生物分子分离制造技术

本文公开了用于处理样品液、封装液和磁性颗粒的方法、装置和系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生物分子分离 相关申请 本申请要求保护2012年1月25日提交的美国临时申请系列号61/590, 499的权益，所 述申请案通过引用以其整体结合到本文中。 专利技术背景 生物分子的分离为任何样品处理系统的关键部分。随着自动化分子分析系统的开发， 目前最大的限制在于样品的制备以及靶样品的纯化。 对于所有生化过程而言，样品靶标的分离和纯化对其成功极其重要。生化分析过 程中的限制是因存在于用于所述分析的反应样品中的靶标的起始浓度以及生化抑制剂的 水平所致，所述生化分析过程为焦磷酸测序、核酸连接、聚合酶链式反应、数字PCR、qPCR、核 酸测序、蛋白质检测/蛋白质富集、基因珠粒包被、稀有细胞检测和细胞富集，且不限于这 些过程。 对于大多数生化分析，对样品进行一系列的预分析步骤以从初始样品中分离靶标 并去除生化抑制剂。这些步骤通常为劳动密集的并且最终降低靶标的起始浓度。 目前优选的样品纯化方法利用了离心柱（spin column)。然而，离心柱需要许多离 心步骤并因此不能与自动化DNA文库制备平台整合。类似地，用于从琼脂糖凝胶纯化核酸 片段的纯化技术亦需要离心步骤来实现核酸分离。 用于样品纯化的一项技术为基于顺磁珠的纯化。此方法提供这样的途径，所述途 径可提供改善的DNA回收率以及可用于选择性结合特定DNA片段大小的可调节的缓冲条 件。 所述基于顺磁珠的纯化为静态的孔分批过程。当前方法涉及将珠粒-混合物（顺 磁珠和缓冲液）连同初始样品一起移取到微量滴定板的孔中。移取、混合所述溶液并于室 温下孵育，以允许DNA与珠粒结合。然后将所述微量滴定板置于磁板上。持有结合DNA的 珠粒移动至板的边缘并被磁体留住。然后使用移液器移出上清液（含有废料）并弃去。在 此之后，进行许多洗涤步骤以去除存在于珠粒沉淀上的残留废料。将乙醇移取至含有所述 珠粒沉淀的平板，孵育并随后使用移液器去除。将此洗涤步骤重复两次。然后加入洗脱缓 冲液。将所述平板从磁板移除并经由移液器混合来混合洗脱缓冲液。将所述微量滴定板放 回磁板上。然后使用移液器吸取含有纯化DNA的洗脱液。 所述基于顺磁珠的方案为劳动密集的过程并且因所需的大量移液步骤所致而不 容易自动化。大量的移液步骤亦导致较大的初始和最终样品体积，导致每个数据点高的试 剂成本。 -个应用且不限于该应用是为了用于下一代测序平台的改善的样品纯化。许多下 一代测序平台要求DNA文库由特定的碱基对长度范围之内的DNA片段组成。此外，这些DNA 片段需要用特异性核苷酸序列（连接物）标记，以允许使用PCR扩增所述序列并允许所述 文库片段退火至测序仪流动池。当在单个流动池中多路操作样品时，亦可将序列特异性指 示物添加到DNA片段中以鉴定各个样品。DNA标签化（tagmentation)(使DNA断裂并用 连接物标记）以及常用连接物和指示物的添加用两个单独的生物反应实现。在这些反应之 后，将DNA文库净化以去除过量的核苷酸、酶、引物、盐和其它污染物。因此，标签化DNA、纯 化标签化的DNA、添加常用连接物和指示物并纯化最终的文库产物所需的工作流为复杂且 劳动密集的。 本文所概述的系统和方法可帮助实现无污染、小体积、高通量、低成本和/或高样 品浓度的样品处理。 专利技术概述 使用顺磁珠用于生物分子分离和处理的装置、系统和方法。 附图简述 图1为阐述基于连续流动毛细管的纯化系统的图。 图2为阐述基于双向流动毛细管的纯化系统的图。 图3为阐述用于基于连续流动毛细管的纯化系统的磁性净化步骤的图。 图4阐述了可作为控制器编程来实施的方法。 图5阐述了可作为控制器编程来实施的方法。 图6阐述了可作为控制器编程来实施的方法。 图7显示分光光度法结果，其表明在对照方案和毛细管净化方案之间有相当的回 收率。对基于对照珠粒的纯化和基于毛细管珠粒的纯化二者，均对回收/洗脱的DNA (肌 动蛋白扩增子）的浓度作图。 图8显示凝胶图像，其显示对于对照净化和毛细管净化的Nextera产物印迹 (smear)〇 图9显示qRCR结果，其显示回收自对照方案和毛细管净化方案的Nextera产物。 图10显示凝胶结果，其证实在毛细管中使用基于珠粒的纯化回收285bp扩增子。 将未纯化产物（泳道102U03)与纯化产物（泳道104U05)进行比较，清楚的是诸如引物 二聚体等非特异性产物已成功去除（泳道101为梯条带）。 图11显示毛细管的去污-重复使用性实施例的qPCR结果。 图12阐述了可作为控制器编程来实施的方法。 图13阐述了可作为控制器编程来实施的方法。 图14阐述了带有光学分析的细胞富集的方法，所述方法可作为控制器编程来实 施。 图15阐述了可作为控制器编程来实施的细胞富集的方法。 图16阐述了使顺磁珠功能化的方法，所述方法可作为控制器编程来实施。 图17阐述了清洁和去除已使用的顺磁珠的方法，所述方法可作为控制器编程来 实施。 图18阐述了与复合液体池技术相互作用的方法，所述方法可作为控制器编程来 实施。 专利技术详述 本公开内容在一些实施方案中提供了用于在导管内分离生物分子的系统和方法。所述 导管可具有在任一方向上的流动并且受控制器控制。 在参考图IA的一个实施方案中，含有顺磁珠与样品的区段（slug) 2和不互溶流 体缓冲液3在导管1内流动。所述样品可包含靶生物分子、生化过程抑制剂和污染物。所 述导管在沿长度的一个位置具有产生磁场的源4。参考图1B，所述顺磁珠与样品区段2和 洗脱缓冲液区段5通过不互溶流体3隔开。所述顺磁珠与样品区段2到达磁场源4,珠粒在 此被捕获到磁场内。参考图1C，所述顺磁珠与样品区段2继续在导管1内流动，而具有结合 的靶生物分子的顺磁珠6仍被磁场源捕获。参考图1D，洗脱缓冲液5到达磁场源并包封捕 获的顺磁珠。随着洗脱缓冲液沿导管1流动，结合的靶生物分子释放到洗脱缓冲液中。参 考图1E，洗脱缓冲液和靶生物分子7在导管1内继续以用于分配或进一步分析。 在参考图2A的一个实施方案中，在导管20中用洗脱缓冲液24从磁场源22处的 顺磁珠23中释放靶生物分子之后，使流动反向。参考图2C，洗脱缓冲液和靶生物分子流过 磁场源22捕获的顺磁珠23返回流动中，以回到原始的吸入位置以用于分配。 在参考图3A的一个实施方案中，在导管31中用洗脱缓冲液36从磁场源34捕获 的顺磁珠35中释放靶生物分子之后，使不互溶流体33之后跟随珠粒去除和清洁区段32。 参考图3B，当所述珠粒去除和清洁区段32包封顺磁珠35时，去除（物理上或变成关闭状 态）磁场源34。参考图3C，顺磁珠35响应到所述去除和清洁区段32中并作为区段37继 续沿导管31流动。此珠粒去除和清洁过程允许导管31的重复使用并防止样品的任何交叉 污染。 在一个实施方案中，所述方法包括使用毛细管、泵和在沿毛细管长度的某个位置 的局部磁场。首先，将一段珠粒_混合物和靶生物分子吸入毛细管中，所述珠粒-混合物包 含缓冲液和具有生化包被物的珠粒。所述珠粒可以是具有生化包被物的磁珠或者具有顺磁 包被物的非磁性珠粒（二氧化硅、陶瓷、聚合物等）。这之后为一段不互溶流体，例如空气或 油，并随后接着为离散的（discreet)乙醇、空气、油和洗脱缓冲液区段。所述区段在管内流 过局部磁场，顺磁珠在此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理含磁性颗粒的样品液和封装液的方法，所述样品液和封装液为不互溶的，所述方法包括：使所述封装液在导管中流动；使所述样品液在导管中流动以使所述样品液(a)被所述封装液包围和(b)位于导管内预定的捕获位点；通过在捕获位点施加磁场使磁性颗粒固定在所述捕获位点；和使洗脱液在导管中流动以使(a)所述洗脱液被所述封装液包围，(b)所述样品液流出捕获位点，和(c)所述洗脱液流至捕获位点并包围所述固定的磁性颗粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.25 US 61/590,4991. 一种用于处理含磁性颗粒的样品液和封装液的方法，所述样品液和封装液为不互溶 的，所述方法包括： 使所述封装液在导管中流动； 使所述样品液在导管中流动以使所述样品液（a)被所述封装液包围和（b)位于导管内 预定的捕获位点； 通过在捕获位点施加磁场使磁性颗粒固定在所述捕获位点；和 使洗脱液在导管中流动以使（a)所述洗脱液被所述封装液包围，（b)所述样品液流出 捕获位点，和（c)所述洗脱液流至捕获位点并包围所述固定的磁性颗粒。2. 权利要求1的方法，其进一步包括： 在使所述样品液在导管中流动之前使靶生物分子与所述磁性颗粒结合；和 其中使所述洗脱液流动进一步包括通过用所述洗脱液包围所述磁性颗粒使所述靶生 物分子从磁性颗粒中游离。3. 权利要求1的方法，其进一步包括通过在使所述洗脱液流动之后移除磁场，使所述 磁性颗粒在洗脱液中运动。4. 权利要求3的方法，其进一步包括使含有所述运动的磁性颗粒的洗脱液流出捕获位 点。5. 权利要求2的方法，其进一步包括使含有所述游离的靶生物分子的洗脱液流出捕获 位点，而磁性颗粒仍被施加的磁场固定。6. 权利要求5的方法，其进一步包括： 使第一清洁液在导管中流至捕获位点以使（a)所述清洁液被所述封装液包围，和（b) 所述第一清洁液包围所述固定的磁性颗粒； 通过移除磁场使所述磁性颗粒在所述第一清洁液中运动；和 使含有固定的磁性颗粒的第一清洁液在导管中流出捕获位点。7. 权利要求6的方法，其进一步包括使第二清洁液在导管中流动。8. 权利要求5的方法，其进一步包括： 使第一清洁液在导管中流至捕获位点以使（a)所述清洁液被所述封装液包围，和（b) 所述第一清洁液包围所述固定的磁性颗粒； 通过移除磁场使所述磁性颗粒在所述第一清洁液中运动； 通过再施加磁场固定所述运动的磁性颗粒；和 使所述第一清洁液在导管中流出捕获位点和固定的磁性颗粒。9. 权利要求8的方法，其进一步包括使第二清洁液在导管中流动。10. -种用于处理含磁性颗粒的第一样品液、第二样品液和封装液的方法，两种样品液 均与封装液不互溶，所述方法包括： 使所述封装液在导管中流动； 使所述第一样品液在导管中流动以使所述第一样品液（a)被所述封装液包围和（b)位 于导管内预定的捕获位点； 通过在捕获位点施加磁场使所述磁性颗粒固定在所述捕获位点； 使所述第一样品液在导管中流动以使所述第一样品液流出捕获位点，而所述磁性颗粒 仍固定在捕获位点；和 使所述第二样品液在导管中流动以使所述第二样品液（a)被所述封装液包围和（b)包 围所述固定的磁性颗粒。11. 权...

【专利技术属性】
技术研发人员：K卡兰，D麦圭尔，
申请(专利权)人：基因细胞生物系统有限公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰;IE