用于分析核酸的方法和系统技术方案

本公开内容提供了用于扩增和分析核酸样品的方法和系统。

Methods and systems for the analysis of nucleic acids

The present disclosure provides a method and system for amplification and analysis of nucleic acid samples.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分析核酸的方法和系统交叉引用本申请要求2016年3月8日提交的PCT/CN2016/075851的优先权，其通过引用以全文并入本文。
技术介绍
核酸扩增方法可允许从复杂混合物如生物样品中有选择地扩增和鉴定感兴趣的核酸。为了检测生物样品中的核酸，通常对生物样品进行处理，以从生物样品的其他组分和其他可能干扰核酸和/或扩增的其他物质中分离出核酸。在从生物样品中分离出感兴趣的核酸之后，可通过例如扩增方法，如基于热循环的方法(例如，聚合酶链反应(PCR))，对感兴趣的核酸进行扩增。在扩增感兴趣的核酸之后，可以检测扩增产物，并由最终用户解读检测结果。然而，当需要进行多个或大量扩增反应时，这是枯燥、耗时且低效的。已提出用小液滴作为容器以在约束的体积中进行化学和生化反应(例如，核酸扩增)，并已开发了多种方法来生成这类小液滴。然而，这些技术通常具有与不均匀的小液滴大小和组成、相对较低的通量和/或不能生成单分散小液滴相关的问题。
技术实现思路
在此认识到，需要用于分析来自复杂样品类型的核酸的快速、准确且高通量的方法和装置。此类方法和装置例如可用于实现可经由其核酸而检测的疾病的快速样品-反馈检测和处置。本公开内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分析受试者的核酸样品的方法，其包括：(a)引导(1)包含所述核酸样品的水性流体通过第一通道并引导(2)非水性流体通过第二通道前往芯片中的多个交点，以便在所述水性流体与所述非水性流体接触时在所述多个交点处形成多个分区，其中所述多个分区中的每一个均包含(i)所述核酸样品或其部分；和(ii)核酸扩增所需的试剂；(b)在足以产生所述核酸样品或其部分的扩增产物的条件下，使所述多个分区中的每一个中的所述核酸样品或其部分经历核酸扩增反应；以及(c)采用设置在所述多个交点下游的收集区中的所述多个分区，同时检测指示在所述多个分区中存在或不存在所述扩增产物的信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.08 CN PCT/CN2016/0758511.一种用于分析受试者的核酸样品的方法，其包括：(a)引导(1)包含所述核酸样品的水性流体通过第一通道并引导(2)非水性流体通过第二通道前往芯片中的多个交点，以便在所述水性流体与所述非水性流体接触时在所述多个交点处形成多个分区，其中所述多个分区中的每一个均包含(i)所述核酸样品或其部分；和(ii)核酸扩增所需的试剂；(b)在足以产生所述核酸样品或其部分的扩增产物的条件下，使所述多个分区中的每一个中的所述核酸样品或其部分经历核酸扩增反应；以及(c)采用设置在所述多个交点下游的收集区中的所述多个分区，同时检测指示在所述多个分区中存在或不存在所述扩增产物的信号。2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括将所述多个分区引导至所述收集区。3.如权利要求2所述的方法，其进一步包括用于将所述多个分区从所述多个交点引导至所述收集区的第三通道。4.如权利要求3所述的方法，其中所述第三通道具有大于所述多个分区中的每一个的横截面的直径。5.如权利要求1所述的方法，其中(b)在所述收集区中进行。6.如权利要求1所述的方法，其中所述收集区被包含在所述芯片中。7.如权利要求1所述的方法，其中所述收集区基本上是平面的。8.如权利要求1所述的方法，其中所述收集区是可旋转的。9.如权利要求1所述的方法，其中所述收集区包含多个区域，并且其中在(c)中，从所述多个区域的给定区域同时检测所述信号。10.如权利要求1所述的方法，其中所述收集区是曲线形的。11.如权利要求10所述的方法，其中所述收集区是圆形的。12.如权利要求1所述的方法，其中所述收集区是倾斜的。13.如权利要求1所述的方法，其中所述收集区可从所述芯片中移出。14.如权利要求1所述的方法，其中所述收集区的尺寸被设计成在单层中容纳所述多个分区。15.如权利要求1所述的方法，其中所述多个分区为小液滴。16.如权利要求1所述的方法，其中(b)在所述芯片上进行。17.如权利要求1所述的方法，其中(b)包括使所述多个分区中的每一个经历热循环。18.如权利要求17所述的方法，其中所述热循环包括使所述多个分区中的每一个的温度在第一温度与高于所述第一温度的第二温度之间循环。19.如权利要求17所述的方法，其中采用在所述芯片外部的热能量源使所述多个分区中的每一个经历热循环。20.如权利要求19所述的方法，其中所述热能量源为红外能量源。21.如权利要求17所述的方法，其中采用与所述芯片集成的热能量源使所述多个分区中的每一个经历热循环。22.如权利要求21所述的方法，其中所述热能量源为珀尔帖元件、电阻加热元件或感应加热元件。23.如权利要求1所述的方法，其中所述收集区包含尺寸被设计成容纳所述多个分区的单个分区的孔。24.如权利要求23所述的方法，其中所述孔中的每一个均具有小于所述多个分区的给定分区的平均直径的尺寸。25.如权利要求1所述的方法，其中所述非水性流体包含油。26.如权利要求25所述的方法，其中所述油是氟化油或矿物油。27.如权利要求1所述的方法，其中所述非水性流体包含表面活性剂。28.如权利要求1所述的方法，其中在所述第二通道中，所述非水性流体基本不含所述样品和所述试剂。29.如权利要求1所述的方法，其中所述核酸扩增反应为聚合酶链反应(PCR)。30.如权利要求29所述的方法，其中所述核酸扩增反应为等温PCR。31.如权利要求1所述的方法，其中所述试剂包括聚合酶和具有与靶核酸序列互补的序列的引物。32.如权利要求31所述的方法，其中所述靶核酸序列与疾病、食品安全、产前检查、遗传检测或癌症液体活检相关。33.如权利要求32所述的方法，其中所述疾病与病毒相关。34.如权利要求33所述的方法，其中所述病毒选自人免疫缺陷病毒I(HIVI)、人免疫缺陷病毒II(HIVII)、正粘病毒、埃博拉病毒、登革病毒、流感病毒、肝炎病毒、甲型肝炎病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、丁型肝炎病毒、戊型肝炎病毒、庚型肝炎病毒、EB病毒、单核细胞增多症病毒、巨细胞病毒、SARS病毒、西尼罗热病毒、脊髓灰质炎病毒、麻疹病毒、单纯疱疹病毒、天花病毒、腺病毒和水痘病毒。35.如权利要求32所述的方法，其中所述疾病为癌症。36.如权利要求1所述的方法，其中所述分区包括允许检测所述信号的可检测部分。37.如权利要求36所述的方法，其中所述可检测部分选自TaqMan探针、TaqManTamara探针、TaqManMGB探针、Lion探针、SYBR绿、SYBR蓝、DAPI、碘化丙锭、Hoeste、SYBR金、锁定核酸探针和分子信标。38.如权利要求1所述的方法，其中(c)包括将激发能量引导至所述多个分区并检测作为来自所述多个分区的发射的所述信号。39.如权利要求38所述的方法，其中采用与所述芯片集成的检测器检测所述信号。40.如权利要求38所述的方法，其中采用在所述芯片外部的检测器检测所述信号。41.如权利要求40所述的方法，其中所述检测器为电荷耦合器件相机。42.如权利要求38所述的方法，其中所述激发能量由与所述芯片集成的激发能量源提供。43.如权利要求38所述的方法，其中所述激发能量由在所述芯片外部的激发能量源提供。44.如权利要求38所述的方法，其中所述激发能量由发光二极管或激光器提供。45.如权利要求1所述的方法，其中所述信号为光信号。46.如权利要求45所述的方法，其中所述信号为荧光信号。47.如权利要求1所述的方法，其中所述信号为静电信号。48.如权利要求1所述的方法，其中所述核酸样品来自所述受试者的基因组。49.如权利要求1所述的方法，其中所述核酸样品为无细胞核酸样品。50.如权利要求49所述的方法，其中所述核酸样品为无细胞脱氧核糖核酸。51.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在不进行样品纯化的情况下于所述第一通道中提供所述核酸样品。52.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在不进行核糖核酸(RNA)提取的情况下于所述第一通道中提供所述核酸样品。53.如权利要求1所述的方法，其中所述核酸样品从所述受试者直接获得。54.如权利要求53所述的方法，其中所述核酸样品从所述受试者直接获得，并在不进行样品纯化的情况下于所述第一通道中提供。55.如权利要求53所述的方法，其中所述核酸样品从所述受试者直接获得，并在不进行核糖核酸(RNA)提取的情况下于所述第一通道中提供。56.如权利要求1所述的方法，其中在(c)中，所述多个分区以低于约5ml/h的流速流动通过所述收集区。57.如权利要求56所述的方法，其中在(c)中，所述多个分区基本上是静止的。58.如权利要求57所述的方法，其中所述第一通道包括主通道以及与所述第二通道在所述多个交点处相交的多个次级通道。59.如权利要求58所述的方法，其中所述多个次级通道以相对于所述主通道和/或所述第二通道呈约45°至100°的角度定向。60.如权利要求1所述的方法，其中所述芯片包含多组所述第一通道、第二通道和多个交点。61.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在(c)之后将所述多个分区引导出所述收集区前往出口。62.如权利要求61所述的方法，其中所述出口处于负压下。63.如权利要求61所述的方法，其中所述第一通道和/或第二通道相对于所述出口处于正压下。64.如权利要求61所述的方法，其中利用所述第一通道和/或第二通道与所述出口之间的至少约1psi的压降，使所述水性流体和非水性流体经历流动。65.如权利要求1所述的方法，其中在所述收集区处，所述多个分区中的每一个均在可单独寻址的位置处。66.如权利要求1所述的方法，其中以至少约90％的灵敏度检测所述扩增产物。67.如权利要求1所述的方法，其中以至少约90％的特异性检测所述扩增产物。68.如权利要求1所述的方法，其中(c)包括同时检测指示在全部所述多个分区中存在或不存在所述扩增产物的信号。69.一种用于分析受试者的核酸样品的系统，其包含：芯片，其包含第一通道与第二通道的多个交点，其中在使用过程中，(1)所述第一通道引导包含所述核酸样品的水性流体且(2)所述第二通道引导非水性流体前往所述多个交点，以便在所述水性流体与所述非水性流体接触时在所述多个交点处形成多个分区，其中所述多个分区中的每一个均包含(i)所述核酸样品或其部分，和(ii)核酸扩增所需的试剂；以及一个或多个计算机处理器，其被单独地或共同地编程用于(i)在足以产生所述核酸样品或其部分的扩增产物的条件下，使所述多个分区中的每一个中的所述核酸样品或其部分经历核酸扩增反应，和(ii)采用设置在所述多个交点下游的收集区中的所述多个分区，同时检测指示在所述多个分区中存在或不存在所述扩增产物的信号。70.如权利要求69所述的系统，其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程用于将所述多个分区引导至所述收集区。71.如权利要求70所述的系统，其进一步包含用于将所述多个分区从所述多个交点引导至所述收集区的第三通道。72.如权利要求71所述的系统，其中所述第三通道具有大于所述多个分区中的每一个的横截面的直径。73.如权利要求69所述的系统，其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程用于使所述多个分区中的每一个中的所述核酸样品或其部分在所述收集区中经历所述核酸扩增反应。74.如权利要求69所述的系统，其中所述收集区被包含在所述芯片中。75.如权利要求69所述的系统，其中所述收集区基本上是平面的。76.如权利要求69所述的系统，其中所述收集区是可旋转的。77.如权利要求69所述的系统，其中所述收集区包含多个区域，并且其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程用于同时检测来自所述多个区域的给定区域的所述信号。78.如权利要求69所述的系统，其中所述收集区是曲线形的。79.如权利要求78所述的系统，其中所述收集区是圆形的。80.如权利要求69所述的系统，其中所述收集区是倾斜的。81.如权利要求69所述的系统，其中所述收集区可从所述芯片中移出。82.如权利要求69所述的系统，其中所述收集区的尺寸被设计成在单层中容纳所述多个分区。83.如权利要求69所述的系统，其中所述多个分区为小液滴。84.如权利要求69所述的系统，其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程用于使所述多个分区中的每一个中的所述核酸样品或其部分在所述芯片上经历所述核酸扩增反应。85.如权利要求69所述的系统，其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程用于使所述多个分区中的每一个经历热循环，以使所述多个分区中的每一个中的所述核酸样品或其部分经历所述核酸扩增反应。86.如权利要求85所述的系统，其中所述热循环包括使所述多个分区中的每一个的温度在第一温度与高于所述第一温度的第二温度之间循环。87.如权利要求85所述的系统，其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程用于采用在所述芯片外部的热能量源使所述多个分区中的每一个经历热循环。88.如权利要求87所述的系统，其中所述热能量源为红外能量源。89.如权利要求85所述的系统，其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程用于采用与所述芯片集成的热能量源使所述多个分区中的每一个经历热循环。90.如权利要求89所述的系统，其中所述热能量源为珀尔帖元件、电阻加热元件或感应加热元件。91.如权利要求69所述的系统，其中所述收集区包含尺寸被设计成容纳所述多个分区的单个分区的孔。92.如权利要求91所述的系统，其中所述孔中的每一个均具有小于所述多个分区的给定分区的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李响，李晨，杨坤，
申请(专利权)人：卡尤迪生物科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11