含有生物标志物样本的高通量分析方法和样本库制备技术

本发明专利技术涉及一种对于包含生物标志物的样本进行高通量分析的方法；本发明专利技术还涉及一种制备用于高通量分析的矩阵化排列样本的样本库的方法；本发明专利技术同时涉及根据本发明专利技术所述的方法所制备的样本库。本发明专利技术将分子组份化技术优势和微阵列、巨阵列大规模分析的高通量优势相结合。在传统的分子组份化技术基础上，本发明专利技术提供更为经济和灵敏地对宝贵样品进行检测的方法。

High throughput analysis methods and sample library preparation for biomarker samples

The invention relates to a method for including biomarkers for high-throughput analysis of complex samples; the invention also relates to a preparation method of sample matrix in high-throughput analysis of samples for arrangement; the invention also relates to the method according to the invention of the prepared sample library. The present invention combines the advantages of the molecular division technique with the high-throughput advantages of microarray and macro array large-scale analysis. On the basis of conventional molecular fractionation techniques, the present invention provides a more economical and sensitive method for detecting precious samples.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物工程
具体地，本专利技术涉及一种对于包含生物标志物的样本进行高通量分析的方法；本专利技术还涉及一种用于高通量分析的矩阵化排列样本的样本库的方法；本专利技术同时涉及根据本专利技术所述方法所制 备的样本库。
技术介绍
对生物组织来源的具有一定生物学意义的生物标志物以适当形式进行 分析，是生物医学研究中的一项重要命题。这种生物标志物分子是指包括但 不限于核糖核酸(RNA)、脱氧核糖核酸(DNA)或cDNA、蛋白、多肽、 脂质、多糖，通常要求以其相应生物医学属性，如分子量、所带电荷来进行 分离组4分化，以进行更有价值和准确的分析。生物标志物分子的分离或组份化是由相关生物标志物分子所具有的一种 或多种属性而决定的、能够使其与其他成分分子相分离的方法，包括琼脂糖 电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)、双向PAGE、等离子聚焦、离子交换 色谱、过滤色谱、疏水色谱、高效液相色谱(HPLC)、薄层色谱(TLC)、 气相色语、原子吸收、亲合色谱、梯度离心。经生物标志物分离组份化的方 法处理，生物标志物分子(群)以其本身属性与其他分子相区分，这些属性 包括分子量大小、电荷、有机相溶解性、亲合性、质量、形状、密度或颜 色。例如，传统的RNA印迹技术(Northern blot)和蛋白免疫印迹技术 (Western blot)是广泛应用于分析样品中RNA和蛋白生物标志物分子大小 或含量的主要方法。Northern blot (对于RNA分子的分析)和Western blot (对于蛋白分子的分析)由Southern blot (对于DNA分子的分析)演化而 来(Southern， E. M. 1975. Detection of specific sequences among DNA fragments separated by gel electrophoresis. J. Mol. Biol. 98:503-517,此处作为文献引用)， 对一部分细胞或者组织而言这两种方法是检测分析生物标志物基因转录、 表达翻译的分子量和表达水平的必备检测方法。尽管例如差异显示、RT-PCR或RNA保护检测(RPA)也适用于此种检测，但Northern blot分析和Western blot分析是对于特定生物标志物基因和特 定生物标志物蛋白分子量及表达水平的最佳检测方法。其它的检测方法由于 步骤复杂或引入酶的操作等而变得使用不便或者不通用。与其他方法比较， Northern blot分析和Western blot分析是对生物标志物基因和蛋白的实际情 况的最好检测方法，这两种方法在确定备选的生物标志物的断裂基因的大 小、生物标志物蛋白翻i奪后修饰、以及生物标志物基因和蛋白表达水平等方 面都是必不可少的重要手段。Northern blot和Western blot方法使用多年，其具体操作仍同多年前一 致。在进行Northern blot时，对RNA生物标志物的琼脂糖电泳使用变性剂 诸如曱醛和甲醛胺，因为RNA分子群每分子携带一单位负电子，RNA生物 标志物在琼脂糖中的迁移速度取决于其核酸长度和分子大小。凝胶上组份化的RNA核酸生物标志物可以一皮点样于尼龙或者硝酸纤维 膜上制成Northern blot。在Northern blot分析中，可以加入带有标记核苦酸 和靶核苷酸互补片段的探针对特定RNA生物标志物片段进行杂交探测。 Northern blot可以同时进行RNA生物标志物定量并测定其分子大小。Western blot与Northern blot方法的不同是由于蛋白质生物标志物与 RNA生物标志物的根本性质不同。蛋白质依照其不同的氨基酸构成可以携 带负电荷或者正电荷。为了得到基于分子量的整齐一致的梯度或系列排列的组份化蛋白分子 标志物，在蛋白上样緩冲液和其电泳凝胶中加入了十二烷基硫酸钠(SDS)， 二 疏苏糖醇(DTT)和|3-巯基乙醇。SDS是阴离子去垢剂，以特定的1.4: 1 质量比同蛋白质结合，其所携带的负离子电荷数同蛋白片段的长度成正比。 所有的蛋白分子同SDS结合后，整齐一致地携带负电荷，另外还原剂如二 疏苏糖醇(DTT)和p-mecarptoethanol ((3-巯基乙醇)可以打断蛋白质二硫键， 以避免蛋白质的高级结构影响凝胶电泳。经过凝胶电泳后，凝胶可以进行染色分析或者进一步将蛋白转移到支持 膜上来进行Western blot分析。为检测Western blot的特定蛋白生物标志物， 针对特定靶生物标志物(抗原)的抗体与杂交膜一起孵育。结合的生物标志 物-抗体复合物进一步进行化学发光、荧光、或》文射测定。如同Northern blot 一样，Western blot可以同时进行蛋白生物标志物分子量大小和表达水平定 量测定。传统Northern blot和Western blot分析是对于上述目的最主要的实验方法，然而，它们在一张膜上所能提供的样品容量是很有限的， 一般一张膜上不会超过10个样品，此种缺陷使Northern或Western blot在大规模和高通 量生物标志物分析中具有纟艮大的局限性。随着人类基因组计划完成而出现的多达30,000个以上的新基因，使得对 于生物标志物的高通量分析变得紧迫，美国专利6,582,969和6,576,478 (Wagner等人)显示一种方法及其微型装置可以对于生物分子进行高通量筛 选。这类微型装置包含特別的微型机械或者微型操作通路，带有多个内置非 连续反应位点，由固化在单层结构上的生物分子部分通过亲合标记特别分子 从而发生底物反应。这些微型装置可以筛选通道中流过的在功能或结构上相 关的分子成分。美国专利6,537，749(Kuimelis等人)显示可溯源的阵列蛋白， 其中核酸同蛋白融合物由一个接头层偶连在一固体层上，这个接头层一头是 一个空间部分、另一头是另一寡核苷酸序列，同带有阵列分子群的偶连寡核 苷酸序列相互补。这些阵列技术可以提供对于生物标志物的高通量的筛选方法，但它们都 必须同不可移动的介质和亲合集团相构建，进一步而言，这些技术没有同上 述传统Northern blot和Western blot检测方法相结合的主观意图，因而不能 检测如mRNA或蛋白分子的片段大小等指标。因此，改进这些装置的相关缺 陷，建立一种高通量的篩选系统就变得十分必要，这个系统具备更高的检测 灵敏度并能实现高通量的筛选分析，而在同时却只消耗最少的宝贵样品。由于以上原因，很明显地，需要特别设计一种方法和相关仪器来高通量 筛选生物标志物，这种仪器和方法可以将分子组份化技术和微阵列技术方法 有效结合，从而创建一种更灵敏、消耗更少宝贵样品的方法来进行高通量筛 选相关生物标志物。
技术实现思路
除非另外说明，本文中使用的术语生物标志物是指对生物组织来源 的具有一定生物学意义的物质，其包括但不限于核糖核酸(RNA)、脱氧 核糖核酸(DNA)或cDNA、蛋白、多肽、脂质和/或多糖。除非另外说明，本文中使用的表述组份化是指由相关生物标志物分 子所具有的一种或多种属性而决定的、能够使其于其他成分分子相分离的方 法，其包括但不限于琼脂糖电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)、双向PAGE、等离子聚焦、离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对于包含生物标志物的样本进行高通量分析的方法，所述方法包括如下步骤：　（１）、将包含生物标志物的原始样本以能够分离所述生物标志物的方法进行组份化，并依照其进行组份化方法所产生的参数所设定的一级设定序列和根据所述样本来源所设定的次级 设定顺序，使得到的包含生物标志物的组份化样本在组份化介质上进行排列或表达，优选地，所述样本来源为组织来源；　（２）、从所述组份化介质上回收所述组份化样本，使回收得到的每一个组份化的样本，都确保依照步骤（１）中所设定的一级设定序列和次级 设定序列进行分序和排列；　（３）、按照步骤（１）中所设定的一级设定序列和次级设定序列，将所回收到的包含生物标志物的组份化样本在支持材料上进行矩阵排列即矩阵化上样，所述支持材料优选选自硝酸纤维素、尼龙、塑料、玻璃、多孔板和珠；　（ ４）、对所述矩阵化上样的样本进行高通量分析，从而对所述生物标志物进行检测、分析和／或预测；优选地，所述高通量分析为对所述矩阵化上样的核酸样本进行Ｎｏｒｔｈｅｒｎ　ｂｌｏｔ分析或对所述矩阵化上样的蛋白样本进行Ｗｅｓｔｅｒｎ　ｂｌｏｔ分析。

【技术特征摘要】
1.一种对于包含生物标志物的样本进行高通量分析的方法，所述方法包括如下步骤(1)、将包含生物标志物的原始样本以能够分离所述生物标志物的方法进行组份化，并依照其进行组份化方法所产生的参数所设定的一级设定序列和根据所述样本来源所设定的次级设定顺序，使得到的包含生物标志物的组份化样本在组份化介质上进行排列或表达，优选地，所述样本来源为组织来源；(2)、从所述组份化介质上回收所述组份化样本，使回收得到的每一个组份化的样本，都确保依照步骤(1)中所设定的一级设定序列和次级设定序列进行分序和排列；(3)、按照步骤(1)中所设定的一级设定序列和次级设定序列，将所回收到的包含生物标志物的组份化样本在支持材料上进行矩阵排列即矩阵化上样，所述支持材料优选选自硝酸纤维素、尼龙、塑料、玻璃、多孔板和珠；(4)、对所述矩阵化上样的样本进行高通量分析，从而对所述生物标志物进行检测、分析和/或预测；优选地，所述高通量分析为对所述矩阵化上样的核酸样本进行Northern blot分析或对所述矩阵化上样的蛋白样本进行Western blot分析。2. 权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法为检测来源于众多 不同或相同组织的生物标志物的表达模式的高通量检测方法，所述方法包括 对每个不同或相同组织来源的样本重复步骤(1)和(2), ^使所有不同或相同组 织来源的包含生物标志物的样本都完成组份化过程和回收过程。3. 权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述生物标志物的类型 包括核酸如核4唐核酸(RNA )、脱氧核糖核酸(DNA)和/或cDNA,蛋白， 多肽，脂质和/或多糖。4. 权利要求l-3任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(l)的组 份化处理，是以生物标志物分子的自身属性优选为生物医学属性来分离为以 所述一级^L定序列排列的样本，优选地，所述属性选自分子量、电荷、有 机相溶解性、亲合性、质量、形状、密度和颜色；优选地，所述分离方法选 自以下的一种或几种琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)、 二维 PAGE、等电聚焦、离子交换色谱、过滤色谱、疏水色谱、高效液相色谱(HPLC)、薄层色谱(TLC)、气相色谱、原子吸收、亲合色镨和梯度离心。5. 权利要求l-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(l)中所设定 的一级设定序列所依据的参数包括距离、时间和/或顺序，所述距离、时间和时间和/或顺序，或是所述包含生物标志物的组份化样本在该组份化i某介之外 的迁移迁移距离、时间和/或顺序。6. 权利要求l-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(l)中所设定 的一级设定序列是根据样本的切分点如由相伴随的分子量标准所指示的组 份的分子量的大小作为切分点来进行排列的；优选地，所述系列样本的分界 点与伴随的分子量标准呈线性、对数或指数关系；和/或所述一级设定序列为 自然形成序列或由任一方式重新安排的序列。7. 权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述样本的组织来 源选自以下的一种或几种血液、从胎盘、膀胱、大脑、脑额叶、脑海马、 脑枕叶、脑顶页、脑颞叶、乳房、小脑、结肠、食道、心脏、肾脏、肝脏、 肺脏、肌肉、卵巢、胰腺、直肠、皮肤、小肠、十二指肠、小肠回肠、小肠 空肠、脾脏、胃、睾丸、扁桃腺、子宫宫颈和子宫宫体。8. 权利要求l-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述回 收方法以自动化方式进行，或是使用相关试剂盒或商品化仪器来进行。9. 权利要求l-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(l)中所述的 以一级设定序列排列的在步骤(3)所述的每个支持材料上进行上样的系列 组份化样本的^:目为2到500,000。10. 权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中对所定的序列或任意次序来进行。11. 权利要求l-10任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中的所 述矩阵化上样的方法为通过仪器如微阵列点样仪器自动进行或通过手工进 行。12. 权利要求l-ll任一项所述的方法，其特征在于，对步骤(3)中所 述的支持材料进行电荷或化学修饰操作以增强其分子结合能力，所述操作包 括聚赖氨酸化、曱硅烷基化、硅烷化。13. 权利要求l-12任一项所述的方法，其特征在于，所述方法的步骤(4) 包括如下操作(4.1)选择并设计可以与步骤(3)所述的矩阵化排列在支持材料上的生物标志物相结合并相互作用的探针分子；优选地，所述探针分子选自核 糖核酸(RNA)、脱氧核糖核酸(DNA)、蛋白质、抗体和经化学》务饰的蛋白； 进一步优选地，所述经化学修饰的蛋白是指经化学标记、萤光标记、放射同 位素标记或质语分析激光标记的蛋白质探针。(4.2) 分析步骤(3)中所述的按照步骤(1)所述的相应的一级序列和次级(4.3) 检测、分析和/或预测步骤(l)中所述生物标志物的属性。14. 权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法包括将步骤(4.1)行孵育和杂交的步骤，优选地，所述纟笨针分子的孵育或杂交过程可以手动操 作或自动化进行。15. 权利要求13所述的方法，其特征在于，步骤(4.2)的分析和/或(4.3)的探针分子；优选地，该分析和/或^r测方法选自化学法、化学发光法、荧光 法、放射法和质...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓亮，王建铭，范盘生，赵红，
申请(专利权)人：博尔诚北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]