用于具有原位校準的凝膠電泳的組合物和方法
【專利摘要】除其他事項外，本發(fā)明涉及用于進行具有原位校準的電泳的方法。該方法包括將一定體積的測試樣品與一定體積或一定量的校準樣品結(jié)合以形成最終體積，其中，該體積的校準樣品包括已知濃度的校準物并且最終體積包括測試樣品與校準樣品的已知比率。該方法還包括將上樣部分沉積在電泳凝膠的接收孔中，其中，所述上樣部分是最終體積的一部分，并且沿著電泳凝膠的共用分離泳道分開上樣部分使得測試樣品的組分以及校準物沿著共用分離泳道彼此分離。該方法還包括檢測共用分離泳道內(nèi)的校準物以及分離的測試樣品組分并且基于檢測，測量校準物和分離的測試樣品組分的水平，從而進行具有原位校準的電泳。
【專利說明】用于具有原位校準的凝膠電泳的組合物和方法
[0001] 相關(guān)申請的引用
[0002] 本申請要求于2012年5月29日提交的美國臨時專利申請第61/652,608號和于 2013年3月13日提交的美國臨時專利申請第61/779, 567號的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其各自 的全部內(nèi)容結(jié)合于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明涉及凝膠電泳領(lǐng)域，并且具體地是在電泳基質(zhì)內(nèi)原位校準。

【背景技術(shù)】
[0004] 電泳是在大小、電荷，以及其他物理性質(zhì)的基礎(chǔ)上用來分離帶電荷物質(zhì)的技術(shù)。電 泳中，在電場的作用下帶電荷物質(zhì)通過導(dǎo)電電泳介質(zhì)遷移，其可以是（但不要求是）凝膠。 定位在電泳介質(zhì)任一端的活化的電極提供了用于遷移的驅(qū)動力。分子的性質(zhì)（包括它們的 電荷和質(zhì)量）決定了電場引起它們通過電泳介質(zhì)遷移的快速程度。
[0005] 許多重要的生物分子，如氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、核苷酸，和核酸具有可電離基團。因 為這些在任何特定pH下可電離的基團，許多重要的生物分子作為帶電荷物質(zhì)存在于溶液 中。該帶電荷物質(zhì)使得醫(yī)生和科學(xué)家能夠使用電泳分離核酸和蛋白質(zhì)。
[0006] 使用電泳分離生物或其他類型的分子依賴于不同的力，包括電荷和質(zhì)量。當生物 樣品，如蛋白質(zhì)或DNA在緩沖液中混合并且施加至電泳介質(zhì)中時，這兩種力共同作用。使用 電泳來分離是可能的，因為分子通過電場的遷移速率依賴于電場的強度、分子的電荷、大小 和形狀，以及分子通過其移動的緩沖液的離子強度和溫度。在電泳期間，基于分子的電荷， 施加的電場致使分子移動穿過電泳介質(zhì)的孔。一個電極上的電位排斥該分子而另一電極的 電位同時吸引該分子。電泳介質(zhì)的摩擦力也有助于通過尺寸分離分子。通常，解除所施加 的電場后，該分子可被染色。染色后，可以在從電泳介質(zhì)的一端到另一端展開的一系列的帶 中看見分離的大分子。如果這些帶足夠清楚，通過固定大分子以及清洗電泳介質(zhì)以除去緩 沖液，可以單獨檢查和研究這些區(qū)域中的分子。
[0007] 電泳凝膠的灌膠，如聚丙烯酰胺或瓊脂糖的灌膠，通常是通過在凝膠表面創(chuàng)建一 系列樣品孔來完成。通常使用移液槍、注射針、電泳梳，或相似的樣品遞送設(shè)備將要分析的 液體混合物上樣至孔中。然而，樣品內(nèi)條帶的分辨率僅與使用樣品的寬度一樣好，并且由 于小樣品體積受到表面張力（建立超過在特定孔中添加樣品所期望的分辨率的膠束直徑） 這類條帶的分辨率較差并且可改變。此外，微體積通常以2-D樣的方法施加，其防止體積施 力口。進一步，凝膠內(nèi)的樣品動力學(xué)相對于無溶液化學(xué)被限制；自由度的損害負面影響了均一 的產(chǎn)物或加合物的顯影，除了在定位的區(qū)域（其通常在尺寸上僅有幾個樣品泳道）。由于這 些原因，在IuL水平下樣品可再現(xiàn)性通常太不精確以至于不為臨床或分析所接受。
[0008] 此外，不使用外部的方法確定電泳基質(zhì)內(nèi)分離的測試樣品部分的濃度存在極大的 困難。嘗試在電泳檢測內(nèi)結(jié)合這類內(nèi)參標準都沒有成功。由于可變的親和力和染料的結(jié)合 特性，多價抗血清和多種蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)的嘗試失敗。特性和位置參照的定量標記物是可用 的，但沒有使用內(nèi)部參考標準，其允許用于電泳分離部分的濃度不依賴外部方法絕對定量。
[0009] 在該領(lǐng)域不存在預(yù)測技術(shù)。電泳一直是并且仍然是"全部"化學(xué)性質(zhì)的分析衍生 物，其中，樣品的全部組分經(jīng)受同樣的處理。不通過沉淀、捕獲，或其他方法除去組分；它們 在相同的基質(zhì)上分離并且通過逆轉(zhuǎn)該過程而重新結(jié)合。該事實限制了電泳產(chǎn)生絕對量值的 能力。常規(guī)的電泳測量了相對濃度，即，它計算了作為來自翻譯為信號以產(chǎn)生電泳圖的檢測 條帶的曲線下面積的百分數(shù)部分。具體地，電泳后染色凝膠通過光密度計的光學(xué)系統(tǒng)以產(chǎn) 生電泳圖，其是分離條帶的可視化圖或曲線圖。光密度計是特殊的分光光度計，其測量穿過 固體樣品發(fā)射的光，如清晰的或者透明但染色的凝膠。使用光密度測定，光密度計將條帶表 示為峰。這些峰構(gòu)成了曲線圖或電泳圖并且打印在記錄器用紙或電腦顯示器上。用光密度 測定法測量吸光度和/或熒光。積分器或微處理器評估每個峰下的面積并且將每個報告為 總樣品的百分數(shù)。例如，如果電泳用于血清蛋白的分離，各條帶的濃度來自該百分比和總蛋 白質(zhì)濃度；如果電泳用于酶的分離，各條帶酶的活性來自該百分比和總的酶活性。
[0010] 因此，常規(guī)的電泳只能對樣品中檢測到的所有條帶分配相對的百分比值。例如， 如果針對膽固醇顯影多個條帶，由光密度計提供的相對百分數(shù)和外部提供的總膽固醇值成 比例地分布于部分之間，以確定絕對濃度。例如由光密度計檢測兩個條帶-第一個是檢測 出的總信號的25 %以及第二個是75 %。假如總分析物濃度為200mg/mL，第一條帶是50mg/ mL(0. 25x200mg/mL)，第二條帶是150mg/mL(0. 75x200mg/mL)。在凝膠上和/或每個單個的 樣品上不存在方法以提供校準物。
[0011] 因為電泳圖案僅僅作為其分辨率是有用的，并且由于上面提到的問題，對于消除 與凝膠電泳技術(shù)相關(guān)的樣品間的變化性以及樣本內(nèi)的誤差的方法和/或系統(tǒng)存在極大需 要。
[0012] 本發(fā)明旨在克服本領(lǐng)域中的這些和其他的缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的一個方面涉及用于進行具有原位校準的電泳的方法。該方法包括將一定 體積的（avolumeof)測試樣品與一定體積或一定量的（aquantityof)校準樣品結(jié)合以 形成最終體積，其中，該體積或量的校準樣品包括已知濃度的校準物并且最終體積包括測 試樣品與校準樣品的已知比例。該方法還包括在電泳凝膠的上樣孔中沉積上樣部分，其中， 上樣部分是最終體積的一部分并且沿著電泳凝膠的共同分離泳道分離上樣部分，使得測試 樣品的組分和校準物沿著共同分離泳道彼此分開。該方法還包括檢測所述共同分離泳道內(nèi) 的校準物和測試樣品的分離的成分，并基于檢測，測量了校準物和測試樣品的分離的組分 的水平，從而進行具有原位校準的電泳。
[0014] 本發(fā)明提供了重要的和出人意料的優(yōu)點。在簡單的例子中，用與測試樣品的未知 組分相同的報告物將待測的已知濃度的分析物（即，校準物）預(yù)標記。加標記的內(nèi)標和未 知組分按體積結(jié)合并且應(yīng)用校準物和未知樣品二者，并且同時進行電泳。分析顯示未知部 分的電泳圖以計算相對于內(nèi)部參考標準（即，校準物）的未知組分的濃度。因此，給定已 知濃度的內(nèi)部標記校準物，以及校準物和樣品的限定體積比的情況下，單點校準物的方案 可以用來計算未知分析物的濃度（如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的）。在本申請中公開的方法 消除了方法間的濃度變化以及對于外部檢驗的需要，并且提供了加強的樣品內(nèi)控制和置信 度，節(jié)省了時間，成本和方法間的變化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是顯示提供用于進行如本發(fā)明所描述的電泳的測試樣品（例如，生物樣品） 和校準樣品的示例性的初始體積的示意圖。該實施例的生物樣品含有一種或多種感興趣的 組分（未知物或分析物）并且校準樣品包括如本發(fā)明描述的校準物。該體積的校準樣品包 括已知濃度的校準物。該體積的測試樣品包括未知濃度的一種或多種感興趣的組分。測試 樣品的體積和校準樣品的體積各自都是已知的。如示意圖示出的，所述體積的測試樣品和 所述體積的校準樣品結(jié)合或混合成最終已知的體積（即，校準樣品的體積+測試樣品的體 積）。
[0016] 圖2是示出了示例性凝膠電泳儀和梳子涂布器的示意圖?？梢杂秒娪臼釋⒒旌蠘?品施加到凝膠。該電泳梳可以包括一維的齒陣列，每個能在一個單個的起始線上將約1微 升樣品遞送至凝膠用于對應(yīng)于電泳梳的齒的每個電泳泳道。如圖2所示，該凝膠與施加的 樣品的每一側(cè)的電極接觸。該裝置可以包括含有位于其體積內(nèi)的如圖2所示的電泳裝置的 外殼，在進行凝膠電泳之前，它裝有緩沖溶液。
[0017] 圖3是一個示意圖，顯示了進行凝膠電泳后示例性的電泳凝膠，從而分離測試樣 品的一種或多種組分和校準物。如該示例性實施例所示，每個泳道中的校準物和測試樣品 的一種或多種組分通過凝膠電泳分離并且用熒光材料標記。
[0018] 圖4A-4B是示出了進行凝膠電泳后在示例性電泳凝膠上檢測熒光強度的示意圖。 圖4A示出了使用檢測裝置以檢測來自電泳樣品泳道內(nèi)的測試樣品（Iu)的組分或未知物上 的熒光材料（或熒光標記）的熒光強度（I)。圖4B示出了檢測來自在與圖4A示出的待檢 測的測試樣品的組分相同的泳道中的已知的校準樣品（Ic)上的熒光材料（或熒光標記） 的熒光強度。連同已知濃度的校準物和已知的體積可以使用這兩個測量的強度以計算一種 或多種組分的濃度。如圖4A和4B所示，檢測設(shè)備可以包括計算裝置，其包括，例如光學(xué)檢 測軟件。
[0019] 圖5A-5E示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式進行具有原位校準的凝膠電泳的結(jié) 果。具體地，將含有未知濃度的脂顆粒的四種血清樣品與相應(yīng)的已知濃度的熒光素標記的 白蛋白混合。該樣品進行凝膠電泳，然后與熒光素標記的抗apoB抗體接觸。所得凝膠的圖 像示于圖5A，以及該圖像分別對應(yīng)于在圖5B-5E中再產(chǎn)生的樣品1-4的每一個。然后用熒 光計掃描該凝膠，將所得的峰繪制如圖5B-5E所示。在圖5B-5E中，在左側(cè)的凝膠的圖像中 LDL、VLDL、LP(a)，以及校準物可視覺上辨別并且右圖示出了根據(jù)本發(fā)明的分離的組分的定 量結(jié)果。

【具體實施方式】
[0020] 本發(fā)明的一個方面涉及用于進行具有原位校準的電泳的方法。該方法包括將一定 體積的測試樣品與一定體積或一定量的校準樣品結(jié)合以形成最終體積，其中，所述一定體 積或一定量的校準樣品包括已知濃度的校準物并且最終體積包括測試樣品和校準樣品的 已知比例。該方法還包括在電泳凝膠的接收孔中沉積上樣部分，其中，上樣部分是最終體積 的一部分并且沿著電泳凝膠的共同分離泳道分離上樣部分，使得測試樣品的組分和校準物 沿著共同分離泳道彼此分開。該方法還包括檢測所述共同分離泳道內(nèi)的校準物和測試樣品 的分離的成分，并基于檢測，測量了校準物和測試樣品分離的組分的水平，從而進行具有原 位校準的電泳。
[0021] 該測試樣品可以是生物樣品。合適的生物學(xué)樣品或生物樣品包括人體生物基質(zhì)、 尿、血漿、血清，以及人脂蛋白部分。例如，該樣品可以是新鮮的血液或儲存的血液或血液部 分。該樣品可以是專門針對本發(fā)明測定所獲得的血液樣品，或者是為了其他目的獲得的血 液樣品（其可以被二次取樣以用于根據(jù)本發(fā)明描述的方法的應(yīng)用）。例如，生物樣品可以 是全血。使用標準的臨床方法可以從受試者獲得全血。生物樣品也可以是血漿。通過抗凝 血離心可以從全血樣品獲得血漿。該生物樣品也可以是血清?？梢园凑招枰ㄟ^稀釋于適 當?shù)木彌_溶液中來預(yù)處理樣品，如果需要的話將其進行濃縮，或?qū)⑵渫ㄟ^任何數(shù)量的方法 進行分級，所述方法包括但不限于超速離心、通過快速高效液相層析（FPLC)進行分級、或 沉淀?？梢允褂枚喾N標準水性緩沖溶液中任何一種，使用多種緩沖液中的一種，如磷酸鹽， Tris等（在生理至堿性pH下）。
[0022] 如上所述，該方法包括將一定體積的測試樣品與一定體積或一定量的校準樣品結(jié) 合以形成最終體積，其中，所述體積的校準樣品包括已知濃度的校準物并且最終體積包括 測試樣品與校準樣品的已知比例（如，體積比）。
[0023] 如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的，可以用一定體積的校準物或用，例如已知量 的校準物進行該方法。貫穿本文的描述，應(yīng)該理解的是，提及一定體積的校準物，可以替代 已知量的校準物。例如可以在樣品杯或孔的壁上干燥校準物并且在加入所述體積的測試樣 品后重新溶解。特別地，在樣品孔內(nèi)干燥該校準物后，剩余的殘余物保持校準物濃度，如熒 光標記的校準物的濃度，而不影響體積。在加入樣品后，可以重新構(gòu)成標記的校準物并且結(jié) 合至樣品-校準物"混合物"的最終體積內(nèi)而不影響脂質(zhì)顆粒濃度。為了方便和簡明，電泳 樣品孔可以在樣品沉積之前以這種方式制備。因此，本發(fā)明的另一方面涉及以這種方式制 備的電泳凝膠，以及包括這樣的凝膠和用于進行本發(fā)明描述的方法的說明書的試劑盒。
[0024] 將所述體積的測試樣品與所述體積的校準樣品結(jié)合以形成最終體積，這可以通過 任何合適的方法進行。可以將該體積的校準樣品加入到一定體積的測試樣品中或可以將一 定體積的測試樣品加入到一定體積的校準樣品中，只要校準樣品中的校準物的濃度是已知 的，并且最終體積包括測試樣品與校準樣品的已知比率（如，體積比率）。以這種方式，計算 在最終體積中的測試樣品的組分的濃度是可能的。
[0025] 例如，將儲備內(nèi)標（校準物）與待分析樣品混合（例如，按體積）（參照圖1)。標 準和未知樣品的報告物和化學(xué)計量可以被表征。使用，例如，光密度計掃描分離的部分。在 電泳圖的相應(yīng)的曲線下的面積與通過內(nèi)部參照標準提供的信號對比。給定已知的體積比 (即，限定的線性），單點校準，以及因此，使用原位校準物來確定測試樣品中組分的濃度的 能力是可能的。
[0026] 在一個簡單的例子中，用與測試樣品的未知組分相同的報告物將待測量的已知濃 度的分析物（即，校準物），預(yù)標記。該標記的校準物和未知物按體積結(jié)合并且施加校準物 和未知樣品兩者并且同時電泳。分析顯示未知部分的電泳圖以計算相對于內(nèi)部參考標準 (即，校準物）的未知組分的濃度。因此，在給定已知濃度的內(nèi)部標記校準物，以及校準物和 樣品的限定的體積比的情況下，單點校準的方案（即用單個參考內(nèi)標校準，這對于本領(lǐng)域 技術(shù)人員是已知的）可以用來計算未知分析物的濃度。該方法消除了方法間的濃度變化以 及消除了對外部測試的需要（例如，提供總分析物濃度），并提供增強的樣品內(nèi)的對照和置 信。
[0027] 因此，該方法還可以包括基于校準物的測量水平、測試樣品的分離的組分的測量 水平以及測試樣品和校準樣品的已知比率（例如，體積比），計算最終體積中的測試樣品的 組分的濃度。
[0028] 例如，試管中可以包含含有一種或多種感興趣的生物分子的已知體積的測試樣 品。第二試管可以含有具有已知體積和已知濃度的熒光標記校準物，如熒光標記的白蛋白 的校準樣品。校準物的初始濃度可以表示為Cei并且校準物的初始體積或量可以表示為Va。 未知物的初始濃度（在本實施例中，感興趣的一種或多種生物分子）可以表示為Cui以及未 知物的初始體積可以表示為Vm。
[0029] 校準樣品和測試樣品（包含一種或多種感興趣的生物分子）的初始體積（或量） 可以組合以產(chǎn)生最終體積Vf，和最終濃度CUf使得：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于進行具有原位校準的電泳的方法，所述方法包括： 將一定體積的測試樣品與一定體積的校準樣品結(jié)合以形成最終體積，其中，所述體積 的校準樣品包括已知濃度的校準物并且所述最終體積包括測試樣品和校準樣品的已知體 積比； 在電泳凝膠的接收孔中沉積上樣部分，其中，所述上樣部分是所述最終體積的一部 分； 沿著所述電泳凝膠的共用分離泳道分離所述上樣部分使得所述測試樣品的組分和校 準物沿著所述共用分離泳道彼此分開； 在所述共用分離泳道內(nèi)檢測所述校準物和測試樣品的分離組分；并且 基于所述檢測測量所述校準物和所述測試樣品的分離組分的水平，從而進行具有原位 校準的電泳。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括： 基于所述校準物的測定水平、所述測試樣品的分離組分的測定水平、和測試樣品與校 準樣品的已知體積比，計算所述最終體積中的所述測試樣品的組分的濃度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述測試樣品的組分和所述校準物各自結(jié)合到 能產(chǎn)生或引起可檢測信號產(chǎn)生的信號產(chǎn)生分子。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述方法進一步包括：使所述測試樣品的分離組 分和/或校準物與能夠與所述信號產(chǎn)生分子相互作用的試劑接觸，其中，在與所述試劑接 觸后所述信號產(chǎn)生分子產(chǎn)生可檢測的信號，并且其中，所述檢測包括檢測所述可檢測的信 號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述測試樣品的組分和所述校準物結(jié)合至彼此 可區(qū)別的信號產(chǎn)生分子。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述測試樣品的組分包含至少兩種不同的組分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，至少兩種組分中的每一種結(jié)合至不同的可檢測 信號，每種所述可檢測信號是彼此可區(qū)別的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述可檢測的信號是通過輻射測量、比色測量、 發(fā)光測量、或熒光測量方法可檢測的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述測試樣品中的所述一種或多種組分包括脂 蛋白顆?；蛩鼈兊牟糠郑⑶移渲?，所述檢測包括檢測所述脂蛋白顆粒或它們的部分。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述脂蛋白顆粒或它們的部分選自由以下組成 的組：載脂蛋白A、載脂蛋白B、載脂蛋白C、載脂蛋白D、載脂蛋白E、載脂蛋白H、脂蛋白（a)、 高密度脂蛋白、中等密度脂蛋白、低密度脂蛋白、極低密度脂蛋白、乳糜微粒、脂蛋白X、它們 的氧化變體和混合物。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沉積是用電泳梳進行。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述校準物是熒光團。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述校準物包括蛋白質(zhì)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述校準物包括白蛋白。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述白蛋白偶聯(lián)至信號產(chǎn)生分子。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述白蛋白偶聯(lián)至熒光團。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在凝膠電泳期間，所述校準物以比所述測試樣 品的組分更快的速度在電泳凝膠上遷移。
18. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在凝膠電泳期間，所述校準物以比脂蛋白顆粒 更快的速度在電泳凝膠上遷移。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述測試樣品是生物樣品。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述檢測之前，固定所述校準物和所述分離 組分。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，通過免疫固定技術(shù)固定所述校準物和分離組 分，所述免疫固定技術(shù)包括： 使所述校準物和分離組分與包含第一抗體或其片段和第二抗體或其片段的抗血清接 觸，使得所述第一抗體或其片段結(jié)合所述校準物以及所述第二抗體或其片段結(jié)合所述分離 組分；并且 清洗所述電泳凝膠以除去所述凝膠中未結(jié)合的物質(zhì)。
【文檔編號】G01N27/447GK104508473SQ201380035181
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月29日
【發(fā)明者】菲利普·瓜達尼奧, 埃琳·薩默斯 申請人:健康診斷實驗室有限公司