[發明專利]用于DNA測序儀的試劑供應系統及控制方法

有效

• 申請號: 201210165385.8
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN102707078A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 任魯風;王緒敏;李運濤;周曉光;袁麗娜;馮玉臣;秦奕;韓偉靜;谷嵐;滕明靜;俞育德;于軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院北京基因組研究所;中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01N35/00
• 分類號: G01N35/00
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;郭迎俠

技術領域

本發明涉及DNA測序技術領域，具體涉及一種用于DNA測序儀的試劑供應系統及該試劑供應系統的控制方法。

背景技術

在DNA測序技術領域，焦磷酸測序技術（pyrosequencing），是由Nyren等人于1987年發展起來的一種新型的酶級聯測序技術，其可重復性和精確性能與Sanger法DNA測序技術相媲美，而速度卻大大提高。

焦磷酸測序技術是由4種酶催化的同一反應體系中的酶級聯化學發光反應。焦磷酸測序技術的原理是：引物與模板DNA退火后，在DNA聚合酶（DNA?polymerase）、ATP硫酸化酶（ATP?sulfurylase）、熒光素酶（luciferase）和三磷酸腺苷雙磷酸酶（Apyrase）四種酶的協同作用下，將引物上每一個dNTP的聚合與一次光信號的釋放偶聯起來，通過檢測光的釋放和強度，達到實時測定DNA序列的目的。焦磷酸測序技術的反應體系由反應底物、待測單鏈、測序引物和四種酶構成。反應底物為5’-磷酰硫酸（adenosine-5’-phosphosulfate，APS）和熒光素（luciferin）。

在每一輪測序反應中，反應體系中只加入一種脫氧核苷酸三磷酸（dNTP），如果它剛好能和DNA模板的下一個堿基配對，則會在DNA聚合酶的作用下，添加到測序引物的3’末端，同時釋放出一個分子的焦磷酸（PPi）。在ATP硫酸化酶的作用下，生成的PPi可以和APS結合形成ATP，在熒光素酶的催化下，生成的ATP又可以和熒光素結合形成氧化熒光素，同時產生可見光。通過微弱光檢測裝置及處理軟件可獲得一個特異的檢測峰，峰值的高低則和相匹配的堿基數成正比。如果加入的dNTP不能和DNA模板的下一個堿基配對，則上述反應不會發生，也就沒有檢測峰。反應體系中剩余的dNTP和殘留的少量ATP在Apyrase的作用下發生降解。待上一輪反應完成后，加入另一種dNTP，使上述反應重復進行，根據獲得的峰值圖即可讀取準確的DNA序列信息。

整體操作流程描述如下：DNA樣品通過破碎后，應用建庫試劑進行加接頭、單鏈捕獲、結合至微球、微乳液PCR擴增、破乳液，獲得建立在微球上的DNA文庫，應用加樣板將文庫和測序反應需要的酶等鋪放至具有微反應池的測序芯片，測序芯片和測序試劑安裝至主機上，通過控制計算機根據模塊數量和位置啟動測序程序，自動化進行測序反應，產生的數據傳輸至數據分析計算機，完成測序后應用計算分析軟件進行圖像處理、序列讀出、質量分析、序列拼接等工作，最終得到DNA樣本的序列信息。刻有微反應池的測序芯片由芯徑25μm厚度2mm的光纖面板進行單面光纖芯層刻蝕得到，刻蝕深度40μm，芯片上共計約300萬個微反應池，其中成像部分約120萬個微反應池。微反應池測序芯片是測序反應的載體，載有測序模板的DNA?Beads及各種測序反應用酶均位于刻有微反應池的測序芯片中。

測序過程中，在測序芯片上發生化學反應，產生可見光，通過CCD（Charge?Couple?Device）相機捕捉測序反應所產生的光信號，即可得到所需要的測序信息。

發明人發現現有技術的DNA測序儀，只有一個反應倉，一臺儀器只能進行一項試驗，工作效率不高。為了提高工作效率，發明人制作了具有多個反應倉的DNA測序儀，由試劑供應系統同時為多個反應倉供應反應用試劑以及稀釋和沖洗用的緩沖液。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，向具有多個反應倉的DNA測序儀準時供應進行測序反應的試劑以及緩沖液的問題。