控制用于STR分析的DNA浓度制造技术

可以在一个或多个样品盒中进行样品定量和样品扩增。可以在对样品进行STR PCR期间使用qPCR进行样品定量。在进行STR PCR之前不需要对样品进行标准化。在某些实施例中，qPCR和STR PCR在相同的盒上进行，任选地同时进行(或实时进行，或在时间上重叠)，并任选地使用一些或所有相同的PCR装置。在其他实施例中，qPCR和STR PCR在不同的盒(cartridge)上进行。STR PCR样品的定量可以在基本上不延迟STR PCR过程的情况下进行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制用于STR分析的DNA浓度
技术介绍
聚合酶链式反应(“PCR”)是一种用于创建选定DNA序列副本的技术。理论上，每次重复该过程(PCR“循环”)——将包含DNA的样品和试剂的混合物置于一系列温度的斜坡(temperatureramps)和停留时间——具有选定序列的DNA片段就会被复制并且它们的浓度加倍。然而，由于各种有缺陷的来源，并非每一个DNA序列的片段在每个循环中都能成功复制，这种效果可以用扩增效率来表示。通常，设计良好的PCR反应的效率可以超过95％或98％或99％。通常要同时处理多个通过PCR扩增的样品。在微量滴定板中实施的当前标准PCR的方案(包括用于扩增短串联重复序列(“STRs”)的PCR方案)将按照设计，使板中处理的所有样品经历相同扩增循环次数。为了使扩增的输出满足特定的质量要求，不同样品中DNA的输入浓度必须彼此标准化，并且作为由优化方案指定的处理窗口的整体。通用的方案使用25到31个扩增循环，具体取决于样品/测定类型和预期的浓度范围。典型的方案可以包括首先纯化或浓缩样品DNA；随后进行DNA定量，通常使用定量PCR(“qPCR”)；最后通过混合计量的液体稀释纯化和定量的样品以达到方案的目标浓度。在小体积流体学中，特别是在中等流体学和微流体学中，计量和混合是挑战性的步骤，特别是当成分的体积不是预先确定时。此外，为了准确定量，qPCR需要精密的检测仪器。这部分是因为只能估计上述讨论的扩增效率引入的误差。只有对扩增产物具有极低检测极限的复杂仪器才能提供对初始浓度的高精度估计。某些应用，如高通量、低成本的法医STR分析，无法证明这种先进的检测仪器的合理性。因此，他们依赖于样品浓度的粗略估计，例如“高”和“低”。但这不适用于处理相对任意的样品集。此外，对于犯罪现场应用，当前的美国联邦调查局法规要求量化样品DNA浓度，并在必要时进行样品标准化。具体内容本文公开了通过使用扩增测定(例如，定量PCR(“qPCR”)和短串联重复(“STR”)PCR)来测定DNA样品制备的方法和系统。qPCR可用于确定有关样品中DNA浓度的信息。STRPCR可用于扩增DNA样品以用于测定。在本文实施例的一个方面，提供了一种制备测定用的含DNA样品的方法。在第一个实施例中，该方法包括：接收包括DNA的输入样品；将来自输入样品的第一部分DNA引导至第一盒的第一扩增腔室(例如，第一PCR腔室(PCRchamber))；将来自输入样品的第二部分DNA引导至第一盒或第二盒的第二扩增腔室(例如，第二PCR腔室)；对第一PCR腔室中的第一部分启动扩增测定(例如，qPCR测定)；在第一PCR腔室中完成qPCR测定之前，对第二PCR腔室中的第二部分启动STRPCR；检测来自第一PCR腔室的输出信号，该输出信号提供关于来自输入样品在第一部分DNA中的DNA浓度的信息；通过在第二PCR腔室中的第二部分上进行预定次数的扩增循环来完成STRPCR，其中预定的扩增循环的次数基于来自第一PCR腔室的输出信号。在另一个实施例中，该方法包括：将包括DNA的输入样品接收到盒中；将来自输入样品的第一部分DNA引导至盒的第一PCR腔室；将来自输入样品的第二部分DNA引导至盒的第二PCR腔室；对第一PCR腔室的第一部分启动qPCR测定；在第一PCR腔室中完成qPCR测定之前，对第二PCR腔室中的第二部分启动STRPCR；检测来自第一PCR腔室的输出信号，该输出信号提供关于来自输入样品的第一部分DNA中的DNA浓度的信息，并通过在第二PCR腔室的第二部分上进行预定次数的扩增循环来完成STRPCR，其中预定的扩增循环的次数基于来自第一PCR腔室的输出信号。在各种实施方式中，输入样品包括在犯罪现场获得的DNA。在犯罪中获得的DNA来源的例子包括骨骼、牙齿、唾液、头发、血液、精液、皮肤，以及它们的任何组合。在某些实施例中，盒(cartridge)是具有多个流体通道和多个流体腔室的整体结构。在一些实施例中，盒可以是或包括多个(单独的和/或不同的)盒。多个盒可各自具有多个流体通道和多个流体腔室。或者，多个盒中的每一个盒可包括多个流体通道和多个流体腔室的一个或多个。在本申请中，可以参考“盒”或“所述的盒”。应当理解，本申请的各个方面、实施例或实施方式中的每一个可替代地包括多个盒，每个盒具有多个流体通道和多个流体腔室中的一个或多个。在一些实施方式中，输入样品是大约1皮克到100纳克的DNA。在其他实施方式中，在启动qPCR或STRPCR之前，不要通过向来自输入样品的第一部分或第二部分DNA添加液体来稀释来自输入样品的DNA。在一些实施例中，在接收输入样品之后，在启动STRPCR之前不对输入样品和来自输入样品的第二部分DNA进行定量。在进一步的实施方式中，在开始qPCR之后但在第一PCR腔室中对来自输入样品的第一部分DNA完成qPCR之前，通过向第二PCR腔室提供一种或多种PCR试剂和/或引导来自输入样品的DNA的第二部到第二PCR腔室来启动STRPCR。在更进一步的实施方式中，在启动qPCR之后的五到十五个PCR循环之间开始启动STRPCR。在各种实施例中，启动STRPCR包括向第二PCR腔室提供一种或多种PCR试剂。在各种实施例中，将来自输入样品的第一部分DNA引导至第一PCR腔室和将来自输入样品的第二部分DNA引导至第二PCR腔室基本上是同时发生的。在一些实施方式中，测定是STR等位基因的毛细管电泳。在各种实施中，qPCR测定的以符合美国DNA数据库实验室质量保证标准(2011年9月)的要求的方式来执行。在一些实施例中，该方法进一步包括，在将来自输入样品的第一部分DNA引导至第一PCR腔室之前，将来自输入样品的DNA分成第一部分DNA和第二部分DNA，并且其中来自输入样品的第一部分DNA的体积是在来自输入样品的第二部分DNA的体积的约20％之内。在各种实施例中，该方法进一步包括在对来自输入样品的第一部分DNA启动qPCR之前从输入样品中提取DNA。在一些实施方式中，提取DNA包括使输入样品与DNA捕获珠接触。在进一步的实施方式中，第二PCR腔室包括吸收性材料，其在STRPCR期间保持来自输入样品的第二部分DNA。在各种实施例中，qPCR和STRPCR使用单个热循环仪进行，并且在与STRPCR的至少一部分同时进行的qPCR的至少一部分期间，qPCR和STRPCR经受相同的热分布(thermalprofile)。在进一步的实施例中，qPCR和STRPCR使用单独的热循环仪进行。在本文实施例的另一方面，提供了一种用于制备测定用的样品的系统，该系统包括：(a)用于在盒上接收和操作的接口；(b)用于使以下操作在盒中执行的逻辑：接收包括DNA的输入样品；将来自输入样品的第一部分DNA引导至盒的第一PCR腔室；将来自输入样品的第二部分DNA引导至盒的第二PCR腔室；在第一PCR腔室中对来自输入样品的第一部分DNA启动qPCR；在第一PCR腔室中完成qPCR之前，在第二PCR腔室中对来自输入样品的第二部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备用于测定的包含DNA样品的方法，其特征在于，该方法包括：/n在一个或多个盒中，接收包含DNA的输入样品；/n将来自输入样品的第一部分DNA引导至第一盒的第一PCR腔室；/n将来自输入样品的第二部分DNA引导至第一盒或第二盒的第二PCR腔室；/n在第一PCR腔室中的第一部分启动定量PCR，也就是qPCR测定；/n在第一PCR腔室中完成qPCR测定之前，在第二PCR腔室中的第二部分启动短串联重复PCR，也就是STR PCR；/n检测来自第一PCR腔室的输出信号，该输出信号提供关于来自输入样品的第一部分DNA中的DNA浓度的信息；和/n通过在第二PCR腔室中的第二部分上进行预定扩增循环次数来完成STR PCR，其中预定扩增循环次数基于来自第一PCR腔室的输出信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181204 US 62/775,3061.一种制备用于测定的包含DNA样品的方法，其特征在于，该方法包括：
在一个或多个盒中，接收包含DNA的输入样品；
将来自输入样品的第一部分DNA引导至第一盒的第一PCR腔室；
将来自输入样品的第二部分DNA引导至第一盒或第二盒的第二PCR腔室；
在第一PCR腔室中的第一部分启动定量PCR，也就是qPCR测定；
在第一PCR腔室中完成qPCR测定之前，在第二PCR腔室中的第二部分启动短串联重复PCR，也就是STRPCR；
检测来自第一PCR腔室的输出信号，该输出信号提供关于来自输入样品的第一部分DNA中的DNA浓度的信息；和
通过在第二PCR腔室中的第二部分上进行预定扩增循环次数来完成STRPCR，其中预定扩增循环次数基于来自第一PCR腔室的输出信号。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输入样品包括在犯罪现场获得的DNA。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在犯罪现场获得的DNA是从选自骨、牙齿、唾液、头发、血液、精液、皮肤及其任意组合的组中获得的。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述一个或多个盒包括单个盒，所述单个盒可选地包括整体结构，所述整体结构包括多个流体通道和多个流体腔室。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述输入样品包含约1pg至约100ng的DNA。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在启动qPCR或STRPCR之前，来自输入样品的第一部分DNA和第二部分DNA都不会通过将液体添加到来自输入样品的第一部分DNA或第二部分DNA中来稀释。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在接收输入样品之后，在启动STRPCR之前不对输入样品和来自输入样品的第二部分DNA进行定量。


8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在开始qPCR之后但在对第一部分DNA完成qPCR之前，启动STRPCR，其中通过向第二PCR腔室提供一种或多种PCR试剂来启动STRPCR，和/或将第二部分DNA从输入样品引导至第二PCR腔室。


9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在启动qPCR后五至十五个PCR循环之间开始启动STRPCR。


10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，启动所述STRPCR包括向所述第二PCR腔室提供所述一种或多种PCR试剂。


11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，基本上同时将来自输入样品的第一部分DNA引导到第一PCR腔室和将来自输入样品的第二部分DNA引导到第二PCR腔室。


12.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述测定是STR等位基因的毛细管电泳。


13.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，qPCR测定的以符合2011年9月美国DNA数据库实验室质量保证标准的要求的方式来执行。


14.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，进一步包括在将来自输入样品的第一部分DNA引导至第一PCR腔室之前，将来自输入样品的DNA分成第一部分DNA和第二部分DNA，并且其中来自输入样品的第一部分DNA的体积是在来自输入样品的第二部分DNA的体积的大约百分之二十以内。


15.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，进一步包括在对来自输入样品的第一部分DNA启动qPCR之前从输入样品中提取DNA。


16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，提取DNA包括使输入样品与DNA捕获珠接触。


17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二PCR腔室包括吸收性材料，所述吸收性材料在STRPCR期间保持来自输入样品的第二部分DNA。


18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，qPCR和STRPCR使用单个热循环仪进行，并且其中在与STRPCR的至少一部分同时进行的qPCR的至少一部分期间，qPCR和STRPCR受相同的热分布影响。


19.根据权利要求1-17中任一项所述的方法，其特征在于，使用单独的热循环仪进行所述qPCR和所述STRPCR。


20.一种用于制备测定用样品的系统，其特征在于，该系统包括：
(a)用于接收和操作一个或多个盒的接口；
(b)引起在一个或多个盒中进行以下操作的逻辑：
接收包含DNA的输入样品；
将来自输入样品的第一部分DNA引导至第一盒的第一PCR腔室；
将来自输入样品的第二部分DNA引导至第一盒或第二盒的第二PCR腔室；
在第一PCR腔室中对来自输入样品的第一部分DNA启动定量PCR，也就是qPCR测定；
在第一PCR腔室中完成qPCR之前，在第二PCR腔室中对来自输入样品的第二部分DNA启动短串联重复PCR，也就是STRPCR；
检测来自第一PCR腔室的输出信号，该输出信号提供关于来自输入样品的第一部分DNA中的DNA浓度的信息；和
通过在第二PCR腔室中的第二部分上进行预定扩增循环次数来完成STRPCR，
其中预定扩增循环次数基于来自第一PCR腔室的输出信号。


21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，还包括一个或多个致动器，用于动态地控制所述一个或多个盒的流体通道中的流体的运动。


22.根据权利要求20或权利要求21所述的系统，其特征在于，进一步包括配置成在第一PCR腔室中引起qPCR的热循环仪。


23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述热循环仪还被配置为在所述第二PCR腔室中引起STRPCR。


24.根据权利要求20或权利要求21所述的系统，其特征在于，还包括热循环仪，其被配置为(i)在第一PCR腔室中引起qPCR和(ii)在第二PCR腔室中引起STRPCR。


25.根据权利要求20-24中任一项所述的系统，还包括
(a)包含有分离介质并具有入口和远端的毛细管；
(b)入口与毛细管入口连通并被配置为接收包含有具有多种不同大小的DNA片段的样品；
(c)配置为检测通过毛细管的DNA片段的询问区域；和
(d)配置为在毛细管的入口和远端之间施加电压的电源。


26.根据权利要求20-25中任一项所述的系统，其特征在于，还包括封装所述接口和至少一些所述逻辑的机壳。


27.根据权利要求20-26中任一项所述的系统，其特征在于，所述一个或多个盒包括单个盒，所述单个盒可选地包括整体结构，所述整体结构包括多个流体通道和多个流体腔室。


28.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯·万博，大卫·金，
申请(专利权)人：尹特根埃克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US