生化分析的系統(tǒng)、設(shè)備和方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提供對樣品（例如細(xì)胞或核酸）進(jìn)行生化分析的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。對樣品進(jìn)行分析以獲取分子信息，并且樣品仍可被用于后續(xù)分析或測試。所提供的系統(tǒng)、設(shè)備和方法以及系統(tǒng)可用于以高通量的方式對生物樣品進(jìn)行定量和高并行的生化反應(yīng)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】要求優(yōu)先權(quán)本國際申請要求于2011年7月14日提交的美國臨時(shí)申請?zhí)?1/507,966的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，所述美國臨時(shí)申請標(biāo)題為“生化分析的系統(tǒng)、設(shè)備和方法”（參考文獻(xiàn)144,717-025），所述申請的整體內(nèi)容通過引用合并入本文。相關(guān)申請信息本申請涉及于2008年8月8日提交的，于2009年2月12日公開的美國申請2009/0042737，所述申請標(biāo)題為“相關(guān)的、多參數(shù)單細(xì)胞測量和殘余生物材料回收的方法和裝置”，所述申請的整體內(nèi)容通過引用合并入本文。本申請沒有要求所述美國申請的優(yōu)先權(quán)。專利
本專利技術(shù)提供了對樣品(例如細(xì)胞或核酸)進(jìn)行生化分析的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。分析樣品以獲取分子信息，并且樣品優(yōu)選地仍可被用于后續(xù)分析或測試。本專利技術(shù)所提供的系統(tǒng)、設(shè)備和方法對以高通量的方式對生物樣品進(jìn)行定量和高并行的生化反應(yīng)是有用的。專利技術(shù)背景在溶液中進(jìn)行的反應(yīng)例如生化反應(yīng)經(jīng)常在腔室或其它容器內(nèi)實(shí)施。此類腔室或反應(yīng)容器，通常是由玻璃或塑料制成的，包括例如試管、微量離心管、毛細(xì)管和微量滴定板。目前應(yīng)用的反應(yīng)室不適用于1微升以下的體積，原因是例如反應(yīng)室內(nèi)的大端部體積（large?head?volume）的問題，其導(dǎo)致反應(yīng)溶液的蒸發(fā)損失，并且難以向反應(yīng)室中添加和從中移除反應(yīng)混合物。相應(yīng)地，可用的反應(yīng)室不能為回收反應(yīng)混合物用于后續(xù)測試或分析提供便利的手段。許多類型的生物化學(xué)反應(yīng)，例如核酸擴(kuò)增，需要溫度循環(huán)。許多反應(yīng)室的材料是差的熱導(dǎo)體，因此涉及到反應(yīng)容器的溫度變化和整個(gè)樣品體積的溫度變化的平衡時(shí)，會(huì)產(chǎn)生時(shí)間滯后。此種溫度變化和溫度平衡的滯后導(dǎo)致循環(huán)時(shí)間延長，單個(gè)反應(yīng)中的不均勻反應(yīng)條件，以及多重反應(yīng)缺乏再現(xiàn)性，無論是同時(shí)的還是連續(xù)的。通常需要對大量相同的樣品進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)。通常這組樣品必須連續(xù)地復(fù)制，或通過手動(dòng)或通過機(jī)械液體遞送系統(tǒng)。這些過程可能是緩慢的，因?yàn)樗鼈円蕾囉趯⒈粡?fù)制的樣品的總數(shù)，以及如果適用的話，機(jī)器人的速度。另外，可能有必要對同一個(gè)樣品進(jìn)行多個(gè)生化反應(yīng)。目前的系統(tǒng)不允許對樣品進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)。實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)（qPCR）是用于定量測定從生物樣品（例如細(xì)胞或血漿）中提取的DNA和RNA的技術(shù)。大多數(shù)qPCR反應(yīng)是在大體積反應(yīng)（bulk?reaction）中使用相當(dāng)于10,000至100,000個(gè)細(xì)胞的混合基因組完成的。越來越多的研究人員對測定生物樣品，包括例如單個(gè)細(xì)胞或血漿中的游離核酸的遺傳內(nèi)容感興趣，但這項(xiàng)工作由于試劑的高成本和目前可用的勞動(dòng)密集型人工方法受到阻礙。即使是最先進(jìn)機(jī)器人和1536微孔板，使用范圍在1-10μL每孔，超過幾百個(gè)孔后仍然造價(jià)昂貴。在罕見事件（例如罕見等位基因）發(fā)生在小部分目標(biāo)遺傳物質(zhì)的情況下，逐一檢查數(shù)千個(gè)生物樣品的等分試樣可能是可取的。如果不付出巨大的時(shí)間和金錢成本，目前的技術(shù)無法達(dá)到這個(gè)級(jí)別的通量。此外，目前的技術(shù)是端點(diǎn)系統(tǒng)，無法輕易回收生化反應(yīng)后的遺傳物質(zhì)用于后續(xù)測試或分析，例如測序。因此，需要一種適合于對微量生物樣品進(jìn)行生化反應(yīng)的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。另外一個(gè)需求是對回收這種經(jīng)反應(yīng)的樣品用于后續(xù)分析或測試的改進(jìn)方法。專利技術(shù)概述本專利技術(shù)提供了對樣品（例如細(xì)胞或核酸）進(jìn)行生化反應(yīng)的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。在某些實(shí)施方案中，本專利技術(shù)提供了用于對樣品進(jìn)行生化反應(yīng)的集成系統(tǒng)，其優(yōu)選地包括：反應(yīng)模塊，所述反應(yīng)模塊包括裝置，所述裝置包括多個(gè)分散的反應(yīng)體積，所述反應(yīng)體積包括試劑和樣品，其中所述反應(yīng)體積可用來對所述樣品進(jìn)行一個(gè)以上的生化反應(yīng)；用于分散裝置中所述樣品的分散模塊，其中所述分散模塊作用連接至所述裝置；包括加熱元件和熱控制元件的熱模塊，所述熱模塊作用連接至所述裝置；檢測來自分散的反應(yīng)體積的信號(hào)的檢測模塊；作用以從各個(gè)所述多個(gè)分散體積中單獨(dú)地回收一部分或基本上所有的經(jīng)反應(yīng)的材料的回收模塊，其中所述回收模塊作用連接至裝置。任選地，所述反應(yīng)模塊或裝置被配置成接收油，以減少其他材料從反應(yīng)體積中蒸發(fā)。可使用一種或多種油。所述油可以是非揮發(fā)性的，或具有相同或不同的揮發(fā)性特質(zhì)。在一個(gè)方面，所述裝置是載片、微孔板或光盤微孔陣列。在其他方面，各個(gè)所述反應(yīng)體積的體積足夠小，以增強(qiáng)與大體積反應(yīng)相比的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。在其他方面，所述反應(yīng)體積小于1微升。在另一個(gè)方面，所述樣品是細(xì)胞、核酸、全基因組、粗細(xì)胞裂解物、口腔拭子、血漿、血清、全血或尿液。在另一個(gè)方面，所述試劑是裂解緩沖液、中和緩沖液或擴(kuò)增混合物。在另一個(gè)方面，所述裝置是載片、微孔板或微孔盤。在另一個(gè)方面，所述反應(yīng)體積被容納在反應(yīng)室中，所述反應(yīng)室被配置成接收所述試劑和所述樣品。在其它方面，所述試劑足以進(jìn)行聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）或等溫?cái)U(kuò)增。在其它實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)還包括用于對所述經(jīng)反應(yīng)的材料進(jìn)行測序的測序儀。在其它方面，所述回收模塊包括針工具、移液管、載片或吸收性材料，在另一個(gè)方面，所述熱模塊還包括第二加熱元件。在其它方面，本專利技術(shù)進(jìn)一步提供了用于分析樣品的方法，所述方法優(yōu)選地包括：將所述樣品和試劑分散成多個(gè)分散的反應(yīng)體積中；對所述分散的反應(yīng)體積進(jìn)行生化反應(yīng)；檢測來自所述分散的反應(yīng)體積的信號(hào)；以及從所述分散的反應(yīng)體積回收至少一部分或基本上全部的經(jīng)反應(yīng)的材料。在一個(gè)方面，所述方法進(jìn)一步包括擴(kuò)增所述分散的反應(yīng)體積中的所述樣品。在其他方面，所述方法進(jìn)一步包括對所述經(jīng)反應(yīng)的材料進(jìn)行測序。在其他方面，所述方法進(jìn)一步包括對所述經(jīng)反應(yīng)的材料實(shí)施陣列比較基因組雜交技術(shù)（a-CGH）。在其他方面，所述方法進(jìn)一步包括對所述經(jīng)反應(yīng)的材料進(jìn)行基因分型。在另一個(gè)方面，所述方法進(jìn)一步包括測量所述經(jīng)反應(yīng)的材料中的基因表達(dá)。任選地，一種或多種油，無論是揮發(fā)性或非揮發(fā)性的，可被提供給反應(yīng)體積以減少蒸發(fā)。在本專利技術(shù)的又一個(gè)方面，提供了用于接收裝置的設(shè)備，該設(shè)備包括：基面和頂面以及包括用于接納所述裝置的至少一個(gè)開口的側(cè)壁；一對隔開的導(dǎo)軌，用于使得所述裝置接觸所述基底并防止所述裝置和所述頂面之間的接觸；所述設(shè)備被配置成進(jìn)一步接收流體。在一個(gè)方面，所述設(shè)備進(jìn)一步包括密封裝置，以將所述載片密封到所述裝置中。在另一個(gè)方面，所述液體是油。在其它方面，所述油是礦物油、硅油或氟代烴油。在又一個(gè)方面，所述裝置是載片。附圖概述圖1顯示了本專利技術(shù)的集成系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案。圖2顯示了本專利技術(shù)的集成系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的框圖。圖3A顯示了對本專利技術(shù)所述的系統(tǒng)、設(shè)備和方法有用的裝置的一本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種對樣品進(jìn)行生化反應(yīng)的集成系統(tǒng)，其包括：（ａ）反應(yīng)模塊，所述反應(yīng)模塊包括：包括多個(gè)分散的反應(yīng)體積的裝置，所述反應(yīng)體積包括試劑和樣品，其中所述反應(yīng)體積可用于對所述樣品進(jìn)行一次以上的生化反應(yīng)；（ｂ）用于分散所述裝置中的所述樣品的分散模塊，其中所述分散模塊作用聯(lián)接至所述裝置；（ｃ）包括加熱元件和熱控制元件的熱模塊，其中所述熱模塊作用聯(lián)接至所述裝置;（ｄ）檢測來自分散的反應(yīng)體積的信號(hào)的檢測模塊；（ｅ）作用以從各個(gè)所述多個(gè)分散的反應(yīng)體積單獨(dú)回收至少一部分或基本上全部的經(jīng)反應(yīng)的材料的回收模塊，其中所述回收模塊作用聯(lián)接至該裝置。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2011.07.14 US 61/507,9661.一種對樣品進(jìn)行生化反應(yīng)的集成系統(tǒng)，其包括：
（ａ）反應(yīng)模塊，所述反應(yīng)模塊包括：包括多個(gè)分散的反應(yīng)體積的
裝置，所述反應(yīng)體積包括試劑和樣品，其中所述反應(yīng)體積可用于對所述
樣品進(jìn)行一次以上的生化反應(yīng)；
（ｂ）用于分散所述裝置中的所述樣品的分散模塊，其中所述分散
模塊作用聯(lián)接至所述裝置；
（ｃ）包括加熱元件和熱控制元件的熱模塊，其中所述熱模塊作用
聯(lián)接至所述裝置;
（ｄ）檢測來自分散的反應(yīng)體積的信號(hào)的檢測模塊；
（ｅ）作用以從各個(gè)所述多個(gè)分散的反應(yīng)體積單獨(dú)回收至少一部分
或基本上全部的經(jīng)反應(yīng)的材料的回收模塊，其中所述回收模塊作用聯(lián)接
至該裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述裝置是載片、微孔板或光盤微
孔陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中各個(gè)所述反應(yīng)體積的體積足夠小，
以增強(qiáng)與大體積反應(yīng)相比的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)體積小于1微升。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述樣品是細(xì)胞、核酸、全基因組、
粗細(xì)胞裂解物、口腔拭子、血漿、血清、全血或尿。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述試劑是裂解緩沖液、中和緩沖
液或擴(kuò)增混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)體積中被容納在反應(yīng)室中，
所述反應(yīng)室被配置為接收所述試劑和所述樣品。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述試劑足以進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
或等溫?cái)U(kuò)增。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于對所述經(jīng)
反應(yīng)的材料進(jìn)行測...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：K·安，B·萊，A·J·派佛，Y·張，H·張，
申請(專利權(quán))人：賽路拉公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US