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。程的情况下进行。程的情况下进行。

【技术实现步骤摘要】
控制用于STR分析的DNA浓度
[0001]本申请是申请号为201980087726.4的中国专利申请的分案申请。

技术介绍

[0002]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(temperature ramps)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％。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]具体内容
[0008]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。STR PCR可用于扩增DNA样品以用于测定。
[0009]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。
[0010]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(PCR chamber))；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STR PCR；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STR PCR，其中预定的扩增循环的次数基于来
profile)。在进一步的实施例中，qPCR和STR PCR使用单独的热循环仪进行。
[0021]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分DNA启动STR PCR；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；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STR PCR，其中预定的扩增循环次数基于来自第一PCR腔室的输出信号。
[0022]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)用于接收和操作相应的多个盒的多个接口；(b)用于使以下操作在多个盒中执行的逻辑：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分DNA启动STR PCR；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；通过在第二PCR腔室中的第二部分上进行预定次量的扩增循环来完成STR PCR，其中预定的扩增循环次数基于来自第一PCR腔室的输出信号。
[0023]在各种实施例中，该系统包括一个或多个致动器(actuator)，用于动态地控制盒的流体通道中的流体运动。在各种实施例中，该系统包括热循环仪，其配置成在第一PCR腔室中引起qPCR。在进一步的实施例中，热循环仪还被配置成在第二PCR腔室中引起STR PCR。
[0024]在一些实施例中，该系统包括至少一个热循环仪，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STR PCR。在各种实施方式中，该系统包括(a)包含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片段的询问域(interrogation region)；(d)配置为在毛细管的入口和远端之间施加电压的电源。在进一步的实施方式中，该系统包括封装接口和至少一些逻辑的机壳(chassis)。
[0025]在各种实施例中，盒是包括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，逻辑被配置成以使得在启动STR PCR之前以既不定量输入样品又不定量来自输入样品的第二部分DNA的方式引起所述操作。在进一步的实施例中，逻辑被配置为以这样的方式引起所述操作，即使得在开始qPCR之后但在对来自第一PCR腔室中的输入样品的第一部分DNA完成qPCR之前，通过提供一种或多种PCR试剂到第二PCR腔室和/或将来自输入样品第二部分DNA引导到第二PCR腔室来启动STR PCER。
[0026]在一些实施方式中，逻辑被配置成以使得在启动qPCR之后的五到十五个PCR循环之间开始启动STR PCR的方式引起所述操作。在各种实施方式中，逻辑被配置成以使得启动STR PCR包括向第二PCR腔室提供一种或多种PCR试剂的方式引起所述操作。在进一步的实施方式中，逻辑被配置成以使得大致在同一时间将来自输入样品的第一部分DNA引导至第一PCR腔室和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于执行PCR测定的系统，其特征在于，包括，用于接收包含靶核酸的样品的输入端口；第一PCR腔室被配置为接收样品的第一部分；第二PCR腔室被配置为接收样品的第二部分；和一个或多个通道被配置为从输入端口转移样品并随后在第一PCR腔室和第二PCR腔室之间分离样品。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，系统是盒，所述盒被配置为在处理系统中使用。3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一PCR腔室被配置为提供qPCR测定并且第二腔室被配置为提供STR PCR。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的系统，其特征在于，还包括包含输入口的输入腔室，该腔室任选地包括被配置为将裂解溶液引入输入腔室的入口。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的系统，其特征在于，还包括以下至少一项：样品制备腔室沿一个或多个通道中的一个通道设置在输入端口和PCR腔室之间；第一试剂端口被配置为将第一试剂混合物输送到第一PCR腔室，第二试剂端口被配置为将第二试剂混合物输送到第二PCR腔室，第二试剂混合物在化学上不同于第一试剂混合物；废物腔室被配置为收集过量的样品和/或在样品清理过程中产生的废物；混合腔室，其被配置为在所述第二腔室中进行STR PCR测定之后接收所述第二部分，并进一步用一种或多种组分进行处理；或者出口流体连接到混合腔室。6.一种用于执行PCR测定的系统，其特征在于，包括，一个或多个盒，包括：用于接收包含靶核酸的样品的输入端口；第一PCR腔室被配置为接收样品的第一部分；第二PCR腔室被配置为接收样品的第二部分；和一个或多个通道被配置为从输入端口转移样品并随后在第一PCR腔室和第二PCR腔室之间分离样品；和处理系统被配置为接收一个或多个盒，该处理系统包括：第一热循环仪，其中在使用期间第一热循环仪与第一PCR腔室物理接触和热接触；和第二热循环仪，其中在使用期间第二热循环仪与第二PCR腔室物理和热接触。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括热控制器，该热控制器包括存储器，该存储器包括相互独立地操作第一热循环仪和第二热循环仪的指令。8....

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