[發(fā)明專利]在表面上均勻混合并且分布反應物

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680031073.0
• 申請日: 2006-07-12
• 公開（公告）號: CN101248346A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 樊尚·迪加;熱羅姆·布魯坦;埃利亞內·桑太讓德
• 申請（專利權）人: 拜奧崔公司
• 主分類號: G01N1/38
• 分類號: G01N1/38;B01F13/00;B01F11/00;G01N35/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 余朦;方挺

技術領域

本發(fā)明涉及用于優(yōu)化表面上的反應的自動化裝置。具體地，本發(fā) 明涉及一種用于在表面上均勻地混合和分布由載液以層流方式攜帶的 至少一種反應物的方法，并且涉及一種用于實施所述方法的小室。

本發(fā)明還涉及一種自動化裝置，用于在平坦的或多孔的表面上以 均勻和可再現(xiàn)的方式進行生物、生化和化學反應。

背景技術

基因組學和后基因組學領域目前正在全面擴大。這與用于高通量 分析的新型工具的開發(fā)具有緊密聯(lián)系。生物芯片(DNA、蛋白質、核 酸適體等)是這些強大的分析工具的一部分。生物芯片包括載體，在 所述載體上生物或化學分子被局部化和固定(從每cm²數(shù)十到每cm²數(shù)千個)。這些分子通常被稱為“探針(probe)”，具有特異識別溶 液中的分子的能力。每個探針具有在不同程度上特異地并且在不同程 度上強烈地與被稱為“靶標(target)”的另一生物或化學分子相互作 用的能力。

這就涉及各種相互作用。下面將進行不詳盡的描述：兩個互補的 核酸序列(DNA芯片，熒光原位雜交(FISH)技術等)間的雜交反應， 核酸與蛋白質、核苷酸、藥物以及有機標記(稱為適體)的親和力， 蛋白質可能建立的相互作用(免疫反應、酶催化反應、催化反應、金 屬結合肽等)。

這些技術使得同時篩選大量的不同分子成為可能。這對于為生物 學家產生新信息源而言是必不可少的。事實上，使破譯與病理學關聯(lián) 的分子基序、確定對應激(特別是毒理學)響應的基因表達的水平， 或其他的尋求與遺傳疾病相關的多態(tài)性成為可能的生物信息僅僅能夠 通過利用此類多個、平行、并且同時的篩選平臺得到。

需要考慮的另一因素是測試的靈敏度。事實上，生物產品(例如， 核酸、蛋白質、有機分子等)是以微小量提取的。為了優(yōu)化分析的靈 敏度以及持續(xù)時間，應要求分析儀器的小型化。例如，已知DNA芯 片，其上在1cm²固定有數(shù)十萬的探針。在微米和納米技術領域正在發(fā) 展的概念是片上實驗室。

因此，在過去一些年間已經(jīng)花費了很多努力來生產這些儀器。然 而，沒有幾個試驗常規(guī)地被生物實驗室使用。例如“年輕的”生物芯 片技術缺少穩(wěn)定性和可重現(xiàn)性。目前，只有一個芯片的例子獲得了 CE-IVD(AmpliChip^TM?CYP450，Roche)認證。在臨床實驗室使用分 子和基因診斷的芯片首先意味著其結果必須是標準化的并變得可靠， 其次，必須允許高通量分析。

因此，從載體的生產到芯片的讀取，再到數(shù)據(jù)處理，都必須可靠。 已有大量文獻涉及控制開發(fā)微陣列的工藝，在核酸雜交時各種獲得靶 鏈的方法，以及數(shù)據(jù)處理。然而，沒有幾個研究涉及雜交步驟對生物 結果的影響。

兩個參數(shù)顯得很重要：整個載體上雜交的一致性，以及過程的自 動化。為了達到極好的均勻性，至關重要的是給予溶液中的每個靶標 相同的“看到”附著于載體的全部探針的幾率。在遺傳疾病的情形下 所需的大量分析(例如用于篩選)意味著必須具有自動工具。由于可 以提高和保證實驗的較高重現(xiàn)性和再現(xiàn)性，由此使得能夠減少引起變 化的多個源頭，因此這一方面很重要。

由于數(shù)百個反應可在同一載體上并行地進行，因此芯片是功能強 大的分析工具。然而，為了使所有這些分析具有可比性，必須使它們 在探針的規(guī)模上置于相同的反應。

在實驗室中，載玻片上的雜交通常在載玻片和蓋玻片之間進行 (“被動雜交”方法)。因此，雜交溶液是固定的(靜止)，而且這 種類型的程序伴隨著一定數(shù)量的缺陷。具體地，這種現(xiàn)有的雜交方法 受限于載體表面的雜交緩沖液中靶標的擴散，在所述載體上探針被固 定(僅有布朗運動)。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)向流體中引入混合物能夠對雜交結果產生積極影響。已 經(jīng)研究了與DNA芯片關聯(lián)的微混合的原理。其思路是通過造成DNA 分子的大量轉移從而避開了分子擴散。

第一種途徑是基于帶電DNA分子在電場作用下的移動(Edman?et al.(1997)“Electric?field?directed?nucleic?acid?hybridization?on microchips”Nucleic?Acid?Res.25(24)：4907-14)。這個方法已經(jīng)給出了 優(yōu)于被動雜交方法30到40倍的結果。