Комплекс логического элемента на основе биомолекул (варианты)

Комплекс логического элемента на основе биомолекул (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области логических элементов, а именно логических элементов на основе биомолекул. Изобретение позволяет выполнять преобразование входных сигналов в выходное воздействие согласно заданной логической функции. Так, в зависимости от выходного воздействия предложенный комплекс логического элемента может быть использован как для вычислительных целей, так и для различных биомедицинских применений, например для диагностики или терапии заболеваний, направленной доставки вещества к клеткам-мишеням и т.п.

Биологические вычислительные системы представляют большой интерес, как для вычислительной техники, так и для различных областей медицины и биологии. С точки зрения вычислительной техники, эффективность биологических вычислительных систем может быть выше по сравнению с традиционными вычислительными системами за счет возможности реализации не только бинарной, но и многозначной логики (так, например, если переменной является олигонуклеотид, состоящий из 20 оснований, то его многозначность может достигать 4²⁰, что соответствует около 10¹² разрядам). Кроме того, вычислительная система, способная оперировать с этими олигонуклеотидами, находящимися в одном растворе, по сути, является квантовым компьютером. На данный момент вычислительные системы на основе олигонуклеотидов только начинают развиваться. В других областях, таких как медицина, требуются вычислительные системы иного рода. Например, были бы чрезвычайно полезны системы, состоящие из вычислительного модуля, который бы регистрировал присутствие или отсутствие различных сигналов от окружающей среды, а также из действующего модуля, который, в зависимости от результата работы вычислительного модуля мог бы совершать то или иное биологически-осмысленное воздействие, например, убивать раковую клетку в организме. Такие системы требуют передачи информации между вычислительным и действующим модулями. Понятно, что чем больше спектр возможных сигналов вычислительной системы и больше спектр воздействий действующего модуля, тем лучше. Такие воздействия необязательно должны быть обусловлены присутствием каких-либо молекул - это может быть электромагнитное излучение (в т.ч. свет и низкочастотное поле), изменение рН, температура и т.д.

Существуют и широко распространены биологические вычислительные системы, способные выполнять вышеупомянутые функции при единственном условии относительно одного «входного сигнала», например «убить клетку, если она несет на своей поверхности определенный маркер» (например, такой системой может быть антитело с радиоактивным изотопом). Кроме того, существуют системы, которые воспринимают два воздействия в качестве входных параметров, например, «убить клетку, если в среде пониженный рН и клетка несет на своей поверхности определенный маркер». Однако такие многовходные системы не могут быть легко перестроены для выполнения любой заданной функции от значений переменных. Так, упомянутые системы не могут быть легко перестроены на выполнение отрицания входного сигнала или своего выходного воздействия; «убить клетку, если она НЕ несет на своей поверхности определенный маркер» или «НЕ убивать клетку, если она несет на своей поверхности определенный маркер» (хотя с точки зрения математической логики эти выражения тождественны, с биологической они могут отличаться,, т.к. убийство клетки носит статистически-количественный характер, а не бинарно-качественный - убить/не убить, и вышеупомянутые функции могут существенно различаться нелинейностью воздействия в зависимости от наличия маркера).

Известен способ (Патент США 7,745,594 В2, выдан 29 июня 2010 г.), в котором логический элемент представляет собой набор олигонуклеотидов, в котором логические операции совершаются над входными олигонуклеотидами за счет миграции ветви (branch migration) ДНК в составе логического элемента. С помощью различных комбинаций олигонуклеотидов различного строения реализуются различные логические функции.

Недостатки этого известного способа состоят в том, что:

1) В качестве входных элементов могут быть использованы только олигонуклеотиды или их варианты. Данный подход не применим к молекулам другой природы, например углеводам, белкам, низкомолекулярным органическим соединениям и т.п.

2) Время передачи сигнала чрезвычайно велико за счет низкой скорости вытеснения одним олигонуклеотидом другого.

3) Выходным сигналом может быть только высвобождение из комплекса логического элемента олигонуклеотида.

Известен способ (заявка на патент WO 2011116151 (А2) от 22 сентября 2011 г.), в котором используют набор ферментов для проведения биокатализируемой реакции, представляющей собой логическую булеву функцию от полученных «входных» сигналов биомаркеров. При этом генерируется бинарный выходной сигнал, причем сигнал, равный единице означает наличие заболевания или травмы.

Недостатки этого известного способа состоят в том, что:

1) В качестве входных сигналов могут быть использованы только субстраты, кофакторы или продукты действия используемых ферментов. При этом количество комбинаций при использовании ферментов сильно ограничено.

2) В качестве основы логического элемента используют ферменты, множество которых весьма ограниченно.

Известен наиболее близкий к заявляемому способ (Nanoparticle Self-Assembly Gated by Logical Proteolytic Triggers, G. von Maltzahn, et al., J Am Chem Soc, 2009), в котором две частицы собираются друг с другом при разрывании ферментом связи между частицей и полиэтиленгликолем, маскирующим нейтравидин на одной частице и биотин на другой.

Недостатки этого известного способа состоят в том, что:

1) В качестве входных сигналов используются ферменты.

2) Связь между частицами и маскирующим полиэтиленгликолем ковалентная.

3) Возможна реализация только логических функций И, ИЛИ.

4) Выходной сигнал логического элемента ограничен состояниями агрегации частиц (значение логической функции - ИСТИНА) и их коллоидно-стабильным состоянием (значение функции -ЛОЖЬ).

Таким образом, требуемый технический результат состоит в создании логического элемента, для которого множество входных сигналов и выходных воздействий могло бы быть практически неограниченным и такие сигналы и воздействия могли бы быть разнообразными по своей природе, и кроме того, было бы возможна реализация большого диапазона логических функций над одними и теми же входными сигналами.

Для достижения указанного технического результата предложен комплекс логического элемента, выполняющий преобразование входных сигналов в выходное воздействие согласно заданной логической функции, состоящий, по крайней мере, из

A) агента (молекулы, частицы, поверхности твердой фазы), имеющего, по крайней мере, связующий рецептор 1 и связующий рецептор 2,

Б) блокируемой метки, участвующей прямо или косвенно в создании, по крайней мере, одного выходного воздействия и способной связываться прямо или косвенно с упомянутым связующим рецептором 2 упомянутого агента, причем так, что связь упомянутой блокируемой метки с упомянутым связующим рецептором упомянутого агента определяется, по крайней мере, одним из входных сигналов,

B) блокирующего вещества, способного связываться прямо или косвенно с упомянутым связующим рецептором 1 упомянутого агента в зависимости от, по крайней мере, одного из входных сигналов, причем так, что при упомянутом связывании упомянутого блокирующего вещества с упомянутым связующим рецептором 1 упомянутого агента пространственно или пространственно-электростатически блокируется упомянутая блокируемая метка, при соответствующих входных сигналах связанная с упомянутым агентом, что приводит к изменению упомянутого выходного воздействия.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором упомянутое выходное воздействие производится упомянутой блокируемой меткой упомянутого агента в зависимости от прямого или косвенного взаимодействия упомянутой блокируемой метки с объектом, причем упомянутое выходное воздействие отлично от связывания агентов друг с другом.

Кроме того, комплекс логического элемента, выполняющий преобразование входных сигналов в выходное воздействие согласно заданной логической функции, состоящий, по крайней мере, из

А) агента (молекулы, частицы, поверхности твердой фазы), имеющего, по крайней мере, связующий рецептор 1 и блокируемой метки, участвующей прямо или косвенно в создании, по крайней мере, одного выходного воздействия,

Б) блокирующего вещества, способного связываться прямо или косвенно с упомянутым связующим рецептором 1 упомянутого агента в зависимости от, по крайней мере, одного из входных сигналов, причем так, что при упомянутом связывании упомянутого блокирующего вещества с упомянутым связующим рецептором 1 упомянутого агента пространственно или пространственно-электростатически блокируется упомянутая блокируемая метка упомянутого агента, что приводит к изменению упомянутого выходного воздействия,

причем упомянутое выходное воздействие производится упомянутой блокируемой меткой упомянутого агента в зависимости от прямого или косвенного взаимодействия упомянутой блокируемой метки с объектом и упомянутое выходное воздействие отлично от связывания агентов друг с другом.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором упомянутое выходное воздействие производится упомянутой блокируемой меткой упомянутого агента в зависимости от прямого или косвенного взаимодействия упомянутой блокируемой метки либо с поверхностью твердой фазы (в том числе с поверхностью клетки), либо с объектом, производящим упомянутое выходное воздействие или изменяющим выходное воздействие, производимое блокируемой меткой, причем объект отличен от агента или схожего с агентом аналога.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором, по крайней мере, один из упомянутых агента или блокирующего вещества представляет собой магнитную, флуоресцентную, белковую (в том числе представляющую собой кросс-сшитый белок), полимерную (из полистирола, декстрана, полипептида и т.п.) или кристаллическую (золотую, серебряную, полупроводниковую и т.п.) нано- или микро-частицу.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором блокируемая метка - фермент.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором упомянутое блокирование упомянутой блокируемой метки приводит к подавлению (ослаблению), по крайней мере частичному, упомянутого выходного воздействия.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором, по крайней мере, одна из упомянутых зависимостей связывания блокирующего вещества или блокируемой метки и агента от входного сигнала, характеризующегося молекулярной природой, обуславливается тем, что в цепочке связей между упомянутым агентом и упомянутой блокируемой меткой (блокирующим веществом) присутствует связь «рецептор к упомянутому входному сигналу - упомянутый входной сигнал или его аналог».

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором процесс произведения упомянутого выходного воздействия включает в себя специфическое связывание с упомянутой блокируемой меткой прямо или косвенно, по крайней мере, одной молекулы или частицы, являющейся меткой (флуоресцентной, люминесцентной, ферментной, радиоактивной, магнитной, обладающей поверхностным плазменным резонансом и т.п.), способной производить детектируемый сигнал.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором после связывания упомянутой молекулы или частицы с упомянутой блокируемой меткой упомянутого агента, основную часть несвязавшихся упомянутых молекул или частиц удаляют (сепарируют), и упомянутое выходное воздействие производится преимущественно за счет связавшихся с упомянутым агентом упомянутых молекул или частиц.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором процесс произведения упомянутого выходного воздействия включает в себя специфическое связывание с упомянутой блокируемой меткой прямо или косвенно, по крайней мере, одной молекулы или частицы, иммобилизованной на дополнительной твердой фазе (иммунохроматографической тест-полоске, пластиковом планшете, и т.п.), для чего жидкая среда, содержащая упомянутый комплекс логического элемента, пропускается по упомянутой твердой фазе или инкубируется в контакте с ней, и упомянутое выходное воздействие определяется количеством связанных с упомянутой дополнительной твердой фазой агентов.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором упомянутое выходное воздействие заключается, по крайней мере, в произведении детектируемого сигнала.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором упомянутое выходное воздействие позволяет проводить диагностику заболевания или состояния субъекта in vitro.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором упомянутое выходное воздействие позволяет проводить диагностику заболевания или состояния субъекта in vivo.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором выходное воздействие позволяет терапевтически влиять на здоровье или состояние субъекта.

Кроме того, комплекс логического элемента, на основе которого построен фармацевтический препарат.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором, по крайней мере, часть упомянутых входных сигналов, определяется состоянием субъекта.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором, в котором блокируемая метка - рецептор (антитело к маркеру на мембране клетки, сигнальный пептид ядерной локализации и т.п.) для направленной доставки вещества в необходимую область организма, клетки и т.п.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором выходное воздействие заключается в создании молекул для улучшения здоровья субъекта или диагностики его состояния.

Кроме того, комплекс логического элемента, выполненный предназначенным для введения субъекту (внутривенно, подкожно, и т.п.) для терапии заболевания или диагностики состояния.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором выходное воздействие заключается в доставке вещества к клеткам-мишеням.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором упомянутое выходное воздействие производится упомянутой блокируемой меткой упомянутого агента в зависимости от прямого или косвенного взаимодействия упомянутой блокируемой метки с объектом, которое не приводит к специфическому связыванию двух агентов.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором упомянутое выходное воздействие производится упомянутой блокируемой меткой упомянутого агента в зависимости от прямого или косвенного взаимодействия упомянутой блокируемой метки с другими молекулами или частицами или поверхностями твердой фазы (в том числе с поверхностью клеток), не включающими те, которые находятся на других агентах, идентичных или подобных упомянутому (имеющие другие блокируемые метки и/или связующие рецепторы).

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором упомянутое выходное воздействие производится упомянутой блокируемой меткой упомянутого агента в зависимости от прямого или косвенного взаимодействия упомянутой блокируемой метки с объектом, причем упомянутый объект выбирают отличный от агента и не аналогичный агенту, и на создание упомянутого выходного воздействия существенно влияет количество взаимодействий «блокируемая метка-упомянутый объект», и не существенно влияет то, взаимодействует ли с каждым упомянутым объектом несколько агентов или только один.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором упомянутое выходное воздействие не зависит существенным образом от агрегации агентов друг с другом.

Кроме того, комплекс логического элемента, в котором участие упомянутой блокируемой метки в произведении упомянутого выходного воздействия заключается во взаимодействии с объектом, причем упомянутый объект выбирается отличным от агента и не аналогичным агенту, и на создание упомянутого выходного воздействия существенно влияет количество взаимодействий «блокируемая метка -упомянутый объект», но несущественно влияет то, взаимодействует ли с каждым упомянутым объектом несколько агентов или только один (когда в качестве упомянутого объекта выбрана молекула или частица, а не поверхность твердой фазы и не поверхность клетки).

Все варианты реализации изобретения, приводимые ниже, описаны лишь для иллюстрации многообразия возможных вариантов изобретения, а не для ограничения.

Упомянутым агентом может быть любая молекула, нано- или микро-частица, или поверхность твердой фазы, с которой любым способом можно соединить другие молекулы. Так, например, это может быть молекула белка, гликопротеина, нано- или микро-частица - магнитная, золотая, полимерная, кристаллическая, белковая и т.п.В качестве поверхности твердой фазы может быть использована любая стандартная поверхность, используемая в лабораторной практике, например пластиковые планшеты для проведения иммуноферментного иммуноанализа или иммунохроматографические тест-полоски, или пластиковые пробирки.

Входным сигналом, влияющим на связь блокирующего вещества и связующего рецептора 1 агента, могут быть различные по своей природе воздействия. Кроме того, в одном воплощении изобретения те же воздействия могут влиять на подобные связи блокируемой метки и связующего рецептора 2 агента.

Так, например, входной сигнал может быть электромагнитным излучением (например, свет), и связь между блокирующим веществом и связующим рецептором 1 может разрушаться (или, наоборот, образовываться) под воздействием этого излучения. При этом интенсивность, при которой большая часть упомянутых связей разрушается, может быть принята за значение переменной, равное 1, а меньшая интенсивность - равное 0. Кроме того, в случае если данная связь разрушается под действием излучения определенной частоты, то тогда лучше говорить о самой связи как о бинарной переменной (связь есть или ее нет - 1 или 0) или считать, что излучение может принимать не только бинарное значение, но и многозначное, например как функцию интенсивности от частоты). Кроме того, можно говорить и о более сложных ситуациях, когда используются сложные оптические эффекты, например, двухфотонное поглощение и подобные, когда появляется дополнительный параметр. Понятно, что такие случаи лишь расширяют возможности системы.

Если входной сигнал - значение рН или температуры, то различные лабильные связи могут быть разорваны при различных рН или температурах, при этом опять же имеет больший смысл говорить о значение переменной относящийся к связи, а не воздействию. С другой стороны, рН и температура имеют лишь одно измерение параметра в отличие от электромагнитного излучения, которое, как указано выше, имеет два параметра - интенсивность и частоту. Исходя из этого, переменные, соответствующие связям, не будут линейно независимы. При этом в определенных случаях удобнее считать рН и температуру не бинарной переменной, а многозначной.

Кроме того, входным сигналом может быть частица, молекула, ион или атом, которые либо способствуют образованию какой-либо связи (в т.ч. опосредуют ее), либо разрушают какую-либо связь, например, связь упомянутого связующего рецептора 1 и упомянутого блокирующего вещества или связь упомянутого связующего рецептора 2 и упомянутой блокируемой метки.

Связующим рецептором может быть, например, любой атом или молекула, имеющая комплементарную ей молекулу (лиганд). При этом парой «связующий рецептор - лиганд» может быть любая пара специфически взаимодействующих молекул. В качестве примера, но не органичения, можно привести следующие пары: антиген-антитело, олигонуклеотид-олигонуклеотид, лектин-углевод, лектин-гликопротеин, стрептавидин-биотин, протеин А-иммуноглобулин, фермент-субстрат, фермент-активатор-зимоген и пр. В приведенных парах лигандом или рецептором, в рамках данного описания, можно считать как первую часть, так и вторую, т.е. например, лиганд может быть антителом, а рецептор - антигеном к упомянутому антителу, лиганд может быть пектином, а рецептор к нему - соответствующим углеводом и т.п. В понятии лиганда для удобства описания подразумевается как сам лиганд, так и его аналоги, т.е. любые молекулы или молекулярные комплексы, и частицы, часть которых гомологична лиганду, в том числе комплексы молекул. Например, понятие "рецептор к лиганду" включает в себя понятие рецептор к аналогу лиганда. В одном из воплощений изобретения лиганд связующего рецептора 1 при этом может выполнять роль входного сигнала, конкурируя с блокирующим веществом за связывание со связующим рецептором 1 (в формате либо вытеснения блокирующего вещества из связи со связующим рецептором 1, либо ингибирования связующего рецептора 1 или блокирующего вещества, чтобы блокирующее вещество не могло связаться со связующим рецептором 1) или осуществляя связь блокирующего вещества со связующим рецептором 1.

Однако для определенной связи входной сигнал может не совпадать с лигандом (или его аналогом) или связующим рецептором 1, например в случае, если связующий рецептор 1 - никель-нитрилотриускусная кислота (или просто ион никеля, координационно связанный с агентом), а блокирующее вещество связывается с ним за счет полигистидиновой метки, то входным сигналом может быть, например, ион никеля или этилендиаминтетрауксусная кислота, вытесняющее блокирующее вещество из связи со связующий рецептором 1.

Кроме того, например, если связующий рецептор 1 - металлозависимый рецептор (например, конканавалин А, которому для связывания глюкозы требуются двухвалентные ионы), а блокирующее вещество несет на себе остатки глюкозы, то входным сигналом может быть этилендиаминтетрауксусная кислота, которая лишит конканавалин ионов металлов, за счет чего связь будет разорвана.

Как отмечалось выше, связь между связующим рецептором 1 и блокирующим веществом может быть и не основана на специфическом молекулярном взаимодействии. Это может быть любая связь, которая может быть либо образована, либо разрушена с помощью внешнего воздействия, примером которого являются электромагнитное излучение (например, фотоактивируемые кросс-сшивающие реакции), рН, температура, ферментативная реакция (сшивание различными ферментами, например, лигазами) и т.п. При этом само воздействие будет являться входным сигналом.

Кроме того, в одном воплощении изобретения упомянутый входной сигнал может разрушать, запрещать или опосредовать не только связь связующего рецептора 1 агента с блокирующим веществом, но и связь связующего рецептора 2 агента с блокируемой меткой так же, как описано выше. Необходимо заметить, что в приводимом ниже описании, иногда для удобства изложения будет упоминаться только связывание связующего рецептора 1 с блокирующим веществом, однако, где уместно, сказанное может также касаться связывания связующего рецептора 2 с блокируемой меткой.

Блокируемой меткой может быть любой атом, молекула или частица, пространственное или пространственно-электростатическое блокирование которой изменяет выходное воздействие. Примером блокируемой метки может служить любая детектируемая метка; флуоресцентная (в т.ч. атомарная или ионная), радиоактивная, магнитная, обладающая поверхностным плазменным резонансом и т.п. В случае флуоресцентной метки ее пространственная заблокированность может заключаться в невозможности тушителя флуоресценции подойти достаточно близко к флуорофору для его тушения или же, наоборот, Блокируемая метка может быть тушителем флуоресценции, а его блокировка может заключаться в невозможности флуорофора подойти к тушителю. Кроме того, блокируемая метка может быть одним флуорофором (или рецептором, меченным таким флуорофором) из пары флуорофоров, между которыми возможен Ферстеровский резонансный перенос энергии. При этом блокировка будет заключаться в невозможности компонентов этой пары сблизиться друг с другом. Кроме того, это может быть фермент, действие которого может быть детектировано. Например, это может быть фермент, в результате работы которого неокрашенный субстрат превращается в окрашенный продукт или нефлуоресцентный субстрат - во флуоресцирующий продукт. Кроме того, это также может быть фермент, запускающий каскадную реакцию, например, его субстратом является зимогенная форма другого фермента, который, будучи активированным, уже производит детектируемый сигнал в результате своей работы и т.п. Кроме того, блокируемая метка может быть любым рецептором, способным связать другую молекулу, причем такую, что факт связывания с этой молекулой может быть зарегистрирован. Например, упомянутая молекула может быть одной из вышеупомянутых детектируемых меток. Кроме того, например, эта молекула может быть иммобилизована на какой-либо поверхности или частице (например, на пластиковом планшете или иммунохроматографической тест-полоске), при этом детекция связывания упомянутой молекулы и блокируемой метки происходит за счет маркера, связанного с блокируемой меткой. В случае иммунохроматографической тест-полоски таким маркером это может быть, например, окрашенная полимерная частица, магнитная или золотая частица. В случае планшета удобным маркером также может быть, например, ферментная или флуоресцентная метка. Кроме того роль такого маркера может выполнять, в том числе, упомянутый агент или упомянутые молекулы на агенте, или молекулы в составе агента).

Кроме того, блокируемая метка может представлять собой несколько разных по своей природе меток, например, из тех, что упомянуты выше. При этом комбинированный сигнал от разных меток может изменять параметры выходного воздействия, например, повышая чувствительность или расширяя динамический рабочий диапазон действия входного сигнала. Приведенные примеры даны лишь для иллюстрации возможной природы блокируемой метки, а не для ограничения вариантов блокируемой метки.

Кроме того, блокируемая метка может создавать выходное воздействие не только заключающееся в создании детектируемого сигнала.

Выходным воздействием может быть любое изменение состояние системы или ее части, в том смысле, что можно отличить состояние системы без воздействия и при воздействии. Примером выходного воздействия может служить, изменение флуоресценции системы, радиоактивности, магнитных свойств системы и т.п.Причем появление радиоактивности может быть осуществлено, например, следующим образом. Пусть блокируемой меткой служит антитело. При разблокировании такой блокируемой метки она может связать радиоактивно-меченный антиген. При отмытии несвязавшегося антигена в системе остается радиоактивность. В случае если антитело не может связать антиген (воздействие заблокировано), после отмытия несвязавшегося антигена радиоактивности в образце будет существенно меньше (за счет недоотмытого антигена).

В одном воплощении метода выходным воздействием может быть любой детектируемый сигнал, создаваемый незаблокированной блокируемой меткой, и не создаваемый (или создаваемый в меньшей степени) заблокированной блокируемой меткой сигнал может детектироваться качественно (есть/нет) или измерен количественно, а затем соотнесен со значением логической функции. Детекция может быть осуществлена любым известным способом: оптическими средствами измерения, магнитными, электрохимическими и т.д.

В одном из воплощений метода выходное воздействие может определяться взаимодействием блокируемой метки с лигандом, иммобилизованным на твердой фазе, например, на иммунохроматографической полоске или планшете иммуноферментного анализа. При этом после добавления к комплексу логического элемента входных сигналов и ожидания нужного времени для срабатывания логического элемента, смесь, содержащая упомянутый комплекс логического элемента, пропускается по тест-полоске (как в стандартном методе иммунохроматографии) или инкубируется в планшете. Далее сигнал, пропорциональный количеству задержавшихся на твердой фазе агентов, т.е. агентов, провзаимодействовавших с иммобилизованным лигандом, считывается любым известным способом: либо по оптическому сигналу комплекса логического элемента, либо по магнитному сигналу или же биохимически проявляется (например, с помощью ферментативной реакции) за счет иных рецепторов, которые на себе несет агент.

Кроме того, в случае, когда блокируемая метка связывается с агентом посредством связующего рецептора 2 агента в зависимости от входного сигнала, а также, когда она ассоциирована с агентом без связующего рецептора 2, выходное взаимодействие может приводить к агрегации агентов. Например, в случае, когда к комплексу логического элемента добавляют вещество, взаимодействующее с незаблокированными, но присоединенными к агенту блокируемыми метками, таким образом, что с одной молекулой упомянутого вещества может связаться одновременно, по крайней мере, две блокируемые метки, принадлежащие различным агентам, то происходит агрегация агентов, которую можно детектировать любыми стандартными способами. Другой вариант реализуется следующим способом: используют, по крайней мере, два агента, причем блокируемая метка одного агента комплементарна блокируемой метке второго агента. При этом агрегацию частиц можно измерять любым известным способом: например турбодиметрически, по изменению характеристик плазменного резонанса в случае использования золотых наночастиц в качестве основы для одной или для обеих частиц, по изменению ЯМР-сигнала в случае использования магнитных частиц в качестве основы для одной или для обеих частиц и другими способами.

Однако агрегация агентов не всегда может быть полезным и достаточно чувствительным выходным воздействием. Когда необходимо произведения выходного воздействия, которое может быть зарегистрировано с высокой чувствительностью, выходное воздействие должно быть принципиально иным, нежели агрегация агентов. Так, в одном воплощении изобретения упомянутое выходное воздействие производится упомянутой блокируемой меткой упомянутого агента в зависимости от прямого или косвенного взаимодействия упомянутой блокируемой метки с объектом, который не приводит к связыванию двух агентов, т.е. не приводит к их агрегации. В другом воплощении метода, упомянутое выходное воздействие производится упомянутой блокируемой меткой упомянутого агента за счет прямого или косвенного взаимодействия упомянутой блокируемой метки с упомянутым объектом, который не находится на другом агенте, причем побочное взаимодействие двух агентов с одним упомянутым объектом не вносит существенного вклада в выходное воздействие. Это значит, что в случае, например, связывания с блокируемой меткой (например анти-флуоресцеиновыми антителами) белка, меченного флуоресцеином, выходное воздействие будет обуславливаться флуоресценцией флуоресцеина на агенте. При добавлении не слишком больших избытков упомянутого белка, меченного флуоресцеином, может происходить незначительная агрегация агентов друг с другом, связанная с тем, что упомянутый белок, меченный флуоресцеином, может связаться более, чем с одним агентом. При этом в данном воплощении изобретения, выходное воздействие будет определяться возможностью упомянутого белка, меченного флуоресцеином, связаться с агентом и произвести флуоресцентный сигнал, например, после отмывания несвязавшихся с агентом молекул упомянутого белка, а не за счет агрегации агентов, хотя в данном случае возможна и несущественная агрегация агентов, приводящая к несущественному тушению флуоресценции. Так, например, в другом воплощении изобретения упомянутое выходное воздействие производится упомянутой блокируемой меткой упомянутого агента в зависимости от прямого или косвенного взаимодействия упомянутой блокируемой метки с объектом, причем упомянутое выходное воздействие отлично от связывания агентов друг с другом. В другом воплощении изобретения упомянутое выходное воздействие производится упомянутой блокируемой меткой упомянутого агента в зависимости от прямого или косвенного взаимодействия упомянутой блокируемой метки либо с поверхностью твердой фазы (в том числе с поверхностью клетки), либо с объектом, производящим упомянутое выходное воздействие или изменяющим выходное воздействие, производимое блокируемой меткой, причем упомянутый объект отличен от агента или схожего с агентом аналога. Это значит, что указанное взаимодействие не подразумевает, что выходное воздействие определяется лишь агрегацией агентов друг с другом. Даже если агрегация и возникает, то выходное воздействие производится за счет другого феномена. Так, например, если блокируемая метка на агенте - поликлональное антитело против бычьего сывороточного альбумина (БСА), а упомянутый объект - бычий сывороточный альбумин, меченный флуоресцеином, то при разблокировании блокируемой метки на агенте, она будет связывать меченный флуоресцеином БСА из раствора. При этом т.к. блокируемая метка представляет из себя поликлональные антитела, то при малой концентрации меченного БСА, несколько агентов может связаться с одной молекулой меченного БСА, при этом может произойти частичная агрегация агентов. Однако в этом случае намного чувствительнее и легче, например, детектировать (если выходное воздействие должно произвести детектируемый сигнал) связавшийся с агентами флуоресцеин по его флуоресценции, нежели определять степень агрегации агентов. Кроме того, при добавлении существенного избытка меченного флуоресцеином БСА, специфическое связывание агентов посредством БСА не будет происходить, и следовательно, уменьшится степень агрегации агентов. В то же время флуоресцентный сигнал, будет все также пропорционален количеству разблокированных блокируемых меток, а не степени агрегации агентов. Необходимо заметить, что неспецифическая агрегация агентов может происходить и происходит практически в любом случае - при наличии входных сигналов или их отсутствии, поэтому не существует процессов, на которые абсолютно не влияет агрегация тех или иных веществ, участвующих в процессе. Кроме того, в вышеприведенном случае специфическая агрегация агентов за счет присоединения нескольких агентов к одной молекуле БСА может изменять флуоресцентный сигнал за счет, например, тушения флуоресценции. Однако если агрегация незначительна и БСА был добавлен в достаточном количестве, тушение флуоресценции будет лишь незначительно влиять на сигнал. В упомянутых случаях упомянутый объект, производящий выходное воздействие, может быть детектируемой меткой (флуоресцентной, магнитной, обладающей поверхностным плазменным резонансом), прямо производящей выходное воздействие в виде детектируемого сигнала, кроме того он может быть, например, ферментной меткой производящей флуоресцирующие молекулы из не флуоресцирующих и т.п. При этом выходное воздействие должно производиться именно упомянутым объектом, а не быть обусловленным взаимодействием с агентом. Кроме того, в тех случаях, когда упомянутый объект изменяет выходное воздействие, производимое блокируемой меткой, упомянутый объект может быть, например, тушителем флуоресценции блокируемой метки или ингибитором ферментной блокируемой метки. При этом выходное воздействие должно определяться именно блокируемой меткой, а не агентом (в отличие от случая определения агрегации носителей), а требование к упомянутому объекту быть отличным от агента или схожего с агентом аналога означает, что изменение выходного воздействия может быть достигнуто лишь за счет взаимодействия упомянутого объекта с блокируемой меткой безотносительно взаимодействия агентов друг с другом. Кроме того, схожий с агентом аналог подразумевает аналог устроенный подобно агенту, но имеющий другие связующие рецепторы, другие блокируемые метки или другие соответствующие им блокирующие вещества. Кроме того, в другом воплощении метода, когда блокируемая метка связывается с поверхностью твердой фазы агенты могут сами производить выходное воздействие, например, за счет того, что они могут быть зарегистрированы (в случае если они, например, являются окрашенными латексными частицами или золотыми, магнитными частицами, или с ним