[发明专利]生物标记物传感器阵列和电路及其使用和形成方法

说明书

本发明涉及生物标记传感器阵列，涉及包含传感器阵列的电路，涉及包含阵列的系统，并涉及形成和使用这类阵列、电路和系统的方法。这类阵列、电路和系统可用于检测多种物质，包括化学、生物和放射性物质。这类阵列和电路可用于例如筛选测试、疾病诊断、预后和疾病监测。

相关申请的交叉参考

本申请要求2013年3月15日提交的题为“场效应传感器阵列及其形成和使用方法”的美国临时专利申请系列号61/787,881的权益，其内容通过引用以不与本发明公开的内容相冲突的程度纳入本文。

技术领域

本发明一般涉及用于检测物质的传感器阵列和电路。更具体地，本发明涉及适用于检测各种物质(如化学、生物或放射性物质)的传感器阵列，涉及包含一个或多个阵列的电路，并涉及形成和使用阵列和电路的方法。

背景

检测疾病特异性生物标记物如蛋白质、核酸、抗体、肽、PTM、聚糖、碳水化合物、代谢物、细胞等的传感器系统被愈来愈多地应用于疾病诊断领域。疾病状态一般被认为是由内源性或外源性因素引发的、在生物分子或细胞水平上触发的异常和紊乱随时间的有理且通常严谨的进程，并逐渐发展至有害、威及生命的峰态。有鉴于此，或许可以通过检测疾病特异性生物标记物早期(甚至在症状出现之前)诊断疾病的发生，从而能够进行有效的治疗干预和护理。由于近来基因组学、蛋白组学、转录组学和代谢组学的进展，已经针对不同的癌症，糖尿病，自身免疫病如类风湿性关节炎，阿尔茨海默病，和特定感染性疾病如H1N1、HPV、乙型肝炎/丙型肝炎、HIV、西尼罗河病毒等鉴定到了早期生物标记物。然而，基于生物标记物检测如PSA测试和乳房造影筛选的现有产品尚不尽完善。这是由于这类产品往往过度简化了疾病的潜在基础，将少数生物标记物的存在/缺失与疾病最终结果相关联欠准确，导致假阳性高和/或阴性高，以及过度诊断/漏诊。疾病尤其癌症是复杂并且高度异质，其具有多种亚型和个体特异性病理，这使得早期诊断成为技术难题。为了解决固有的生物复杂性，需要更完备的、对生物标记物和其它关键生物分子进行高度多重检测的系统-生物学方法，由此可提供组织水平、器官水平或整体(患者)水平的疾病状态快照，并提供高置信度的早期诊断。

发明内容

本发明的多个实施方式涉及生物标记物传感器阵列和电路。本发明公开的示例性传感器阵列可应用于(1)疾病筛查、预测：根据患者血液、唾液、血清、血浆、其它体液、细胞/组织提取物中的生物标记物检测症状前疾病特征，从而预测个体对各种疾病的易感性，(2)疾病诊断：在确认性测试和监测中检测疾病特异性生物标记物，(3)疾病预后：基于一段时间采集的诊断数据，对患者的病症区分疾病亚型，包括患者特异性病理和临床表现，(4)个性化治疗：根据患者自身的药物耐受性、医生使用单一药物或药物组合的决定及药物的患者个体性最优剂量形成个体特异性介入策略，(5)疾病监测：使用治疗后生物标记物检测对患者进行周期性监测以确定并跟踪对治疗的反应，从而能够及时对不良反应和出现耐药物性做出反应。本文所述的传感器阵列可用于高灵敏度、高特异性地检测生物分子，可应用于多重生物标记检测，假阳性低、假阴性低。另外，传感器阵列还可用于高通量无标药物研发。