用于在法医ＤＮＡ分析和医学诊断中分选物体的方法和设备技术

本发明专利技术涉及在法医样品中分选物体和鉴定所述物体的设备和方法，包括使用全息光学捕获来从污染物中分选物体，和对所述物体进行基于（单细胞）ＰＣＲ的ＳＴＲ分析来确定它们的身份。此外，用作支持物用于分选所述物体的芯片也可以用于进行基于单细胞ＰＣＲ的ＳＴＲ分析。在另一个实施方式中，在进行基于单细胞ＰＣＲ的ＳＴＲ分析之前，微流控芯片被用于使所述样品流动和分选所述物体。在不存在或存在微流流动和分选的情况下，用于利用ＨＯＴ的分选的芯片也可以与用于基于单细胞ＰＣＲ的ＳＴＲ分析的芯片是同一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在法医DNA分析和医学诊断中分选物体的方法和设备。更具体地，本专利技术涉及分选用于单细胞聚合酶链式反应(PCR)方法的精子，其用于法医的DNA 分析，例如STR分析，来鉴定性侵犯案件中的人/侵犯者。进一步的，本专利技术涉及芯片上 PCR(on-chip PCR)在法医DNA分析中的用途。最后，本专利技术的分选细胞和单细胞PCR在法 医之外具有可用性，例如，在癌症诊断领域，其中基于STR的细胞鉴定越来越流行以辨别癌 细胞和健康细胞。
技术介绍
在现代法律实施中，通常通过聚合酶链式反应(PCR)利用涉及扩增高度多态性的 短串联重复序列(STR)的人类鉴别系统来将常规的法医DNA样本与被指控的犯罪嫌疑人匹 配。PCR是强大的工具，其容许将痕量的DNA片段复制/扩增到可以以有意义的方式来分 析的数量。这种技术已经适应于DNA测序、DNA指纹图谱等等，并且具有检测样品中的特定 DNA片段的能力。因而，利用人类基因组中STR标记物的高度辨别能力和快速分析速度实现了法医 DNA分析，现在已经成为法医DNA分析中最流行的所选方法。作为说明，STR是DNA的短的延伸，其在二到六个核苷酸的模式被重复并且重复 的序列相互邻近时出现。STR序列在重复单元的长度、重复的数量、以及它们符合递增的 重复模式的严苛度方面不同。STR标记物在整个基因组中是散布的，以每10，000个核苷 酸一次的频率出现。根据2001年国际人类基因组测序联盟(Human Genome Sequencing Consortium)的数据，STR或微卫星(microsatellites)占据了总人类基因组的大约3%。 当前，利用公知的PCR方法，在法医分析中13种STR被分析用于人类鉴别。虽然STR分析是常用的，它具有几项缺陷，其中最显著的是在通过PCR方法的STR 分析之前来自存疑DNA样品的污染，以及进行PCR分析所花费的时间。例如，来自性侵犯证据、要进行STR分析的DNA应当理想地来自侵犯者的精子。然 而，精子样品常常被(1)阴道内衬的上皮细胞，以及偶尔地被(2)来自口腔的上皮细胞(口 腔细胞)和(3)来自皮肤的细胞，以及尿液样品中的细胞污染。同样，在性侵犯犯罪现场样 品中，人们还可能预计看到红血球、嗜中性细胞、泡沫细胞(非标准的上皮细胞)等等。因而，明显的是，如果在进行PCR之前可以从任何或所有的污染细胞中分离出精 子细胞，将实现更好和更精确的STR分析。通常使用的方法如微分萃取(differential extraction)不能完全地分离男性 (侵犯者)精子和女性(受害者)上皮细胞DNA。例如，利用无还原剂溶液的起始裂解，来 裂解上皮细胞(性侵犯法医样品中最常见的污染物)并留下完整精子细胞用于DNA部分的有效分离。然而，差异裂解(differentiallysis)常常引起精子细胞的过早裂解。因而，不 期望的DNA常常在PCR期间被共同扩增。这导致混杂的分布图和不完全的STR分析，使得 超过50%的基于STR分析的人类鉴别失败。此外，在解决法医案件中的另一个局限性来自用于分析的细胞的有限的可获得 性。这可能由于存在有限的证据样品、通常随着时间的过去DNA和细胞样品的降解、和/或 在性侵犯犯罪样品中存在非常少数的精子细胞，从而不能根据标准PCR解决案件。因而，期望一种方法来防止或减轻上述问题，并提供快速、有效和可靠的、在法医样品中以单细胞精确度来分选细胞的方法。
技术实现思路
本专利技术一般地涉及分选物体，主要在单个细胞水平上，用于法医DNA分析和医学 诊断之中。更具体地，本专利技术涉及分选和鉴定法医样品中的物体的方法，包括提供全息光 学捕获设备用于法医样品中物体的分选，所述样品含有要被分离的物体(需要的和不需要 的)；提供含有仓室用于所述物体的分离的样品芯片(基于微流的或其他的)；光学地捕获 所述法医样品中的所述物体，并利用光学捕获将它们分选成需要的和不需要的物体；利用 HOT或微流或两者将至少一种需要的物体从所述样品中移出；以及对所述需要的物体进行 基于PCR的STR分析来确定它们的身份。在根据本专利技术的一个实施方式中，所述需要的物体是细胞，特别是精子，所述不需 要的物体是污染物，例如上皮细胞、非精子物体，等等。在根据本专利技术的一个实施方式中，在光学捕获步骤之前，所述方法进一步包括在 微流仓室中的流体中提供法医样品；以及使所述样品流动通过所述微流仓室。所述需要的 物体可以被分选到单独的仓室中，在其中可以进行基于单细胞PCR的STR分析。在根据本专利技术的一个实施方式中，所述微流仓室包括含有法医样品的输入仓室， 所述样品被导流到至少一个输出仓室中，在其中可以进行基于单细胞PCR的STR分析。在根据本专利技术的一个实施方式中，鉴定法医样品中的物体并分离它们的方法包括 提供具有输入仓室和至少一个输出仓室的微流仓室；在所述输入仓室中提供法医样品，所 述样品含有要被分离的物体；利用所述微流仓室中的微流将所述物体分离成需要的和不需 要的物体；从所述样品中将至少一种需要的物体移动到至少一个输出仓室中；以及对所述 需要的物体进行基于PCR的STR分析来确定所述需要的物体的身份。每一个上述的主要实施方式的进行步骤可以在单个芯片上进行，和/或基于单细 胞PCR的STR分析在输出仓室中进行。在根据本专利技术的一个实施方式中，用于分选物体的设备包括含有支持物的全息光 学捕获设备，在所述支持物上放置样品，所述光学捕获设备从所述样品中不需要的物体中 光学地捕获和分选需要的物体；以及用于对所述需要的物体进行基于PCR的STR分析的设备。在根据本专利技术的一个实施方式中，所述需要的物体是细胞，特别地，是精子，和/ 或进行基于单细胞PCR的STR分析，和/或在单个芯片上进行。在根据本专利技术的一个实施方式中，所述设备进一步包括用于在光学捕获所述需要 的物体之前使所述样品流动的微流控芯片。在根据本专利技术的一个实施方式中，用于分选物体的设备包括含有输入仓室和至少 一个输出仓室的微流控芯片，所述输入仓室含有样品；其中所述微流控芯片使所述样品流 动，从而所述需要的物体从所述样品中不需要的物体中被分选出来，以及所述需要的物体 被分选到至少一个输出仓室中；以及用于对所述需要的物体进行基于PCR的STR分析的设备。在根据本专利技术的其他实施方式中，所述设备进一步包括全息光学捕获设备，用于 从输入仓室、从所述样品中不需要的物体中将所述需要的物体分选到至少一个输出仓室 中。在根据本专利技术的另一个实施方式中，所述需要的物体是细胞，特别是精子，所述不 需要的物体是污染物，单个芯片被用于分选所述物体和进行基于PCR的STR分析，和/或所 述基于PCR的STR分析是基于单细胞PCR的STR分析。对于本专利技术，基于单细胞PCR的STR分析将分辨其中涉及多个侵犯者的性侵犯案 件，并且将提供解决一些案件的机会，在所述案件中仅可获得有限材料(即，有限数量的流 出的精子)，从而巨量的(基于多细胞PCR的)法医分析是不可行和不可靠的。进一步的， 基于单细胞PCR的STR分析将解决污染的问题(即，其中受害者的上皮细胞与侵犯者的精 子混合的情况，这导致受害者的DNA与侵犯者的DNA —起被共同扩增)。因而，单细胞PCR 将通过排除共同扩增来解决本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在样品中分选物体和鉴定所述物体的方法，包括：提供全息光学捕获设备；提供样品，所述样品含有要分离的物体；光学地捕获所述样品中的所述物体；利用所述光学捕获将所述物体分选成为需要的物体和不需要的物体；从所述样品中移出至少一种需要的物体；以及对所述需要的物体进行基于ＰＣＲ的ＳＴＲ分析来确定所述需要的物体的身份。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：塔尼亚沙克拉巴季，
申请(专利权)人：阿尔利克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]