[發明專利]基于虛擬分割方法的生物靶標數字化定量檢測系統

有效

• 申請號: 202010416295.6
• 申請日: 2020-05-17
• 公開（公告）號: CN113687061B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 荊高山;王棟;許俊泉
• 申請（專利權）人: 格物致和生物科技（北京）有限公司
• 主分類號: G01N33/53
• 分類號: G01N33/53;G01N21/76
• 代理公司: 北京漢鼎理利專利代理事務所(特殊普通合伙) 11618
• 代理人: 潘滿根

本發明提供基于虛擬分割方法的生物靶標數字化定量檢測系統，所述系統包括：樣品處理與富集裝置，所述樣品處理與富集裝置用磁珠對待測生物靶標進行處理、富集和捕獲；微流控檢測芯片，待測生物靶標的液體和中介配體反應液分別在壓力驅動下進入所述微流控芯片內，在所述微流控芯片內，連接在所述磁珠上的待測生物靶標與中介配體結合；和檢測裝置，所述檢測裝置用于獲得反應后所述微流控芯片反應區平面上的數字圖片，然后采用虛擬分割方法，實現所述待測生物靶標的數字化定量檢測。本發明整個檢測系統大大簡化，檢測耗材和檢測系統成本大大降低，大大拓寬了數字定量技術應用。

技術領域

本發明涉及生物檢測領域，具體涉及基于虛擬分割方法的生物靶標數字化定量檢測系統。

背景技術

體外診斷技術(In?Vitro?Diagnosis，IVD)是在人體之外，通過對人體的樣品(血液、體液、組織等)進行樣品處理、生化反應以及結果檢測，從而獲得臨床診斷信息的技術。體外診斷技術的檢測對象是液體，常規檢測體積1～100ml。液體中的生物、化學物質主要是核酸分子(DNA/RNA)，蛋白分子。體外診斷檢測的主要人體樣品是血液。由于正常人體生物、化學物質在血液中的濃度相對恒定，特定生物、化學物質的濃度變化，可以表征人體是否處于健康狀態。體外診斷過程可以分為以下三個階段。

(一)樣品處理

人體樣品，尤其是血液，含有多種生物、化學物質，例如DNA/蛋白靶分子。需要對樣品進行處理，對待檢測的靶分子進行富集、純化，從而減少人體樣品中其余物質對生化反應和結果檢測的干擾。

(二)生化反應

體外診斷中，經過處理和捕獲的靶分子一般濃度較低。需要經過配體放大反應，增大靶分子物質量或者表征靶分子的物質量。例如，常用的DNA靶分子配體放大反應是PCR反應，通過反應增大待測DNA分子的物質總量；常用的蛋白靶分子配體放大反應是ELISA(酶聯促發反應)，通過反應生成大量化學發光分子用于表征蛋白靶分子，增大蛋白靶分子的檢測信號。

(三)結果檢測

常規生物、化學檢測技術基于光學檢測。經過配體放大反應后，較高濃度的核酸、蛋白光學標記物(例如熒光基團、化學發光物質)通過光學器件檢測，例如光電倍增管(PMT)或者CCD/CMOS成像光學器件。

針對人體樣品(尤其是血液)中痕量靶分子的可靠、靈敏、快速檢測，是目前精準醫學的重大需求。其中，數字化檢測技術是目前的重點研發技術。數字化檢測的核心過程是將待測樣品均勻分配到大量的反應單元中，這些反應單元同時進行生化反應并進行結果檢測。以針對核酸分子檢測的數字PCR技術為例，策略是：將一個待測樣品均勻分配到大量微小的反應單元中；然后，這些微小的反應單元同時進行PCR擴增反應，實現單拷貝或者多拷貝靶序列分子PCR擴增；擴增后，對每個反應單元檢測到的熒光信號設定一個閾值，高于閾值時熒光信號的反應單元判讀為1(“陽性”)，低于閾值時熒光信號的反應單元判讀為0(“陰性”)。理論上講，每個反應單元中靶序列分子(DNA模板)的分配存在三種可能性：零拷貝、一個拷貝或多個拷貝。當反應單元的數目足夠大，大部分反應單元的內部只含有一個拷貝或者零拷貝靶序列分子(近似于泊松分布)，從而實現單拷貝靶序列分子PCR擴增。最后，通過統計陽性和陰性兩種信號類型的反應單元比例和數目，并進行泊松統計學分析，最終計算出原始待測樣本中的靶序列拷貝數。