用于微阵列的组合编码方法技术

技术编号:11490371 阅读:85 留言:0更新日期:2015-05-21 11:20
本发明专利技术涉及一种编码和解码微阵列的方法,所述微阵列用于检测在样品中一种或多种靶分析物的存在。本发明专利技术还公开了根据这些方法生产的微阵列和它们的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于微阵列的组合编码方法相关申请的交叉引用本申请要求2012年7月20日递交的英国专利申请No.1212902.9的优先权权益,为所有目的将其内容通过引用整体并入本文。
本专利技术总体上涉及一种用于编码和解码微阵列的方法。本专利技术还涉及一种微阵列。专利技术背景微阵列是用于研究和临床环境(clinicalsetting)的诊断应用的重要工具。微阵列制造中的一个主要过程是将生物分子(如蛋白和DNA)以受控的方式构图至固相支持物上。在传统的微阵列中,通过点样技术将生物分子(如蛋白和DNA)直接引入至固相基底表面上。但是,点样技术精确度差和可重复性低导致产生带有众多不准确的微阵列。另一方面,珠微阵列携带依次被缀合至生物分子的微珠。相比传统点样微阵列,珠微阵列具有显著优点,如一致性、灵活性和更快的动力学。珠微阵列提供更大的灵活性,因为可调整珠的表面化学以满足生物分子被缀合至珠上。潜在地,任何微阵列(如药物微阵列、代谢物微阵列、脂质微阵列或碳水化合物微阵列)可采用珠制备。此外,因为珠的尺寸可以被制成相同的,珠微阵列确保一致性的结果。但是,珠微阵列的主要问题之一是,编码和解码单个珠以确定珠的身份和珠所携带的分子的类型。目前,珠阵列通常以“液体阵列”或“平面阵列”的形式出现。在液体阵列中,珠保持在悬液中并通过物理标记(例如颜色标签)在基于流式细胞仪(如,VeraCodeTM分析(assays),IlluminaInc.,SanDiego,California,UnitedStatesofAmerica;和xMAPTM配准(referencing),LuminexCorporationofAustin,Texas,UnitedStatesofAmerica)的分析过程中被读出并解码。在平面阵列中,珠沉积于基底材料上并通常通过物理标记(例如颜色标签、寡核苷酸序列、珠形状和大小或其它方式)被识别。所述阵列通常采用显微镜或微阵列扫描仪通过采集图片进行分析。两种方法均受制于需要针对每个微珠的物理标签以区别其表面上携带不同功能分子的不同珠群体。制备不同标签或具有所需大小的1000-100000种不同标签的标签文库是复杂的,并且迄今为止仅被部分地解决。目前,市售的是最大数量约500种标签的文库。此外,标签的使用增加了微阵列制造的复杂性和成本。标签还可能干扰分析物结合以及随后珠的读出。因此,需要提供一种用于不需要标签的微阵列编码和解码的方法,所述方法克服或至少缓解上述一个或多个缺点。还需要提供一种微阵列,其克服或至少缓解上述一个或多个缺点。专利技术概述根据第一个方面,提供一种编码微阵列的方法。所述方法包括a)将至少一个批次的颗粒沉积到微阵列的基底上,其中每个批次的颗粒包含至少两个子批次的颗粒,并且其中在沉积超过一个批次的颗粒的情况下每个批次的颗粒分别沉积,并且在沉积之后对所述微阵列上每个批次的颗粒采集图像,以识别每个批次的颗粒在所述微阵列上的位置,其中(i)在只有一个批次的颗粒沉积的情况下,每个子批次的颗粒的数量对该子批次的颗粒是独一无二的,这导致对于所述一个批次独一无二的颗粒数量比;或(ii)在至少两个批次的颗粒沉积的情况下,对于每个批次颗粒数量比是相同的或者互相不同;其中沉积在所述微阵列上的每个子批次的颗粒能够结合特异性的靶分析物,其中与各自批次的所有其它子批次相比,一个批次的每个子批次结合不同的靶分析物;以及b)记录关于一个或多个批次的颗粒的位置信息和在a)中针对根据该方法产生的每个微阵列所获得的一个或多个批次的颗粒数量比的信息;其中批次内的颗粒位置和颗粒数量比允许确定哪种靶分析物存在于要用该微阵列分析的测试样品中,或者在仅有一个批次沉积的情况下该批次的颗粒数量比允许确定哪种靶分析物存在于要用该微阵列分析的测试样品中。根据第二个方面,本专利技术提供了解码通过上述方法获得的微阵列的方法。其中所述方法包括:a.分析从一个实体获得的图像,所述实体采用根据权利要求1中所述的微阵列进行筛选测试;其中所述图像的分析包括:(i)确定可检测信号的位置和数量或强度,所述可检测信号获取自所述靶分析物与沉积在所述微阵列上的颗粒的结合;以及(ii)通过将在(i)中所获得的信息与权利要求1的步骤b)中所记录的信息进行比较来对(i)中所获得的信息进行解码,以识别与所述微阵列的颗粒结合的靶分析物。根据第三个方面,本专利技术提供了用于检测样品中一种或多种靶分析物的存在的微阵列,所述微阵列包含:其上具有一个或多个用于与所述样品中存在的所述一种或多种靶分析物结合的结合位点的颗粒的阵列,其中所述颗粒阵列包含至少两个颗粒子集,每个子集具有针对一种或多种对该子集是独一无二的靶分析物的至少一个结合位点,并且其中每个子集的颗粒数量是已知的,并且每个子集的已知的颗粒数量用于产生颗粒子集的比值,以检测在该样品中两种或更多种靶分析物的存在。在一个实施方案中,提供了如本文所述的微阵列,其中所述比值在100/1和1/1之间。在另一个实施方案中,提供了如本文所定义的微阵列,其中所述比值在11/1和1/1之间。在一个实施方案中,提供了如本文所定义的微阵列,其中所述比值是质数。在另一个实施方案中,提供了如本文所定义的微阵列,其中每个子集的已知的颗粒数量对该子集是独一无二的。在一个实施方案中,提供了如本文所定义的微阵列,其中当靶分析物结合颗粒的至少一个结合位点时每个颗粒发射可检测信号的变化。在一个实施方案中,提供了如本文所定义的微阵列,其中所述颗粒的可检测信号的变化是光学信号。在一个实施方案中,提供了如本文所定义的微阵列,其中一个子集的颗粒的结合位点仅结合一种靶分析物。在一个实施方案中,提供了如本文所定义的微阵列,其中所述颗粒选自微珠和生物实体。在一个实施方案中,提供了如本文所定义的微阵列,其中所述微珠具有选自以下形状:微球、微胶囊、微棒、微立方体和微管。在一个实施方案中,提供了如本文所定义的微阵列,其中所述微珠由选自以下的材料形成:塑料、陶瓷、玻璃、金属、金属氧化物、二氧化硅、聚苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸聚合物、琼脂糖、纤维素、尼龙、交联的胶束、特氟龙、顺磁材料、氧化钍溶胶、碳石墨、二氧化钛、乳胶、交联的葡聚糖和用于肽、核酸和有机部分合成的组合物或其混合物如金属填充的聚合物颗粒。在一个实施方案中,提供了如本文所定义的微阵列,其中所述生物实体选自:细胞、细菌或病毒颗粒。在一个实施方案中,提供了如本文所定义的微阵列,其中所述颗粒大小为0.1-500μm、或0.1-200μm、或0.1-100μm、或1-100μm、或1-10μm。在一个实施方案中,提供了如本文所定义的微阵列,其中每个颗粒包含一种或多种能够与一种或多种靶分析物结合的活性剂。在一个实施方案中,提供了如本文所定义的微阵列,其中每个颗粒上一种或多种活性剂的结合位点数量是已知的,并用于产生结合位点的比值,以表明两种或更多种靶分析物的存在。在又一个实施方案中,提供了如本文所定义的微阵列,其中所述颗粒包含能够检测至少两种靶分析物的至少两种活性剂,并且其中每个颗粒上的结合位点数量是已知的,并用于产生结合位点的比值,以表明所述样品中两种或更多种靶分析物的存在。在另一个实施方案中,提供了如本文所定义的微阵列,其中所述活性剂是化学活性剂或生物活性本文档来自技高网...

【技术保护点】
编码微阵列的方法,其中所述方法包括:a)将至少一个批次的颗粒沉积到基底上形成微阵列,其中每个批次的颗粒包括至少两个子批次的颗粒,并且其中在沉积超过一个批次的颗粒的情况下每个批次的颗粒分别沉积,并且在沉积之后对所述微阵列上的每个批次的颗粒采集图像,以识别每个批次的颗粒在所述微阵列上的位置,其中(i)在只有一个批次的颗粒沉积的情况下,每个子批次的颗粒的数量对该子批次的颗粒是独一无二的,这导致对于所述一个批次独一无二的颗粒数量比;或(ii)在至少两个批次的颗粒沉积的情况下,对于每个批次颗粒数量比是相同的或者互相不同;其中形成所述微阵列的沉积在所述基底上的每个子批次的颗粒能够结合特异性的靶分析物,其中与各自批次的所有其它子批次相比,一个批次的每个子批次结合不同的靶分析物;以及b)记录关于一个或多个批次颗粒的位置的信息和在a)中针对根据该方法产生的每个微阵列所获得的一个或多个批次的颗粒数量比的信息;其中颗粒的位置和批次内的颗粒数量比允许确定哪种靶分析物存在于要用所述微阵列分析的测试样品中,或者在仅有一个批次沉积的情况下该批次的颗粒数量比允许确定哪种靶分析物存在于要用所述微阵列分析的测试样品中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.20 GB 1212902.91.编码微阵列的方法,其中所述方法包括:a)将至少一个批次的颗粒沉积到基底上形成微阵列,其中每个批次的颗粒包括至少两个子批次的颗粒,并且其中在沉积超过一个批次的颗粒的情况下每个批次的颗粒依次沉积,并且在每一批次沉积之后对所述基底采集图像,以识别每个新沉积的批次的颗粒在所述微阵列上的位置,其中(i)在只有一个批次的颗粒沉积的情况下,每个子批次的颗粒的数量是已知的并且对该子批次的颗粒是独一无二的,这导致对于所述一个批次已知的独一无二的颗粒数量比;或(ii)在至少两个批次的颗粒沉积的情况下,每个子批次的颗粒的数量是已知的并且对于每个批次颗粒数量比是相同的或者互相不同;其中形成所述微阵列的沉积在所述基底上的每个子批次的颗粒能够结合特异性的靶分析物,其中与各自批次的所有其它子批次相比,一个批次的每个子批次结合不同的靶分析物;以及b)记录关于一个或多个批次颗粒的位置的信息和在a)中针对根据该方法产生的每个微阵列所获得的一个或多个批次的已知颗粒数量比的信息;其中颗粒的位置和批次内的子批次的已知颗粒数量比的组合允许检测哪种靶分析物存在于要用所述微阵列分析的测试样品中,或者在仅有一个批次沉积的情况下该批次内的子批次的已知颗粒数量比允许检测哪种靶分析物存在于要用所述微阵列分析的测试样品中。2.解码通过权利要求1中所述的方法获得的微阵列的方法,其中所述方法包括:a.使用权利要求1中所述的微阵列,对在将所述微阵列与待进行分析的样品接触后获得的图像进行分析;其中所述图像的分析包括:(i)确定可检测信号的位置和数量或强度,所述可检测信号获取自所述靶分析物与沉积在所述微阵列上的颗粒的结合;以及(ii)通过将在(i)中所获得的信息与权利要求1的步骤b)中所记录的信息进行比较,以识别与所述微阵列的颗粒结合的靶分析物,从而对(i)中所获得的信息进行解码。3.根据权利要求1的方法获得的用于检测样品中一种或多种靶分析物的存在的微阵列,所述微阵列包含:其上具有一个或多个用于与所述样品中存在的所述一种或多种靶分析物结合的结合位点的颗粒阵列,其中所述颗粒阵列包含至少两个颗粒子集,每个子集具有针对一种或多种对该子集是独一无二的靶分析物的至少一个结合位点,并且其中每个子集的颗粒数量是已知的,并且每个子集的已知颗粒数量用于产生颗粒子集的比值,以检测所述样品中两种或更多种靶分析物的存在。4.根据权利要求3所述的微阵列,其中所述比值在100/1和1/1之间。5.根据权利要求4所述的微阵列,其中所述比值在11/1和1/1之间。6.根据权利要求3-5任一项所述的微阵列,其中所述比值是质数。7.根据权利要求3-5任一项所述的微阵列,其中每个子集的已知的颗粒数量对该子集是独一无二的。8.根据权利要求3-5任一项所述的微阵列,其中当靶分析物结合所述颗粒的至少一个结合位点时,每个颗粒发射可检测信号的变化。9.根据权利要求8所述的微阵列,其中所述颗粒的可检测信号的变化是光学信号。10.根据权利要求3-5任一项所述的微阵列,其中一个子集的颗粒的结合位点仅结合一种靶分析物。11.根据权利要求3-5任一项所述的微阵列,其中所述颗粒选自微珠和生物实体。12.根据权利要求11所述的微阵列,其中所述微珠具有选自以下的形状:微球、微胶囊、微棒、微立方体和微管。13.根据权利要求11所述的微阵列,其中所述微珠由选自以下的材料形成:塑料、陶瓷、玻璃、金属、金属氧化物、二氧化硅、聚苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸聚合物、琼脂糖、纤维素、尼龙、交联的胶束、顺磁材料、氧化钍溶胶、碳石墨、乳胶和交联的葡聚糖。14.根据权利要求13所述的微阵列,其中所述塑料为特氟龙。15.根据权利要求13所述的微阵列,其中所述金属氧化物为二氧化钛。16.根据权利要求11所述的微阵列,其中所述微珠由金属填充的聚合物颗粒形成。17.根据权利要求11所述的微阵列,其中所述生物实体选自:细胞、细菌或病毒颗粒。18.根据权利要求3-5任一项所述的微阵列,其中所述颗粒大小为0.1-500μm或0.1-200μm或0.1-100μm或1-100μm或1-10μm。19.根据权利要求3-5任一项所述的微阵列,其中每个颗粒包含一种或多种能够与一种或多种靶分析物结合的活性剂。20.根据权利要求19所述的微阵列,其中每个颗粒上一种或多种活性剂的结合位点数量是已知的,并用于产生结合位点的比值以表明两种或更多种靶分析物的存在。21.根据权利要求19所述的微阵列,其中所述颗粒包含能够检测至少两种靶分析物的至少两种活性剂,并且其中每个颗粒上活性剂的结合位点数量是已知的,并用于产生结合位点的比值以表明所述样品中两种或更多种靶分析物的存在。22.根据权利要求19所述的微阵列,其中所述活性剂是化学活性剂或生物活性剂。23.根据权利要求22所述的微阵列,其中所述活性剂选自:代谢物、酶、抗体、激素、凝集素、杀虫剂、抗原、受体、寡肽、配位复合物、适体、细胞、细胞碎片、病毒颗粒、多糖、脂质及其混合物。24.根据权利要求23所述的微阵列,其中所述抗原为过敏原。25.根据权利要求22所述的微阵列,其中所述活性剂为肽。26.根据权利要求22所述的微阵列,其中所述活性剂为蛋白。27.根据权利要求22所述的微阵列,其中所述活性剂为核酸。28.根据权利要求22所述的微阵列,其中所述活性剂为多核苷酸。29.根据权利要求22所述的微阵列,其中所述活性剂为有机小分子。30.根据权利要求22所述的微阵列,其中所述活性剂为药物。31.根据权利要求22所述的微阵列,其中所述活性剂为脂肪酸。32.根据权利要求22所述的微阵列,其中所述活性剂为碳水化合物。33.根据权利要求3-5任一项所述的微阵列,其中所述颗粒用标识加标签。34.根据权利要求33所述的微阵列,其中所述标识选自:荧光标签、条形码、化学标识、量子点、核酸标识、雕刻和射频标签。35.根据权利要求33所述的微阵列,其中所述标识为微结构。36.检测样品中一种或多种靶分析物的存在的系统,所述系统包括:根据权利要求3所述的微阵列;检测器,其被配置为用于检测由颗粒发射的可检测信号的变化;处理器,其被配置为对基于在可检测信号中所检测到的变化发射可检测信号的变化的颗粒计数,以检测对所述颗粒子集是独一无二的一种或多种靶分析物的存在或不存在。37.根据权利要求36所述的系统,还包括:成像器,被配置为用于对所述微阵列成像;存储器,被配置为用于基于由成像器获得的图像记录每个颗粒的位置;以及其中所述处理器被配置为用于查询所述存储器,并将所记录的每个颗粒的位置与从检测器所接收的数据进行比较,以识别对所述颗粒子集是独一无二的一种或多种靶分析物的存在或不存在。38.根据权利要求36-37任一项所述的系统,其中当靶分析物结合颗粒的至少一个结合...

【专利技术属性】
技术研发人员:迪特尔·特劳
申请(专利权)人:新加坡国立大学
类型:发明
国别省市:新加坡;SG

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