生化分析的系统、设备和方法技术方案

本发明专利技术提供对样品（例如细胞或核酸）进行生化分析的系统、设备和方法。对样品进行分析以获取分子信息，并且样品仍可被用于后续分析或测试。所提供的系统、设备和方法以及系统可用于以高通量的方式对生物样品进行定量和高并行的生化反应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】要求优先权本国际申请要求于2011年7月14日提交的美国临时申请号61/507,966的优先权和权益，所述美国临时申请标题为“生化分析的系统、设备和方法”（参考文献144,717-025），所述申请的整体内容通过引用合并入本文。相关申请信息本申请涉及于2008年8月8日提交的，于2009年2月12日公开的美国申请2009/0042737，所述申请标题为“相关的、多参数单细胞测量和残余生物材料回收的方法和装置”，所述申请的整体内容通过引用合并入本文。本申请没有要求所述美国申请的优先权。专利
本专利技术提供了对样品(例如细胞或核酸)进行生化分析的系统、设备和方法。分析样品以获取分子信息，并且样品优选地仍可被用于后续分析或测试。本专利技术所提供的系统、设备和方法对以高通量的方式对生物样品进行定量和高并行的生化反应是有用的。专利技术背景在溶液中进行的反应例如生化反应经常在腔室或其它容器内实施。此类腔室或反应容器，通常是由玻璃或塑料制成的，包括例如试管、微量离心管、毛细管和微量滴定板。目前应用的反应室不适用于1微升以下的体积，原因是例如反应室内的大端部体积（large head volume）的问题，其导致反应溶液的蒸发损失，并且难以向反应室中添加和从中移除反应混合物。相应地，可用的反应室不能为回收反应混合物用于后续测试或分析提供便利的手段。许多类型的生物化学反应，例如核酸扩增，需要温度循环。许多反应室的材料是差的热导体，因此涉及到反应容器的温度变化和整个样品体积的温度变化的平衡时，会产生时间滞后。此种温度变化和温度平衡的滞后导致循环时间延长，单个反应中的不均匀反应条件，以及多重反应缺乏再现性，无论是同时的还是连续的。通常需要对大量相同的样品进行一系列实验。通常这组样品必须连续地复制，或通过手动或通过机械液体递送系统。这些过程可能是缓慢的，因为它们依赖于将被复制的样品的总数，以及如果适用的话，机器人的速度。另外，可能有必要对同一个样品进行多个生化反应。目前的系统不允许对样品进行连续反应。实时聚合酶链反应（qPCR）是用于定量测定从生物样品（例如细胞或血浆）中提取的DNA和RNA的技术。大多数qPCR反应是在大体积反应（bulk reaction）中使用相当于10,000至100,000个细胞的混合基因组完成的。越来越多的研究人员对测定生物样品，包括例如单个细胞或血浆中的游离核酸的遗传内容感兴趣，但这项工作由于试剂的高成本和目前可用的劳动密集型人工方法受到阻碍。即使是最先进机器人和1536微孔板，使用范围在1-10μL每孔，超过几百个孔后仍然造价昂贵。在罕见事件（例如罕见等位基因）发生在小部分目标遗传物质的情况下，逐一检查数千个生物样品的等分试样可能是可取的。如果不付出巨大的时间和金钱成本，目前的技术无法达到这个级别的通量。此外，目前的技术是端点系统，无法轻易回收生化反应后的遗传物质用于后续测试或分析，例如测序。因此，需要一种适合于对微量生物样品进行生化反应的系统、设备和方法。另外一个需求是对回收这种经反应的样品用于后续分析或测试的改进方法。专利技术概述本专利技术提供了对样品（例如细胞或核酸）进行生化反应的系统、设备和方法。在某些实施方案中，本专利技术提供了用于对样品进行生化反应的集成系统，其优选地包括：反应模块，所述反应模块包括装置，所述装置包括多个分散的反应体积，所述反应体积包括试剂和样品，其中所述反应体积可用来对所述样品进行一个以上的生化反应；用于分散装置中所述样品的分散模块，其中所述分散模块作用连接至所述装置；包括加热元件和热控制元件的热模块，所述热模块作用连接至所述装置；检测来自分散的反应体积的信号的检测模块；作用以从各个所述多个分散体积中单独地回收一部分或基本上所有的经反应的材料的回收模块，其中所述回收模块作用连接至装置。任选地，所述反应模块或装置被配置成接收油，以减少其他材料从反应体积中蒸发。可使用一种或多种油。所述油可以是非挥发性的，或具有相同或不同的挥发性特质。在一个方面，所述装置是载片、微孔板或光盘微孔阵列。在其他方面，各个所述反应体积的体积足够小，以增强与大体积反应相比的反应动力学。在其他方面，所述反应体积小于1微升。在另一个方面，所述样品是细胞、核酸、全基因组、粗细胞裂解物、口腔拭子、血浆、血清、全血或尿液。在另一个方面，所述试剂是裂解缓冲液、中和缓冲液或扩增混合物。在另一个方面，所述装置是载片、微孔板或微孔盘。在另一个方面，所述反应体积被容纳在反应室中，所述反应室被配置成接收所述试剂和所述样品。在其它方面，所述试剂足以进行聚合酶链反应（PCR）或等温扩增。在其它实施方案中，所述系统还包括用于对所述经反应的材料进行测序的测序仪。在其它方面，所述回收模块包括针工具、移液管、载片或吸收性材料，在另一个方面，所述热模块还包括第二加热元件。在其它方面，本专利技术进一步提供了用于分析样品的方法，所述方法优选地包括：将所述样品和试剂分散成多个分散的反应体积中；对所述分散的反应体积进行生化反应；检测来自所述分散的反应体积的信号；以及从所述分散的反应体积回收至少一部分或基本上全部的经反应的材料。在一个方面，所述方法进一步包括扩增所述分散的反应体积中的所述样品。在其他方面，所述方法进一步包括对所述经反应的材料进行测序。在其他方面，所述方法进一步包括对所述经反应的材料实施阵列比较基因组杂交技术（a-CGH）。在其他方面，所述方法进一步包括对所述经反应的材料进行基因分型。在另一个方面，所述方法进一步包括测量所述经反应的材料中的基因表达。任选地，一种或多种油，无论是挥发性或非挥发性的，可被提供给反应体积以减少蒸发。在本专利技术的又一个方面，提供了用于接收装置的设备，该设备包括：基面和顶面以及包括用于接纳所述装置的至少一个开口的侧壁；一对隔开的导轨，用于使得所述装置接触所述基底并防止所述装置和所述顶面之间的接触；所述设备被配置成进一步接收流体。在一个方面，所述设备进一步包括密封装置，以将所述载片密封到所述装置中。在另一个方面，所述液体是油。在其它方面，所述油是矿物油、硅油或氟代烃油。在又一个方面，所述装置是载片。附图概述图1显示了本专利技术的集成系统的一个实施方案。图2显示了本专利技术的集成系统的一个实施方案的框图。图3A显示了对本专利技术所述的系统、设备和方法有用的装置的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对样品进行生化反应的集成系统，其包括：（ａ）反应模块，所述反应模块包括：包括多个分散的反应体积的装置，所述反应体积包括试剂和样品，其中所述反应体积可用于对所述样品进行一次以上的生化反应；（ｂ）用于分散所述装置中的所述样品的分散模块，其中所述分散模块作用联接至所述装置；（ｃ）包括加热元件和热控制元件的热模块，其中所述热模块作用联接至所述装置;（ｄ）检测来自分散的反应体积的信号的检测模块；（ｅ）作用以从各个所述多个分散的反应体积单独回收至少一部分或基本上全部的经反应的材料的回收模块，其中所述回收模块作用联接至该装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.14 US 61/507,9661.一种对样品进行生化反应的集成系统，其包括：
（ａ）反应模块，所述反应模块包括：包括多个分散的反应体积的
装置，所述反应体积包括试剂和样品，其中所述反应体积可用于对所述
样品进行一次以上的生化反应；
（ｂ）用于分散所述装置中的所述样品的分散模块，其中所述分散
模块作用联接至所述装置；
（ｃ）包括加热元件和热控制元件的热模块，其中所述热模块作用
联接至所述装置;
（ｄ）检测来自分散的反应体积的信号的检测模块；
（ｅ）作用以从各个所述多个分散的反应体积单独回收至少一部分
或基本上全部的经反应的材料的回收模块，其中所述回收模块作用联接
至该装置。
2.根据权利要求1的系统，其中所述装置是载片、微孔板或光盘微
孔阵列。
3.根据权利要求1的系统，其中各个所述反应体积的体积足够小，
以增强与大体积反应相比的反应动力学。
4.根据权利要求1的系统，其中所述反应体积小于1微升。
5.根据权利要求1的系统，其中所述样品是细胞、核酸、全基因组、
粗细胞裂解物、口腔拭子、血浆、血清、全血或尿。
6.根据权利要求1的系统，其中所述试剂是裂解缓冲液、中和缓冲
液或扩增混合物。
7.根据权利要求1的系统，其中所述反应体积中被容纳在反应室中，
所述反应室被配置为接收所述试剂和所述样品。
8.根据权利要求1的系统，其中所述试剂足以进行聚合酶链式反应
或等温扩增。
9.根据权利要求1的系统，其中所述系统进一步包括用于对所述经
反应的材料进行测...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·安，B·莱，A·J·派佛，Y·张，H·张，
申请(专利权)人：赛路拉公司，
类型：发明
国别省市：美国;US