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微阵列底物上的生物材料的选择性处理的制作方法
本发明涉及微阵列底物上的生物材料的选择性处理。本发明提供了用于从微阵列载玻片上的独特空间位置上选择性洗脱生物材料的方法和系统。例如,在一个方面,用于回收与微阵列载玻片偶联的生物材料的方法可以包括:选择要从微阵列载玻片回收的生物材料,在微阵列载玻片表面上的独特空间区域内找到该生物材料,并且从所述独特空间区域洗脱至少一部分所选择的生物材料,但不从所述独特空间区域之外的微阵列载玻片区域洗脱实质数量的非选择的生物材料。
【专利说明】微阵列底物上的生物材料的选择性处理
[0001]在先申请
本申请是国际申请日为2009年9月18日的国际PCT/US2009/057539进入中国、“微阵列底物上的生物材料的选择性处理”的发明专利申请的分案申请。本申请要求2008年9月22日提交的美国临时申请系列号61/099,035和2008年10月16日提交的美国临时专利申请系列号61/106,083的权益,二者通过引用方式并入本文。
【技术领域】
[0002]本发明涉及在微阵列载玻片表面上的生物材料的处理。因此,本发明涉及分子生物学和化学领域。
【背景技术】
[0003]微阵列是一种高通量技术,其由被称作“特征”的排列的一系列数以千计的生物材料的精微的斑点组成。例如,DNA微阵列包括含有特定DNA序列的DN***段的特征。这可以包括基因或其它DNA元件的短的部分,其被用作可以在适当的条件下与cDNA或cRNA样品(有时称作靶标)杂交的探针。使用基于荧光的检测法通过检测荧光团标记的靶标来测定核酸序列的相对丰度,从而可以检测并定量探针-靶标的杂交。在标准的微阵列中,探针与固体表面例如玻璃或硅共价偶联。
【发明内容】
[0004]本发明提供了用于从微阵列载玻片上的一个或多个独特的和/或不连续的空间位置上选择性洗脱生物材料的方法和系统。例如,在一个方面,用于回收与微阵列载玻片偶联的生物材料的方法可以包括:选择要从微阵列载玻片回收的生物材料,在微阵列载玻片表面上的独特或不连续空间区域内找到该生物材料,并且从所述独特的空间区域洗脱至少一部分所选择的生物材料,但不从所述独特或不连续空间区域之外的微阵列载玻片区域洗脱实质数量的非选择的生物材料。在一个具体方面,洗脱进一步包括向所述独特或不连续空间区域施加洗脱缓冲液。在另一个具体方面,所述洗脱缓冲液是变性缓冲液,其作用是从微阵列载玻片表面释放该部分的生物材料。在另一个具体方面,将至少一部分的不连续空间区域加热以促进从微阵列表面释放至少一部分所选择的生物材料。预期多种类型的生物材料用于本发明,包括但不限于,
DNA、cDNA、RNA、肽、及其组合。
[0005]在本发明的另一个方面,提供了用于从微阵列回收核酸材料的方法。此方法可以包括:选择已经在独特或不连续空间区域内的微阵列载玻片表面上杂交的核酸材料,向所述独特空间区域施加变性缓冲液以使所选择的核酸材料至少部分变性,以及使用惰性回收缓冲液冲洗所述微阵列表面以回收所选择的核酸材料的变性的部分。在更具体的方面,该方法还可以包括从所述惰性回收缓冲液中收集所选择的核酸材料的变性的部分。在另一个更具体的方面,该方法还可以包括向所述独特空间区域施加热量以促进至少一部分所选择的核酸材料的变性。
[0006]本发明另外提供了用于从微阵列载玻片上的独特空间位置选择性洗脱生物材料的系统。例如,在一个方面,用于从微阵列回收核酸材料的系统可以包括:微阵列扫描器,其配置为扫描微阵列表面并鉴定待回收的核酸材料的位置;分配器,其配置为接收来自所述微阵列扫描器的输入并将洗脱缓冲液在由所述微阵列扫描器指定的位置处分配在所述微阵列表面的不连续分配区;和回收器,其配置为从所述微阵列表面回收所述洗脱缓冲液。还有可能接受来自另一个来源例如不同阵列的信息输入,以确定从哪个区域进行洗脱。在更具体的方面,所述系统还可以包括加热器,其配置为加热所述不连续分配区。在另一个更具体的方面,所述加热器是激光。
[0007]本发明还提供了用于选择性标记与微阵列载玻片偶联的生物材料的方法。在一个方面,此方法可以包括:选择待标记的生物材料,确定该生物材料在微阵列载玻片表面上的独特空间区域内的位置,并且标记至少一部分来自该独特空间区域的所选择的生物材料,而不标记来自所述独特空间区域之外的微阵列载玻片区域的实质数量的非选择的生物材料。虽然可以使用多种选择性标记技术,但是在一个方面,标记可以进一步包括向所述独特空间区域施加缓冲液,该区域不包括实质上在所述独特空间区域之外的微阵列载玻片的区域;和将标记物加入到所述独特空间区域的缓冲液中,从而所述缓冲液内的至少一部分生物材料掺入所述标记物。还有可能分配有反应活性的化合物,其可以使位于感兴趣的空间区域或位置处的核酸脱保护。这些经脱保护的序列可以与随后的处理选择性反应。在一些方面,这可以通过使用通常用于合成阵列的设备来进行。在本发明的另一个方面,可以使用光来促进标记并回收存在于所选择的位置处的材料。例如,定向的光可用于使有反应活性的基团脱保护,然后所述基团可以与荧光团或其它可见标记物或半抗原例如生物素反应。在一些方面,这可以通过使用用于合成阵列的设备来进行。此外,所选择的生物材料可以包括能够被标记的任何生物材料,包括但不限于,
DNA、cDNA、RNA、肽、及其组合。
[0008]本发明还提供了用于扩增与微阵列载玻片偶联的生物材料的方法。在一个方面,此方法可以包括:选择待扩增的生物材料,确定该生物材料在微阵列载玻片表面上的独特空间区域内的位置,和扩增至少一部分来自该独特空间区域的所选择的生物材料,而不扩增来自所述独特空间区域之外的微阵列载玻片区域的实质数量的非选择的生物材料。在一个具体方面,扩增可以进一步包括向所述独特空间区域施加扩增缓冲液,该区域不包括实质上在所述独特空间区域之外的微阵列载玻片的区域;和扩增所述扩增缓冲液内的至少一部分所选择的生物材料。在本发明的另一个方面,光可用于促进存在于所选择的位置处的材料的扩增。例如,光可用于使所选择的区域内的核酸的3’末端脱保护并促进所选择的扩增。在一些情况下,这可以通过使用用于合成阵列的设备来进行。
[0009]能够扩增微阵列载玻片表面上的生物材料的任何扩增技术应该被认为在本发明范围内。非限制性实例可以包括等温循环和热循环。
[0010]因此相当宽泛地概述了本发明的重要的特征,从而可以更好地理解以下的其详细描述,并且从而更好地认识本发明对现有技术的贡献。通过以下的本发明的详细描述并结合附图和权利要求,可以更清晰地获知本发明的其它特征,或者通过实施本发明可以学****本发明。
【具体实施方式】
[0011]在公开并描述本发明之前,应该理解,本发明不限于本文公开的特定的结构、方法步骤或材料,而是延伸至如相关领域普通技术人员所认识到的其等同物。还应该理解,本文使用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的,不是意在限制。
[0012]必须注意,除非上下文另有明确指明,否则如本说明书和随附的权利要求中所使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指称。因此,例如,提及“一种缓冲液”包括一种或多种此类缓冲液,提及“该化学品”包括提及一种或多种此类化学品。
[0013]定义
在描述并要求保护本发明时,将根据以下列出的定义使用以下术语。
[0014]如本文使用的术语“洗脱”是指从底物或溶液中移除生物材料的动作。在一些方面,所述的移除可以通过使用液体或流体,例如缓冲液来进行。
[0015]如本文使用的术语“独特空间位置”是指可以从中回收生物材料的微阵列载玻片上的独特空间位置。在一个方面,所述独特空间位置可以是这样的探针集合
:在所述探针集合的周围有独特的边界。此类边界可以包括不含附着的探针的载玻片表面上的空间。在另一个方面,所述独特空间位置可以是位于微阵列载玻片的表面上的沉积探针的较大区域内的探针集合,并且在这样的情况下,可以没有围绕不含探针的独特空间位置的区域。
[0016]如本文使用的术语“实质上”是指某作用、特性、性质、状态、结构、项目或结果的完全或几乎完全的程度或度。例如,“实质上”被包被的物体意思是该物体完全被包被或接近完全被包被。在一些情况下,偏离绝对完全性的精确的可允许程度取决于具体情形。但是,一般而言,完全性的接近性将与如同获得绝对且全部完全性具有相同的总体结果。当用于否定式含义以指称完全没有或几乎完全没有某作用、特性、性质、状态、结构、项目或结果时,“实质上”同样适用。例如,“实质上不含”颗粒的组合物将完全缺乏颗粒,或如此接近完全缺乏颗粒以致于效应将与如同完全缺乏颗粒一样。换言之,“实质上不含”某成分或要素的组合物实际上仍然可以含有此类项目,只要不存在其可测定的效应。
[0017]如本文使用的术语“大约”用于通过提供给定数值可以比端点值“高一点”或“低一点”而提供数值范围端点值的灵活性。
[0018]如本文使用的多个项目、结构元件、组合物要素、和/或材料可以为了方便而呈现为普通列举式。但是,这些列举应该被解释为该列举的每个成员均被单一地指明作为单独的且独特的成员。因此,除非另有指明,否则不应仅仅基于它们呈现在共同的组中而将此类列举的单个成员解释为同一列举的任意其它成员的事实上的等同物。
[0019]浓度、数量和其它数值数据在本文中可以表示或呈现为范围的形式。应该理解,此类范围形式仅仅是为了方便和简洁而使用,因此,应该灵活地解读为:不仅包括明确记载的作为范围限值的数值,而且包括该范围内包括的所有单一数值或亚范围,如同明确记载了每个数值和亚范围一样。举例而言,“大约I至大约5”的数值范围应该被解读为:不仅包括明确记载的大约I至大约5的数值,而且包括指明范围内的单一数值和亚范围。因此,该数值范围内包括例如2、3和4的单一数值,以及例如1-3、2-4、和3-5等亚范围,以及单个的
1、2、3、4和5。该原则同样适用于仅记载作为最小值或最大值的一个数值的范围。此外,与所描述的范围或特征的宽度无关,此类解读都应该适用。
[0020]发明本发明提供了用于从微阵列载玻片上的独特空间位置选择性洗脱生物材料的方法和系统。如已经描述的那样,在一个方面,微阵列载玻片包含多个用于测定生物材料的特异性结合或杂交位点。例如,在
DNA微阵列的情况下,具有特定序列的核苷酸在特定特征处聚簇在一起,通常被称作探针组。然后互补性核苷酸序列可以与对应于靶核苷酸序列的探针特征杂交并由此定位于所述探针特征处。因此,由于在对应于该序列的探针处的核苷酸结合,可以验证样品中的特定核苷酸序列的存在。
[0021]由于其高诊断实用性,微阵列已经被经常使用。但是,之前的用途经常局限于编目生物材料或分析表达水平的变化。事实证明难以从阵列中分离特定的序列,这是因为微阵列中结合了大量的靶序列。从微阵列中回收靶序列一般需要使所有结合的序列从微阵列中变性,并且扩增感兴趣的靶序列。
[0022]本发明提供了用于从微阵列载玻片分离靶序列或靶序列集合的技术。此类靶序列,或者换言之,生物材料,被选择为从微阵列载玻片中回收。可以由于微阵列载玻片的诊断性用途而选择生物材料。例如,可以基于其在微阵列载玻片上的结合位置而鉴定想要的生物材料。因此,可以将微阵列载玻片表面设计为将探针在空间上排列于促进鉴定和选择性回收与其结合的生物材料的位置处。另外,可以将探针排列于微阵列载玻片表面,从而相关的生物材料在空间上被归组在一起,以促进相伴地鉴定和选择性回收归组的生物材料。
[0023]应该注意,可以通过多种方式定义探针集合,所有这些方式都应该包括在本发明的范围内。例如,在一个方面,探针的集合可以包括多个探针的混合物,它们沉积在微阵列载玻片上的独特空间位置或斑点处。因此,探针可以遍及所述独特空间位置均匀混合在一起。回收与该探针集合杂交的生物材料将包括与沉积在该独特位置处的探针混合物匹配的生物材料的混合物。在另一个方面,探针集合可以沉积在微阵列载玻片上,从而独特空间位置可以包括很多单一或多个探针斑点。换言之,该独特空间位置可以由很多较小的探针斑点构成,其中每个探针斑点包括探针总集合的子集,但是其中探针的总集合由遍及探针斑点的集合所代表。在一个具体方面,每个探针斑点可以包含单一探针序列。在另一个具体方面,每个探针斑点可以包含来自总集合的探针序列的子集。生物材料可以从遍及整个独特空间位置回收,或者在一些情况下,从探针集合内的探针斑点的子集回收。还预期独特空间位置可以由含有单一探针序列的探针斑点的集合以及含有一个以上探针序列的探针斑点的集合组成。
[0024]然后将所选的生物材料定位于特征中,或换言之,定位于微阵列载玻片的独特位置处。然后从所述独特空间区域洗脱至少一部分所选择的生物材料,但不从所述独特空间区域之外的微阵列载玻片区域洗脱实质数量的非选择的生