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用于样品体积中的靶的qPCR和基于阵列的分析的方法、系统和装置制造方法及图纸

技术编号:43163209 阅读:2 留言:0更新日期:2024-11-01 19:56
本发明专利技术涉及允许使用实时且基于阵列的检测快速分析单个样品体积内的多个核酸靶的方法、系统和装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及允许使用实时和基于阵列的检测两者快速分析单个样品体积内的多个核酸靶的方法、系统和装置。背景近年来,一直在努力开发和制造能够“在装置上”进行各种化学和生化分析及合成的微流体装置,例如盒。目标是提供允许在护理点(poc)或护理点附近以及时且有效方式进行先前基于实验室的活动的装置。这样的微流体装置可以适于与自动化系统一起使用,从而提供另外的益处,诸如降低成本和减少操作者错误。在许多情况下,期望这样的微流体装置能够进行分子技术(包括核酸扩增)。聚合酶链式反应(pcr)扩增技术是分子生物学的重要基石。pcr扩增自产生以来就被用于分析和研究核酸序列。常规聚合酶链式反应(pcr)方法扩增样品中的单个靶序列。如现在熟知的,对靶序列特异性的一对引物连同许多特异性反应物(包括聚合酶、dntp和阳离子诸如镁)暴露于热循环以产生靶序列的大量拷贝(扩增子)。实时pcr(也称为定量pcr或qpcr)允许实时监测靶序列的扩增,因为它将荧光染料掺入扩增的靶(扩增子)中,并且使用荧光计检测所得的荧光。可以在每个循环之后测量荧光,并且荧光信号的强度反映在该点处存在的扩增子的量。这可以是有用的,因为它可以允许非常快速鉴定样品中靶序列的存在,因为可以在荧光强度增加到高于背景荧光的点处鉴定存在。这也可以提供定量水平,因为荧光强度增加到高于可检测水平的点与样品中模板dna分子的初始数量成比例地对应。多重pcr反应现在被用于允许同时扩增多个靶序列。多重qpcr反应也是可能的。多个引物组(每组对不同的靶序列是特异性的)与用在光谱上不同的荧光团标记的探针组合使用。然而,可用的荧光团标记的有限数量,以及它们的发射光谱的重叠,确实意味着多重pcr的建立可能具有挑战性,并且可以分析的靶的数量是有限的。微阵列(通常称为基因阵列、dna芯片或生物芯片)可以用于同时筛选大量基因靶。许多不同的核酸或寡核苷酸探针(oligos)附接至固体表面。探针将在严格条件下与cdna或crna靶杂交。探针/靶杂交通常在靶扩增期间用掺入的荧光染料标记靶时被检测。在洗涤微阵列之后,仅结合的靶将是可检测的,并且信号的位置允许鉴定结合的靶。虽然以上技术已经在实验室中使用了许多年,但是最近已经开发了护理点(poc)装置,其允许在具有微流体装置(诸如芯片、筒或盒)的系统中在接近患者设置或类似的情况下进行分子技术。这样的系统允许一系列分子技术,包括pcr扩增和分析,在最小或没有用户交互的情况下“盒上(on-cassette)”进行。虽然是强大的,由于空间和成本是允许这些系统在更大规模上可用的重要因素,因此在poc系统和微流体装置的设计中存在挑战。专利技术概述根据本专利技术的第一方面,提供了一种用于通过以下分析单个样品体积中的多于一种核酸靶的方法:使用实时聚合酶链式反应(qpcr)在反应体积中扩增至少一种主要(primary)核酸靶,并且实时监测所得的主要扩增子产生;和使用聚合酶链式反应在同一反应体积中扩增多于一种不同的次要核酸靶,并且在微阵列上分析所得的次要扩增子,其中所述至少一种主要核酸靶的扩增和所述多于一种次要核酸靶的扩增在同一反应体积中大体上同时发生。专利技术人确认,对样品使用qpcr和基于阵列的分析两者以提供既快速、可定量又更详细的结果将是有用的。然而,迄今为止,这需要进行单独的反应。特别是在观察护理点诊断时,这导致关于所使用的微流体装置上的空间和成本影响的挑战。术语“主要”核酸靶或扩增子和“次要(secondary)”核酸靶或扩增子不一定指定靶的任何相对重要性(例如诊断重要性)。然而,在一些情况下,可以选择一种或更多种主要靶以允许鉴定和/或定量特定病原体的存在或不存在,一种或更多种次要靶提供病原体的进一步特化。有利地,这允许在单个反应体积中进行主要核酸靶和次要核酸靶的扩增,这比通常情况下如果单独进行qpcr和阵列pcr方法需要更少的体积空间。如果在微流体装置诸如盒或筒的上运行该方法,则这可以是特别有用的。它还需要较少的试剂诸如缓冲液和/或dntp,这具有成本效益。任选地,当靶是核糖核酸(rna)靶时,该方法可以包括在扩增之前将rna逆转录为dna的步骤。优选地,在反应体积中扩增多于一种不同的主要核酸靶以得到多于一个不同的主要扩增子的组。在一种优选的实施方案中,在该步骤中扩增反应体积中多达五种主要核酸靶,以得到多达五种主要扩增子组。“扩增子的组(group of amplicons)”或“扩增子组(amplicon group)”是具有相同序列/已经从相同靶序列扩增的扩增子的组。有效地,“扩增子的组”或“扩增子组”是一个或更多个pcr反应的一种或更多种产物,其是相同扩增子序列的多个拷贝。优选地,在扩增多于一种主要核酸靶的步骤中,每个所得的主要扩增子组用不同的荧光团来标记,并且该方法包括在激发时检测荧光团中的每一个的荧光发射的步骤。优选地,在扩增多于一种主要核酸靶的步骤中,每个所得的主要扩增子组通过使用“探针”来检测,每个探针具有附接的一组不同的荧光团和猝灭剂,其中该方法包括在激发时检测荧光团中的每一个的荧光发射的最终步骤。在qpcr(使用荧光计,基于检测,也称为在线读取器)的情况下,主要扩增子不用荧光团直接标记,而是其通过探针的结合检测其存在而被间接“标记”,所述探针具有与扩增子序列的一部分互补的序列,并且其具有附接的荧光团和猝灭剂两者。探针与扩增子序列的结合然后允许探针被dna酶(聚合酶的一部分)水解,这分离/释放荧光团和猝灭剂从而导致荧光。使用与所述扩增子互补的荧光标记的寡核苷酸探针可检测每个主要扩增子。优选地,与所述扩增子互补的荧光标记的寡核苷酸探针用猝灭剂来标记。在探针完整时,由于猝灭剂接近荧光标记,荧光标记的荧光被猝灭。优选地,每个主要扩增子组用不同的荧光团来标记。在这种情况下,标记是间接的,因为荧光团共价附接至主要靶探针(如猝灭剂),所述探针在扩增过程期间被裂解(和去猝灭)。优选地,在实时监测所得的主要扩增子产生时,主要扩增子的检测在每个热循环中进行至少一次。可选地,检测可以在预定数量的热循环之后发生。优选地,多于一种次要核酸靶通过不对称pcr扩增。使用次要引物对扩增每种次要核酸靶。过量提供每对中的正向引物或反向引物。优选地,从多于一种次要核酸靶扩增的扩增子组都用相同的荧光团标记。用于标记多于一种次要核酸靶扩增子的荧光团不同于用于标记一种或更多种主要核酸靶的一种或更多种荧光团。优选地,用于扩增多于一种次要核酸靶的每个引物对中的至少一个用相同的荧光团标记。这导致标记的次要扩增子。优选地,过量的引物是标记的引物。优选地,用于标记多于一种次要核酸靶的荧光团是cy5或uv荧光团af350。所有目前已知的荧光团具有比af350更短的发射波长,并且其发射光谱远离fam/hex/rox/cy5/af750。对于cy5,仅af750具有更长的发射波长,因此不太“中心”使其成为标记多于一种次要核酸靶的良好选择。cy5也是很好的选择,因为已知该荧光团的关联激发波长具有使微阵列插入物中使用的塑料在uv区域中自发荧光的最小风险。任选地,在用于标记多于一种次要核酸靶的荧光团是cy5时,用于标记主要核酸靶的荧光团可以是选自af350、fam和hex的一种或更多种。也可以使用rox本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于通过以下分析单个样品体积中的多于一种核酸靶的方法:

2.根据权利要求1所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中,在所述靶是核糖核酸(RNA)靶的情况下,所述方法包括在扩增之前将RNA逆转录为DNA的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中在反应体积中扩增多于一种不同的主要核酸靶以得到多于一个不同的主要扩增子的组。

4.根据前述权利要求中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中,在扩增多于一种主要核酸靶的步骤中,每个所得的主要扩增子组用不同的荧光团来标记。

5.根据权利要求4所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中所述方法包括在激发时检测所述荧光团中的每一个的荧光发射的步骤。

6.根据前述权利要求中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中每个主要扩增子使用与所述扩增子互补的荧光标记的寡核苷酸探针来标记。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中每个主要扩增子组可通过不同的探针检测,所述探针在完整时具有与所述扩增子的一部分互补的互补序列部分,并且被共价附接至荧光团和猝灭剂两者。

8.根据前述权利要求中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中,在实时监测所得的主要扩增子产生时,主要扩增子的检测在每个热循环中进行至少一次。

9.根据前述权利要求中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中所述多于一种次要核酸靶通过不对称PCR扩增。

10.根据前述权利要求中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中从所述多于一种次要核酸靶扩增的扩增子组都用相同的荧光团标记,并且用于标记所述多于一种次要核酸靶扩增子的荧光团不同于用于标记所述一种或更多种主要核酸靶的一种或更多种荧光团。

11.根据前述权利要求中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中用于扩增所述多于一种次要核酸靶的每个引物对中的至少一个用相同的荧光团标记。

12.根据权利要求11所述的分析多于一种核酸靶的方法,其中用荧光团标记的引物对于一对中的另一引物是过量的。

13.根据权利要求4-12中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中用于标记所述多于一种次要核酸靶的荧光团是Cy5或UV荧光团AF350。

14.根据权利要求12所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中在用于标记所述多于一种次要核酸靶的荧光团是Cy5时,用于标记主要核酸靶的荧光团能够是选自AF-350、FAM、HEX、ROX和AF-750的一种或更多种。

15.根据权利要求10-14中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中所述用于标记所述多于一种次要核酸靶的荧光团选择为具有与对用于标记所述主要核酸靶探针的荧光团特异性的激发滤光片带宽区域内用于标记主要核酸靶的荧光团的激发光谱具有有限重叠或没有重叠的激发光谱。

16.根据权利要求10-15中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中所述用于标记所述多于一种次要核酸靶的荧光团选择为具有与对用于标记所述主要核酸靶探针的荧光团特异性的发射滤光片带宽区域内用于标记主要核酸靶的荧光团的发射光谱具有有限重叠或没有重叠的发射光谱。

17.根据权利要求10-16中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中用于标记所述多于一种次要核酸靶的荧光团的最大吸收和发射波长在光谱上(就波长差异而言)与用于标记主要核酸靶的荧光团的其他波长分开。

18.根据权利要求10-17中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中所述用于标记所述多于一种次要核酸靶的荧光团选择为具有高消光系数和荧光量子产额。

19.根据权利要求10-18中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中,所述用于标记所述多于一种次要核酸靶的荧光团选择为具有比用于标记主要核酸靶的荧光团的所有发射光谱更高或显著更低的发射光谱。

20.根据权利要求10-19中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中所述用于标记所述多于一种次要核酸靶的荧光团选择为在与用于标记主要核酸靶的荧光团的激发波长光谱具有有限重叠或没有重叠的波长处可激发。

21.根据权利要求10-20中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中所述用于标记主要核酸靶的荧光团选择为在与用于标记所述多于一种次要核酸靶的荧光团的激发波长光谱具有有限重叠或没有重叠的波长处可激发,使得两个或更少,优选地一个或更少,最优选地没有所述主要靶荧光团通道将经历来自所述次要靶荧光团的串扰。

22.一种微流体装置,所述微流体装置...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种用于通过以下分析单个样品体积中的多于一种核酸靶的方法:

2.根据权利要求1所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中,在所述靶是核糖核酸(rna)靶的情况下,所述方法包括在扩增之前将rna逆转录为dna的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中在反应体积中扩增多于一种不同的主要核酸靶以得到多于一个不同的主要扩增子的组。

4.根据前述权利要求中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中,在扩增多于一种主要核酸靶的步骤中,每个所得的主要扩增子组用不同的荧光团来标记。

5.根据权利要求4所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中所述方法包括在激发时检测所述荧光团中的每一个的荧光发射的步骤。

6.根据前述权利要求中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中每个主要扩增子使用与所述扩增子互补的荧光标记的寡核苷酸探针来标记。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中每个主要扩增子组可通过不同的探针检测,所述探针在完整时具有与所述扩增子的一部分互补的互补序列部分,并且被共价附接至荧光团和猝灭剂两者。

8.根据前述权利要求中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中,在实时监测所得的主要扩增子产生时,主要扩增子的检测在每个热循环中进行至少一次。

9.根据前述权利要求中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中所述多于一种次要核酸靶通过不对称pcr扩增。

10.根据前述权利要求中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中从所述多于一种次要核酸靶扩增的扩增子组都用相同的荧光团标记,并且用于标记所述多于一种次要核酸靶扩增子的荧光团不同于用于标记所述一种或更多种主要核酸靶的一种或更多种荧光团。

11.根据前述权利要求中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中用于扩增所述多于一种次要核酸靶的每个引物对中的至少一个用相同的荧光团标记。

12.根据权利要求11所述的分析多于一种核酸靶的方法,其中用荧光团标记的引物对于一对中的另一引物是过量的。

13.根据权利要求4-12中任一项所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中用于标记所述多于一种次要核酸靶的荧光团是cy5或uv荧光团af350。

14.根据权利要求12所述的用于分析多于一种核酸靶的方法,其中在用于标记所述多于一种次要核酸靶的荧光团是cy5时,用于标记主要核酸靶的...

【专利技术属性】
技术研发人员:詹姆斯·亚历山大·高迪内雷亚·普拉扎加雷
申请(专利权)人:康特姆斯集团有限公司
类型:发明
国别省市:

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