[發(fā)明專利]使用對(duì)流加熱和無(wú)標(biāo)記微陣列對(duì)DNA進(jìn)行多重?cái)U(kuò)增和檢測(cè)的裝置和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980067896.6
• 申請(qǐng)日: 2019-09-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112996601A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大衛(wèi)·于·張;德米特里·A·霍達(dá)科夫;張雪萌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 威廉馬歇萊思大學(xué)
• 主分類號(hào): B01L7/00
• 分類號(hào): B01L7/00;G01N21/00;C12Q1/00;G01N21/62;G01N21/75
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 唐京橋;楊林森

本公開(kāi)描述了用于樣品中的核酸靶標(biāo)的多重?cái)U(kuò)增和檢測(cè)的裝置和方法。本公開(kāi)的實(shí)施例包括：機(jī)械系統(tǒng)，所述機(jī)械系統(tǒng)配置成提供芯片的裝載、豎直定位和夾緊；熱控制系統(tǒng)，所述熱控制系統(tǒng)配置成維持所述芯片的不同溫度；以及光學(xué)熒光成像系統(tǒng)。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2018年9月14日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)62/731,495的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及使用對(duì)流加熱和無(wú)標(biāo)記微陣列對(duì)DNA進(jìn)行多重?cái)U(kuò)增和檢測(cè)的裝置和方法。

背景技術(shù)

本發(fā)明是在美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院和美國(guó)國(guó)家癌癥研究所授予的政府撥款號(hào)R01CA203964的支持下完成的。政府對(duì)本發(fā)明享有某些權(quán)利。

相關(guān)技術(shù)

政府機(jī)構(gòu)、醫(yī)院和醫(yī)生辦公室以及民間消費(fèi)者對(duì)快速和多重DNA診斷有著強(qiáng)烈的市場(chǎng)需求。當(dāng)前商用qPCR系統(tǒng)體積大且價(jià)格昂貴，而且僅限于同時(shí)檢測(cè)4-6個(gè)感興趣的DNA標(biāo)記(4-6重)。商用qPCR系統(tǒng)的兩個(gè)示例是Luminex-xTag和Biofire-FilmArray，它們?cè)试S對(duì)單個(gè)DNA樣品進(jìn)行閉管20重分析。這兩個(gè)系統(tǒng)都需要笨重(20kg)和昂貴($50,000)的儀器，并且不適用于護(hù)理點(diǎn)應(yīng)用。等溫DNA擴(kuò)增方法諸如Alere i流感試驗(yàn)，不需要體積大或復(fù)雜的儀器，但限于3重。最后，新一代測(cè)序技術(shù)(NGS)允許對(duì)DNA進(jìn)行極高的多重分析，但需要?jiǎng)趧?dòng)密集型的文庫(kù)構(gòu)建工作流程(12小時(shí)或更長(zhǎng))和長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)序運(yùn)行(24小時(shí)或更長(zhǎng))。這些勞動(dòng)密集型和時(shí)間密集型的特點(diǎn)使得NGS不適用于護(hù)理點(diǎn)應(yīng)用。不同平臺(tái)基于其多重處理能力和儀器負(fù)擔(dān)能力/便攜性的比較如圖1所示。與本發(fā)明有關(guān)的實(shí)施例(稱為“DonutPCR”平臺(tái)，在下文更詳細(xì)地討論)唯一地允許使用負(fù)擔(dān)得起的便攜式的儀器進(jìn)行高度多重DNA測(cè)試。

國(guó)際專利申請(qǐng)?zhí)朠CT/US2017/02453和PCT專利公布WO 2017/172760(‘760公布)公開(kāi)了由未決申請(qǐng)的發(fā)明人開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)和方法，這些系統(tǒng)和方法能夠在護(hù)理點(diǎn)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高度多重DNA分析。參考實(shí)施例的循環(huán)性質(zhì)，‘760公布中公開(kāi)的系統(tǒng)在本文將被稱為“DonutPCR系統(tǒng)”(或類似術(shù)語(yǔ))。‘760公布公開(kāi)了一種Donut PCR耗材芯片、一種將探針共價(jià)附接到流控反應(yīng)室的內(nèi)表面的方法、包含擴(kuò)增引物的PCR試劑和檢測(cè)探針設(shè)計(jì)。在‘760公布中，使用了若干不同的儀器進(jìn)行PCR擴(kuò)增、微陣列熒光成像、圖像分析和數(shù)據(jù)解釋。此外，運(yùn)行試驗(yàn)需要許多手動(dòng)干預(yù)步驟。在此，公開(kāi)了單個(gè)統(tǒng)一儀器，該儀器結(jié)合有所有的機(jī)械部件、熱部件、光學(xué)部件和用戶界面部件，從而允許DNA樣品入答案出平臺(tái)(sample-in answer-outplatform)。

看起來(lái)至少有三個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，在這個(gè)三個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中，Donut PCR系統(tǒng)的高度多重性和便攜性獨(dú)特地滿足了未滿足的需求：(1)基于家庭和藥房的傳染病檢測(cè)和分型，(2)醫(yī)院獲得性感染的床邊分析，以及(3)基于現(xiàn)場(chǎng)的農(nóng)業(yè)和獸醫(yī)基因分析和疾病檢測(cè)應(yīng)用。

如先前所提及的，‘760公布公開(kāi)了Donut PCR試驗(yàn)和耗材芯片。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“芯片”包括如‘760公布中所述的對(duì)流流體流控設(shè)備。盡管描述了儀器的一些必要部件，但‘760公布并未描述完全集成式Donut PCR儀器，在該儀器中，在芯片初始裝載之后不需要手動(dòng)干預(yù)。具體地，它并未描述裝載Donut PCR芯片和將芯片自動(dòng)夾緊到加熱器以形成良好熱接觸所需的機(jī)械部件。另外，‘760公布描述了熒光顯微鏡的使用，但并未描述獨(dú)立讀出設(shè)備所需的光學(xué)元件(濾光片、透鏡、鏡子)。因此，相對(duì)于‘760公布，本發(fā)明是新穎的和創(chuàng)造性的。