米线组件)的阵列。例如，除了其他的之外，纳米线、纳米线阵列、核酸以及核酸与纳米线偶联的进一步方面在第I部分和第II部分以及实施例1与实施例2中描述。
探测器26可以测量所述纳米线组件的性能，比如电性能。因此，所述探测器可以如44所示通过一对电极电偶联至所述纳米线，所述电极沿着所述纳米线设置在隔开的位置中。在一些例子中，所述探测器可以测量设置在阵列中的、用于核酸多重分析的多个纳米线的电性能。例如，探测器的进一步方面在第IV部分描述。
控制器28可以控制***操作的各个方面。例如，该控制器可以如46所示偶联至探测器，以便确定探测器何时测量电性能和/或靠近阵列中的哪一纳米线组件。该控制器还可以存储和/或处理由探测器接收的数据，比如与测量的电性能相对应的数据。或者可选地，该控制器还可以如48所示偶联至所述试剂递送***，以便控制和/或监测该***至纳米线组件的试剂递送/由纳米线组件至该***的试剂递送。例如，控制器的进一步方面在第VI部分描述。
图2是基于纳米线的、核酸分析示范性方法的流程图60。该方法可以包括以下步骤：(1)提供纳米线组件(示于62)，(2)将纳米线组件与至少一种试剂接触(示于64)，以及(3)测量所述纳米线组件的电性能(示于66)。这些步骤可以任何适宜的顺序、任何适宜的组合以及任何适宜的次数施行。
可以提供一种纳米线组件。该纳米线组件可以包括直接和/或通过与分析物配对(杂交)的核酸探针偶联至纳米线的核酸分析物。所述提供纳米线组件的步骤可以包括或者先于形成纳米线组件的步骤。所述形成纳米线组件的步骤可以包括将核酸共价和/或非共价地偶联至纳米线。在一些例子中，可以提供纳米线组件的阵列。例如，提供和形成纳米线组件的进一步方面在第I-III部分以及实施例1和实施例2中描述。
所述纳米线组件可以与基于核酸结构而用于核酸共价修饰的试剂接触。例如，除了其他的之外，所述试剂可以包括酶(如聚合酶、连接酶、核酸酶等)和/或核苷酸单体或聚合物。共价修饰可以包括将核苷酸加于分析物和/或探针中，或者由分析物和/或探针除去核苷酸。因此，例如分析物的结构可以确定共价修饰是否存在、共价修饰的位置(比如分析物和/或探针内的位置)和/或共价修饰的程度(比如加入或除去的核苷酸数目)。例如，除了其他的之外，试剂以及核酸共价修饰的进一步方面在第V部分和实施例3-5中描述。
可以测量所述纳米线组件的电性能。可以使用电性能，并且特别是电性能的变化(如果有的话)来确定分析物是否具有允许试剂进行共价修饰的结构，由此而提供关于所述分析物结构的信息。例如，除了其他的之外，电性能的测量以及基于电性能的变化而确定分析物结构的进一步方面在第IV部分以及实施例3-5中描述。
所述接触与测量的步骤可以重复任何适宜的次数。比如在一些例子中，可以使用不同的试剂来重复所述接触与测量(比如不同的酶和/或核苷酸底物)和/或可以多次使用相同的底物来进行循环重复，以便用于测定两种或多种核苷酸的分析物区的序列。
本教导的方法还可以或者可选地包括调节碱基对相互作用的严紧性的步骤。比如，可以调节所述严紧性以改变核酸的链与链之间相互作用的稳定性，以便增加或减少需要相互作用来将互补的核酸链保持在一起的碱基对的总数、连续的长度和/或类型(如，G-C碱基对通常比A-T碱基对更稳定)。在一些例子中，严紧性的调节可以包括破坏核酸双链体碱基对的相互作用，以仅仅使较不稳定的双链体和/或使所有双链的双链体至少基本上被破坏以形成不配对的单链。严紧性的调节在电学上(如，通过将纳米线组件正偏置或负偏置)可以通过改变纳米线组件的温度(如，通过加热或冷却相应的反应隔室和/或处于或去往所述隔室的流体)来施行和/或用化学方法(除了其他的之外，如，通过调节离子强度、二价或多价阳离子和/或阴离子的浓度、溶剂介电常数(如，通过改变二甲基甲酰胺或另一种有机溶剂的浓度)，和/或酶解(如，通过加入酶或调节酶的浓度，所述酶如有助于核酸碱基对或链配对或不成对的解螺旋酶)，和/或改变促溶剂(如脲)的浓度)施行。例如，核酸二链体可以在接触后但在测量前***(如，以除去由核酸二链体产生的对电性能的作用)或者在接触后以及测量后***(如，以促进另一个接触与测量循环的顺利进行)。在一些例子中，严紧性的调节可以包括降低与所述纳米线组件接触的流体的离子强度，以提高电性能的测量灵敏度。
本教导进一步的方面在以下部分中描述，其包括(I)纳米线；(II)包括(A)分析物和(B)探针的核酸；(III)纳米线组件；(IV)探测器；(V)试剂递送***；(VI)控制器；和(VII)实施例。
I.纳米线
本教导的***包括一根或多根纳米线。如此处所用，纳米线为细长的半导体，其沿着自身长度的一个或多个(或者全部)位置处具有亚微米的横截面尺寸。除了其他的之外，该横截面尺寸(和/或正交横截面尺寸)可以小于约500nm、100nm、20nm、5nm或1nm。
所述纳米线可以具有任何适宜的长度。除了其他的之外，示范性的长度包括至少约1μm、5μm或20μm。此外，所述纳米线可以具有任何适宜形成细长结构的纵横比(长度相对于横截面尺寸(和/或相对于正交横截面尺寸)。示范性的纵横比包括至少约2∶1、10∶1、100∶1或1000∶1。
所述纳米线可以具有任何适宜的横截面形状。示范性的横截面形状包括圆形、椭圆形、多角形(三角形、矩形等)、不规则的形状，和/或其组合。在一些例子中，所述纳米线可以为空心的纳米管(nanotubes)。
所述纳米线可以由任何适宜的材料形成。例如，所述纳米线可以由半导体材料(元件或合金)形成，其含有或不含有掺杂剂。除了其他的之外，形成纳米线主体(或涂层或衬里)的示范性半导体材料包括硅、锗和/或碳。示范性的掺杂剂包括n型掺杂剂和/或p型掺杂剂，除了其他的之外，例子分别为氮和磷。可以适合形成纳米线主体(和/或涂层或衬里)或作为其中的掺杂剂的其他材料于下述专利申请中描述，通过引用将其引入本文：2001年8月22日提交的序列号No.09/935,776(公布号US2002/0130311 A1)；2001年12月11日提交的序列号No.10/020,004(公布号US 2002/0117659 A1)；2001年10月24日提交的序列号No.10/033,369(公布号US 2002/0130353)；以及2002年7月16日提交的序列号No.10/196,337(公布号US 2003/0089899 A1)。
II.核酸
本教导的***提供了与核酸偶联的纳米线。如此处所用，核酸(或寡核苷酸、寡聚体或多核苷酸)是至少两个核苷酸亚基连接在一起的聚合物。除了其他的之外，所述核酸可以为单链或双链(双链体)。双链的核酸通常通过配对核酸链中比对的核苷酸之间的氢键合(碱基配对)形成，例如，除了其他的之外，腺苷(A)与胸苷(T)(或RNA中的尿苷(U))配对；以及鸟苷(G)与胞苷(C)配对。
所述核酸可以具有任何适宜的天然和/或人工的结构。所述核酸可以包括糖-磷酸盐骨架，其为糖和磷酸盐交替的部分，在该骨架中，核苷酸碱基与每个糖部分相连。除了其他的之外，任何可以包括在该骨架中的糖包括核糖(针对RNA)、脱氧核糖(针对DNA)、***糖、己糖、2′-氟核糖和/或糖的结构类似物。所述核苷酸碱基可以包括，如，腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、尿嘧啶、肌苷、2-氨基腺嘌呤、2-硫胸腺嘧啶、3-甲基腺嘌呤、C5-溴尿嘧啶、C5-氟尿嘧啶、C5-碘尿嘧啶、C5-甲基胞嘧啶、7-脱氮腺嘌呤(7-deazaadeine)、7-脱氮鸟嘌呤、8-氧腺嘌呤、8-氧鸟嘌呤、2-硫胞嘧啶或类似物。本教导的核酸可以包括任何其他适宜的备选骨架。示范性的备选骨架包括磷酰胺、硫代磷酸酯(phosphorothiozates)、二硫代磷酸酯、O-甲基氨基磷酸酯(O-methylphosphoroamidites)、核酸肽、正电荷的骨架、非核糖骨架等。例如，具有人工骨架和/或部分的核酸可以适用于增加或减少总电荷、提高或降低碱基对的稳定性、提高或降低化学稳定性、改变试剂作用的能力，等等。
纳米线可以偶联于核酸分析物(或多个结构不同的分析物)和/或核酸探针(或多个结构不同的探针)。此外，所述纳米线可以偶联于每种分析物和/或探针的一个分子或多个分子。
A.分析物
如此处所用，分析物是核酸，其为基于纳米线的分析的受试者。所述分析物可以来自任何适宜的来源、可以具有任何适宜的结构并且可以对任何适宜的特征进行分析。在一些例子中，所述分析物可以为模板，换言之，核酸作为模型或向导用于形成另一种核酸的至少一个区。例如，所述模板根据与一种或多种核苷酸进行碱基配对的模板的互补区，可以引导一个或多个核苷酸连续或并行地加于探针。
所述分析物可以来自任何适宜的来源。除了其他的之外，示范性的来源可以包括人类受试者、非人类的动物、植物、微生物、研究样品、环境样品(诸如土壤、空气、水等)和/或体外合成的样品。
所述人类受试者可以为疾病患者、遗传病筛查受试者、有待识别的人员、取证受试者和/或类似的受试者。所述分析物可以由人类受试者的任何适宜的部位获得，包括来自血液、血浆、血清、***、尿、汗、泪、痰、粘液、奶、组织标本、肿瘤活组织检查的样品、培养的细胞和/或类似的样品。
该分析物可以任何适宜的形式通过任何适宜的处理来获得。例如，所述分析物可以包括在粗制的溶菌产物中或者可以为纯化的分析物，所述纯化的分析物可以通过以下方式获得：例如，除了其他的之外，为离子交换色谱法、选择沉淀、离心和/或扩增(比如使用聚合酶链式反应)。所述分析物可以为单链或双链并且可以具有任何适宜的尺寸。在一些例子中，所述分析物可以具有一种尺寸或一组尺寸，所述尺寸经由剪切、限制性核酸内切酶消化、体外合成、扩增、限制化学消化和/或类似的方式形成。在一些例子中，与纳米线偶联的分析物包括多股长度和序列含量相似或相同的、分离的链，或者包括多股长度和/或序列含量不同的链。不同长度的链可以为重叠的片段，例如，其包括诸如用于与探针进行杂交(碱基配对)的相似或相同序列的共同区。所述分析物可以具有相对于探针而言适宜的任何尺寸。在一些例子中，所述分析物的尺寸与所述探针的尺寸大致相同。在一些例子中，所述分析物比所述探针更长，而且可以比所述探针长出很多，如至少为所述探针长度的约2、10或100倍。
可以对所述分析物进行分析以获得关于任何适宜特征的结构信息。通常，该结构信息与序列特征相关。所述序列特征可以经由任何适宜长度的核苷酸定义。因此，除了其他的之外，该结构信息中可以存在或不存在感兴趣的序列特征、分析物内特定位置处的核苷酸同一性(如，G、A、T或C)(如，相应于一种核苷酸在群体中的多态性来表征一种核苷酸)和/或分析物中至少约为5、10、50、200或1000个核苷酸的一段特定的序列。因此，可以将所述序列特征与已知的序列进行比较以寻找核苷酸同一性和/或差别，或者所述序列特征可以与基因组或其他多核苷酸结构先前未测序的区一致。
B.探针
如此处所用，探针是促进核酸分析物分析的核酸。所述探针可以来自任何适宜的来源、可以具有任何适宜的结构，并且可以用来对分析物的任何适宜的特征进行分析。
所述探针可以由天然和/或人工来源获得。因此，除了其他的之外，所述探针可以通过细胞、细胞溶菌产物、合成酶、化学合成、酶切割、化学裂解和/或连接反应来合成或形成。因此，所述探针可以为RNA、DNA或其任何适宜的人工衍生物。此外，所述探针可以属于与所述分析物结构同类的分子(如，探针与分析物均为DNA或RNA)或者属于不同类的分子(如，所述探针为DNA而所述分析物为RNA(或者反之亦然)，或者除了其他的之外，所述探针具有未荷电的或正电荷的骨架，而所述分析物具有磷酸二酯骨架)。
所述探针相对于分析物可以具有任何适宜的结构。为了所述探针与所述分析物一起形成至少部分为双链的核酸，可以构建所述探针以使所述探针与所述分析物通过碱基对相互作用形成二链体。因此，所述探针的一段(或全部)可以与所述分析物的一段(或全部)互补。可选地，或此外，所述探针可以包括独立于所述分析物的双链区，例如，以将所述探针偶联于纳米线。可以构建所述探针以便与所述分析物的任何区进行杂交(碱基对)，例如，所述探针可以在临近所述分析物的末端进行杂交或者远离所述分析物的末端进行杂交。在一些例子中，所述探针可以为引物。可以构建所述引物以使所述探针的3′末端与所述分析物进行碱基配对并且远离所述分析物的末端，从而允许所述3′末端有待使用聚合酶(或连接酶)以及适宜的核苷酸底物进行延伸。所述探针可以具有任何适宜的长度，该长度足以与另一种核酸，特别是分析物一起形成二链体结构。例如，可以通过将核苷酸加于所述探针来稳定所述二链体结构(除了其他的之外，比如使用聚合酶或连接酶)。
本教导的***可以包括一个探针或多个探针。可以构建所述多个探针以与不同的分析物、相同分析物的不同区、或者与相同分析物的相同区形成二链体(如，参见实施例4)。
III.纳米线组件
本教导的***可以包括一个或多个纳米线组件。所述纳米线组件可以任何适宜的排列进行设置，其可以包括任何适宜数目和类型的核酸，并且可以通过任何适宜的机理将所述核酸偶联于纳米线。
本教导的***可以包括纳米线组件的阵列。该纳米线组件可以线性排列、二维排列和/或三维排列(比如层叠的二维阵列)进行排列。该阵列可以包括任何适宜数目的组件，除了其他数目之外，其包括至少约10、100或1000。所述纳米线组件的每个组件中可以包括一个(或多个)不同的探针或一个(或多个)相同的探针，和/或每个组件中可以包括一个(或多个)不同的分析物或一个(或多个)相同的分析物或分析物区。因此，可以构建所述纳米线组件以便分析相同分析物的不同区(不相重叠的或重叠的)、相同分析物的相同区，和/或不同分析物的不同区。
可以通过任何适宜的机理将该分析物和探针偶联于每根纳米线。所述分析物和/或探针可以通过共价或非共价机理直接地偶联于所述纳米线。共价机理包括任何适宜的反应对与位于所述纳米线和核酸上的配对成员之间形成的键合形成。示范性的机理包括1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)-碳二亚胺盐酸盐(EDC)与核酸形成核酸衍生物的反应，所述核酸衍生物可与活化的纳米线表面反应。可选地，或此外，核酸可以通过非共价的特异性结合对(binding pair)相互作用来键合于纳米线。例如，特异性结合对的第一个成员可以连接于纳米线而该特异性结合对的第二个成员可以连接于(或包括于)核酸分析物和/或探针。特异性结合对通常会经过特异性结合，即，彼此结合来排除结合到大多数其他部分(moiety)上。特异性结合可以通过离解常数或系数进行表征(可选地，称为亲合力或结合常数或系数)。通常，特异性结合的离解常数范围由10-4M至10-12M及更低，并且优选的特异性结合的离解常数范围由10-8或10-9M至10-12M及更低。示范性的特异性结合对示于表1：
表1.示范性的特异性结合对
特异性结合成员     配偶体
细胞表面受体     分泌的激素或细胞关联的配基
细胞核受体     核激素或DNA
抗体     抗原
抗生物素蛋白或链霉抗生物素蛋白     生物素
凝集素或碳水化合物受体     碳水化合物
DNA     反义DNA；蛋白质
RNA     反义或其他RNA；蛋白质
酶     酶底物或调节剂
组氨酸     NTA(次氮基三乙酸)
IgG     A蛋白或G蛋白
还可以使用特异性结合对的相互作用(如，碱基配对)来使所述分析物与探针相互缔合。因此，所述探针(或分析物)与进行碱基配对的分析物(或探针)相比，可以更直接地偶联于纳米线。此外，所述探针和分析物可以同时偶联于纳米线(如，在碱基配对的条件下)或者依序地偶联于纳米线，例如，首先偶联探针且随后偶联分析物，或反之亦然(参见实施例2)。此外，所述探针和/或分析物可以沿着每分子探针/分析物的一个位点或多个位点(如，间隔开的位点)偶联于所述纳米线(参见实施例6)。
可以在任何适宜的时间使用任何适宜的接触机理来使探针和/或分析物接触纳米线以形成纳米线组件。在一些例子中，可以将纳米线设置在阵列中，且随后使不同的探针和/或分析物选择性地接触(并偶联于)单根纳米线或阵列中的纳米线亚群。例如，单个探针和/或分析物(或其不同的集合)可以在小液滴中通过诸如喷墨印刷技术(如，除了其他的之外，使用了如喷墨印刷头中所使用的、具有薄膜加热元件和/或压电元件的分配头)来选择性地分配至所述阵列的多个区，以使所述多个区保持与流体隔离。可选地，或此外，所述纳米线阵列可以与探针和/或分析物接触，其中纳米线设置成流体相通的。例如，所述探针和/或分析物可以基于先前偶联于纳米线的特异性结合配偶体(且特别是核酸)而选择性地与所述纳米线相互作用。
纳米线、纳米线组件以及可以使用纳米线施行的检测的进一步方面在以下的专利申请中描述，通过引用将其引入本文：序列号为No.60/612,315的美国临时专利申请；2001年8月22日提交的、序列号为No.09/935,776的美国专利申请(公布号US 2002/0130311 A1)；2001年12月11日提交的、序列号为No.10/020,004的美国专利申请(公布号US 2002/0117659A1)；2001年10月24日提交的、序列号为No.10/033,369的美国专利申请(公布号US 2002/0130353)；以及2002年7月16日提交的、序列号为No.10/196,337的美国专利申请(公布号US 2003/0089899 A1)。
IV.探测器
本教导的***通常包括一个或多个探测器(也称为传感器)，其用以测量纳米线阵列中每根纳米线(以及纳米线组件)的电性能。在一些例子中，该探测器使用诸如电子转换装置来以串联的方式电偶联至每根纳米线。因此，所述探测器可以可重复的循环偶联于纳米线，并且可以周期性地检测每根纳米线的电性能以测量该电性能中任何的时间依赖型(且通常为试剂依赖型)变化(如果有的话)。
所述探测器可以测量任何适宜的电性能。示范性的电性能包括电导、电阻、电流、电压和/或类似的性能。可以定性地(如，变化或无变化和/或正变化或负变化)或者定量地(如，以确定变化的量，如果有的话)测量所述电性能。所述电性能可以提供模拟的和/或数字的输出。
V.试剂递送***
本教导的***可以包括一个或多个试剂递送***。除了其他的之外，该试剂递送***可以包括一个或多个泵、阀、流体储器、通道和/或试剂。
泵通常包括任何的机械装置，所述机械装置用于移动流体和/或设置在流体中的试剂。在一些例子中，可以构建该泵以通过具有较小容积的通路(即，微流体结构)除去流体和/或试剂。除了其他的之外，所述泵可以通过对流体和/或携带流体的结构施加正压或负压而进行机械运作，通过适当应用电场而进行电学运作，或者同时进行两种运作。示范性的机械泵可以包括注射泵、蠕动泵、旋转泵、压缩气、吸管操纵器等。所述机械泵可以是显微机械加工的、模制的，等等。例如，在2002年6月25日发行的、美国专利第6,408,878号中描述了示范性的蠕动泵，该蠕动泵配置有流体层和属于弹性材料的控制层，通过引用将所述专利引入本文。示范性的电动泵可以包括电极，并且可以通过电泳、电内渗、电毛细管现象、介电电泳(包括其行波形式)和/或类似方式进行运作。
阀通常包括任何用于调节流体经过通道的通路的机械装置。例如，该阀可以包括可选择性地变形以部分或全部闭合通道的可变形的构件、可选择性地延伸入所述通道以部分或全部阻断所述通道的可活动的凸块、电毛细结构和/或类似的机械装置。例如，可以操作该阀以从一组可得到的试剂中选择出有待与一个或多个纳米线组件接触的试剂。因此，可以操作该阀以提供选定的、在通道(反应室)中的一个或多个纳米线组件与两个或多个试剂储器之间的流体流通。
流体储器通常包括任何的室，所述室在试剂经过容纳一个或多个纳米线组件的反应室之前和/或之后用于容纳试剂。所述流体储器可以具有任何适宜的容积。在一些例子中，所述流体储器的容积基本上大于所述反应室的容积，比如至少为所述反应室容积约10倍、100倍或1000倍的容积。可以构建从***外部可以到达的流体储器，从而促进诸如使用移液管来加入或除去流体。
通道通常包括任何的通路，所述通路允许流体流动和/或试剂运动。例如，所述通道可以在该***的流体储器之间延伸，并且可以界定容纳所述一个或多个纳米线组件的反应室。所述通道可以具有任何适宜的尺寸。在一些实施方案中，所述通道可以为微流体通道。如此处所用，微流体通道或室可以在沿着其长度的一个或多个位置处具有小于约1微米或小于约100纳米的横截面尺寸。
试剂在核酸分析中可以具有任何适宜的功能。例如，可以设定所述试剂来对纳米线组件的核酸进行结构上的修饰，从而冲洗掉(除去)先前分配的试剂和/或释放的核酸、调节配对的核酸链之间杂交的严紧性、基本上或完全地中断碱基对的相互作用(使二链体变性成单链)和/或类似的功能。
试剂包括任何可以接触纳米线组件以促进核酸分析的化学物质。所述化学物质可以任何适宜的形式存在于试剂中，包括作为混合物、络合物、溶液、悬浮液和/或类似的形式。示范性的试剂可以包括催化剂和/或单核苷酸和/或多核苷酸。其他的示范性试剂组分可以包括载液(比如水和/或有机的流体)、酶辅因子(比如二价的阳离子(如，镁、锌、锰等)、三磷酸核糖核苷(比如三磷酸腺苷(ATP)、S-腺苷甲硫氨酸(SAM)等)、还原剂(比如二硫苏糖醇(DTT)、β-巯基乙醇等)、盐(如，用于调节离子强度)、稳定剂(比如血清白蛋白(如BSA)、基于尺寸的排阻聚合物(比如聚乙二醇(PEG))，和/或类似物。
催化剂可以包括任何可增加化学反应(特别是修饰核酸的反应)的速率但不被该反应消耗或由该反应生成的材料。用于核酸修饰的示范性催化剂为蛋白质(酶)。试剂中可以包括任何适宜的酶。示范性的酶通常可以基于与核酸进行碱基配对的配偶体链的序列，而将单个核苷酸或多核苷酸共价地加至核酸(即，模板的加入)。连续加入单个核苷酸的单核苷酸添加酶通常包括聚合酶，比如DNA聚合酶(如，DNA聚合酶I(或其片段/衍生物(如Klenow片段))、热稳定的DNA聚合酶(诸如Taq聚合酶、Vent聚合酶、Pfu聚合酶等)和/或类似的聚合酶)、RNA聚合酶(诸如源自噬菌体的聚合酶(如SP6、T7或T3 RNA聚合酶)、基于RNA模板加入脱氧核糖核苷酸的逆转录酶，和/或类似的聚合酶。同时将两个或多个核苷酸加入核酸的多核苷酸添加酶可以包括连接酶(诸如T4 DNA连接酶、Taq DNA连接酶、大肠杆菌DNA连接酶等)。其他示范性的酶可以包括核酸酶(裂解酶)，比如限制酶、核糖核酸酶或脱氧核糖核酸酶(如，单链或双链特异性酶)和/或类似的酶。其他示范性的催化剂可以包括多核苷酸(如RNA)、合成的聚合物、过渡金属络合物、反应性表面等。
所述试剂可以包括一种或多种用于与纳米线组件接触的单核苷酸或多核苷酸。例如，单核苷酸试剂可以包括三磷酸核苷，除了其他的之外，所述三磷酸核苷包括三磷酸脱氧核糖核苷(dNTP)(如，dATP、dCTP、dGTP、dTTP等)、三磷酸核糖核苷(NTP)(如，ATP、CTP、GTP、UTP等)和/或其混合物。例如，多核苷酸试剂可以包括核酸二聚物、三聚物、四聚物等。可以设定所述多核苷酸试剂以使其部分或完全地与分析物的区互补(或与所述分析物中用于测试其存在或不存在的区互补)。在一些例子中，所述多核苷酸试剂可以包括用于与探针的3′-羟基进行连接反应的5′-磷酸盐。
VI.控制器
本教导的***可以包括至少一个控制器。所述控制器可以界面连接(控制、调整和/或记录)该***的不同部分。例如，除了其他的之外，所述控制器可以协调所述试剂递送***和/或所述探测器的操作。
所述控制器可以界面连接所述试剂递送***的任何适宜的方面。在一些例子中，所述控制器可以控制泵的操作，诸如确定所述泵何时进行操作、所述泵操作的速度、操作泵的亚组的选定等。可选地，或此外，所述控制器可以控制阀的操作，例如，除了其他的之外，用以确定选择何种试剂、以何顺序、以何速度和/或使用多长时间来加至反应室。所述控制器还可以接收来自用户的、关于所述泵和/或阀操作的用户偏好的输入，和/或可以存储和/或报告与试剂递送方面相关的数据。
所述控制器可以界面连接所述探测器的任何适宜的方面。在一些例子中，所述控制器可以控制所述探测器的操作，诸如确定所述探测器何时进行操作和/或在给定的时间和/或以何顺序将哪一纳米线组件电偶联至所述探测器、向支撑一个或多个纳米线组件的基片应用的反向栅极电压(backgate voltage)的大小和时间、应用于所述纳米线组件的电压和/或电流，和/或类似的方面。所述控制器还可以接收来自用户的、关于所述探测器操作的用户偏好的输入，和/或可以收集、存储和/或报告与探测方面相关的数据。
VII.实施例
以下的实施例描述了用于进行基于纳米线的核酸分析的***的选定方面及实施方案。这些实施例被包括来用于阐述并且不预期限制或界定本教导的全部范围。
实施例1.纳米线阵列
本实施例描述了示范性的纳米线组件阵列，参见图3。
纳米线阵列80可以包括由基片84支撑的多个纳米线组件82。所述纳米线组件可以在所述基片上以此处显示的线性阵列和/或以二(或三)维阵列进行设置。
每个纳米线组件可以包括在间隔开的电极88之间延伸的纳米线86。所述纳米线可以电偶联至所述电极，以使电流可以在所述电极之间通过所述纳米线。示范性的电极可以由导电性材料形成，所述导电性材料通常为导电的金属或金属合金。在示范性的实施方案中，所述电极可以由金形成。可以在放置纳米线之前或之后于所述基片上形成电极。在示范性的实施方案中，所述电极可以由光刻法和/或离子束石印术形成。
所述基片可以具有任何适宜的成分和结构。在一些实施方案中，所述基片通常可以为平面的，并且可以包括设置在半导体层(诸如硅)上方的电的绝缘体层(诸如二氧化硅)。当所述纳米线组件起场效应晶体管(FET)的作用时，随着所述电极扮演源极和漏极的角色，可以使用所述半导体层来施加反向栅极电压。
每个纳米线组件可以包括偶联于纳米线的核酸92。所述核酸可以包括探针94(诸如引物)和与所述探针进行碱基配对的分析物96(诸如模板)。如本插图所示，该组件(或两个或多个组件的集合)可以包括相同的探针或者可以包括不同的探针。如本插图所示，该组件(或两个或多个组件的集合)可以包括相同的分析物(或分析物区)或不同的分析物。
实施例2.将核酸偶联于纳米线
本实施例描述了将核酸偶联于纳米线的示范性的方法，参见图4和图5。
图4显示了纳米线组件102的示范性阵列100，所述纳米线组件102经装备用以容纳由箭头106处显示的模板104。每个纳米线组件可以包括纳米线108以及偶联于所述纳米线的不同的探针110。所述探针可以在其设置于所述阵列之前或之后偶联于所述纳米线。可以安置所述模板104使其和所述阵列接触并允许其与所述探针杂交，和/或可以直接偶联于纳米线。因此，可以构建所述探针来从模板与非模板物质的核酸混合物中选出互补的模板。在杂交之后，可以除去未配对的模板(以及非模板物质)。
图5显示了纳米线组件122的示范性阵列120，所述纳米线组件122经装备用以容纳由箭头126显示的引物124。每个纳米线组件可以包括纳米线128以及偶联于所述纳米线的不同的(或相同的)模板130。所述模板可以在所述纳米线设置于所述阵列之前或之后偶联于所述纳米线。可以安置所述引物124使其和所述阵列接触并允许其与所述模板杂交，和/或可以直接偶联于纳米线。因此，可以构建所述模板来从引物混合物中选出互补的引物。在杂交之后，可以除去未配对的(如，过量的)引物分子。
实施例3.基于纳米线的测序***
本实施例描述了基于纳米线的测序示范性***，其包括仪器、方法和数据，参见图6-8。
基于纳米线的测序***140可以包括试剂递送***142，所述试剂递送***142与容纳纳米线组件148的阵列146的反应室144流体相通。所述***还可以包括电偶联(或可偶联)于纳米线组件阵列的探测器150，以及与所述探测器和所述试剂递送***相通的控制器152。
试剂递送***142经构建用以使流体通过反应室144而与阵列146接触。因此，所述试剂递送***可以包括多种用于共价修饰核酸的流体试剂154，所述核酸如四种不同的三磷酸脱氧核糖核苷(dNTP)156、158、160和162，每种均设置在具有DNA聚合酶分子164的含水溶液中。所述流体试剂还可以包括冲洗试剂166，例如，所述冲洗试剂166可以用于冲洗与所述纳米线组件接触后由所述反应室流出的dNTP试剂。可以通过泵168来驱动所述流体试剂的运动，例如，所述泵168设置在所述流体试剂的下游。所述泵可以将每种流体试剂驱动至(以及经过)所述反应室。可以根据设置在试剂储器172和所述反应室之间的阀170的选择性开启和闭合来选择流体试剂。所述试剂递送***可以界定多个用于容纳流体的室，包括试剂储器、反应室、设置在所述反应室下游的废料储器174、以及在这些结构之间延伸和/或界定这些结构的通道176。在一些例子中，所述试剂递送***可以设置在平面的基片上，以通过邻接于所述基片的射流层来在所述平面的基片上和/或上方形成用于容纳并携带流体的微流体(或更大的)通路。
纳米线阵列146可以包括纳米线组件，所述纳米线组件分别偶联于与引物180进行碱基配对的模板178相应的核酸。在操作中，可以将添加核苷酸的试剂156-162单独地分配至所述反应室。在每次加入之前、期间和/或之后，所述探测器可以测量每个纳米线组件的电导，从而可以确定是否每个核苷酸已基于所述模板的序列来连接于所述引物，并且如果加入的话，连接了多少亚基。
图7显示了核酸模板测序的示范性方法200，该方法200可以使用图6显示的测序***施行。所述方法可以包括设置202显示的纳米线组件的步骤。所述纳米线组件可以包括纳米线、模板以及用于所述模板的引物。所述纳米线组件可以是组件阵列的一部分。所述方法可以包括204显示的、使所述纳米线组件与添加核苷酸的试剂接触的步骤。所述添加核苷酸的试剂可以包括，例如聚合酶和三磷酸腺苷。所述方法可以包括206显示的测量步骤。该测量可以在所述接触步骤之前、期间和/或之后检测每个纳米线组件的电性能，以便确定是否一个或多个核苷酸已(共价地)连接于每个纳米线组件。所述接触和测量的步骤可以针对其他的核苷酸试剂(或仅仅针对其亚组)重复，示于208。在一些例子中，可以重复所述步骤直到所述四种不同的核苷酸试剂(或其适宜的亚组，比如与两种已知的单核苷酸多态性相应的两种不同的核苷酸试剂)的每一种分别接触所述纳米线组件。如果只对所述模板直接邻近所述引物的末端的单核苷酸位置感兴趣，则可以终止所述方法，示于210。但是，如果所述控制器确定所述模板可以和/或应进行更多的测序以获得关于所述模板中的另外核苷酸位置的序列信息，则可以在又一另外的循环中再次施行所述接触、测量的步骤并重复，示于212。
图8显示了可以使用图7的方法200获得的示范性数据。220显示，将所述四种dNTP(包括聚合酶)的每种逐步的分配至一对纳米线组件222。图表224绘制了226显示的各种分配的核苷酸试剂的曲线，相反，在每次加入之后测量的电导示于228。与特定的核苷酸接触期间以及接触之后，电导的增加意味着配偶体核苷酸与模板链中相应位置处的、特定的核苷酸互补。增加的大小意味着连接了多少核苷酸亚组，其中所述增加通常与连接于纳米线组件的每个引物分子的核苷酸亚组的数目成比例。因此，230显示的上方的曲线表明共价加入AGGTTCAA，而232显示的下方的曲线表明共价加入GAGTCCA(因此，在所述模板的相应区存在互补的序列)。
实施例4.利用连接作用的、基于纳米线的分析
本实施例描述了使用核酸与纳米线缔合的连接作用来进行的核酸分析，参见图9。
人类基本上具有相同的基因组。因此，除了别的以外，可以利用群体内序列变异的位置(如，单核苷酸多态性)来鉴别个体或谱系(如，用于取证目的)、诊断基因疾病或疾患和/或预期对治疗方案的响应(如，以促进药物的选择)。基于连接作用的分析可以适用于群体中的个体变异位置处的序列的测序。特别的是，基于连接作用的分析可以采用公知的核酸分析物序列来生成探针，所述探针允许在群体的个体中对已知变异位置处的核苷酸进行测序。
图9显示了使用连接作用的、基于纳米线的测序方法的流程图250，以及使用该方法获得的示范性数据。
可以设置纳米线组件252、254。所述组件可以包括纳米线256以及偶联于每根纳米线的不同的探针258、260。所述探针可以包括人群中变异的核苷酸序列区。特别的是，所述探针(或其区)可能只有一个(或一些)核苷酸不同，其中每个探针与群体中多态性的不同序列型式相对应。此外，可以将探针之间的序列差异设置在所述探针的末端或临近末端，以在所述探针的末端突出任何与模板未配对的探针。
266显示具有多态性核苷酸264(在群体中)的模板262可以接触所述纳米线组件。所述模板可以与每个探针进行碱基配对以形成核酸二链体268、270。然而，272显示二链体268中可以具有一部分未配对的探针258，原因是这种探针并未与多态性核苷酸形成碱基对。274显示探针260在二链体270中与所述模板完全配对，原因是这种探针与多态性核苷酸形成了碱基对。
278显示，延伸的核酸276和连接酶可以接触所述纳米线组件。所述延伸的核酸可以为(5′-磷酸化)寡核苷酸，其经构建用于在连接每个探针的位置处与所述模板配对。因此，280显示，所述延伸的核酸的相对端可以通过连接酶与所述探针接合，以生成连接产物282，其为组件283中的探针260的延伸型式。然而，为了在组件284中进行高效的连接，基本上未将所述延伸的核酸的末端放置在探针258的对面。
285显示可以***核酸二链体。这种***可以保留原有的探针258以及与各自的纳米线偶联的连接产物282，同时从两种纳米线释放出所述模板以及仅从上方的纳米线释放出(未连接的)延伸的核酸。
可以在一系列的操作之前和之后，测试所述纳米线的电导，分别示于286和288。可以获得的示范性数据为图290中的曲线。由于连接作用并未使探针258延长，因此缔合的纳米线的电导没有改变，示于292。由于连接作用延长了探针260，因此缔合的纳米线的电导增加，示于294。
可以多种方式对上文提出的方法进行改进。例如，可以依序使用具有不同延伸的单种探针。特别的是，所述探针可以在临近所述多态性核苷酸处与所述模板杂交，并且随后可以单独加入与不同型式的多态性核苷酸杂交的、具有不同电位的延伸底物，并测试所述延伸底物有待连接于所述探针的能力。
例如，美国专利第6,511,810号(比如17栏的58行至18栏的47行)中描述了连接作用的连接条件及其他方面的进一步说明讨论，此处引入作为参考。
实施例5.使用***的基于纳米线的分析
本实施例描述了基于纳米线的示范性***，其使用核酸酶来对核酸进行选择性裂解，参见图10。
可以通过使用核酸酶来对二链体进行差别裂解而区分包括截然不同的核酸二链体304、306的纳米线组件300、302，示于308、310。所述核酸酶可以根据基本序列、碱基对失配、未配对的末端、存在二链体、不存在二链体和/或类似情况来选择性地切割二链体。在具有或没有单独的二链体***步骤时，可以通过测量所述纳米线组件的电导来检测探针312、314的差别裂解。如本插图所示，在一些例子中，探针的适当选择允许将裂解作为所述二链体的、裂解诱导的不稳定来进行检测。
实施例6.核酸至纳米线的示范性偶联
本实施例描述了在沿着每种核酸的两个或多个位点处，将核酸偶联于纳米线的示范性方法，参见图11。
每种核酸(即，分析物和/或探针)可以沿着所述核酸的一个或多个位置偶联于纳米线。在一些例子中，所述核酸可以偶联于两个或多个隔开的位点(即，由所述核酸的一个或多个核苷酸间隔开)。偶联于多个位点与偶联于一个位点相比，可以将所述核酸约束在与所述纳米线更平行的方位。因此，使用多个偶联位点可以将所述核酸安置在更接近所述纳米线的位置，而对于所述核酸的不同区而言，所述纳米线之间的间隔却具有更少的变异。将所述核酸安置在更接近所述纳米线的位置，并且在更为约束的构型中，可以增加其敏感性，通过该敏感性可以测量电性能的变化而且还可以减少测量的、关于所述核酸不同区的变化中的差异。因此，每个核酸分子使用多个偶联位点可以具有优于使用一个位点偶联的多种优势，所述优势除了别的以外，如(1)针对每个分析物的更多的序列信息(即，较长读取(longer reads))，(2)序列分析中，每个纳米线使用了更少的分析物分子，和/或(3)分析物的序列分析更一致。
图11显示了核酸分子352(分析物和/或探针)沿着所述核酸的两个或多个位点(如，位点356、358)偶联于组件的纳米线354的过程中示范性的纳米线组件350。每个偶联位点可以由特异性结合对360形成(参见上文的第III部分)。例如，纳米线354可以连接于第一结合成员362，而核酸352可以连接于与所述第一结合成员特异性结合的第二结合成员364。每分子核酸可以连接于(或完整地包括)所述第二结合成员的两个或多个部分，以提供沿着所述核酸的两个或多个结合位点。所述部分可以彼此间隔开，例如，通常朝着所述核酸的相对端设置，以促使所述核酸的两个或多个不同区粘连于所述纳米线。示范性的第一结合成员和第二结合成员除了别的以外，可以分别包括(1)链霉抗生物素和生物素，(2)生物素和链霉抗生物素，和/或(3)互补的核酸。如果使用碱基配对来使所述核酸的两个或多个间隔开的位点偶联于所述纳米线，则可以使用所述核酸自身间隔开的区来进行碱基配对的相互作用。设置在一个或多个间隔开的区的、碱基配对的配偶体(且更直接地连接于所述纳米线)还可以起探针/引物的作用，或者不同的探针/引物可以与所述核酸杂交。
上文提出的公开内容可以包括具有独立实用性的多种不同的发明。尽管这些发明已经分别公开了其优选的形式，但是由于可以进行大量的改进，因而不应认为如此处公开和阐述的、其具体的实施方案具有限制的意义。本发明的主题包括此处公开的各种元素、特征、功能和/或性能的全部新颖和非显而易见的组合以及亚组合。以下的权利要求特别指出某些被认为是新颖和非显而易见的组合以及亚组合。可以在要求本申请优先权的申请或相关的申请中，要求保护特征、功能、元素和/或性能的其他组合和亚组合中体现的发明。这样的权利要求，不管其涉及的是不同的发明还是相同的发明，并且不管其与原始权利要求的范围相比，更宽、更窄、相等或不同，也均认为包括在本发明目前公开的主题内。

Claims (20)

1.一种检测和/或分析核酸的方法，其包括以下步骤：
将包括偶联于核酸分析物的纳米线的纳米线组件与至少一种试剂接触以基于核酸结构来共价修饰核酸；以及
测量所述纳米线组件的电性能，以确定所述至少一种试剂是否引起所述纳米线组件的共价修饰，从而提供关于所述核酸分析物的结构信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述接触的步骤在设置成流体相通的纳米线组件的阵列上施行。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述纳米线组件偶联于不同的核酸分析物，并且其中所述测量的步骤提供了关于所述不同的核酸分析物的各自的结构信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量的步骤包括电性能基本上无变化的测量步骤，由此表明所述核酸分析物缺乏能够引导所述至少一种试剂进行共价修饰的结构。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述接触的步骤在包括核酸探针的纳米线组件上施行，所述核酸探针连接于所述纳米线并且选择性地与所述核酸分析物配对，以将所述核酸分析物偶联于所述纳米线。
6.根据权利要求5所述的方法，其中将所述核酸探针作为核酸合成的引物进行构建，所述核酸合成使用所述核酸分析物作为模板，并且其中所述接触的步骤包括将所述引物和所述模板与聚合酶以及所述聚合酶的核苷酸底物接触的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述测量的步骤测定了所述电性能的可能变化量，所述方法进一步包括通过所述接触的步骤来将所述量与联接于所述引物的核苷酸亚基数目关联的步骤。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述接触以及测量的步骤针对四种不同的核苷酸底物中的每种单独地进行重复，所述核苷酸底物与核苷酸的鸟苷、腺苷、胸苷以及胞苷相对应。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述接触以及测量的步骤中的单独与所述四种不同的核苷酸底物接触的循环被重复两次以上或更多次。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述接触的步骤包括与具有连接作用活性的试剂接触的步骤，并且其中所述测量的步骤包括确定核酸连接作用是否发生的步骤。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述接触的步骤包括与用于核酸裂解的试剂接触的步骤，并且其中所述测量的步骤包括确定核酸裂解是否发生的步骤。
12.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括调节核酸杂交严紧性的步骤。
13.根据权利要求1 2所述的方法，其中所述调节严紧性的步骤通过调节温度、电场以及与所述纳米线组件相关的流体成分中的至少一种来施行。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述接触的步骤使用纳米线施行，所述纳米线在沿着所述核酸的两个或多个间隔开的位置处偶联于核酸。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米线起场效应晶体管的作用。
16.一种用于检测和/或分析核酸的***，其包括：
纳米线组件，所述纳米线组件包括偶联于与引物进行碱基配对的核酸模板的纳米线；
试剂递送***，所述试剂递送***能够基于所述核酸模板来使所述纳米线组件依序地与用于延伸所述引物的不同的试剂接触；
电子探测器，所述电子探测器经构建用于测量所述纳米线组件的电性能；以及
控制器，所述控制器与所述试剂递送***和所述电子探测器相连，并且其经构建用于采集根据接触不同的试剂而产生的所述电性能的变化的相应数据，从而提供关于所述核酸模板的序列信息。
17.根据权利要求16所述的***，其中所述纳米线组件是偶联于不同模板的多个纳米线组件，并且其中所述控制器经构建用于采集所述多个纳米线组件中的每个的数据，从而提供关于所述不同模板的每种的序列信息。
18.根据权利要求16所述的***，其中所述纳米线组件起场效应晶体管的作用。
19.根据权利要求16所述的***，其中所述不同的试剂提供鸟苷、腺苷、胸苷以及胞苷至所述引物的选择性添加。
20.根据权利要求1 6所述的***，其进一步包括加热器，所述加热器经构建用于向所述纳米线组件施加热。
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