DE10055368A1 - Verfahren zur Kennzeichnung von DNA enthaltenden Proben mittels Oligonukleotiden - Google Patents
Verfahren zur Kennzeichnung von DNA enthaltenden Proben mittels OligonukleotidenInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kennzeichnung von DNA-enthaltenden Proben, bei dem mindestens ein Kennzeichnungs-Oligonukleotid mit der Probe zusammengebracht wird und die Probe zusammen mit dem Kennzeichnungs-Oligonukleotid einer Untersuchung unterworfen wird, wobei das Kennzeichnungs-Oligonukleotid ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus artifiziellen Mikrosatelliten-Oligonukleotiden oder artifiziellen Single-Nukleotide-Polymorphismus-Oligonukleotiden.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kennzeichnung von DNA-enthaltenden
Proben, bei dem mindestens ein Oligonukleotid als internes Kennzeichnungsmittel mit der Probe
zusammengebracht wird und zusammen mit der Probe einer nachfolgenden Untersuchung
unterworfen wird. Das Oligonukleotid ist dabei ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
artifiziellen Mikrosatelliten-Oligonukleotiden oder artifiziellen Single Nukleotide Polymorphis
mus-Oligonukleotiden.
Die zunehmende Bedeutung der Molekulargenetik und der damit einhergehende steigende
Umfang an labordiagnostischen Untersuchungen führen dazu, daß eine immer größer werdende
Zahl an Proben gewonnen, transportiert, gelagert und analysiert werden. Dabei tritt das Problem
von Verwechslungen der Proben oder des Verlustes der Identität durch Verlust oder Un
entzifferbarkeit der Kennzeichnung auf. So können insbesondere bei der Gewinnung und
Lagerung von Proben im Rahmen von Reihenuntersuchungen oder bei der Erstellung von
genetischen Ressourcen-Sammlungen Verwechslungen auftreten, welche die vorgenommenen
Maßnahmen nichtig werden lassen. Dadurch können enorme Kosten entstehen beziehungsweise
Werte verloren gehen.
Derzeit werden in vielen Bereichen des täglichen Lebens Proben gewonnen, gesammelt und für
eine spätere Untersuchung eingelagert, wie beispielsweise bei der Kennzeichnung/Typisierung
von Tieren, bei der Lebensmittelüberwachung, im human- und tiermedizinischen Bereich usw. In
all diesen Fällen ist es erforderlich, eine zuverlässige Individualkennzeichnung der jeweils
gewonnenen Proben vorzunehmen.
Dies wird derzeit im allgemeinen dadurch erreicht, daß die Behälter, in die die Proben
eingebracht werden, gekennzeichnet werden, wie beispielsweise mit einem Barcode oder einfach
von Hand, und der Behälter einem Individuum zugeordnet wird. Diese Art der Kennzeichnung
weist jedoch Nachteile auf, da die Kennzeichnung auf dem Behälter verloren gehen oder
unleserlich werden kann und nur solange mit den Proben verbunden bleibt, wie diese in den
Behältern vorliegen.
Im Stand der Technik wurden verschiedene Verfahren zur Überwindung dieser Nachteile
vorgeschlagen. So offenbart die WO 96/17954 ein Verfahren zur chemischen Kennzeichnung
eines Objekts, wobei erfindungsgemäß mindestens zwei chemische Markierungen zum Einsatz
kommen. Eine Markierung zeigt an, daß der Behälter selbst markiert ist, während die andere
Markierung die eigentliche Kennzeichnung darstellt.
In der US-P-5,776,737 wird weiter ein Verfahren zur Identifikation von Proben offenbar, bei der
der gewonnenen Probe Oligonukleotide zugesetzt werden, die nach einem anschließenden
Amplifikationsschritt zusammen mit der Probe sequenziert werden. Die Oligonukleotide
bestehen aus einem Primerbindungsbereich und einem Kennzeichnungsbereich, der aus einer
alternierenden Abfolge der Nukleotide (MN)x bzw. (MNN)x besteht, wobei N das Nukleotid des
Primerbindungsbereichs ist. Durch Sequenzierung des Kennzeichnungsbereich kann die Probe
identifiziert werden. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, daß die gewählten
Oligonukleotide, insbesondere der Primerbindungsbereich, keine Sequenzen enthalten dürfen,
die in dem Individuum selbst vorkommen, da andernfalls die Sequenzierung dieser
Kennzeichnungs-Oligonukleotide durch endogene Sequenzen gestört werden würde.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein alternatives und vereinfachtes
Verfahren zur Kennzeichnung von Proben bereitzustellen, das die im Stand der Technik
vorhandenen Nachteile überwindet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, bei dem eine Probe von einem Individuum
gewonnen, die Probe mit einem Kennzeichnungs-Oligonukleotid zusammengebracht und die
Probe dann zusammen mit dem Kennzeichnungs-Oligonukleotid einer Untersuchung
unterworfen wird, wobei das Kennzeichnungs-Oligonukleotid ausgewählt ist aus der Gruppe
bestehend aus artifiziellen Mikrosatelliten-Oligonukleotiden (AMS-Oligonukleotide) oder
artifiziellen Single Nukleotide Polymorphismus-Oligonukleotiden (ASNP-Oligonukleotide).
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Decodifizierung der Kenn
zeichnungs-Oligonukleotide im gleichen Schritt und mit der gleichen Nachweismethode erfolgt,
wie die Untersuchung der Proben-DNA und auf ein zeit- und kostenaufwendiges
Sequenzierungsverfahren verzichtet werden kann. Hierdurch werden nicht nur die Arbeitsabläufe
vereinfacht, sondern auch Fehlerquellen ausgeschlossen, die sich trotz üblicher
Vorsichtsmaßnahmen bei zwei Arbeitsschritten ergeben können. Darüber hinaus ist es
erfindungsgemäß auch möglich, endogene Sequenzen in den Oligonukleotiden zu verwenden,
was deren Auswahl erleichtert und die Fehlerhäufigkeit senkt.
In den Figuren sind,
Fig. 1 zeigt artifizielle Mikrosatelliten zur Herstellung von AMS-Typen zwecks Probenindivi
dualisierung. Aus einem Satz von hier beispielhaft gewählt 20 Längen sind vier Beispiele
(AMS(CTTC23)#1; AMS(CTTC23)#5, AMS(CTTC23)#12, AMS(CTTC23)#20 aufge
führt.
Fig. 2 zeigt schematisch anhand von zwei Proben die Verwendung eines Oligo-Codes mit drei
Längenstandards und 37 Variablen, der für die Typisierung von 137 Millionen Individualproben
ausreicht. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die drei Längenstandards #1, #20 und #40 in allen
Proben enthalten.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Probengewinnungsmittel sind ausgewählt aus der Gruppe be
stehend aus artifiziellen Mikrosatelliten-Oligonukleotiden (AMS-Oligonukleotiden) oder artifi
ziellen Single-Nukleotide-Polymorphismus-Oligonukleotiden (ASNP-Oligonukleotiden).
Als artifizielle Mikrosatelliten-Oligonukleotide (AMS) im Sinne der vorliegenden Erfindungen
werden Oligonukleotide verstanden, die zwei spezifische Randsequenzen enthalten (gleich oder
verschieden am 3'- und 5'-Ende), zwischen denen sich eine uniforme DNA-Sequenz bestimmter
Länge befindet, die mindestens 1 Base aufweist (die Verwendung von Tetrameren führt zu leicht
auswertbaren Ergebnissen). Die Randsequenzen dienen bei der Decodifizierung als
Primerbindungsstellen (PBS) für die PCR-Amplifikationen und weisen eine Länge auf, die eine
Hybridisierung mit komplementären Oligonukleotiden bei den jeweils gewählten Bedingungen
ermöglicht, beispielsweise zwischen 10 und 15 bp. Die Fig. 1 zeigt einige artifizielle
Mikrosatelliten mit internen Längen.
Eine Individualitätskennzeichnung wird nun durch unterschiedliche Kombinationen von AMS-
Oligonukleotiden erhalten. So werden in einem ersten Schritt beispielsweise 40 verschiedene
AMS-Oligonukleotide synthetisiert. Eine computergesteuerterte Vorrichtung wird nun mit diesen
40 AMS-Oligonukleotiden beladen und pipettiert aus diesen AMS nach einem EDV-Programm
Individualkennzeichnungen zusammen, indem unterschiedliche Kombinationen aus diesen 40
AMS-Oligonukleotiden zusammengeführt werden, d. h. bestimmte AMS werden einpipettiert und
andere werden weggelassen. Diese AMS-Oligonukleotid-Gemische werden entweder direkt in
ein nachfolgend als Probenbehälter genutztes Gefäß eingebracht, das entweder bereits vorbe
schriftet ist oder beim Befüllen markiert wird, oder in einem gekennzeichneten Vorratsbehälter
zwischengelagert. Die Verbindung von AMS-Typ und direkt lesbarer Kennzeichnung erfolgt im
EDV-Programm.
Durch unterschiedliche Kombinationen dieser artifiziellen Mikrosatelliten kann eine extrem hohe
Variabilität erreicht werden. Bei einer Kombination von beispielsweise 64 verschiedenen AMS,
können mehr als 264 (< 18 Trilliarden) individuelle Kombinationen erstellt werden. Um für alle
derzeit auf dem Globus lebenden Nutztiere individuelle AMS bereitzustellen ist lediglich eine
Kombination von 32 verschiedenen AMS-Oligonukleotiden erforderlich. Die dafür benötigten
Oligonukleotide sind leicht und kostengünstig zu synthetisieren.
Wenn die Probenbehälter befüllt werden, kommt der AMS-Typ, d. h. das bestimmte Gemisch der
AMS-Oligonukleotide, in direkten Kontakt mit der Probe und vermischt sich mit dieser. Bei
biologischen Proben sind die Oligonukleotide immer mindestens solange haltbar wie die Probe
(DNA) selbst. Die Oligonukleotide können zudem auf Gegenstände aufgebracht werden, wobei
in diesem Fall die Stabilität der Kennzeichnungs-Oligonukleotide vom Material und der Behand
lung abhängen wird.
Zu Überprüfungszwecken bei der Analyse kann die Anwesenheit der AMS-Oligonukleotide
relativ leicht und kostengünstig festgestellt werden, indem beispielsweise eine PCR mit zu den
PBS komplementären Primern durchgeführt und die dabei erhaltenen Fragmente aufgetrennt und
in geeigneter Weise dargestellt werden. Das so entstehende Muster (siehe Fig. 2) ist einzigartig
und erlaubt die Zuordnung der Identität einer Probe zu einem Individuum.
Um die Sicherheit der Auswertung zu erhöhen, können Längenstandards eingesetzt werden, das
sind Allele, die in jedem AMS-Typ vorkommen und damit durch ihr Vorhandensein beim
Nachweis anzeigen, daß die PCR funktioniert hat und gleichzeitig einen Längenstandard bilden,
in dem ein AMS der kürzeste, einer der längstmögliche und einer genau in der Mitte liegt. Eine
weitere zusätzliche Sicherheit kann dadurch bereitgestellt werden, daß jedes AMS-Gemisch eine
Mischung von zwei unterschiedlichen PBS enthält, die daher mit unterschiedlichen Primern
amplifiziert werden. Ein Vergleich der beiden Muster, die identisch sein müssen, bestätigt die
Richtigkeit und gibt zusätzlich Sicherheit. Sollte diese Aussagesicherheit noch nicht genügen,
kann ein dritter AMS-Locus genutzt werden, der zwei Allele umfaßt, die für die Zahl der
vorhandenen und für die Zahl der fehlenden Allele in den AMS-Typen stehen (z. B. bei Probe 1
in Fig. 2 18 Allele vorhanden und 22 fehlen).
Der Nachweis kann, wie vorstehend aufgeführt, über PCR-Amplifikation erfolgen. Eine Sequen
zierung ist nicht erforderlich. Je nach Anwendung ist es zudem möglich, die vorher einge
brachten AMS-Oligonukleotide direkt nachzuweisen, d. h. ohne Amplifikation den Längen
polymorphismus der DNA-Fragmente gelelektrophoretisch, kapillarelektrophoretisch, massen
spektrometrisch oder mit ähnlichen Verfahren nachzuweisen. Dieser Nachweis kann sehr schnell
(einschließlich Isolation in weniger als 1 Stunde) und kostengünstig durchgeführt werden und
kann zusammen mit einem Nachweis der Probe selbst erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, einen Code, beispielsweise einen
Barcode oder auch Buchstabenkombinationen, direkt in DNA-Fragmente zu codieren. Dies
erfolgt erfindungsgemäß mit artifiziellen Single Nukleotide Polymorphismus-Oligonukleotiden
(ASNP-Oligonukleotide).
Als ASNP-Oligonukleotide werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Oligonukleotide
verstanden, die an einer bestimmten Stelle des Oligonukleotids unterschiedlich sind. Diese
ASNP-Oligonukleotide sind derart ausgestaltet, daß ein bestimmtes Nukleotid, das entweder
endständig sein oder auch mitten im Oligonukleotid vorliegen kann, alternativ entweder ein C
oder T bzw. ein A oder G ist. Damit können mit einem Oligo drei unterscheidbare Typen vorge
geben werden (als Beispiel eines endständigen Polymorphismus):
Wenn mehrere verschiedene Oligonukleotide eingesetzt werden, können entsprechend der
Formel 3n z. B. bei 10 Oligonukleotiden 59049 Typen codifiziert werden. Damit können bei
Verwendung von Oligonukleotidsequenzen, die in der DNA der Spezies, von der die Sequenz
stammt, vorkommen und die an dieser Position keine Variabilität oder die eine endogene A und
G Variabilität aufweisen, artifizielle Kennzeichnungen vorgenommen werden.
Verwendet man Oligonukleotide, deren Sequenz in der Spezies nicht vorkommt, können auch
die anderen beiden Nukleotide verwendet werden. Damit ergeben sich mit dem gleichen Oligo
nukleotid aber dem anderen Nukleotidpaar drei weitere Typen:
Aus einer Kombination dieser Oligonukleotide mit 4 verschieden Nukleotiden können bei
diallelischer Verwendung (d. h. zwei Oligonukleotide pro Probe) insgesamt 10 verschiedene
Kombinationen realisiert werden:
AA, AC, AG, AT, CC, CG, CT, GG, GT, TT.
Damit ist es möglich, jede Zahl direkt in einen DNA-Code zu transformieren, indem Oligo
nukleotide definiert werden, die für die Einer-, Zehner-, Hunderter-, Tausender-Stelle etc. stehen,
z. B.:
Die Oligos können zusätzlich zu der unterschiedlichen Sequenz auch in der Länge variabel
gestaltet werden.
Für eine Codifizierung der Ziffern wird immer die gleiche Basenkombination verwendet (die
variable Position, mit der die Ziffern kodifiziert werden, können an einer beliebigen Stelle der
Oligonukleotide vorgesehen werden, d. h. auch in der Mitte).
So kann beispielsweise folgende Codifizierung für die Ziffern verwendet werden:
Gemäß diesem System kann z. B. die Zahl 2103 durch folgende Oligokombinationen codiert
werden:
Mit 8 verschiedenen Oligonukleotiden kann somit jede 4-stellige Zahl dargestellt werden. Für
eine 7-stellige Zahl würden entsprechend 14 Oligonukleotide benötigt. Durch diese Kopplung
von einer Zahl zu einem Oligonukleotid kann eine Nummer, die mit der Probe assoziiert ist,
beispielsweise auf der Ohrmarke aufgedruckt ist, direkt in einen Oligo-Code umgesetzt werden.
Damit sind eine Ohrmarkennummer und die Probe, die sich in einem dazugehörigen Behälter
befindet, untrennbar miteinander verbunden.
Aus der Genetik ist eine Anzahl von DNA-Polymorphismen bekannt, beispielsweise Satelliten
DNA oder SNPs, die auch zur Typisierung von Individuen herangezogen wird. An jedem Genort,
mit Ausnahme der Geschlechtschromosomen oder bei chromosomalen Aberrationen, besitzt ein
Individuum zwei Allele. Diese Allele können identisch oder verschieden sein. Durch die Analyse
der Allele an mehreren bis vielen dieser Genorten erhält man ein für jedes Individuum
charakteristisches Muster, einen Genotyp, der dieses Tier unverwechselbar kennzeichnet. Jedes
Tier kann an einem Locus immer maximal nur zwei verschiedene Allele besitzen, aber in der
Population können natürlich viele verschiedene Allele an einem Genort auftreten (multiple
Allele). Dieser Polymorphismus ist die Grundlage für die DNA-Individualität von Organismen
und kann zur Identifizierung von Individuen herangezogen werden.
Bei der Analyse einer Gewebe-/DNA-Probe eines Individuums auf ASNP-Genotypen, werden
die ASNP-Oligonukleotide, die die Zahl kodifizieren, mit dem gleichen Verfahren, mit dem
endogene SNPs identifiziert werden, automatisch mitanalysiert. Da das Nachweisverfahren
identisch ist, sind die Kosten für die Analyse der Identitätsnummern vernachlässigbar gering. In
einer gegenwärtig eingesetzten SNP-Analyse eines Rindes werden etwa 1 bis 200 SNPs
analysiert. Mit nur 10% dieser Zahl kann eine Ohrmarkennummer mitidentifiziert werden und
somit aus dem Ergebnis der SNP-Analyse nicht nur der Genotyp des Tieres an den SNP-Loci
festgestellt werden, sondern quasi gleichzeitig seine Ohrmarkennummer abgelesen werden.
Durch Vergleich dieser DNA-internen Nummer mit der vorgegebenen Nummer des Tieres, von
dem die Probe gezogen wurde, kann sofort festgestellt werden, ob diese Angabe richtig ist, oder
ob die Probe von einem anderen Tier gewonnen wurde. Indem die Zuordnung der
Oligonukleotide zu den Ziffern frei gewählt werden kann, kann bei Geheimhaltung dieser
Zuordnung eine Fälschung verhindert werden.
Beim Beladen der Probebehälter wird so vorgegangen, daß eine computergestützte Vorrichtung
die Kombination für die Zehner-, Hunderter- und Tausenderzahlen entsprechend zusammenpipe
ttiert und dann für die fortlaufende Nummer jeweils die beiden Oligonukleotide für die
Einsernummer hinzufügt. Beim nächsten Zehner-, Hunderter-Sprung etc. wird das Stammge
misch entsprechend vorbereitet und verwendet. Damit wird der Pipettieraufwand pro
Sammelbehälter klein gehalten und der Vorgang ist schnell durchführbar. Zudem muß auch keine
extra Protokollierung bzw. z. B. elektronische Datenkombination erfolgen, da der DNA-Code
gemäß der Zuordnung später direkt aus den ASNPs abgelesen werden kann.
Ein für die vorliegende Erfindung besonders geeignetes System ist in der WO 99/61822 be
schrieben, deren Inhalt hier unter Bezugnahme mitaufgenommen wird. Bei der in dieser Druck
schrift offenbarten Ohrmarke können die Oligonukleotide in die Hohlspitze des Ohrmarkendorns
eingebracht werden, und ggf. kann diese mit einer Schutzschicht versehen werden, um eine
Verunreinigung zu vermeiden. Beim Gewinnen der Probe, das beispielsweise Durchstoßen eines
Ohrs eines Nutztiers umfaßt, kommen die in dem Ohrmarkendorn vorliegenden Oligonukleotide
mit der Probe in Kontakt, so daß die Probe immer anhand der Oligonukleotide identifiziert
werden kann. Gleichermaßen können die Oligonukleotide in dem Probenbehälter vorgelegt
werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Probenbehälter zudem eine stark hygroskopische
Substanz enthalten, wie in der DE 199 57 861.3 beschrieben ist, um die Lagerbeständigkeit der
Probe zu verlängern.
Weiterhin kann die vorliegende Erfindung auch in einem Verfahren zur Untersuchung von
Individuen einer Population eingesetzt werden, bei dem genomische DNA der Individuen, auf
einer Matrix fixiert wird, so daß jedem Individuum ein bestimmtes identifizierbares Segment auf
der Matrix zugeordnet wird (siehe DE 100 00 001). Bei der Probenentnahme wird der auf der
Matrix zu fixierenden DNA ein Kennzeichnungsoligonukleotid zugesetzt und dieses gleichzeitig
auf der Matrix fixiert. In der Folge kann über die Kennzeichnungsoligonukleotide immer
festgestellt werden, welches Segment einem bestimmten Individuum zugeordnet ist.
Das folgende Beispiel dient der Veranschaulichung der mit der Erfindung einhergehenden
Vorteile und soll den Bereich der Erfindung in keiner Weise einschränken.
Ein zur Probengewinnung bei Nutztieren entwickeltes System, das eine mit der Entnahme des
Probengewebes gleichzeitige Gewinnung von DNA-haltigen Proben ermöglicht und in der WO 99/61822
vorbeschrieben ist, wurde dazu verwendet werden, von 10 Rindern Proben zu nehmen.
Anhand des in der vorstehend aufgeführten WO-Schrift beschriebenen Systems konnte eine
Kennzeichnung der Rinder mit gleichzeitiger entsprechender Kennzeichnung der
Probenbehälters erfolgen, wobei jeweils vorbeschriftete Teile für die Ohrmarke und den Behälter
verwendet wurden.
Anschließend wurden in die Behälter unterschiedliche Gemische (100 pg) an vorab hergestellten
Kennzeichnungs-Oligonukleotiden eingebracht, die mit den an den Ohrmarken und den Behäl
tern assoziierten Markierungen assoziiert wurden und die Behälter wurden bei -80°C für 1
Woche gelagert.
Anschließend wurden aus 2 Behältern Proben entnommen und einer Amplifikation mittels PCR
unterworfen (Reaktionsvolumen 15 µl, 0,5 µmol Primer, 0,2 µmol dNTPs, 2,5 U Taq (Hotstart-
Polymerase von Applied Biosystems); 30 Zyklen; Annealen bei 60°C 30 Sek; Reaktion bei
72°C für 120 Sek; Denaturierung bei 95°C für 30 Sek) und die so erhaltenen Fragmente wurden
auf einem Polyacrylamidgel (6%) aufgetrennt. Die Fig. 2 zeigt schematisch die Ergebnisse der
Auftrennung. Die Codierung konnte aufgrund der vorab im Computer gespeicherten Zuordnung
zu einem Behälter/zu einer Ohrmarke/zu einem Rind problemlos vorgenommen werden.
Claims (7)
1. Verfahren zur Kennzeichnung von DNA-enthaltenden Proben, bei dem mindestens ein
Kennzeichnungs-Oligonukleotid mit einer zu kennzeichnenden Probe zusammengebracht
wird und die Probe zusammen mit dem Kennzeichnungs-Oligonukleotid einer Untersuchung
unterworfen wird, wobei das Kennzeichnungs-Oligonukleotid ausgewählt ist aus der Gruppe
bestehend aus artifiziellen Mikrosatelliten-Oligonukleotiden oder artifiziellen Single-
Nukleotide-Polymorphismus-Oligonukleotiden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die artifiziellen Mikrosatelliten eine Nukleotidsequenz
bestimmter Länge aus Wiederholungen von Nukleotidfolgen aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die ASNP-Oligonukleotide eine Nukleotidsequenz
aufweisen, die für die Spezies, von der die Probe genommen wird exogen ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die ASNP-Oligonukleotide eine Nukleotidsequenz
aufweisen, die für die Spezies, von der die Probe genommen wird endogen ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Probe in einen Behälter
eingebracht wird, der ein Kennzeichnungs-Oligonukleotid enthält.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Oligonukleotide in die
Hohlspitze eines Ohrmarkendorns eingebracht werden, mit einer Schutzschicht versehen und
beim Gewinnen der Probe mit dieser in Kontakt kommen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kennzeichnungs-
Oligonukleotide einem numerischen oder alphanumerischen System zugeordnet werden.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100075858A1 (en) * | 2003-04-29 | 2010-03-25 | Genvault Corporation | Biological bar code |
US20050026181A1 (en) * | 2003-04-29 | 2005-02-03 | Genvault Corporation | Bio bar-code |
US20040219533A1 (en) * | 2003-04-29 | 2004-11-04 | Jim Davis | Biological bar code |
US20080138798A1 (en) * | 2003-12-23 | 2008-06-12 | Greg Hampikian | Reference markers for biological samples |
US9977861B2 (en) | 2012-07-18 | 2018-05-22 | Illumina Cambridge Limited | Methods and systems for determining haplotypes and phasing of haplotypes |
US20150252359A1 (en) * | 2012-11-21 | 2015-09-10 | Berry Genomics Co., Ltd | Method for tracking test sample by second-generation DNA sequencing technology and detection kit |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5139812A (en) * | 1989-07-07 | 1992-08-18 | Bioprobe Systems | Method and apparatus for high security crypto-marking for protecting valuable objects |
US5451505A (en) * | 1989-05-22 | 1995-09-19 | Hoffmann-La Roche Inc. | Methods for tagging and tracing materials with nucleic acids |
US5776737A (en) * | 1994-12-22 | 1998-07-07 | Visible Genetics Inc. | Method and composition for internal identification of samples |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9218131D0 (en) * | 1992-08-26 | 1992-10-14 | Slater James H | A method of marking a liquid |
GB9314394D0 (en) * | 1993-07-12 | 1993-08-25 | Slater James H | A security device using an ultrasensitive microtrace for protecting materials,articles and items |
DE4439896A1 (de) * | 1994-11-08 | 1996-05-09 | Reinhard Prof Dr Szibor | Verfahren und Mittel zur "inneren Nummerierung" von Produkten sowie von Proben |
DE19738816A1 (de) * | 1997-09-05 | 1999-03-11 | November Ag Molekulare Medizin | Verfahren zur Markierung von festen, flüssigen oder gasförmigen Substanzen |
EP1056888A1 (de) * | 1998-02-26 | 2000-12-06 | Genomics Collaborative, Inc. | Einzigartiger identifizierer für biologische proben |
NZ507811A (en) * | 1998-05-25 | 2003-03-28 | Agrobiogen Gmbh | Method for the collection and initial preparation of tissue samples for molecular genetic diagnosis |
GB9908437D0 (en) * | 1999-04-13 | 1999-06-09 | Minton Treharne & Davies Limit | Methods of marking materials |
CA2395874C (en) * | 1999-05-06 | 2011-09-20 | Frank Carter Bancroft | Dna-based steganography |
US6812339B1 (en) * | 2000-09-08 | 2004-11-02 | Applera Corporation | Polymorphisms in known genes associated with human disease, methods of detection and uses thereof |
-
2000
- 2000-11-08 DE DE10055368A patent/DE10055368A1/de not_active Ceased
-
2001
- 2001-11-07 EP EP01993707A patent/EP1332230A1/de not_active Withdrawn
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5451505A (en) * | 1989-05-22 | 1995-09-19 | Hoffmann-La Roche Inc. | Methods for tagging and tracing materials with nucleic acids |
US5139812A (en) * | 1989-07-07 | 1992-08-18 | Bioprobe Systems | Method and apparatus for high security crypto-marking for protecting valuable objects |
US5776737A (en) * | 1994-12-22 | 1998-07-07 | Visible Genetics Inc. | Method and composition for internal identification of samples |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1332230A1 (de) | 2003-08-06 |
US20040072199A1 (en) | 2004-04-15 |
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