通过等电点分析生物分子的缓冲液的阵列制造技术

本发明专利技术涉及根据生物分子的等电点任选与第二维分析联合使用来分析生物分子的矩阵、阵列、系统和方法。本发明专利技术提供的矩阵、阵列和系统的分类用于使生物分子在电场影响下积聚到ＩＥＦ缓冲中，所述ＩＥＦ缓冲液的ｐＨ值与生物分子的等电点相同。本发明专利技术的方法可用于例如研究和诊断目的。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及根据生物分子的等电点在电场内进行一维方向分离和任选接着在第二维方向进行第二分析技术以制备、分类、积聚或分析生物分子的矩阵、阵列、系统和方法，及其应用。
技术介绍
等电聚焦或pH梯度聚焦的基本原理是当带电分子迁移到pH梯度内的一个位置时，其在电场中会不动，此位置的pH等于带电分子的等电点(零净电荷)。这个过程的发生独立于溶液中特殊蛋白质的初始位置。这是因为当蛋白质迁移到pH等于pI区域时，其有效电荷消失。已经描述了多种用于测定蛋白质等电点的技术。典型地，目的蛋白质被注射或直接施加到含有pH梯度的凝胶中，其中pH梯度与电场方向平行，蛋白质在到达与其等电点相等的pH环境之前，只能通过单向迁移经过许多不同的pH环境从而与其它蛋白质分离。这些技术的缺点在于(1)它们需要相对长的时间才使蛋白质分离，因为组分速度渐近地趋向于零；(2)它们需要相对高的电压(一般为1000V或更高)；和(3)它们需要冷却机制。常规的IEF方法是费力、耗时、非标准、昂贵和不灵敏的。传统的等电聚焦凝胶的另一个应用限制是难以制造pH梯度内pH改变逐渐小的凝胶以改善蛋白质的线性分散。使用上述等电聚焦步骤的蛋白质两维分析存在同样问题。例如，Zuo等人，(2000)Analytical Biochemistry 284266-278描述了根据蛋白质的等电点通过单向迁移穿过pH范围继之以十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分离蛋白质。Becker等人(1998)J.Micromech.Microeng.824-28提出蛋白质单向迁移穿过pH范围，继之在平面芯片上进行第二维分离。也参见美国专利6,254,754(Ross)。因为这些限制，仅仅某些单元、泳道与矩阵的设计；室内的单元、泳道与矩阵的取向；以及某些用于一维和两维分析的系统可能限制了用于样品的一维和两维分析，包括自动化、高通量分析系统的更快速、更灵敏、更精确、更灵活及较低廉的方法的开发。用于生物分子的一维和两维分析的更好工具和方法可用于，例如，药物研发、医学研究和疾病的预诊断和/或诊断。特别地，需要更好的工具和方法用于蛋白质组分析。本专利技术解决了这些问题及其它问题。专利技术概述本专利技术涉及通过生物分子在一维内的等电点和任选与其它分析方法相联合用于分析或制备生物分子的矩阵、阵列、系统和方法。在此提供的单元、矩阵、阵列和系统的分类具有独特的结构和要素组合。根据一个实施方案，生物分子穿过本专利技术室内的流动缓冲液，被俘获在本专利技术的IEF缓冲液或含有本专利技术IEF缓冲液的单元内。根据另一个实施方案，俘获在本专利技术的IEF缓冲液或单元内的生物分子在IEF缓冲液或单元内保持俘获，而pI值不同于IEF缓冲液pH值的生物分子通过电场方向交变而迁移。如果IEF缓冲液或单元封闭以阻止电流从其进入IEF缓冲液或单元入口的对侧流出，则根据一个优选的实施方案，该电场是可逆的。如果IEF缓冲液或单元是开放的，则该电场可以是单向的。根据另一个本专利技术的实施方案，通过电场产生的对流热增加流动缓冲液内的生物分子的迁移。根据本专利技术的另一个实施方案，通过一种装置增加流动缓冲液内的生物分子的迁移，所述装置使含有生物分子的流动缓冲液循环穿过IEF缓冲液(例如，通过搅动棒、通过泵或通过IEF缓冲液相对于流动缓冲液的运动)。根据又一个实施方案，IEF缓冲液的pH范围可以极窄(例如，跨度为0.1pH单位或更小；0.02pH单位或更小；或0.01pH单位或更小)。根据一个实施方案，含有流动缓冲液的室进一步包括多个通过物理分离或通过可基本上防止生物分子直接从一个IEF缓冲液/单元迁移到另一个IEF缓冲液/单元而不经过流动缓冲液的物质而彼此隔离的IEF缓冲液和/或单元。因此，生物分子主要穿过流动缓冲液到达不同的IEF缓冲液或单元。在另一个实施方案中，IEF缓冲液或单元具有相同或不同的pH值。根据又一个实施方案，本专利技术包括很多个非连续的隔离的IEF缓冲液，所述缓冲液具有极窄的基本上不相重叠的pH范围，使所得分离材料的图像与传统IEF凝胶图像位置相当，但是比传统IEF凝胶具有更大的分辨率。根据本专利技术，本专利技术的生物分子可根据其等电点被分离成单一实体或作为复合体的一部分。例如，生物分子(“靶生物分子”)可与另一个可特异识别它的分子(“靶识别分子”)形成复合体。根据复合体的等电点，所述复合体可使用本专利技术的矩阵、阵列、系统和方法而与其它非复合的生物分子分离。根据本专利技术的一个实施方案，使用多个具有窄pH范围的非连续的隔离的IEF缓冲液和梯度，例如0.1pH单位或更小，提供了改进的一维或两维分析方法。更优选地，pH范围或梯度为0.02pH单位或更小。本专利技术的一个目的是提供一种用于分析pI值为0.02pH单位或更小单位间隔的生物分子的改进的一维和两维方法。根据所述系统的一种构造，通过使用生物分子不能穿透的膜或材料，避免生物分子从一个单元向邻接单元内的扩散，例如，在包括具有稍有不同pH值的IEF缓冲液的单元之间的扩散。例如，每种IEF缓冲液或包括所述IEF缓冲液的单元可被物理地分离为间断的非连续的实体。本专利技术的一个目的是提供一种分析方法，该方法可在低外加电压下使用高电场，任选避免使用kV范围的电源。在一个优选实施方案中，本专利技术的方法和系统使用了一种用于可逆地指导电场进出单元内IEF缓冲液的装置，以及任选使用用于使缓冲液同时循环在多种单元周围的设备。本专利技术的另一个目的是提供一种几乎不需要室冷却用装置或不需要室冷却用装置的分析方法。本专利技术的又一个目的是提供一种两维矩阵，该矩阵在第一维和第二维分离期间需要最小限度地操作生物分子或不需要操作生物分子，因此节约时间和力气，使得被测生物分子的损失最小。本专利技术的另一个实施方案提供一种适用于与第二维分析(例如，高效液相色谱法(HPLC)、质谱法、亲和色谱法、凝胶电泳等)联合使用的IEF技术。本专利技术的又一个目的是能分离和/或纯化少量或大量具体的生物分子如蛋白质或核酸分子的系统或方法。本专利技术也提供用于检测与靶识别生物分子相复合的靶生物分子的方法。靶生物分子在支持或阻止复合体形成的环境中形成TB的复合体。在本专利技术的一个实施方案中，在引入含靶分子的样品之前，将被标记的靶识别生物分子直接置于IEF缓冲单元、泳道或矩阵内。本专利技术的又一个实施方案是提供用于一维和两维分析的系统和/或方法，所述系统和/或方法可微型化和自动化，以用于药物筛选的高通量分析样品、医学研究，如提高用于药物发现的生物反应模式的检测、药物治疗监测、遗传或蛋白质组分析和临床诊断，以及诊断学如蛋白质组分析。本专利技术的系统可经构建而具有自动相互作用组件，如使用pH溶液或凝胶(固定化电解质、两性电解质混合物等等)填充通道所用的滴定器、从含有IEF缓冲液的单元回收生物分子所用的提取器、用于染色生物分子的装置、用于检测和扫描生物分子的装置、用于记录和分析图像的装置。本专利技术的系统和/或方法可自动化以高通量筛选用于期望药效的候选物。本专利技术提供的方法用于增强检测生物分子对各种干扰和刺激的响应，诸如对药物、候选药物或设计用于探查生物学路径的试验条件以及与特定的疾病或病态相对应、或与特定的疾病或病态的治疗相对应的动物或人的改变的响应。附图简述附图说明图1描述(A)本专利技术的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矩阵层，其包括隔离的等电聚焦（ＩＥＦ）缓冲液或含有ＩＥＦ缓冲液的隔离单元，其中ＩＥＦ缓冲液的ｐＨ范围为０．１ｐＨ单位或更小。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：什穆埃尔布克什潘，格莱布齐尔伯施泰因，
申请(专利权)人：蛋白质福里斯特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]