專利名稱：用于處理大量生物微陣列的系統(tǒng)和方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)要求2005年4月6日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?0/669,130的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)納入本文作為參考。
聯(lián)邦資助下研究或開(kāi)發(fā)做出的發(fā)明權(quán)利的聲明不適用參考以光盤提交的“序列表”、表格或計(jì)算機(jī)程序清單附件不適用發(fā)明背景本發(fā)明總體上涉及生物微陣列技術(shù)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明提供用于處理大量生物微陣列的系統(tǒng)和方法。僅舉例而言，可將本發(fā)明描述為應(yīng)用于96-栓釘(peg)儀器，但應(yīng)該理解的是本發(fā)明具有更廣闊的應(yīng)用范圍。
生物微陣列往往包含用于從核酸樣品中提取序列信息的核酸探針。核酸樣品在允許雜交的特定條件下與核酸探針接觸。然后處理生物微陣列并掃描以測(cè)定核酸樣品與哪些探針雜交?；谶@種測(cè)定，提供比較雜交和非雜交的模式獲得序列信息。例如，序列信息可用于核酸測(cè)序、或診斷性篩選遺傳疾病或是否存在特定病原體或病原體的菌株。
生物微陣列在掃描前往往用流體系統(tǒng)進(jìn)行處理。例如，該流體系統(tǒng)包括能洗滌和對(duì)微陣列染色的流體站。隨著微陣列設(shè)計(jì)的進(jìn)步，經(jīng)常需要改進(jìn)流體系統(tǒng)以提高自動(dòng)化并降低成本。
因此，非常需要提高處理微陣列的技術(shù)。
發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明總體上涉及生物微陣列技術(shù)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明提供用于處理大量生物微陣列的系統(tǒng)和方法。僅舉例而言，可將本發(fā)明描述為應(yīng)用于96-栓釘儀器，但應(yīng)該理解的是本發(fā)明具有更廣闊的應(yīng)用范圍。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，處理生物傳感器的系統(tǒng)包括裝配支持流體部件的支持部件。該流體部件包括至少一個(gè)第一容器和一個(gè)第二容器。第一容器可容納第一體積的第一流體，第二容器可容納第二體積的第二流體。此外，系統(tǒng)包括裝配在第一傳感器和第二傳感器上進(jìn)行雜交過(guò)程的雜交部件。另外，系統(tǒng)包括裝配直接或間接地將第一傳感器從雜交部件移入第一容器并與第一體積的第一流體接觸的傳送部件。傳送部件也還裝配為直接或間接地將第二傳感器從雜交部件移入第二容器并與第二體積的第二流體接觸。傳送部件裝配為基本上同時(shí)移動(dòng)第一傳感器和第二傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，處理生物傳感器的系統(tǒng)包括裝配支持流體部件的支持部件。流體部件包括至少一個(gè)第一容器和一個(gè)第二容器。第一容器可容納第一體積的第一流體，第二容器可容納第二體積的第二流體。此外，系統(tǒng)包括裝配在第一傳感器和第二傳感器上，基于至少與預(yù)定溫度相關(guān)的信息進(jìn)行雜交過(guò)程的雜交部件。另外，系統(tǒng)包括具有夾鉗和至少一個(gè)馬達(dá)的傳送部件。支持部件包括支持至少第一容器和第二容器的抽屜，第一容器和第二容器相對(duì)于抽屜基本上是靜止的。夾鉗可基本上同時(shí)夾住第一傳感器和第二傳感器并基本上同時(shí)放開(kāi)第一傳感器和第二傳感器。所述至少一個(gè)馬達(dá)裝配為將夾住的第一傳感器移入第一容器并與第一體積的第一流體接觸，將夾住的第二傳感器移入第二容器并與第二體積的第二流體接觸并可基本上同時(shí)移動(dòng)第一傳感器和第二傳感器。
根據(jù)本發(fā)明還有的實(shí)施方案，處理生物傳感器方法包括將第一傳感器和第二傳感器轉(zhuǎn)移入處理生物傳感器的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少一個(gè)傳送部件、一個(gè)雜交部件和一個(gè)流體部件。傳送部件包括一個(gè)夾鉗，流體部件包括第一容器和第二容器。第一容器可容納第一體積的第一流體，第二容器可容納第二體積的第二流體。此外，該方法包括在轉(zhuǎn)移第一傳感器和第二傳感器之后，通過(guò)雜交部件在至少第一傳感器和第二傳感器上進(jìn)行雜交過(guò)程。另外，該方法包括在雜交過(guò)程之后，直接或間接地將第一傳感器從雜交部件移入第一容器并與第一體積的第一流體接觸。該方法也包括在雜交過(guò)程之后，直接或間接地將第二傳感器從雜交部件移入第二容器并與第二體積的第二流體接觸。至少由夾鉗移動(dòng)第一傳感器和移動(dòng)第二傳感器并且基本上同時(shí)移動(dòng)第一傳感器和移動(dòng)第二傳感器。
使用本發(fā)明比常規(guī)技術(shù)可獲得許多益處。本發(fā)明的某些實(shí)施方案提供自動(dòng)化的流體和雜交系統(tǒng)。例如，該系統(tǒng)包括雜交爐組件并在雜交爐組件和該系統(tǒng)的其它部件之間提供自動(dòng)傳送。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該系統(tǒng)提供與掃描系統(tǒng)之間自動(dòng)的來(lái)回傳送。本發(fā)明的一些實(shí)施方案提供可進(jìn)行雜交、洗滌和染色的整合及自動(dòng)處理的系統(tǒng)。此外，聯(lián)合掃描系統(tǒng)后，該系統(tǒng)也能進(jìn)行整合及自動(dòng)的掃描處理。本發(fā)明的某些實(shí)施方案可提高雜交和流體系統(tǒng)的處理量。例如，可平行處理多個(gè)生物傳感器(如微陣列)。本發(fā)明的一些實(shí)施方案可降低雜交和流體系統(tǒng)以及掃描系統(tǒng)的體積。本發(fā)明的某些實(shí)施方案可減少在一個(gè)或多個(gè)生物傳感器上進(jìn)行的不同處理之間的交叉污染。例如，在某個(gè)給定的處理中，不同的傳感器在不同的孔中洗滌、染色和/或存放。在另一個(gè)例子中，用于不同的處理的給定傳感器分別在不同的孔中洗滌、染色和存放。在又一個(gè)例子中，每個(gè)孔用于最多一次處理的最多一個(gè)傳感器，例如微陣列。
取決于實(shí)施方案可獲得一種或多種這些益處。參考以下詳細(xì)描述和附圖可完全理解本發(fā)明的這些益處和各種其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)。
附圖簡(jiǎn)述

圖1-2顯示了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的處理生物傳感器的簡(jiǎn)化系統(tǒng)；圖3(A)和(B)顯示了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中簡(jiǎn)化的熱板組件；圖4(A)和(B)顯示了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中簡(jiǎn)化的夾鉗組件；圖5(A)和(B)顯示了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中簡(jiǎn)化的夾鉗組件；圖6(A)和(B)顯示了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中簡(jiǎn)化的抽屜組件；圖7(A)、(B)和(C)顯示了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中至少一個(gè)簡(jiǎn)化的抽屜組件；圖8顯示了用于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中簡(jiǎn)化的孔板；
圖9是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的系統(tǒng)中簡(jiǎn)化的傳感器組件；圖10顯示了通過(guò)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的系統(tǒng)來(lái)處理生物傳感器的簡(jiǎn)化流體方法；圖11(A)和(B)顯示了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中簡(jiǎn)化的爐組件；圖12是顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中爐組件托盤附近溫度的簡(jiǎn)圖；圖13顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中簡(jiǎn)化的松開(kāi)夾鉗站(unclamping station)；圖14顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)的簡(jiǎn)化構(gòu)造；圖15顯示本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)的簡(jiǎn)化構(gòu)造；圖16(A)和(B)顯示了與本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)一起使用的簡(jiǎn)化掃描系統(tǒng)；圖17顯示了與本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)一起使用的掃描系統(tǒng)的簡(jiǎn)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖18(A)-(G)顯示了與本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)一起使用的掃描系統(tǒng)的簡(jiǎn)化部件；圖19顯示了與本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)一起使用的掃描系統(tǒng)的簡(jiǎn)化光學(xué)模塊；圖20顯示了與本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)一起使用的掃描系統(tǒng)的簡(jiǎn)化尖端/傾斜(tip/tilt)組件；圖21顯示了與本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)一起使用的掃描系統(tǒng)的簡(jiǎn)化電子構(gòu)造；圖22(A)、(B)和(C)顯示了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于處理生物傳感器的簡(jiǎn)化系統(tǒng)和掃描系統(tǒng)。
發(fā)明詳述本發(fā)明總體上涉及生物微陣列技術(shù)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明提供用于處理大量生物微陣列的系統(tǒng)和方法。僅舉例而言，可將本發(fā)明描述為應(yīng)用于96-栓釘儀器，但應(yīng)該理解的是本發(fā)明具有更廣闊的應(yīng)用范圍。
I.一般描述本發(fā)明引用了某些專利、申請(qǐng)和其它參考文獻(xiàn)。當(dāng)下文引用或重復(fù)專利、申請(qǐng)或其它參考文獻(xiàn)時(shí)，應(yīng)該理解的是出于所有目的以及所述的主張這些文獻(xiàn)全文納入作為參考。
除非另有明確指出，本說(shuō)明書(shū)使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”包括其復(fù)數(shù)形式。例如，術(shù)語(yǔ)“一種試劑”包括包括許多試劑及它們的混合物。
個(gè)體不限于人類，也可是其它生物體，包括(但不限于)哺乳動(dòng)物、植物、細(xì)菌或來(lái)源于以上的細(xì)胞。
通過(guò)本說(shuō)明書(shū)，本發(fā)明的各方面以范圍形式(range format)提供。應(yīng)該理解的是，以范圍形式的描述僅是為方便和簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，不應(yīng)理解為是對(duì)本發(fā)明范圍的強(qiáng)硬限制。因此，對(duì)范圍的描述應(yīng)認(rèn)為是特異性地公開(kāi)了所有可能的亞范圍以及該范圍內(nèi)的個(gè)別數(shù)值。例如，對(duì)范圍的描述，如1-6應(yīng)理解為是特異性地公開(kāi)了諸如1-3、1-4、1-5、2-4、2-6、3-6等亞范圍以及該范圍內(nèi)的個(gè)別數(shù)值，例如1、2、3、4、5和6。無(wú)論范圍的寬度這均適用。
除非另有指出，實(shí)踐本發(fā)明可采用常規(guī)技術(shù)和有機(jī)化學(xué)的描述、聚合物技術(shù)、分子生物學(xué)(包括重組技術(shù))、細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)和免疫學(xué)，這些技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。這種常規(guī)技術(shù)包括聚合物陣列合成、雜交、連接和使用標(biāo)記檢測(cè)雜交。參考本文以下實(shí)施例對(duì)合適技術(shù)進(jìn)行了特定的描述。然而其它等效的常規(guī)方法也當(dāng)然可用。這種常規(guī)技術(shù)和描述見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)，例如《基因組分析實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)叢書(shū)》(Genime AnalysisA Laboratory Manual Series)(I-IV卷)；《抗體使用實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)》(Using AntibodyA Laboratory Manual)；《細(xì)胞實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)》(CellA Laboratory Manual)；《PCR引物實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)》(PCR PrimerA LaboratoryManual)和《分子克隆實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)》(Molecular CloneA Laboratory Manual)(所有均來(lái)自冷泉港實(shí)驗(yàn)室出版社)，Stryer，L，(1995)《生物化學(xué)》(Biochemistry)(第四版)Freeman，New York；Gait，《寡核苷酸合成一種實(shí)用方法》(OligonucleotideSynthesisA Practical Approach)1984，IRL Press，London；Nelson和Cox(2000)，Lehninger，《生物化學(xué)原理》(Principles of Biochemistry)，第三版，W.H.Rreeman Pub，New York，NY和Berg等，(2000)《生物化學(xué)》(Biochemistry)，第五版，W.H.RreemanPub，New York，NY，所有文獻(xiàn)均出于所有目的全文納入本文作為參考。
本發(fā)明可利用固體基材，包括在一些優(yōu)選實(shí)施方案中的陣列。應(yīng)用于聚合物(包括蛋白質(zhì))陣列合成方法和技術(shù)描述于美國(guó)系列號(hào)09/536,841；WO 00/58516；美國(guó)專利號(hào)5,143,854；5,242,974；5,252,743；5,324,633；5,384,261；5,405,783；5,424,186；5,451,683；5,482,867；5,491,074；5,527,681；5,550,215；5,571,639；5,578,832；5,593,839；5,599,695；5,624,711；5,631,734；5,795,716；5,831,070；5,837,832；5,856,101；5,858,659；5,936,324；5,968,740；5,974,164；5,981,185；5,981,956；6,025,601；6,033,860；6,040,193；6,090,555；6,136,269；6,269,846和6,428,752；PCT申請(qǐng)?zhí)朠CT/US99/00730(國(guó)際
發(fā)明者M·夏伊拉茲 申請(qǐng)人:昂飛股份有限公司