[發明專利]使用光鉗自動提取和純化樣品

無效

• 申請號: 200580042023.8
• 申請日: 2005-12-12
• 公開（公告）號: CN101437957A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發明（設計）人: 約瑟夫·S·普萊瓦;埃文·B·坦納;丹尼爾·M·米特;克里斯特爾·J·杜克;凱文·J·埃倫賴希
• 申請（專利權）人: 阿爾利克斯公司
• 主分類號: C12Q1/00
• 分類號: C12Q1/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉曉東;顧晉偉

相關申請的交叉引用

本申請要求2004年12月10日提交的序列號60/635,164和2004年 12月13日提交的序列號60/634,980的美國臨時專利申請的優先權，通 過引用將其全文并入本文。

發明背景

1.技術領域

本發明涉及使用光鉗(optical?tweezer)自動提取和純化樣品。具體 而言，本發明涉及使用全息光學捕捉(optical?trapping)自動提取和純 化來自樣品-尤其是性侵犯的法醫樣品(即拭樣、織物等)的精子。

2.相關技術

法醫鑒定需要嚴格仔細保持保管的連續性。此外，在諸如法醫DNA 鑒定等領域，適當處理證據能夠防止污染DNA樣品，允許來自分離細胞 的DNA的有效PCR(聚合酶鏈反應)擴增以及允許STR(短串聯重復) 分析。

由于強奸案件中樣品收集的特點，例如，分離受害者DNA與犯人DNA 對于實施鑒定是必需的。鑒定時，來自受害者的上皮細胞所含DNA經常 與犯人精子內的DNA混合，干擾鑒定結果。目前，廣泛應用的從上皮細 胞中分離精子的現有技術是一系列的洗脫步驟，其被設計用來選擇性的拆 開一種或另一種細胞類型的細胞膜，接著從該細胞類型中洗脫出DNA，然 后溶解(lysing)第二細胞類型，收集第二DNA樣品。由于此技術的不嚴 密性，以及細胞和細胞/樣品歷史的多樣性，這種溶解/洗脫技術經常給出 混雜了受害者與加害者二者特征的STR結果。如果加害者未知，則利用 DNA/STR數據庫來查找/識別加害者。對于這些情況，混雜的STR特征妨 礙數據庫的使用，也妨礙將法醫數據與(a)其它犯罪和(b)潛在加害者 相聯系。

因此，需要一種能夠對大量物體進行高精度三維處理的方法和裝置， 其能遠距離移動物體，如細胞，或者旋轉物體以從多個角度分析。還希望 對樣品的處理過程進行視覺記錄，例如通過攝像和/或錄像。具有一種能在 密閉室中進行該操作的方法和裝置也是有利的，例如避免交叉感染的可能 性以及不造成物體的損傷。此外，為了貯存和在以后某一時間潛在的進一 步分析，保藏所有收集的材料也是有益的。

發明概述

本發明建立了使用光鉗作為自動分離方法的核心的應用，該分離方 法可實際應用于從樣品中分離精子的法醫工作、遺傳分析或者其它法醫 應用。具體而言，本發明涉及一種自動化儀器，其利用光學捕捉或全息 光學捕捉(HOT)從包含精子、上皮細胞和其它物質的復雜樣品中分離 出純化的精子樣品，以鑒定精子DNA的基因組成。

具體而言，全息光學捕捉(HOT)技術可以通過高速處理、大量平 行分選來自動分離精子與上皮細胞而使法醫樣品的處理發生革命。

具體地，HOT將單束激光束全息分成多個由計算機控制(因此可定 位與可移動)的三維光阱。HOT系統通過使用空間光調節器(通常是 液晶裝置)編碼全息圖而完成上述工作。計算機界面輸入所需全息圖案 至空間光調節器。接著，激光束從空間光調節器彈出，在進入顯微鏡物 鏡時，分裂成所需的光阱圖案。計算機產生的圖案可迅速更新，以產生 激光光阱的活動序列，沿用戶規定的路徑拉動顆粒。全息控制甚至允許 調整光阱的類型和特性以使得可以處理類似金屬的顆粒或吸附顆粒。凈 結果是完全的微米處理或納米處理系統，為用戶提供沿三維任意路徑同 時移動大量細胞或其它顆粒的能力。CCD照相機和圖像處理的加入提 供了機器視覺引導系統，其能自動執行復雜的處理。

因為可創建大型光阱陣列，所以HOT可被用于創建光過濾器，其 優點遠超過標準的基于材料的過濾器。這些光過濾器能掃除不想要的物 質，純化或分選樣品以提供所需的組分。HOT過濾器永不堵塞，無背 壓，并且可被調節至不損傷材料，例如細胞。此外，計算機控制的過濾 器的全能性意味著可以分選廣泛的材料。

因此，HOT系統結合了兩種強大的技術-激光和全息攝影術-使得 能夠高精度地三維處理大量物體。例如細胞的樣品可被長距離移動，或 者旋轉以從多個角度分析。由于激光束被用于有效地使物體飄浮空中， 因而處理可發生在密閉室中，使得交叉污染最小化或被消除。此外，光 對有生命或無生命物質的處理非常溫和，因而使對顆粒產生損傷的影響 最小化。全息激光處理系統也可被用于用戶交互模式或可對事實上無限 的處理任務組進行編程。