本发明专利技术用于定性和/或定量检测探针分子和样品溶液中靶分子之间的相互作用的系统，包含：用于接收反应室的部件，其中，反应室由第一表面和第二表面之间形成，探针分子被固定在微阵列上的阵列元件上，该微阵列被放置在第一表面上；以及该微阵列与第二表面之间的距离是可变的；检测部件，它被构建成当微阵列与第二表面之间的距离减少时能够进行检测；一种工具，通过该工具可以相对于第二表面指导该微阵列。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于检测靶和探针分子之间的特异性相互作用的装置和方法。
技术介绍
生物医学测试通常是基于对以已知量和位置存在的分子(分子探针)和被检测的 未知分子(分子靶分子)之间的相互作用的检测。在现代的测试中，探针是以支持物上的 物质文库、即所谓的微阵列或芯片的形式排布，以便可以以平行的方式同时用各种不同的 探针对样品进行分析(参见例如J. Lockhart，E. A. Winzeler，基因组学、基因表达和DNA阵 列；Nature 2000，405，827-836)。这里所说的探针通常固定化在适合的基体上，例如在WO 00/12575中描述的那样(参见例如US 5，412，087和WO 98/36827)，或者以预定的方式合 成生产(参见例如US 5，143，854)用于微阵列的制备。基团标记的DNA或RNA分子形式的靶分子与微阵列的核酸探针之间那样的结合， 其先决条件是靶分子和探针分子都以单链核酸的形式存在。有效的、特异性的杂交只可 能发生在这样的分子之间。单链核酸靶分子和核酸探针分子一般可以通过热变性，并优 化选择参数例如温度、离子强度和螺旋去稳定化分子的浓度的方式获得。因此，确信的是 只有事实上完全互补即彼此对应的序列的探针才能保持与靶序列的配对(A.A.Leitch， Τ. Schwarzacher, D. Jackson, I. J.Leitch,1994, In vitro Hybridisierung，Spektrum Akademischer Verlag，Heidelberg/Berlin/Oxford) 0在生物学测试方法中使用微阵列的一个典型例子是在生物医学诊断中检测样品 中的微生物。在此是利用了这样一个事实，即核糖体RNA(rRNA)的基因是广泛分布的，并 具有对相应的种来说是特征性的序列部分。这些种特征性的序列被施加在单链DNA寡核苷 酸形式的微阵列上。首先从被检测的样品中分离出被检测的靶分子，并用标记物例如荧光 标记物标记。然后将标记的靶DNA分子与固定在微阵列上的探针在溶液中保温，通过相应 的清洗步骤除去非特异性发生的相互作用，并利用荧光光学评估的方式检测特异性相互作 用。通过这种方式，可能通过一个单一测试在一个样品中同时检测例如几个微生物。在这 种测试方法中，可以检测到的微生物的数量理论上只依赖于已经施加在微阵列上的特异性 探针的数量。在分别在固相表面上的微阵列和探针阵列的帮助下检测分子相互作用的各种方 法和技术体系已经被描述，其中有些是可以商购的。用于检测分子相互作用的经典系统是基于荧光团标记的光谱激发的靶分子的荧 光强度的比较。荧光是特定分子当受到特定波长的光激发时发射出它们自己的光的能力。 此时，相继发生了特征性的吸收和发射行为。在分析中，荧光信号增加的比率被假定为官能 化表面上标记的分子密度由于例如增加了靶和探针分子之间的分子相互作用的效率而增加。具体来说，荧光信号的定量检测是通过修改的荧光显微镜方法来进行的。在这种 情况下，通过滤光片或堇青石将具有吸收波长的光和具有发射波长的光分离开来，通过光 学元件例如物镜和透镜将测量到的信号成像在适当的检测器，例如二维CCD阵列上。一般 来说，分析是通过数字成像方法来进行的。目前为止，公知的技术解决方案根据它们所用的光学机构和元件而不同。问题和 限制因素可能来自于信号噪音(背景)，它基本上是由例如所用染料的去色和淬灭效应，介 质、装配元件和光学元件自身荧光，以及光学机构中的散射、反射和二级光源所决定的。这导致了对发展高灵敏度的、用于探针阵列的定性和定量比较的荧光检测器的极 大的技术努力。具体而言，对于中或高通量筛选来说，需要表现出某种程度自动化的特别适 合的检测系统。对于用于读出分子阵列的最适化标准^5Pifluorescence机构来说，已知的有基于 CXD的检测器，它在暗视野中通过入射光或透射光来执行荧光团的激发，以鉴别例如散射和 反射这样的光学效应(参见例如C. E. Hooper等，在生命科学中使用增强式CCD相机进行定 量光子成像，Journal of Bioluminescence and Chemiluminescence (1990)，p. 337-344)。 在这里，阵列的成像或者通过曝光或者通过使用较高分辨率的光学器件进行光栅化来完 成。多谱光源的使用允许相对容易地获得不同的荧光团，这可以通过使用不同的激发滤光 片(组合)来进行。但是，缺点是阵列的自身荧光和例如照明均勻性这样的与系统相关的 光学效应要求复杂的照明光学装置和滤镜系统。另外的定量检测荧光信号的方法是基于荧光共聚焦显微镜。例如在US 5，304，810 中描述的共聚焦扫描系统是基于通过两个针孔沿着光轴选择荧光信号。这就要求对样品进 行大量的调整尝试，或建立起有效的自动聚焦系统。这样的系统在技术方案层面上是高度 复杂的。所需的元件例如激光器、针孔、任选冷却的检测器如PMT、雪崩二极管、或CCD、复杂 并高度精确的机械平移元件和光学装置必须通过大量的努力来进行最适化和整合(参见 例如US 5，459，325 ；US 5，192，980 ；US5, 834，758)。小型化的程度和价格受到元件的多样 性和功能性的限制。目前，基于探针阵列的分析通常读出的是荧光数值(参见例如A. Marshall和 J. Hodgson, DNA 芯片可能性的排列，Nature Biotechnology, 16，1998，27-31 ；G. Ramsay, DNA芯片技术状态，Nature Biotechnology, 16, Jan. 1998，40-44)。然而，上述检测装置和 方法的缺点是高的信号背景导致的有限的精确性，有时相当多的技术尝试，以及与检测方 法相关的高花费。具体来说，已知有多种共聚焦系统，适合于检测以阵列形式安装在流体室中 的小规模集成物质文库(参见例如US 5, 324,633, US 6，027，880、US 5，585，639、WO 00/12759)。然而，上述的方法和系统只能以非常有限的方式被改造用于检测特别是安装在流 体系统中的大规模集成分子阵列，特别是由于其中发生的散射、反射和光学象差。此外，在 这样的大规模集成阵列中，对空间分辨率有极大的要求，但是到目前为止，这在技术上还不 能实现。因此，存在着对高度集成的阵列的需求，其中探针和靶之间的相互作用可以以极5高的精确性并用相对而言很小的技术努力来定性和/或定量地检测。替代元件的选择性和获得性的增加促进了替代成像技术的建立，例如荧光偏振和 时间分辨的荧光用于与固体结合的分析。通过以偏振的方式激发的荧光团扭曲偏振轴的效 应被用于以微量滴定形式定量。此外，也有方法建立了廉价的具有高通量的系统(HTS系 统)，使用了相应修饰的聚合物箔作为偏振滤光片(参见I. Gryczcynski等.，可目测的偏 振感测，Anal. Chem. 1999，71，1241-1251)。最近的进展使用了无机材料的荧光，例如镧系元素(M. Kwiatowski等，螯合物 标记的寡核苷酸的固相合成在三色连接酶介导的基因分析中的应用，Nucleic Acids Research, 1994，22本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．用于定性和／或定量检测探针分子和样品溶液中靶分子之间的相互作用的系统，包含：用于接收反应室的部件，其中，反应室由第一表面和第二表面之间形成，探针分子被固定在微阵列上的阵列元件上，该微阵列被放置在第一表面上；以及该微阵列与第二表面之间的距离是可变的；检测部件，它被构建成当微阵列与第二表面之间的距离减少时能够进行检测；一种工具，通过该工具可以相对于第二表面指导该微阵列。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：亚力山大·德沃拉克，托马斯·艾林格尔，尤金·埃曼特劳特，托尔斯泰·舒尔茨，托马斯·乌尔里希，托马斯·凯泽，
申请(专利权)人：科隆迪亚戈芯片技术有限公司，
类型：发明
国别省市：DE
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