用于检测生物材料的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于检测生物材料的系统和方法。涉及一种通过采用捕获试剂和探针来鉴别目标生物材料的方法。每种捕获试剂对于一种目标是特异性的。每种探针被设计成辨别目标的类型。捕获试剂和探针均被一种或多种可检测的标记物标记。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉参考本申请要求享有于2012年8月21曰提交的美国临时申请N0.61/691，541的优先权，其全部内容通过参考并入本文。
技术介绍
随着生物工程技术的进展，能够通过检测病变细胞、病原体基因或者突变基因的存在来诊断疾病和健康状况。对于一些疾病，检测突变基因的存在不仅对于诊断目的是有用的，而且对于确定治疗方案以及预后同样是颇有价值的。例如，检测细胞色素P450 (CYP)基因和维生素K环氧化物还原酶I (VKORl)基因中的单核苷酸多态性(SNP)能够用于确定患者的华法林(warfarin)剂量。在个性化医学实践中，检测临床相关的突变可用于指导制定革巴向治疗方案。临床上的分子诊断化验经常是耗时的，并且需要复杂的步骤，包括纯化、分离和扩增。因此，需要用于简单、快速且准确地检测核酸分子以及其它生物材料的方法和平台。
技术实现思路
本专利技术基于发现了一种简单并且快速的平台，该平台采用数字图像分析来检测并确定生物材料的类型。因此，本文描述了一种鉴别生物材料的方法。所述方法包括:提供含有生物材料的样品，其中，生物材料具有种类(kind)和类型(type);将一种或多种捕获试剂(capture)和一种或多种探针添加到样品中，每种捕获试剂和每种探针被一种或多种可检测的标记物标记，其中，每种捕获试剂对于生物材料的一个种类(a kindofbiological material)是特异性的，以及每种探针对于生物材料的一个类型(a typeofbiological material)是特异性的,而且一种或多种捕获试剂通过它们的可检测的标记物是可相互辨识(区分)的，并且一种或多种探针通过它们的可检测的标记物是可相互辨识(区分)的，由此可检测的标记物的组合对一种和一类生物材料进行鉴别；允许一种或多种捕获试剂和一种或多种探针结合至生物材料；并且测定结合至生物材料的可检测的标记物，由此对生物材料的种类和类型进行鉴别。待检测的生物材料可以例如是核酸分子、多肽、细胞、脂类、糖脂(glycolipid)、组织或生物体(organism)。感兴趣的生物材料的种类可以是特定的基因、蛋白质、细胞或者生物物种。生物材料的类型可以是基因型、血清型、单核苷酸多态性(SNP)或SNP的组合、突变或突变的组合、核酸序列或者生物物种的类型或亚型。在下面的附图和描述中阐明了本专利技术的一个或多个实施方式的细节。通过描述和附图以及权利要求书，本专利技术的其它特征、目的和优势将会是显而易见的。【附图说明】图1为示例性的核酸捕获试剂和探针的示意图。图2为示例性的核酸检测的示意图。图3为一组图像,示出了华法林基因分型检测(warfarin genotyping test)的结果O图4的显微照片(50倍放大)示出了采用乳液PCR(emulsion PCR)扩增前的血液样品、裂解缓冲液和P CR缓冲液的混合物，其中，油包裹的荧光染料和核酸(oil-encapsulated fluorescent dye and nucleic acid)存在于白色部分，并且凝胶状的材料和背景存在于黑色部分；以及图5的显微照片(20倍放大)示出了采用乳液PCR扩增的混合物，其中，目标I代表DNA-探针-Cy3，目标2代表采用探针l_Cy5标记的DNA-探针_Cy5。NC(阳性对照)代表采用FAM染料标记的油相，并且WL代表白光下的状态。【具体实施方式】本文描述了一种用于简单并且快速地检测生物材料的方法。该方法能够用于分析样品的类型、数量、强度以及其它物理的、化学的、生物的特征。例如，该方法能够用于测定生物物种(organism secies)、基因型、血清型以及核酸序列。该方法的应用包括分子学的和免疫学的诊断检测以及 核酸测序。普通的方法论本方法利用了捕获试剂和探针。每种捕获试剂对于目标的一个种类(例如，特定的基因、蛋白质、细胞或者病原体)是特异性的。每种探针被设计成辨别目标的类型(例如，基因型、SNP或血清型)。捕获试剂和探针各自包含结合至感兴趣的生物材料(例如核酸、多肽、脂类、糖脂、细胞、组织、病原体或生物体)的结合部分(bindmg moiety)。有用的结合部分包括核酸、抗体、抗体片段、抗体样分子(antibody-like molecule)(例如，亲和体分子(aff ibody molecule)、affilin、affitin、anticalin 和高亲和性多聚体(avimer))、类妝物(peptidomimetic)、蛋白质、肽、融合蛋白质、受体、配体、DNA-蛋白质杂交体、DNA-RNA杂交体以及RNA-蛋白质杂交体。通过改变捕获试剂和探针使它们特异性地识别并结合感兴趣的生物材料，所述方法适合于检测任何生物材料。捕获试剂和探针均被一种或多种可检测的标记物例如发色团(chromophore)和突光标记物标记。通过唯一的、预定义的颜色代码(unique pre-defined color code)鉴别目标生物材料的种类和类型，颜色代码为与特定的捕获试剂和特定的探针相关的可检测的标记物的组合。可检测的标记物在本领域是公知的。可检测的标记物的实例包括量子点、同位素标记物(例如，放射性或重金属同位素)、磁性标记物、自旋标记物、电子标记物、热标记物、有色标记物(例如，发色团和荧光标记物)、发光标记物(例如，荧光剂和化学发光试剂)、酶标记物(例如，辣根过氧化物酶、碱性磷酸酯酶、荧光素酶和半乳糖苷酶)、抗体标记物以及可化学修饰的标记物(例如，荧光标记物、发光标记物、生物发光标记物、染料和酶)。可检测的标记物包括那些能够通过任何光源例如可见光、荧光、发光、LED、紫外(UV)或激光或者其组合而可视化的物质。荧光标记物的实例包括荧光素、罗丹明、荧光黄、德克萨斯红、Alexa-Fluor 染料、Cy3> Cy5> Cy5.5 和 Cy7。如果一组捕获试剂包括总共η种不同的颜色，并且一组探针包括总共m种不同的颜色，则捕获试剂组和探针组一起能够用于辨别(2n-l)x(2m-l)个类型的生物材料。因此，本文描述的方法能够采用颜色的排列和组合的方式使被辨别(区分)的生物材料种类的数量和生物材料类型的数量最大化。为了鉴别目标生物材料的种类和类型，将怀疑含有感兴趣的目标的检测样品与对目标(例如，特定的基因)特异的捕获试剂以及对目标一个或多个类型(例如，基因突变或SNP)特异的一种或多种探针混合。通过测定与在检测中使用的捕获试剂和探针有关的可检测的标记物的颜色来鉴别捕获试剂-探针-目标复合物。例如，采用荧光显微镜对捕获试剂-探针-目标复合物进行成像。每种颜色独立地被可视化以获得图像。将这样获得的图像进行数字编辑和分析以鉴别存在的颜色以及颜色信号的强度。由此确定了指示目标的种类和/或类型的颜色代码。在检测中典型地包括阳性和阴性对照。应当将从图像分析中获得的等于或大于阳性对照的信号强度视为阳性信号。适合的成像系统可从市场上购买。可采用常规的方法或软件例如ImageJ进行图像分析。在本方法中使用的检测样品可以来自于任何来源，该来源包含或者怀疑包含感兴趣的生物材料。例如，样品可得自有生命的生物体(例如，人、动物、植物、细菌、真菌、原生生物以及病毒)或者环境来源(例如，水或土壤)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鉴别生物材料的方法，该方法包括：提供含有生物材料的样品，其中生物材料具有种类和类型；将一种或多种捕获试剂和一种或多种探针添加到样品中，每种捕获试剂和每种探针被一种或多种可检测的标记物标记，其中，每种捕获试剂对于生物材料的一个种类是特异性的，并且每种探针对于生物材料的一个类型是特异性的，且一种或多种捕获试剂通过它们的可检测的标记物是可相互区别的，且一种或多种探针通过它们的可检测的标记物是可相互区别的，由此可检测的标记物的组合对生物材料的种类和类型进行鉴别；使一种或多种捕获试剂和一种或多种探针结合至生物材料；以及测定结合至生物材料的可检测的标记物，由此鉴别生物材料的种类和类型。

【技术特征摘要】
2012.08.21 US 61/691,541;2013.08.20 US 13/971,4981.一种鉴别生物材料的方法，该方法包括: 提供含有生物材料的样品，其中生物材料具有种类和类型； 将一种或多种捕获试剂和一种或多种探针添加到样品中，每种捕获试剂和每种探针被一种或多种可检测的标记物标记，其中，每种捕获试剂对于生物材料的一个种类是特异性的，并且每种探针对于生物材料的一个类型是特异性的，且一种或多种捕获试剂通过它们的可检测的标记物是可相互区别的，且一种或多种探针通过它们的可检测的标记物是可相互区别的，由此可检测的标记物的组合对生物材料的种类和类型进行鉴别； 使一种或多种捕获试剂和一种或多种探针结合至生物材料；以及 测定结合至生物材料的可检测的标记物，由此鉴别生物材料的种类和类型。2.根据权利要求1所述的方法，其中，可检测的标记物为有色标记物。3.根据权利要求2所述的方法，其中，一种或多种捕获试剂包括总共η种不同的有色标记物，以及一种或多种探针包括总共m种不同的有色标记物，η和m均为等于或大于I的整数。4.根据权利要求1所述的方法,其中，样品为血液样品、血清样品、血浆样品、尿液样品、唾液样品、组织样品、细胞样品、含有被扩增过的核酸的样品或者含有经纯化或经部分纯化的生物材料的样品。5.根据权利要求1所述的方法，其中，生物材料为核酸分子、组织或生物体。6.根据权利要求1所述的方法，其中，种类是特定的基因或生物物种。7.根据权利要求1所述 的方法，其中，类型为基因型、单核苷酸多态性(SNP)或SNP的组合、突变或突变的组合、核酸序列或者生物物种的类型或亚型。8.根据权利要求2所述的方法，其中，有色标记物中的每一种可采用可见光、荧光、发光、LED光、紫外光、激光或者它们的组合来检测。9.根据权利要求3所述的方法，其中，一种或多种捕获试剂和所述一种或多种探针共用X种有色标记物，其中，X为等于或大于O并且小于n+m的整数。10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过对每个有色标记物单独成像以获得n+m-x个独立图像而进行测定步骤。11.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奕璋，蔡秀娟，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：