[发明专利]生物分子分离和热加工

说明书

相关申请

本申请要求2013年6月18日提交的美国临时申请序列号61/836,461的权益，该申请通过引用以其全部内容结合在此。

背景

生物分子的分离是任何样品加工系统的关键部分。随着自动化分子分析系统的发展，最大的限制在于样品的制备和靶样品的纯化。

对于所有生物化学过程来说，靶样品的分离和纯化是其成功的关键。生物化学分析过程中的限制-焦磷酸测序、核酸连接、聚合酶链式反应、数字PCR、qPCR、核酸测序、蛋白检测/蛋白强化、遗传珠涂覆(geneticbeadcoating)、稀少细胞检测以及细胞富集-并且不限于这些，归因于靶标的起始浓度以及分析中使用的反应样品内存在的生物化学抑制剂的水平。

对于大多数生物化学分析，要对样品进行一系列预分析步骤以从最初样品中分离靶标并且去除生物化学抑制剂。典型地，这些步骤是费时和费力的并且最终降低靶标的起始浓度。

当前优选的样品纯化方法利用旋转离心柱(spincolumn)。然而，旋转离心柱需要多个离心步骤，并且因此不可与自动化DNA文库制备平台整合。类似地，用于从琼脂糖凝胶中纯化核酸片段的纯化技术也需要多个离心步骤以实现核酸分离。

用于样品纯化的一项技术是基于顺磁性珠粒的纯化。该方法提供了一种可提供改进的DNA恢复率和可调缓冲条件的途径，这些条件可以用于选择性地结合特定的DNA片段大小。

该基于顺磁性珠粒的纯化是一种静态孔分批法。当前的方法涉及将珠粒混合物-顺磁性珠粒和一种缓冲液-连同最初样品移液至一个微量滴定板的一个孔中。将该溶液移液、混合、并在室温下孵育以使DNA结合至这些珠粒。然后将该微量滴定板置于一个磁性板上。具有该结合的DNA的这些珠粒移动到该板的边缘并且被磁体保持。接下来，使用移液管将上清液(包含废物)去除并且丢弃。然后进行多个洗涤步骤以去除存在于珠状小球上/处的残余废物。将乙醇移液至含有该珠状小球的板，孵育并且然后使用移液管去除。重复该洗涤步骤两次。然后添加洗脱缓冲液。将该板从该磁性板中移除，并且通过移液管混合将该洗脱缓冲液混合。将该微量滴定板放回到该磁性板上。然后，使用移液管将含有经纯化的DNA的洗脱液取出。

该基于顺磁性珠粒的方案是一项劳动密集型过程并且由于需要大量移液步骤而不容易自动化。移液步骤数量多还导致最初和最终样品体积大，从而导致每数据点的高试剂成本。

一种应用并且不限于该应用是为了用于下一代测序平台的改进的样品纯化。很多下一代测序平台需要多个由特定范围内的碱基对长度的DNA片段组成的DNA文库。此外，这些DNA片段需要用特定核苷酸序列(接头)进行标记以使得使用PCR对这些序列进行扩增并且使得这些文库片段退火至测序仪流动池。当在单一流动池内复用样品时，还可以向这些DNA片段中添加序列特异性指标以识别单独样品。DNA的标记片段化(tagmentation)(DNA被片断化并用接头进行标记)以及常用接头和指标的添加在两个单独的生物反应中实现。在这些反应后，清洁该DNA文库以移除过量的核苷酸、酶、引物、盐及其他污染物。因此，标记片段化DNA、纯化经标记片段化的DNA、添加常用接头和指标以及纯化最终文库产物所需要的工作流程是复杂且劳动密集型的。

本文概述的系统和方法可有助于实现无污染、低体积、高通量、低成本和/或高样品浓度的样品处理。

概述

用于使用顺磁性珠粒进行生物分子分离和处理的装置、系统和方法。

附图简要说明

图1是一个示出基于连续流毛细管的纯化系统的图。

图2是一个示出基于双向流毛细管的纯化系统的图。

图3是一个示出用于该基于连续流毛细管的纯化系统的磁性清除步骤的图。

图4示出了可以作为控制器编程实施的方法。

图5示出了可以作为控制器编程实施的方法。

图6示出了可以作为控制器编程实施的方法。

图7显示了分光光度计法结果，证明了对照方案和毛细管清除方案之间的可比回收率。对基于对照珠粒纯化和基于毛细管珠粒纯化两者的回收/洗脱的DNA(肌动蛋白β扩增子)的浓度进行绘图。

图8显示了凝胶图像，示出了用于对照清除和毛细管清除的Nextera产物涂片。

图9显示了qPCR结果，示出了从对照方案和毛细管清除方案中回收的Nextera产物。