用于多路测定的解码方法及相关流体设备、试剂盒和固体支持物技术

提供用于在测定(尤其是多路测定和与流体设备相关的那些测定)中鉴定群体的解码方法。小珠群体用不同信号(例如具有不同的光稳定性的染料)编码。变化(如光漂白)允许在测量荧光衰减的动力学测定中区分不同群体。

Decoding method for multi-channel measurement and related fluid equipment, kit and solid support

A decoding method is provided for identifying populations in determining (especially those measured in multiple ways and those related to fluid equipment). The beads group is coded with different signals (such as dyes with different light stability). Variations (such as photobleaching) allow for the identification of different groups in the kinetic determination of fluorescence decay.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多路测定的解码方法及相关流体设备、试剂盒和固体支持物联邦支持声明本专利技术利用政府支持在由美国国防部(DARPA)给予的津贴号HR0011-12-2-0001下进行。美国政府享有本专利的某些权利。专利
本专利技术涉及样品分析并且可由其适用于使用流体设备进行的分析。背景能够测量来自生物样品的低丰度分析物对于包括临床诊断在内的数个领域都是非常重要的。参见，例如，Rissin等，Single-moleculeenzyme-linkedimmunosorbentassaydetectsserumproteinsatsubfemtomolarconcentrations.Nat.Biotechnol.2010，28，595-599.；Walt，D.R.，OpticalMethodsforSingleMoleculeDetectionandAnalysis，Anal.Chem.(Washington，DC，U.S.)2013，85，1258-1263；以及Witters等，Digitalmicrofluidics-enabledsingle-moleculedetectionbyprintingandsealingsinglemagneticbeadsinfemtoliterdroplets，LabChip2013，13，2047-2054。许多蛋白和核酸诊断生物标记物以低的内源浓度存在，这要求其分析方法具有非常低的检测极限。日益增加地，进行此种灵敏测量的常见策略是利用生物识别元件进行功能化的小珠(如抗体，寡核苷酸等)。参见，Rissin等，SimultaneousDetectionofSingleMoleculesandSingulatedEnsemblesofMoleculesEnablesImmunoassayswithBroadDynamicRange，Anal.Chem.(Washington，DC，U.S.)2011，83，2279-2285；Song等，DirectDetectionofBacterialGenomicDNAatSub-FemtomolarConcentrationsUsingSingleMoleculeArrays，Anal.Chem.(Washington，DC，U.S.)2013，85，1932-1939；Woolley等，Emergingtechnologiesforbiomedicalanalysis，Analyst(Cambridge，U.K.)2014，139，2277-2288；以及Culbertson等，MicroTotalAnalysisSystems：FundamentalAdvancesandBiologicalApplications，Anal.Chem.(Washington，DC，U.S.)2014，86，95-118。每个样品添加数千至数百万个微球体为靶标捕获提供高的表面积，由此有效且选择性地从大的样品体积中预浓缩靶标分析物。参见，Chang等，Singlemoleculeenzyme-linkedimmunosorbentassays：Theoreticalconsiderations，J.Immunol.Methods2012，378，102-115；和Walt，D.R，Proteinmeasurementsinmicrowells，LabChip2014，14，3195-3200。虽然此种方法有利于测量多种个体分析物，此种基于小珠的方法的关键优势在于能够多路分析和量化来自单个样品的多个靶标。参见，Rissin等，Multiplexedsinglemoleculeimmunoassays，LabChip2013，13，2902-2911；和Kingsmore，S.F.，Multiplexedproteinmeasurement：technologiesandapplicationsofproteinandantibodyarrays，Nat.Rev.DrugDiscovery2006，5，310-320。这在生物测试应用(例如临床和重点照护检验(POC)诊断)中是尤其有价值的，其中可以在单个测试中筛选一组疾病生物标记物。参见，Nie等，Anautomatedintegratedplatformforrapidandsensitivemultiplexedproteinprofilingusinghumansalivasamples，LabChip2014，14，1087-1098；Shen等，MultiplexedQuantificationofNucleicAcidswithLargeDynamicRangeUsingMultivolumeDigitalRT-PCRonaRotationalSlipChipTestedwithHIVandHepatitisCViralLoad，JournaloftheAmericanChemicalSociety2011，133，17705-17712；和Chin等Commercializationofmicrofluidicpoint-of-carediagnosticdevices，LabChip2012，12，2118-2134。典型的基于小珠的多路诊断方法用不同强度水平的染料的不同组合来编码多种类型的亲和小珠。参见，Manesse等，Dynamicmicrobeadarraysforbiosensingapplications.LabChip2013，13，2153-2160；和Nie等，MultiplexedSalivaryProteinProfilingforPatientswithRespiratoryDiseasesUsingFiber-OpticBundlesandFluorescentAntibody-BasedMicroarrays.Anal.Chem.(Washington，DC，U.S.)2013，85，9272-9280。可以通过以适用于所用的各编码染料的激发/发射波长获取图像对小珠进行解码。参见，Rissin等，Multiplexedsinglemoleculeimmunoassays.LabChip2013，13，2902-2911。然后基于预先确定的荧光发射强度阈值将小珠分配至一个群体。参见，例如，Nie等，MultiplexedSalivaryProteinProfilingforPatientswithRespiratoryDiseasesUsingFiber-OpticBundlesandFluorescentAntibody-BasedMicroarrays，Anal.Chem.(Washington，DC，U.S.)2013，85，9272-9280。虽然该方法可以产生编码的小珠的若干群体，其可能需要不同编码染料的光谱性质和各强度水平被很好地分辨以保证各小珠群体可以彼此区分。因此，在该方法的情况下，可以使用的多路水平的数目具有实际的上限，即使在利用专门设备如流式细胞仪的情况下。仍然需要可以允许增加的多路和/或检测速度的备选的编码/解码系统。本申请在以上背景本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.解码固体支持物的方法，所述方法包括：检测多个固体支持物(例如，多路小珠组)中的固体支持物的第一编码信号和第二编码信号；比较所述多个固体支持物中的相应固体支持物的第一编码信号和第二编码信号，其中在与所述固体支持物相关的至少一种化学和/或物理变化期间或之后检测相应固体支持物的第二编码信号并且相应固体支持物的第一和第二编码信号是不同的；以及至少部分基于所述第一和第二编码信号的比较，解码所述多个固体支持物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.05 US 62/237,3241.解码固体支持物的方法，所述方法包括：检测多个固体支持物(例如，多路小珠组)中的固体支持物的第一编码信号和第二编码信号；比较所述多个固体支持物中的相应固体支持物的第一编码信号和第二编码信号，其中在与所述固体支持物相关的至少一种化学和/或物理变化期间或之后检测相应固体支持物的第二编码信号并且相应固体支持物的第一和第二编码信号是不同的；以及至少部分基于所述第一和第二编码信号的比较，解码所述多个固体支持物。2.权利要求1的方法，其中所述多个固体支持物包含至少一个群体的固体支持物，所述至少一个群体的固体支持物的第一编码信号是不可检测的(例如，不可光学检测)并且第二编码信号是可检测的(例如，可光学检测)。3.权利要求1的方法，其中所述多个固体支持物包含至少一个群体的固体支持物，所述至少一个群体的固体支持物的第一编码信号是可检测的(例如，可光学检测)并且第二编码信号是不可检测的(例如，不可光学检测)。4.权利要求1的方法，其中所述多个固体支持物包含至少一个群体的固体支持物，所述至少一个群体的固体支持物的第一编码信号具有比第二编码信号更大的值(例如，更大的信号振幅，荧光强度值，或直径)。5.权利要求1的方法，其中所述多个固体支持物包含至少一个群体的固体支持物，所述至少一个群体的固体支持物的第二编码信号具有比第一编码信号更大的值(例如，更大的信号振幅，荧光强度值，或直径)。6.权利要求1的方法，其中所述多个固体支持物包含至少两个群体的固体支持物，所述至少两个群体的固体支持物具有不同浓度的在所述至少两个群体的固体支持物中的相应固体支持物上的至少一种编码介质。7.权利要求1的方法，其中所述多个固体支持物包含至少两个群体的固体支持物，所述至少两个群体的固体支持物具有不同浓度和/或比率的在所述至少两个群体的固体支持物中的相应固体支持物上的两种以上编码介质，并且所述至少两个群体中的一个的第一编码信号和第二编码信号中的至少一个是可检测的并且能够与另一个群体的第一编码信号或第二编码信号区分。8.权利要求1的方法，其中所述多个固体支持物包含至少一个群体的固体支持物，所述至少一个群体的固体支持物的第一和第二编码信号不是不同的。9.权利要求1的方法，其中与固体支持物相关的至少一种化学和/或物理变化是所述固体支持物和/或与所述固体支持物连接的化合物的化学和/或物理变化。10.权利要求1的方法，其中与固体支持物相关的至少一种化学和/或物理变化是与固体支持物连接的编码介质和/或与所述编码介质连接的化合物的化学和/或物理变化。11.权利要求1的方法，其中检测所述第一编码信号和/或所述第二编码信号包括获得光学测量，任选地其中所述获得光学测量包括获得所述多个固体支持物的荧光发射测量。12.权利要求1的方法，其中检测所述第一编码信号和/或所述第二编码信号包括获得三个以上图像，任选地其中所述三个以上图像是在两个以上不同的波长带中获得的。13.权利要求1的方法，所述方法还包括将所述多个固体支持物暴露于光学输入，并且其中所述至少一种化学和/或物理变化在将所述多个固体支持物暴露于所述光学输入期间或之后发生。14.权利要求1的方法，所述方法还包括光漂白与所述多个固体支持物中的至少一些固体支持物连接的编码介质(例如，染料或标记)，并且其中所述至少一种化学和/或物理变化在所述多个固体支持物的光漂白期间或之后发生。15.权利要求1的方法，所述方法还包括加热或冷却所述多个固体支持物中的至少一种，并且其中所述至少一种化学和/或物理变化在所述多个固体支持物加热或冷却的至少一种的期间或之后发生。16.权利要求1的方法，其中所述至少一种化学和/或物理变化是主动引起的变化并且是永久性的。17.权利要求1的方法，其中所述至少一种化学和/或物理变化是可逆的。18.权利要求1的方法，其中检测所述第二编码信号包括在检测到所述第一编码信号后大于1ms的时间获得所述第二编码信号。19.权利要求18的方法，其中在获得所述第一编码信号后小于5分钟的时间获得所述第二编码信号。20.权利要求1的方法，其中检测所述第一编码信号包括获得在阵列(例如，珠孔阵列)中的多个固体支持物的第一图像，和检测所述第二编码信号包括获得在所述阵列中的多个固体支持物的第二图像。21.权利要求1的方法，其中所述第一和第二编码信号包括荧光强度值。22.权利要求1的方法，其中比较所述第一和第二编码信号包括比较所述至少一种化学和/或物理变化之前所述多个固体支持物中的相应固体支持物的颜色(例如，颜色色调，颜色强度，和/或颜色值)与所述至少一种化学和/或物理变化期间或之后所述相应固体支持物的颜色。23.权利要求1的方法，其中检测所述第一和第二编码信号包括连续地检测所述多个固体支持物的编码信号达一段时间。24.权利要求1的方法，其中比较所述第一和第二编码信号包括比较所述至少一种化学和/或物理变化之前相应固体支持物的尺寸和/或形状与所述至少一种化学和/或物理变化期间或之后所述相应固体支持物的尺寸和/或形状。25.权利要求1的方法，所述方法还包括在所述检测步骤之前提供所述多个固体支持物。26.权利要求1的方法，其中检测所述第一编码信号和/或所述第二编码信号包括获得所述多个固体支持物的图像。27.权利要求1的方法，其中检测所述第一编码信号和/或所述第二编码信号包括检测所述多个固体支持物(例如，多路小珠组)中的相应固体支持物的光学或电信号。28.权利要求1的方法，其中所述多个固体支持物中的固体支持物的第一群体包含与所述第一群体中的相应固体支持物连接的一种编码介质，并且所述多个固体支持物中的固体支持物的第二群体包含与所述第二群体中的相应固体支持物结合的两种以上编码介质。29.权利要求1的方法，所述方法还包括产生所述至少一种化学和/或物理变化。30.权利要求1的方法，其中产生所述至少一种化学和/或物理变化包括等待一段时间经过。31.权利要求1的方法，所述方法还包括使与所述多个固体支持物中的固体支持物结合的化合物(例如，肽或蛋白)变性。32.权利要求1的方法，所述方法还包括去除与所述多个固体支持物中的固体支持物结合的猝灭剂。33.权利要求1的方法，所述方法还包括测量与所述多个固体支持物中的固体支持物连接的编码介质的荧光衰变率的变化。34.权利要求1的方法，其中比较所述第一和第二编码信号以电子方式进行。35.权利要求1的方法，其中检测所述第一和第二编码信号包括获得所述多个固体支持物的第一和第二图像，并且获得所述第一和第二图像中的每个包括成像约2毫秒至约5秒。36.权利要求35的方法，所述方法还包括将与所述多个固体支持物中的至少一些固体支持物结合的编码介质(例如，染料或标记)光漂白约5秒至约5分钟，任选地其中所述光漂白在获得所述第一图像期间和/或之后发生。37.权利要求1的方法，其中所述多个固体支持物的亚组中的每个固体支持物包含动态元件和编码介质，并且其中所述多个固体支持物的亚组中的相应固体支持物上的不同比率和/或浓度的所述编码介质和动态元件提供用于解码所述多个固体支持物的多种编码状态。38.权利要求1的方法，其中所述多个固体支持物包含至少一个群体，所述至少一个群体具有用至少两种编码介质(例如，染料或标记)编码的固体支持物，所述至少两种编码介质(例如，染料或标记)具有重叠的荧光激发带和荧光发射带，任选地其中所述至少两种编码介质具有不同的光稳定性。39.权利要求38的方法，其中所述至少两种编码介质中的至少一种是稳定的且另一种是不稳定的。40.权利要求1的方法，所述方法还包括产生与所述多个固体支持物中的第一固体支持物相关的第一化学和/或物理变化以限定所述多个固体支持物中的第一群体，以及产生与所述多个固体支持物中的第二固体支持物相关的第二化学和/或物理变化以限定所述多个固体支持物中的第二群体，任选地其中产生所述第一和/或第二化学和/或物理变化包括将与所述固体支持物结合的编码介质光漂白和/或变性。41.权利要求40的方法，其中产生所述第一和/或第二化学和/或物理变化同时和/或使用相同条件(例如，相同的波长带，温度，化学环境，和/或压力)发生。42.权利要求40的方法，其中产生所述第一和/或第二化学和/或物理变化在不同时间和/或使用不同的条件(例如，不同的波长带，温度，化学环境，和/或压力)发生。43.权利要求40的方法，其中产生所述第一和/或第二化学和/或物理变化进一步限定所述第一和/或第二群体内的业群。44.权利要求40的方法，其中所述第一群体和/或所述第二群体内的亚群中的固体支持物具有在相应固体支持物上的不同比率和/或浓度的至少两种编码介质以提供用于解码所述多个固体支持物的多种编码状态。45.测定解码系统，其包括：回路，所述回路包含至少一个处理器；流体分析芯片，所述流体分析芯片包含多个固体支持物(例如，多路小珠组)；和与所述多个固体支持物连通的热源或光源中的至少一个，其中所述回路激活所述热源或所述光源中的至少一个以引起与所述多个固体支持物中的至少一些相...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·迈克尔·拉姆齐，威廉·汉普顿·亨利，托马斯·林茨，
申请(专利权)人：北卡罗来纳查佩尔山大学，
类型：发明
国别省市：美国,US