用于分离、放大和检测目标核酸序列的自动化系统技术方案

本发明专利技术提供了一种准备和检测目标核酸的系统和方法。该系统集成了移液管（５２２）、提取器（５１６）、化验读数器（５０２）以及其它部件，包括选择性适应关节式机器臂（ＳＣＡＲＡ）（５２４）。以前单独存在诊断工具的协同集成产生了一种系统和方法，借助于它只需要最低程度的人工干预。本发明专利技术的系统提供了精确得多的分离、放大和检测目标核酸的方法。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核酸的检测。具体地，本专利技术涉及在完全自动化和集成的系统中分离、放大和检测目标核酸的系统和方法，所述自动化集成系统包括移液管、提取器以及化验读数器(assay reader)，以及许多其它设备，用于检测目标核酸。相关的主题公开于同时待审的美国临时专利申请Serial No.60/380,859(申请日2002年5月17日)，其全部内容在此引为参考。
技术介绍
这里所描述和引用的文献是所请求保护的专利技术的现有技术。许多分子生物学技术，比如核酸排序，通过核酸杂交(杂化)来直接检测特定核酸序列，以及核酸序列放大技术，要求将核酸(DNA或者RNA)与其余的细胞成份分离开。这个过程通常包括下述步骤收集样本试管中的细胞，用热或者使细胞破裂而将核酸(DAN或者RNA)释放到试管中的溶液中的试剂来使细胞分解。然后将试管置于离心机中，然后旋转样本，使得洗把的各种成份在试管中分成密度层。可以用移液管或者合适的一起将核酸层从样本中取出。然后可以洗涤样本，用合适的试剂比如荧光探测剂(fluorescein probe)加以处理，以便可以在设备比如Becton Dickinson and Company制造的BDProbeTecET系统中检测到核酸。该系统在授予Andrews等人的美国专利No.6,043,880中有描述。该专利的全部内容在此引为参考。尽管从细胞样本中分离核酸的现有技术是普通适用的，但是这样的方法一般比较耗时和复杂。当手工操作时，由于其复杂性和与基于核酸的化验的处理步骤的数量多，也会引入操作误差、病原体暴露以及化验之间的交叉污染。另外，尽管离心处理在从其它细胞成份中分离核酸方面通常是有效的，但是某些杂质与核酸具有相同或者类似的密度，也会被收集到核酸层中，从而必须从具有核酸的细胞样本中去除。最近已经开发了一种技术，能够更有效地从细胞的其余成份中分离核酸。这种技术涉及使用顺磁性微粒，在授予Mathew P.Collis的美国专利No.5,973,138中有描述。该专利的全部内容在此引为参考。在这种技术中，顺磁性或者词性或者可磁化微粒与细胞样本一起被置入酸溶液中。当细胞样本被溶解而释放出核酸时，核酸被可逆地结合到所述微粒上。然后用已知的技术比如离心分离、过滤或者用磁力，将所述微粒与溶液的其余部分分离。这样就可以从溶液中去除结合了核酸的微粒，将其置入合适的缓冲溶液中，使得核酸与所述微粒脱离。然后可以用上述任何技术将微粒与核酸分离。在专利3,988,240，4,895,650，4,936,687，5,681,478，5,804,067以及5,567,326，欧洲专利申请EP905520A1以及公开的PCT申请WO96/09550中描述了操纵磁微粒的系统和方法的例子。这些文献的内容在此引为参考。还存在在容器之间移动溶液的技术，比如用试管、样本井(samplewell)等。在一种自动化移液技术中，为了适当地控制移液装置以从样本容器比如试管中抽取液体，需要直到试管中的样本液体的页面高度，以便可以将移液管下降到合适的深度。还需要检测移液管管嘴是否合适地连接到了移液设备。现有的检测容器中的液面高度的方法包括使用导电性检测。该方法要求使用连接到敏感放大器的导电移液管管嘴，该放大器检测移液管管嘴接触离子溶液时电容的微小变暖。这种已知系统中的移液管管嘴检测是通过将导电移液管管嘴的末端与接地导体接触而实现的。这种方法的缺点包括导电移液管管嘴的成本高，并且该方法只是对离子溶液能够有效工作。换句话说，如果液体是非导电的，则不能提供合适的电路来接通移液管管嘴中的导体之间的电路。在授予Atake的美国专利No.4,780,833中描述了测量移液管中的页面高度的系统和方法，该专利的内容在此引为参考。该系统和方法涉及吸取要测量的液体，将液体保持在微移液管中，并对移液管提供一个具有大的内径的存储部分和直径较小的纤细管形部分。还包括一个压力计来测量移液管中的势头。如果直到移液管中的测得的液压头以及液体的具体重力，就可以确定移液管中所包含的液体的量。用在分子生物学方法中的设备可以包括上述移液设备，连同机器人设备一起，提供精确控制的运动以安全、细致地将生物学液体从一个容器移动到另一个容器。一般，这些机器人设备能够耦合一个或者多个上述移液管管嘴，并使用气泵或者其它合适的加压设备来将样生物学样本液体抽入移液管端部中。能够通过在从患者获得的样本中检测特有细菌DNA序列的存在而识别特定细菌的DNA探测剂的出现，已经极大地提高了临床诊断测试的速度和可靠性。例如，使用DNA探测剂技术，对结核杆菌的测试可以数小时内完成。这允许更迅速地开始治疗，而不需要更长的患者隔离时间。核酸序列分离技术和上述移液技术可以用来准备要在用于诊断目的的DNA探测剂技术中使用的样本。在用于临床诊断目的的DNA探测剂的出现过程中，通常进行核酸放大反应，以将目标核酸倍增为许多拷贝或者放大体(amplicons)。核酸放大反应的离子包括线位移放大(strand displacementamplification(SDA))、滚动循环放大(rolling circle amplification(RCA))、自持序列复制(self-sustained sequence replication(3SR))、转录中介放大(transcription-mediated amplification(TMA))、基于核酸序列的放大(nucleic acid-sequence-based amplification(NASBA))、连接酶链反应(ligase chain reaction(LCR))以及聚合酶链反应(polymerase chain reaction(PCR))。在文献中对核酸放大的方法有描述。例如，PCR放大在Mullis等人的美国专利4,683,195，4,683,202和4,800,159中，以及在Methods in Enzymology，155335-350(1987)中有描述。SDA的例子可以在Walker，PCR Methods andApplications；325-30-(1-993)；Walker et.al.的Nucleic Acids Res.，201691-1996(1992)以及Proc.Nall.Acad.Sci.，89392-396(1991)中找到。LCR在美国专利5,427,930和5,686,272中有描述。在出版物中还提供了不同的TAA格式，比如Burg等人的美国专利5,437,990，Kacian等人的美国专利5,399,491和5,554,516以及Gurgeras等人的国际申请PCT/US87/01966以及国际申请WO 88/01302，还有国际申请PCT/US88/02108和国际申请WO 88/10315。核酸放大体(amplicons)的检测可以以多种方式进行，这些方式都包括目标DNA和特定探测剂之间的杂化(结合)(hybridization(binding))。许多通用的DNA探测剂探测方法涉及使用荧光染料。一种检测方法是荧光能量转移。在该方法中，用在受到外部源的激励时发光的荧光燃料和抑制荧光染料在自然状态下发光的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理包含在至少一个样本中的感兴趣的组分的自动化系统，包括：提取装置，适合从所述样本中提取所述感兴趣的组分；检测装置，适合检测由所述提取装置提取的所述感兴趣的组分的存在；以及机器人设备，适合自动地将所提取的所述感兴趣的组分从所述提取装置转移到所述检测装置，其中，所述机器人设备包括一个选择性适应关节式机器臂（ＳＣＡＲＡ）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯福特，马修克里斯，布兰德利托马斯，蒂莫西汉森，
申请(专利权)人：贝克顿迪金森公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]