[发明专利]使用数字微流体的数字PCR系统和方法

说明书

描述了用于使用数字微流体来执行数字PCR的系统和方法，该数字微流体被配置用于皮升到纳升尺寸的分区的精确移动（其可以被用于分区生成）、移动通过用于PCR和核酸解链的温度梯度、以及信号检测，所有这些都在单个消耗品设备内。

技术领域

本发明涉及核酸扩增领域，并且更特别地涉及用于使用数字微流体的数字聚合酶链反应的系统和方法。

背景技术

数字聚合酶链反应（dPCR）是常规PCR的改良并且可以被用来直接量化和克隆扩增核酸，例如DNA、cDNA或RNA。常规的PCR通常被用于测量核酸量并且通过每个样品的单次反应来实施。利用dPCR方法，也在样品上实施单次反应，然而样品被分离成大量分区并且在每个分区中单独地实施反应。该分离允许核酸量的更可靠收集和敏感测量。

在dPCR中，样品被划分以使得该样品内的个体核酸分子被定位且集中在许多分离的区域内。个体核酸分子的捕获或隔离可以在微孔板、毛细管、乳状液的分散相、和小型化室的阵列中以及在核酸结合表面上执行。样品的划分允许通过假设分子群体服从泊松分布来估计不同分子的数目。因此，每个被划分的样品将包含“0”或“1”分子，或者分别阴性反应或阳性反应。在PCR扩增之后，可以通过对包含PCR末端产物的区域、阳性反应进行计数来量化核酸。在常规PCR中，PCR扩增循环的数目与起始拷贝数dPCR成比例，然而这不取决于用来确定初始样品数量的扩增循环的数目，从而消除对用来量化靶核酸的不确定的指数数据的依赖，并因此提供绝对量化。

现有的dPCR系统和方法具有需要用户干预的碎片化的工作流程。因此，在本领域中存在对用来执行dPCR反应和分析的更有效且可靠的系统和方法的需要。

发明内容

描述了用于使用数字微流体来执行数字PCR的系统和方法，该数字微流体被配置用于具有皮升到纳升尺寸的分区的精确移动（其可以被用于分区生成）、移动通过用于PCR和核酸解链的温度梯度、以及信号检测，所有这些都在单个消耗品设备内。另外，用户可以使用高分辨率解链/解链曲线技术来执行定量复用[1,2]。

在一个实施例中，提供一种数字PCR系统，其包括：微流体设备，其具有包括用于容纳流体样品的至少一个井的样品装载区；连续稀释区，其包括用于稀释样品的第一试剂储槽；PCR建立区，其包括第二试剂储槽；分区生成区，其被配置成生成样品的多个分区；包括至少一个热区域的PCR区，该至少一个热区域包括为PCR扩增限定热协议（thermalprotocol）的第一温度区域和第二温度区域；以及解链曲线区，其包括被配置成生成PCR扩增产物的解链分布图的热梯度。

在一个具体实施例中，提供一种设备，其包括上基板和下基板以及定位在该上基板和下基板之间的侧向平面，该下基板包括被配置成沿着侧向平面移动分区的电极阵列，其中该侧向平面包括多个区，其从近端到远端包括（a）制备区，其包括（i）样品装载区，（ii）水储槽以及一个或多个试剂储槽，每一个都与样品装载区连通，以及（iii）分区生成区；（b）与一个或多个加热元件热连通的扩增区，该一个或多个加热元件被配置成使该扩增区经历用于PCR扩增的热协议；以及（c）与一个或多个附加加热元件热连通的解链曲线区，该一个或多个附加加热元件被配置成使该解链曲线区经历热梯度以生成扩增产物的解链分布图。