用于穿透皮肤采集核酸的方法技术

一种以非常小限度的侵入性来穿透皮肤采集核酸的方法，其包括用微突出部（４）刺穿皮肤（２０）的最外层并刺入在下面的表皮层。使在下面的表皮层中的活的皮肤细胞破裂，以便使该细胞释出包含它们的核酸的内含物，（该核酸例如在细胞核和／或细胞的线粒体中发现的ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＤＮＡ和ＲＮＡ的片段、或其它的多核酸物质）。该核酸收集在微突出部的表面上和／或单独的核酸收集容器中。被收集的核酸随后使用标准的聚合酶链反应（ＰＣＲ）技术来分析。可选的抽吸装置（１０）经微突出元件中的开口（８）向皮肤（２０）中的细微切口施加部分真空，以增强含有核酸的细胞内液和细胞外液（即体液）流出。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核酸(例如DNA或RNA)的采集。本专利技术尤其涉及穿透皮肤采集核酸。本专利技术使用刺入皮肤的微突出部来刺入皮肤细胞并实施穿透皮肤的核酸采集。
技术介绍
现今的DNA检测通过以下方式来进行在血液采集或组织刮擦后进行DNA的聚合酶链反应(PCR)扩增，并且随后分析该扩增的DNA。使用注射器进行血液采集是侵入性的且产生疼痛。进行组织刮擦对于多数患者是不便的和不适的。一个常规的用于采集DNA的过程使用了通过细胞刷沿面颊内侧有力地旋转30秒而获得的口腔粘膜组织采集物。已存在有许多尝试以在穿透皮肤的药物输送之前通过机械地刺穿皮肤来增强穿透皮肤的通透量(flux)。示例见授权给Gross等人的美国专利No.5279544，授权给Lee等人的美国专利No.5250023，以及授权给Geestel等人的美国专利No.3964482。这些装置使用了实心和中空的微突出部，以刺穿皮肤的外层。还尝试使用具有相似的刺入皮肤微突出部的装置来采集包含在间质液中的身体分析物(例如葡萄糖)。在间质液中的该分析内含物随后与在血液中的分析物相关联。例如，见Cormier等人的专利WO97/48441；Joseph的美国专利5161532；Erickson等人的美国专利5582184；Brinda的美国专利5682233；Erickson等人的美国专利5746217和Erickson等人的美国专利5820570。Daddona等人的美国专利6091975提供了一种具有刺穿角质层的微突出部的诊断装置。电化学传感器直接地放置在该微突出部上，以用于感测/测量身体分析物的浓度，例如血糖浓度。采集间质液的一个优点在于在皮肤中形成的伤口没有血液采集所形成的伤口深。这样，使用这种刺穿角质层的微突出部的间质液采集通常被认为比血液采集的侵入性小。然而，仍然存在着以更小的侵入性来采集核酸，以用于基因检测(例如亲子鉴定、在警察/刑事侦探工作中的对于个人的血液/精液样品的匹配测定)、医疗诊断(例如用于疾病出现时的和/或具有如心脏病的患病倾向的患者筛选)等。
技术实现思路
本专利技术提供了一种使用可复制的、大量生产的、且低成本的装置来穿透皮肤进行DNA采集的方法。本专利技术包括使用多个微突出部刺穿皮肤的外层(即角质层)并刺入在下面的表皮层，或刺入表皮层和真皮层两者。在表皮/真皮层中的个体细胞被刺穿，以导致包括细胞核及其核酸的细胞内含物释出。该核酸被涂在微突出部的表面上和/或被吸收到在微突出部上的吸收性涂层中。该微突出部一般具有小于约0.4mm的长度以及甚至更小的宽度和厚度。本专利技术的方法还可用于提取和采集释出到皮肤的间质液中的核酸。如以上所述，皮肤最外层的角质层被刺穿，以形成含有核酸的间质液被抽出(即被采集)的通道。可选择的是，与本专利技术的实施例一起使用的采集装置可向被细微切开的皮肤施加部分真空(也称为“负压”)。该负压导致间质液从细微切口中流出。该间质液被收集，使用标准的聚合酶链反应(PCR)来扩增包含在其中的核酸，并且随后该扩增的核酸被分析。在本专利技术的一个方面中，用于刺入皮肤的装置包括薄板，该薄板具有多个经其的开口；多个微突出部，该微突出部与该薄板成一体并从该薄板向下延伸(即沿朝向皮肤的方向)。可选的负压受驱装置通过在薄板上的开口向细微切口施加部分真空(即抽吸)。在本专利技术的另一方面中，提供了一种为了分析在动物中的核酸而刺穿皮肤的角质层的装置的使用。该使用包括用刺入皮肤的微突出部刺穿皮肤的角质层至少刺入在下面的表皮层，并且使含有核酸的皮肤细胞破裂或移位。来自破裂的或移位的皮肤细胞中的核酸被收集并随后被分析。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的微突出部阵列装置的皮肤接近侧的透视图；图2是根据本专利技术的一个实施例的微突出部阵列图案的部分顶视图；图3是在皮肤上保持就位且带有胶粘的盖片的微突出部DNA采集阵列的侧向截面图；和图4是带有如截面图所示的微突出部DNA采集阵列的可选的负压受驱装置的侧视图。具体实施例方式本专利技术提供了一种从皮肤中获得核酸采集物的不出血且无痛的方法。在本文中，所使用的术语“核酸”包括在细胞核和/或细胞的线粒体中发现的DNA(即脱氧核糖核酸)、DNA片段、RNA(即核糖核酸)、RNA片段、染色体、基因、和其它任何的多核酸序列或它的一部分。使用至少一个、优选为多个、更优选为大量的微小的刺穿角质层的微突出部来刺入皮肤。虽然本专利技术不限于任何尺寸、形状或构形的微突出部，但为了以不出血且无痛的方式进行采集，该微突出部应刺入皮肤中至约25-400μm的深度，并优选地刺入至约50-300μm的深度。使用多个微突出部刺入到该深度确保了没有显著地感觉(疼痛)，即使有出血的话也只有极小的疼痛，并确保了刀片穿过由死亡细胞形成的最外层的角质层并进入表皮层，或进入包含活的皮肤细胞的表皮层和真皮层两者中。可通过使用披露在Trautman等人的专利WO01/41863中的图22、23所示类型的装置抵靠皮肤表面冲击该微突出部来实现该刺入，或通过使用一种常规的带弹簧的用于将刺血针推入皮肤中以采集血滴的类型的装置来实现刺入。由于刺入了表皮层，所以相对于直径为20μm的活的表皮皮肤细胞来说通常较大的微突出部将刺穿在表皮层中的大量皮肤细胞和/或将其分裂开，或刺入表皮层和真皮层，以导致这些细胞释出它们的内含物。这导致细胞核和/或原先包含在皮肤细胞核中的核酸释出到皮肤的细胞外液(也称为间质液)中。该体液涂在刺入皮肤的微突出部的表面上或被吸收到在该微突出部上的吸收性涂层中。其结果为，细胞的核酸被涂在或被吸收到该刺入皮肤的微突出部上。该刺入皮肤的微突出部通常由金属、塑料或硅制成，这些材料中的任意一种适于被涂有包括破裂细胞的核酸的细胞内体液(其来自破裂的皮肤细胞)以及细胞外体液。一旦含有核酸的体液被涂到微突出部的表面上，该微突出部就从皮肤中取出，并且核酸被收集以用于PCR扩增和以后的分析。使用通常的金属、塑料或硅基的微突出部，可通过将该微突出部浸入无菌水/在无菌水中可选地用表面活性剂、缓冲剂和蛋白酶来培养从而简便地收集核酸采集物。在含有DNA和/或RNA的溶液中的目标基因通过使用已知的聚合酶链反应技术来扩增。这些技术在例如Saiki等人的1988年出版的“Primer-directed Enzymatic Amplification of DNA with aThermostable DNA Polymerase”，Science，239，487，中进行了描述。在目标基因扩增之后，使用标准的DNA分析技术来进行分析，该标准的DNA分析技术例如在Saiki等人的1986年出版的“Analysis ofEnzymatically Amplified Beta-globin and HLA-DQA1 with SpecificOligonucleotide Probes”，Nature，324，163中进行描述的技术。现详细参照附图，图1大致示出了本专利技术的用于采集核酸的刺入皮肤的微突出部阵列装置2的一个示例。装置2包括多个从薄板或板6的一个表面向下延伸的微突出部4(即微突出部阵列)(见图1，其中装置2处于倒置位置以示出微突出部)。当该装置抵靠皮肤按压以经其采集核酸时，该微突出部4刺穿皮肤的角质层并至少刺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穿透皮肤采集核酸的方法，其包括：用刺入皮肤的微突出部（４）来刺穿皮肤（２０）的角质层以便至少刺入在下面的表皮层，并且使含有核酸的皮肤细胞破裂或移位；从所述破裂的或移位的皮肤细胞中收集核酸；和分析该核酸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JA马特里尔诺，MJN科尔米尔，
申请(专利权)人：阿尔扎公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]