一种方法，包括以磁性方式将携带生物材料（例如核酸，它可以呈DNA片段或扩增的DNA的形式）的一个珠粒保持在一个基质的一个特定的位置中，并且向该珠粒施加一个局部电场以分离该生物材料或者该生物材料的反应的多种产物或副产物。例如，将该珠粒与具有缔合的生物材料的其他珠粒分离。在不同的实施例中，该电场将用于一个扩增或测序反应的多种试剂集中，和/或将多种可检测的反应副产物集中并且分离。例如，通过分离在多个单独的珠粒周围的多个核酸，该电场可以允许进行克隆扩增，作为乳液PCR的一种替代方案。在其他实施例中，该电场分离出接近该珠粒的一个纳米传感器，以有助于检测以下各项中的至少一项：局部pH值变化、局部导电性变化、局部电荷浓度变化以及局部热量。这些珠粒可以呈一系列局部化磁场区域的形式被捕获。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于自动化可重复使用的平行生物反应的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求以下美国临时申请的优先权和权益，即：2010年10月4日提交的题为“用于多核苷酸提取、扩增以及测序的整合系统和方法(IntegratedSystemandMethodsforPolynucleotideExtraction,AmplificationandSequencing)”的序列号61/389,490；2010年10月4日提交的题为“用于无乳液多核苷酸扩增和测序的磁性阵列(MagneticArraysforEmulsion-FreePolynucleotideAmplificationandSequencing)”的序列号61/389,484；2011年2月15日提交的题为“无腔室基因电子测序技术(Chamber-FreeGeneElectronicSequencingTechnologies)”的序列号61/443,167；以及2011年5月27日提交的题为“用于核酸测序的方法和系统(MethodsandSystemsforNucleicAcidSequencing)”的序列号61/491,081，各案通过引用以其全文结合在此。有关联邦政府资助的研究和开发的声明本专利技术是借助由IRS所授予的治疗开发补助金(QualifyingTherapeuticDiscoveryGrant)在政府支持下与美国卫生和公众服务部(DepartmentofHealthandHumanServices)协力完成。美国政府在本专利技术中享有某些权利。背景用于快速并且成本有效地进行DNA测序(例如以高通量)的方法仍然是不断进步的个性化药物和诊断测试的一个重要方面。用于DNA测序的一些已知的系统需要将DNA样品在不同的子系统之间(例如在核酸分离子系统与扩增子系统之间)转移，从而造成低效率和潜在的污染。用于DNA测序的一些已知的方法采用了光学检测，这可能是繁琐、昂贵的，并且会限制通量。其他系统利用了一些电子传感形式，但是传感器和测序流槽是一次性使用的抛弃式物品，这基本上增加了使用者的成本，并且限制了可能成本有效地制造的该传感器的复杂性，因为它将在单次使用之后被扔掉。一些系统利用了在同一个流槽内进行的扩增方法，在该流槽中进行测序，将扩增物直接结合到该流槽，从而阻止了重复使用。其他系统利用了乳液PCR，其中在利用低浓度情况下，将珠粒与样品混合成小乳液。由于泊松分布，故大部分珠粒与样品不会集合成一种具有单个珠粒和单个样品的乳液，并且因此造成损失。这些珠粒的成本占到了测序成本中的一个相当大的部分，而且该成本的大部分被浪费掉了，而未曾产生任何有用的数据。当前的系统能够利用实际上所有的样品并且能够重复使用这些珠粒，从而降低了使用者的成本。当前的多种DNA测序系统典型地需要进行全基因组扩增，以便具有足够的样品，因为该样品的利用效率非常低。此类全基因组扩增方法在对该基因组的不同部分进行扩增时典型地引入了相当大量的偏差，并且需要更高的覆盖水平来克服所述偏差。用于将样品和试剂局限于可能发生所希望的反应或结合的一种体积中的多种方法是针对该系统所构想的另一个方面，这可以消除或降低对于全基因组扩增的需要，并且由此降低所需的覆盖率。因此，对于用于进行多核苷酸提取、扩增以及测序的改进的系统和方法存在一种需要。概述在此描述的多个实施例涉及用于对多核苷酸进行提取、扩增以及测序的多种系统和方法。在一些实施例中，这些系统和方法可以包括一种完全自动化的经过整合的平台，由此降低成本，提高通量和/或简化使用方法。在一个方面，本专利技术提供了一种用于分离一个反应(例如核酸扩增或测序反应)的生物材料、反应物和/或反应副产物的方法。该方法包括将一个携带生物材料(例如核酸，它可以呈DNA片段或扩增的DNA的形式)的珠粒以磁性方式保持在一个基质的一个特定位置中，并且对该珠粒施加一个局部电场以分离该生物材料或者该生物材料的反应产物或副产物。例如，将该珠粒与具有相关生物材料的其他珠粒分离。在不同的实施例中，该电场将用于一个扩增或测序反应的多种试剂集中，和/或将多种可检测的反应副产物集中并且分离。例如，通过分离在多个单独的珠粒周围的多个核酸，该电场可以允许进行克隆扩增，作为乳液PCR的一个替代方案。在其他实施例中，该电场分离出接近该珠粒的一个纳米传感器，以有助于检测以下各项中的至少一项：局部pH值变化、局部导电性变化、局部电荷浓度变化以及局部热量。这些珠粒可以呈一系列局部化磁场区域的形式被捕获。在另一个方面，本专利技术提供了一种用于进行核酸扩增和/或测序的方法。该方法包括施加一个电场用于将一种生物材料限制于一个环境中，并且对该生物材料进行核酸扩增和/或核酸测序。经由该电场从外界环境对该环境进行限制具有将该生物材料分离到多个区域中的作用。该限制产生了一个虚拟孔，有助于进行扩增和/或检测，并且防止多个虚拟孔之间发生污染。在不同的实施例中，将该生物材料与多个珠粒缔合，并且通过一个局部化磁场将这些珠粒在合适的位置保持在该多个区域中的每一个中。在某些实施例中，在这些虚拟孔内进行扩增会产生与这些珠粒中的每一个缔合或在一个传感器的表面上的一个克隆DNA群。在另一个方面，本专利技术提供了用于将一个携带扩增的核酸的珠粒群与一个不携带扩增的核酸的珠粒群分离的一种自动化方法。该方法包括基于与这些珠粒缔合的电荷来分离这些珠粒群。该分离可以用电泳来实施。该珠粒分离可以是基于一种流过式机制，并且这些珠粒可以在随后的扩增反应中重复使用，例如通过对这些珠粒进行处理以去除任何扩增的产物和/或引物。在又其他方面，本专利技术提供了一种用于从生物材料中纯化出DNA片段的方法。该方法包括在一个流体环境中施加一个电场，所述流体环境至少部分地包含一种过滤介质。在这个方面，该电场被适配用来在将一种生物材料输送穿过该过滤介质时从该生物材料中分离出一个DNA片段。在不同的实施例中，该过滤介质是一种多孔膜或与该生物材料的其余部分相比，提供这些DNA片段的不同的迁移率的一种介质。一旦纯化，这些DNA片段就可以被用于例如使用在此描述的多种方法和系统进行的DNA文库构建、DNA扩增、DNA富集和/或DNA测序。在仍另一个方面，本专利技术提供了一种用于对从生物材料中分离的DNA进行剪切的方法。该方法包括将多个粒子安置在包含一群DNA分子的一个流体环境中，并且使这些粒子在该流体环境中流动以在这些DNA分子上产生一个剪切力，以便产生多个DNA片段。在此类实施例中，该剪切力产生了多个钝端以帮助随后的文库构建。在另一个方面，本专利技术提供了一种用于核酸扩增和/或测序的系统。该系统包括一个基本上呈平面的基质，该基质与用于使一种核酸结合于该基质的一个部分连接；和用于从该基质分离该核酸使得该系统可重复用于核酸扩增和核酸测序中的至少一项的一个工具。在扩增期间，该系统在该基质的表面上产生多个核酸克隆。扩增可能涉及加热循环亦或通过等温扩增。在不同的实施例中，该系统另外包括用于检测一种核苷酸在一个测序反应中的合并的一种仪器。该检测可以是基于以下各项中的至少一项：局部pH值变化、局部热检测、局部电容变化以及局部电荷浓度和局部导电性变化。在一些方面，本专利技术提供了一种用于检测生物材料或者生物反应产物或副产物的系本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.04 US 61/389,490;2010.10.04 US 61/389,484;1.一种方法，包括将携带生物材料的珠粒以磁性方式保持在基质的特定的位置中，向该珠粒施加局部电场，以分离该生物材料或者该生物材料的多种反应的多种产物或副产物，其中使用电子传感子系统检测横跨所述珠粒的表面的导电性的变化，或在所述珠粒表面附近或之上的电荷变化，其中(i)所述电子传感子系统是用来检测来自在该珠粒的表面的德拜长度内的多个部分的导电性的变化，或在该珠粒的德拜长度内的电荷变化，以及(ii)所述电子传感子系统包括纳米传感器，所述纳米传感器包括至少一对包括正极端子和负极端子的暴露的测量电极，其中所述纳米传感器检测微环境内由相应微环境的离子浓度改变所引起的流体的阻抗改变，该离子浓度改变是因珠粒上的生物材料与另一种材料的化学反应或合并事件的结果。2.如权利要求1所述的方法，其中该电场被适配用来将多个模板DNA片段、多种引物、聚合酶以及多种dNTP中的一项或多项集中在所述位置周围。3.如权利要求1或2所述的方法，其中该电场具有DC和AC分量。4.如权利要求2所述的方法，其中该电场有助于DNA扩增和DNA测序中的至少一项。5.如权利要求3所述的方法，其中该电场有助于DNA扩增和DNA测序中的至少一项。6.如权利要求1所述的方法，其中该电场有助于与该珠粒结合或缔合的DNA的克隆扩增。7.如权利要求4所述的方法，另外包括通过测量局部pH值变化、局部导电性变化、局部电荷浓度变化以及局部热量中的至少一项来检测核苷酸在经引发用于测序的DNA链中的合并，所述DNA链与所述珠粒缔合。8.如权利要求1所述的方法，其中所述纳米传感器位于所述特定的位置处并测量以下各项中的至少一项：局部pH值变化、局部导电性变化、局部电荷浓度变化以及局部热量。9.如权利要求1所述的方法，其中多个或一系列局部化磁场区域保持多个珠粒。10...
【专利技术属性】
技术研发人员：H埃斯范德亚珀，KB帕里兹，MF欧德汉姆，ES诺德曼，
申请(专利权)人：吉纳普赛斯股份有限公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。