[发明专利]分子诊断检测设备及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及分子生物学、分子诊断、核酸检测（NAT）、医学科学和生物技术的综合领域。本发明适合于检测或监测以非常低的浓度存在于样品中的痕量化学和/或生物目标物，包括但不仅限于生物样品、材料、有机或无机样品。痕量化学和/或生物目标物可以包括生物/化学产品、碎片或整个目标物，如核酸序列、细胞、病毒、病原体、化学品，在诸如药物基因组学、病原学体检测和监控、确定遗传倾向易感性、进行临床试验的遗传分类，、诊断学，、预测学，、传染病诊断和监测、生物防护、法医分析、亲子鉴定、动物和植物育种、食品检测、人体识别，遗传修饰生物检测、化学污染、食品安全、生产链的监测和跟踪以及生产的在线监视/控制的领域中，关于现场/位点/兴趣（point of care/site/interest）和实验室的应用。

背景技术

分子诊断已经成为生物检测和监测中的常规临床实验室程序。一份来自不同生物来源的生物样品的样本通常含有化学物、代谢物、大分子、细胞、病毒粒子、微生物和核酸序列的混合物。典型地，进行检测和监控存在两种常见的问题：背景干扰和检测极限（LOD）。也就是说，与该生物样品中其他背景成分相比，目标生物样品通常只以非常小的量存在。这样的非目标背景成分可能对下游的检测造成干扰。当样品中目标成分的拷贝不足时，LOD就成为了一个问题。LOD问题在化学分析中同样存在，这通常需要高度精密的仪器进行分析工作。例子包括用质谱检测在食品供应链中的邻苯二甲酸二(正丁基)酯塑化剂污染、牛奶中的三聚氰胺污染，土壤或食物中镉及重金属污染。背景干扰比污染物高一个数量级。例如，没有对实验室包括诸如气相色谱仪或质谱仪在内的仪器的全面处理，现场分析通常是很困难的。

背景干扰通常通过在准备阶段纯化样品解决。通过一步或多步洗涤步骤捕获目标成分并将背景成分除去。典型的例子包括：酶联免疫吸附测定（ELISA）和不同的层析方法。当背景组分从已固定的目标中移除时，侧向流动平台也可以用来捕捉目标。关于核酸目标物纯化程序的另一个例子是纯化试剂盒，例如Qiagen QIAamp DSP DNA血液迷你试剂盒。

对于核酸的检测极限问题一般首先通过扩增样品目标成分来解决，以允许后续的荧光发射、电的和电子的方法，例如伏安法、电流测量、电容测量或阻抗频谱。在这些检测或扩增方法中，需要电力以提供光或进行电/电子检测。解决低丰度核酸目标物检测极限问题的一个例子是，通过使用聚合酶链反应（PCR）在体外扩增核酸目标物。与目标序列的存在相关联的信号可通过荧光方法来进一步放大。每个被荧光标签标记的PCR扩增子，在使用荧光信标或探针检测扩增子时，可以在单个激发/测定期间产生1000或10000多个质子。另一个例子是弯曲菌属状生物体试验，其中幽门螺杆菌细胞在培养物增殖并由此被扩增，其中扩增细胞分泌的脲酶能在细胞的数量通过检测阈值后可进行检测。另一实例是MRSA的筛选。这种检测方法区分培养基中繁殖和扩增的细胞的菌落。

然而，依赖于去除各种背景干扰和扩增检测组合的现有方法无法满足对目标物检测方法的有效、低成本、快速、简易使用的要求，这种使用的要求在资源有限环境中是兼容的。需要向设备供电或提供温度孵育，现有试验需要电力能源，所以限制了这种技术在资源匮乏地区或情况下的使用。实施现有方法的时间很长。为产生足够的检测信号，需要很多小时或很多天来生产足够的生物目标物。用于病原体检测、代谢物测定或核酸序列检测的扩增步骤，通常需要昂贵的实验室仪器和训练有素的专业人员来使用仪器。对于PCR，需要小心处理不稳定的试剂，必须特别谨慎以防止样品间污染。另外，进行PCR所需要的仪器昂贵又复杂。以上注意事项是阻碍POC（现场检测）使用或30分钟内提供快速样品-结果的苛刻的限制。本发明提供一种解决这些问题和其它需要的解决方案。

发明内容

本发明提供了用于分子检测或诊断分析的方法和装置。本发明公开的方法适用于检测或监测在样品中以很低的浓度存在的一种或多种目标物，样品包括但不仅限于生物的、化学的和材料的，并且一般可以在缺少目标物的复制或片段或部分目标物的扩增时进行检测。本申请的方法和装置适合于现场检测而不需要使用电源。