鉴别并区分遗传样品的系统及方法技术方案

本发明专利技术描述了使用生物芯片鉴别和区分受试物的方法和系统。本发明专利技术公开了包含含有多个非重叠探针的受试物特异性特征的生物芯片。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】鉴别并区分遗传样品的系统及方法交叉引用本申请要求于2015年11月16日提交的美国临时申请号62/256,049和2016年3月10日提交的美国临时申请号62/306,597的权益，其每一个均通过引用以其全文并入于此用于所有目的。
技术介绍
通常使用DNA微阵列(或生物芯片)来探测样品是否存在靶核酸。微阵列涉及固定在固体支持物上的探针阵列。探针阵列可被组织为探针簇，每个探针簇均可单独寻址。每个簇可包括多个探针，在每个簇中每个探针与其他探针相同，并且每个均能够与相同的靶核酸序列结合。在样品与微阵列杂交后，可以确定存在与探针结合的靶核酸。微阵列可以提供以下优点：成本效益好，在能够确定样品中存在数千至数百万个序列方面高度可放大，并且提供比其他类似放大方法更快的响应时间。然而，与其他技术如DNA测序相比，微阵列可表现出较低的灵敏度和特异性。探针必须经过精心设计，以确保对感兴趣的靶标的特异性。这在检查复杂样品时可能会产生问题，该复杂样品包括不止一个遗传物质源，诸如环境样品。此外，区分共有高水平遗传相似性的两个或更多个受试物的能力可能难以使用微阵列技术进行区分。本文的方法和系统描述了用于鉴别和区分复杂样品中的受试物的新型微阵列或生物芯片。
技术实现思路
在一些方面，公开了包含多个受试物特异性特征的生物芯片，其中每个受试物特异性特征包含多个不同探针，其中所述多个不同探针能够结合能从样品中的多个受试物中区分受试物的靶标。在一些实施方案中，所述受试物为细胞类型。在一些实施方案中，样品中的受试物为不同的细胞类型。在一些实施方案中，所述受试物为生物体。在一些实施方案中，样品中的受试物为不同的生物体。在一些实施方案中，所述探针为核酸。在一些实施方案中，所述靶标为基因组区域。在一些方面，公开了包括以下步骤的方法：(a)获得包含多个受试物的样品；(b)从该样品中提取核酸并对其进行片段化；(c)使提取和片段化的核酸与生物芯片杂交，其中该生物芯片包含含有多个独特探针的受试物特异性特征；(d)对生物芯片进行成像以鉴别具有杂交的探针的受试物特异性特征；以及(e)提供报告，其列出使用生物芯片从所述多个受试物中鉴别的受试物。在一些实施方案中，所述核酸未得到扩增。在一些实施方案中，所述生物芯片具有超过100个受试物特异性特征。在一些实施方案中，所述受试物为细胞类型。在一些实施方案中，所述受试物为生物体。在一些实施方案中，所述受试物为细菌。在一些实施方案中，所述受试物为基因。在一些实施方案中，所述受试物为保守区。在一些实施方案中，所述受试物为与致病性、毒力或抗生素抗性相关的区域。在另一方面，提供了一种生物芯片，其包含：一组或多组探针，其中所述一组或多组探针中的每一组包含多个探针，其中所述多个探针中的每一个包含一个或多个受试物特异性特征，并且其中所述一组或多组探针中的每一组与来自多个不同受试物的不同受试物的靶核酸结合。在一些情况下，一组探针内的所述多个探针中的每一个是相同的。在一些情况下，一组探针内的所述多个探针中的每一个是不同的。在一些情况下，所述多个探针中的每一组包含多个独特探针。在一些情况下，所述多个探针中的每一组包含所述多个独特探针的预定平均表现度(representation)。在一些情况下，所述多个独特探针的所述平均表现度是通过以下方式控制的：限制所述一组或多组探针中的每一组内的探针总数目，以预定比例混合所述多个独特探针，或者两者的组合。在一些情况下，所述一组或多组探针中的每一组包含约2-1000个独特探针。在一些情况下，所述平均表现度包含所述探针组内的所述多个独特探针中的每一个的约2-1000个表现度。在一些情况下，每一组探针内的受试物特异性特征是相同的。在一些情况下，所述一组或多组探针中的每一组包含不同的受试物特异性特征。在一些情况下，所述一组或多组探针中的每一组均可单独寻址。在一些情况下，一组探针内的所述多个探针中的每一个与存在于所述靶核酸上的相同核酸序列互补。在一些情况下，一组探针内的所述多个探针中的每一个与存在于所述靶核酸上的不同核酸序列互补。在一些情况下，所述一组或多组探针中的每一组与受试物的基因组的独特区域互补。在一些情况下，受试物的基因组的所述独特区域未在不同受试物的基因组中表现。在一些情况下，所述多个不同的受试物包含多种不同的细胞类型。在一些情况下，所述一组或多组探针中的每一组与来自所述多种不同细胞类型的不同细胞类型的靶核酸结合。在一些情况下，所述多个不同的受试物包含多个不同的生物体。在一些情况下，所述多个不同的受试物包含多个不同的个体。在一些情况下，所述多个不同的受试物包含多个不同的株。在一些情况下，所述多个不同的受试物包含多个不同的基因。在一些情况下，所述多个不同的受试物包含多个不同的基因组区域。在一些情况下，所述一组或多组探针中的每一组与来自所述多种不同生物体的不同生物体的靶核酸结合。在一些情况下，所述多个探针包含核酸分子。在一些情况下，所述多个探针被固定到固体支持物(solidsupport)上。在一些情况下，所述固体支持物为珠子。在一些情况下，所述受试物特异性特征包含一个或多个遗传特征。在一些情况下，所述一个或多个遗传特征选自：代表物种的基因组、代表物种内的株的基因组、染色质、染色体、染色体基因座、染色体材料、等位基因、基因、基因簇、基因座、遗传多态性、基因突变、核苷酸、单核苷酸多态性(SNP)、限制性片段长度多态性(RFLP)、可变串联重复序列(VTR)、拷贝数变体(CNV)、微卫星序列、遗传标记、序列标记、序列标志位点(STS)、质粒、转录单位、转录产物、基因表达状态、保守区、致病岛(PIA)，其任意组合。在一些情况下，所述一组或多组探针包含超过100组探针。在一些情况下，所述一组或多组探针中的每一组包含约50-1000个探针。在另一方面，提供了一种方法，其包括：a)提供包含来源于多个不同受试物的多种核酸的样品，其中所述多种核酸包含来自所述多个不同受试物中的至少两个的至少一种靶核酸；b)使所述多种核酸与生物芯片杂交(hybridize)，其中所述生物芯片包含一组或多组探针，其中所述一组或多组探针中的每一组包含多个探针，其中所述多个探针中的每一个包含一个或多个受试物特异性特征，并且其中所述一组或多组探针中的每一组与来自所述多个不同受试物的所述多个不同受试物中的至少两个的所述至少一种靶核酸结合；c)检测与所述至少一种靶核酸与所述多个探针中的探针结合相关的信号；以及d)根据所述样品中存在所述至少一种靶核酸来鉴别所述多个不同的受试物。在一些情况下，该方法进一步包括在步骤a)之前从所述多个不同的受试物中提取所述多种核酸。在一些情况下，该方法进一步包括在步骤b)之前对所述多种核酸进行片段化。在一些情况下，该方法进一步包括在步骤b)之前使所述多种核酸扩增。在一些情况下，所述多种核酸未得到扩增。在一些情况下，该方法进一步包括提供鉴别所述多个不同受试物的一个或多个报告。在一些情况下，所述多个不同的受试物包含多种不同的细胞类型。在一些情况下，所述多个不同的受试物包含多种不同的生物体。在一些情况下，一组探针内的所述多个探针中的每一个是相同的。在一些情况下，一组探针内的所述多个探针中的每一个是不同的。在一些情况下，所述多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物芯片，其包含：一组或多组探针，其中所述一组或多组探针中的每一组包含多个探针，其中所述多个探针中的每一个包含一个或多个受试物特异性特征，并且其中所述一组或多组探针中的每一组与来自多个不同受试物中的一不同受试物的靶核酸结合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.16 US 62/256,049;2016.03.10 US 62/306,5971.一种生物芯片，其包含：一组或多组探针，其中所述一组或多组探针中的每一组包含多个探针，其中所述多个探针中的每一个包含一个或多个受试物特异性特征，并且其中所述一组或多组探针中的每一组与来自多个不同受试物中的一不同受试物的靶核酸结合。2.根据权利要求1所述的生物芯片，其中一组探针内的所述多个探针中的每一个是相同的。3.根据权利要求1所述的生物芯片，其中一组探针内的所述多个探针中的每一个是不同的。4.根据权利要求1所述的生物芯片，其中每一组所述多个探针包含多个独特探针。5.根据权利要求4所述的生物芯片，其中每一组所述多个探针包含所述多个独特探针的平均表现度。6.根据权利要求5所述的生物芯片，其中所述多个独特探针的所述平均表现度是通过以下方式控制的：限制所述一组或多组探针中的每一组内的探针总数目、以预定比例混合所述多个独特探针，或者这两者的组合。7.根据权利要求4所述的生物芯片，其中所述一组或多组探针中的每一组包含约2-1000个独特探针。8.根据权利要求5所述的生物芯片，其中所述平均表现度包含所述探针组内的所述多个独特探针中的每一个的约2-1000个表现度。9.根据权利要求1所述的生物芯片，其中每一组探针内的受试物特异性特征是相同的。10.根据权利要求1所述的生物芯片，其中所述一组或多组探针中的每一组包含不同的受试物特异性特征。11.根据权利要求1所述的生物芯片，其中所述一组或多组探针中的每一组均可单独寻址。12.根据权利要求1所述的生物芯片，其中一组探针内的所述多个探针中的每一个与存在于所述靶核酸上的相同核酸序列互补。13.根据权利要求1所述的生物芯片，其中一组探针内的所述多个探针中的每一个与存在于所述靶核酸上的不同核酸序列互补。14.根据权利要求1所述的生物芯片，其中所述一组或多组探针中的每一组与受试物的基因组的独特区域互补。15.根据权利要求14所述的生物芯片，其中受试物的基因组的所述独特区域未在不同受试物的基因组中表现。16.根据权利要求1所述的生物芯片，其中所述多个不同的受试物包含多种不同的细胞类型。17.根据权利要求16所述的生物芯片，其中所述一组或多组探针中的每一组与来自所述多种不同细胞类型的一不同细胞类型的靶核酸结合。18.根据权利要求1所述的生物芯片，其中所述多个不同的受试物包含多个不同的基因、基因组区域、生物体、个体或株。19.根据权利要求18所述的生物芯片，其中所述一组或多组探针中的每一组与来自所述多种不同生物体的一不同生物体的靶核酸结合。20.根据权利要求1所述的生物芯片，其中所述多个探针包含核酸分子。21.根据权利要求1所述的生物芯片，其中所述多个探针被固定到固体支持物上。22.根据权利要求21所述的生物芯片，其中所述固体支持物为珠子。23.根据权利要求1所述的生物芯片，其中所述受试物特异性特征包含一个或多个遗传特征。24.根据权利要求23所述的生物芯片，其中所述一个或多个遗传特征选自：基因组、染色质、染色体、染色体基因座、染色体材料、等位基因、基因、基因簇、基因座、遗传多态性、基因突变、核苷酸、单核苷酸多态性(SNP)、限制性片段长度多态性(RFLP)、可变串联重复序列(VTR)、拷贝数变体(CNV)、微卫星序列、遗传标记、序列标记、序列标志位点(STS)、质粒、转录单位、转录产物、基因表达状态、保守区、致病岛(PIA)，及其任意组合。25.根据权利要求1所述的生物芯片，其中所述一组或多组探针包含超过100组探针。26.根据权利要求1所述的生物芯片，其中所述一组或多组探针中的每一组包含约50-1000个探针。27.一种方法，其包括：a)提供包含来源于多个不同受试物的多种核酸的样品，其中所述多种核酸包含来自所述多个不同受试物中的至少两个的至少一种靶核酸；b)使所述多种核酸与生物芯片杂交，其中所述生物芯片包含一组或多组探针，其中所述一组或多组探针中的每一组包含多个探针，其中所述多个探针中的每一个包含一个或多个受试物特异性特征，并且其中所述一组或多组探针中的每一组与来自所述多个不同受试物中的至少两个的所述至少一种靶核酸相结合；c)检测与所述至少一种靶核酸与所述多个探针中的探针结合相关的信号；d)根据所述样品中存在所述至少一种靶核酸来鉴别所述多个不同的受试物。28.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括，在步骤a)之前,从所述多个不同的受试物中提取所述多种核酸。29.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括，在步骤b)之前,对所述多种核酸进行片段化。30.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括，在步骤b)之前,使所述多种核酸扩增。31.根据权利要求27所述的方法，其中所述多种核酸未得到扩增。32.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括提供鉴别所述多个不同受试物的一个或多个报告。33.根据权利要求27所述的方法，其中所述多个不同的受试物包含多个不同的细胞类型。34.根据权利要求27所述的方法，其中所述多个不同的受试物包含多种不同的生物体。35.根据权利要求27所述的方法，其中一组探针内的所述多个探针中的每一个是相同的。36.根据权利要求27所述的方法，其中一组探针内的所述多个探针中的每一个是不同的。37.根据权利要求27所述的方法，其中每一组所述多个探针包含多个独特探针。38.根据权利要求37所述的方法，其中每一组所述多个探针包含所述多个独特探针的平均表现度。39.根据权利要求38所述的方法，其中所述多个独特探针的所述平均表现度是通过以下方式控制的：限制所述一组或多组探针中的每一组内的探针总数目、以预定比例混合所述多个独特探针，或者这两者的组合。40.根据权利要求37所述的方法，其中所述一组或多组探针中的每一组包含约2-1000个独特探针。41.根据权利要求38所述的方法，其中所述平均表现度包含所述探针组内的所述多个独特探针中的每一个的约2-1000个表现度。42.根据权利要求27所述的方法，其中每一组探针内的受试物特异性特征是相同的。43.根据权利要求27所述的方法，其中所述一组或多组探针中的每一组包含不同的受试物特异性特征。44.根据权利要求27所述的方法，其中所述一组或多组探针中的每一组均可单独寻址。45.根据权利要求27所述的方法，其中一组探针内的所述多个探针中的每一个与存在于所述靶核酸上的相同核酸序列互补。46.根据权利要求27所述的方法，其中一组探针内的所述多个探针中的每一...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·查尔斯·卡因，理查德·沈，
申请(专利权)人：雷瑞生物传感器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US