用于进行核酸序列的扩增和检测过程的诊断系统技术方案

本发明专利技术提供用于进行核酸序列的扩增和检测过程的诊断系统，其可以是用于对含有细胞和／或粒子的流体样品进行样品制备过程的集成的芯片实验室诊断系统，该芯片实验室诊断系统包括：（ａ）流体样品入口；（ｂ）裂解单元，所述裂解单元用于裂解所述流体样品所包含的细胞和／或粒子；（ｃ）核酸提取单元，所述核酸提取单元用于从所述流体样品所包含的细胞和／或粒子提取核酸；（ｄ）盛装裂解流体的贮存部；（ｅ）盛装洗脱剂的贮存部，所述洗脱剂用于移去在核酸提取单元中收集的核酸；其中，所述样品入口与所述裂解单元是流体连接的，为控制二者之间流体的流动而选择性地存在阀门；其中所述裂解单元与所述核酸提取单元是流体连接的，为控制二者之间流体的流动而选择性地存在阀门；其中所述盛装裂解流体的贮存部与所述裂解单元是流体连接的，为控制二者之间流体的流动而选择性地存在阀门；和其中所述盛装洗脱剂的贮存部与所述核酸提取单元是流体连接的，为控制二者之间流体的流动而选择性地存在阀门。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及核酸(NA)的提取，具体地，本专利技术涉及用于合并进行NA的提取和浓缩的集成的芯片实验室(lab-on-a-chip)诊断系统。所述系统可以用来对含有细胞的流体样品进行NA序列的扩增和检测过程。
技术介绍
开发以下用于检测生物分子的简化的分析系统是相当令人感兴趣的，即，所述系统使不熟练的使用者可以进行复杂的分析程序而不会出现不当的错误。而且，开发完备的(contained)以下分析系统是非常令人感兴趣的，即，该系统需要最少的液体试剂操作以及使分析程序自动进行而使用者的干预最少，并且还优选进行了微型化从而提供用于护理地点检测的便捷系统。这与保健领域特别是诊断学尤其相关，在这些领域中，越来越需要可以在医生的诊所、诊疗所、兽医诊所或者甚至在患者的家中或野外有效而安全地进行操作的生物分析系统。微制造的“芯片实验室”装置是用于进行对使用者所要求的试剂操作最少的完备的生物反应的诱人选择，并允许使用较小的样品体积，这对需要昂贵试剂的生物反应是非常有利的。为了同时实现纯化和预浓缩，分析化学家们通常求助于某种提取程序。这些方法包括从样品基质中分离感兴趣的分析物，或者作为选择，从样品基质中除去所有其它物质而留下感兴趣的分析物。提取过程可以包括将各物质从一个液相中转移到另一个液相中，或者将各物质从液相中捕获到固体表面上。在前者情况下，物质的预浓缩通常是难以实现的，除非将溶剂从含有该物质的相中有效除去。但是，在后者的情况下，如果(a)可获得的结合面积大到在任何时候都足以结合多于与该表面接触的溶液中所存在的分子，和(b)只用少量的洗脱剂就可以将该物质从固相上有效移去，那么就可以进行预浓缩。由于预浓缩是核酸样品预处理程序的重要方面，因此固相提取已经得到应用。一种涉及在离液剂存在下将DNA结合到二氧化硅粒子上的核酸提取方法已经得到充分确立(见Boom等，J.Clin.Microbiol.1990，28，495-503)。本专利技术涉及将DNA固相提取法集成到微流体装置中。在本专利技术中，NA提取和浓缩可以合并进行。本文使用的术语“微制造装置或系统”是指以常用于而非专用于批量生产半导体微电子装置和在近年用于生产半导体微机械装置的方法而制造的任何装置。所述微制造技术包括例如外延生长(例如汽相、液相、分子束、金属有机化学汽相沉积)、平版印刷(例如光平版印刷、电子束平版印刷、x射线平版印刷、离子束平版印刷)、蚀刻(例如化学蚀刻、气相蚀刻、等离子体蚀刻)、电沉积、溅射、扩散掺杂和离子注入。尽管可以使用诸如玻璃等非晶体材料，但是微制造装置通常形成在诸如硅或砷化镓等晶体半导体基材上，其优点是通过使用常规的集成电路制造技术，可以将电子电路集成到所述系统中。将微制造组件与诸如玻璃板或辅助微制造元件等一个或多个其它元件进行组合是经常采用的，并意欲落在本文使用的术语“微制造(的)”的范围中。落在术语“微制造(的)”的范围中的还有由例如晶体半导体基材制得的聚合复制物。从细菌细胞和病毒粒子中分离和纯化DNA和/或RNA是诸如诊断学、环境监测、法医学和分子生物学研究等很多
中的关键步骤。微制造是制造用于进行期望使用极少量的样品的生物过程(例如DNA序列的分析和检测)的装置的有吸引力的构造方法。US 5,674,742公开了一种这样的装置，以进行聚合酶链式反应(PCR)然后进行检测步骤。因为需要进行PCR过程并且在需要进行PCR过程时，兰姆波泵被用来将DNA引物、聚合酶试剂和核苷酸试剂从3个分开的贮存室中运输到单一的反应室中，反应室的温度根据需要而循环。Analytical Chemistry(1994，66，4127-4132)公开了另一种用于进行化学反应步骤然后进行电泳分离步骤的微制造装置。在用玻璃板覆盖的硅基材中的经蚀刻的结构提供反应室和与缓冲液、分析物、试剂和分析物废料贮存部的连接，以及与废料贮存部连接的电泳柱。基于核酸序列的扩增(NASBA)是一种引物依赖性的技术，该技术可以用于在一个温度对单一混合物中的核酸进行连续扩增(等温核酸扩增法)，并且是所述基于第一RNA转录的扩增法之一。NASBA通常提供用于核酸扩增的PCR的一种简单快速的替代方案，并且能够在90分钟内获得十亿倍的RNA扩增。对于诸如PCR技术等其它扩增系统，NASBA均一而等温地扩增RNA分析物的能力使其应用范围从病毒诊断延伸到诸如基因表达和细胞活力等生物活性的指示。在例如Nature(第350卷，第91和92页)中有NASBA技术的讨论。NASBA中的核酸扩增通过AMV反转录酶、Rnase H和T7 RNA聚合酶的协同的酶活性以及引物对来实现，从而使容易用来通过杂交方法进行检测的主要单链RNA得到积累。NASBA的内标RNA的使用导致动力学范围为4个对数(log)的定量核酸检测法的产生，但是该方法在每次定量时需要6次扩增反应。通过应用以不同量加入的多倍的、可区别的内标RNA和通过电化学发光法(ECL)检测技术可以使所述方法得到明显改进。这种单管定量(Q)NASBA每次定量只需要单步骤的扩增过程，并能够在核酸实际分离之前将内标加入到裂解缓冲液中的临床样品中。这一方法的优点在于，核酸的分离效率对定量结果没有影响，这与在野生型核酸与临床样品分离后将内标与所述野生型核酸混合的方法相反。在Nucleic Acid Research(1998，第26卷，第2150-2155)中有定量NASBA的讨论。但是，NASBA后的产物检测可能仍然是一个劳动密集型的过程，其通常涉及基于酶珠的检测和电化学发光(ECL)检测或与荧光有关的光谱测定。但是，由于这些方法技术具有非均质性或者它们需要对样品进行一些处理或者需要目前没有成本效率的自动机械装置，因此相对来说它们几乎不用于高通量应用中。通过产生靶特异信号而使产物检测与靶扩增同时进行的均质程序将有利于大批量筛查和完全自动化。最近，介绍了一种基于只有与其靶杂交才产生荧光的探针(分子信标)的新的核酸检测技术。流体学是液体在例如管中流动的科学。对于微制造装置，使用该装置外面的诸如注射器、旋转泵或者预加料(precharged)的真空或者压力源等泵，通常可以使流体流过一组或多组微米级或纳米级的反应室。或者，可以将微型泵或者真空室或者兰姆波泵送元件作为装置本身的一部分提供。可以使用包括泵、阀和预加料的真空和压力室在内的流动控制元件的其它组合来控制流体穿过反应室的流动。其它用于在该系统中运输流体的机制包括电渗透流。公开号为WO 02/22265的国际专利申请涉及一种微制造反应室系统，该系统可以用在进行NASBA的方法中。国际专利申请PCT/GB02/005945涉及微制造反应室系统和流体运输的方法。该系统也可以用在进行NASBA的方法中。国际专利申请PCT/GB03/004768涉及用于使核酸片段化的微流体装置。该装置可以在用于进行NASBA的微制造反应室系统中使用，或者用来与该微制造反应室系统进行组合。
技术实现思路
本专利技术提供用于对含有细胞和/或粒子的流体样品进行样品制备过程的系统，该系统包括(a)流体样品入口；(b)裂解单元，所述裂解单元用于裂解包含在所述流体样品中的细胞和/或粒子；(c)核酸提取单元，所述核酸提取单元用于从所述流体样品所包含的细胞和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对含有细胞和／或粒子的流体样品进行样品制备过程的集成的芯片实验室诊断系统，该系统包括：（ａ）流体样品入口；（ｂ）裂解单元，所述裂解单元用于裂解所述流体样品中所包含的细胞和／或粒子；（ｃ）核酸提取单元，所述核酸提取单元用于从所述流体样品中所包含的细胞和／或粒子中提取核酸；（ｄ）盛装裂解流体的贮存部；（ｅ）盛装洗脱剂的贮存部，所述洗脱剂用于移去在所述核酸提取单元中收集的核酸；其中所述样品入口与所述裂解单元是流体连接的，为控制所述样品入口与所述裂解单元之间流体的流动而选择性地存在阀门；其中所述裂解单元与所述核酸提取单元是流体连接的，为控制所述裂解单元与所述核酸提取单元之间流体的流动而选择性地存在阀门；其中所述盛装裂解流体的贮存部与所述裂解单元是流体连接的，为控制所述盛装裂解流体的贮存部与所述裂解单元之间的流体的流动而选择性地存在阀门；和其中所述盛装洗脱剂的贮存部与所述核酸提取单元是流体连接的，为控制所述盛装洗脱剂的贮存部与所述核酸提取单元之间流体的流动而选择性地存在阀门。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗里德黑尔姆舍恩菲尔德，弗里肖夫冯格玛，弗兰克卡尔森，让利希滕贝格，萨贝什韦普特，
申请(专利权)人：挪其普公司，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]