[发明专利]用表面等离子共振技术检测染色体的方法及所用的芯片

说明书

发明领域

本发明属于染色体检测领域。具体的，涉及一种用表面等离子共振技术(Surface Plasmon Resonance，SPR)检测染色体基因的方法。本发明也涉及用于上述方法的改良的SPR生物传感器芯片，以及包含该芯片和核酸探针的试剂盒。

背景技术

表面等离子体共振技术(SPR)是利用在金属膜/液面界面，由光的全反射引起的物理光学现象来分析分子间相互作用的技术。SPR仪由自动采样机械手、高分辨率的CCD照相仪和上面布有一个或多个流池的镀金或镀银SPR生物传感器芯片构成。SPR技术在检测、分析生物分子间的相互作用等方面得到广泛的应用。

SPR技术利用了能够在某些金属(特别是金、银)界面上激发产生的表面等离子波。当入射光以大于临界角的角度入射到金属界面上时，发生全反射，在合适的角度下，入射光的平行矢量与表面等离子波的频率相匹配时，发生共振，能量从入射光转移到表面等离子波中，反射光的反射率表现出急剧衰减(反射光强度最低时所对应的入射角称为“共振角”)。发生共振时的入射角或波长高度依赖于金属表面近表面的折射率。表面上的生物分子的结合会改变此处的折射率，从而引起发生共振的入射角的变化。

通过监测共振角的变化，可以实现实时检测传感芯片表面的生物分子间的相互作用。传统的SPR传感器测量完整的SPR曲线作为入射光角度或者波长的函数，这种模式应用广泛，但通量较低。而高通量的SPR仪可以通过成像系统实现同时检测成千上万个生物分子的相互作用。一个典型的SPR成像装置包括一个p偏振光源和一个随后接收来自SPR生物传感芯片的反射光的探测器。CCD照相仪以成像的方式来收集反射光强度。SPR成像检测以固定入射角的方式来检测时，光强度变化与由生物分子结合到表面后引起的折射率变化成比例。结果，引起的光暗度与结合到探测区的物质的量有关。另外影响SPR成像系统灵敏度的一个因素是光源强度。来自金属表面的信号强度与入射光强度成线性比例，因此相对于发光二极管和卤素灯，优先选择激光光源。

SPR仪是一种光学传感器，可以通过检测折射率的变化来检测金属表面的生物分子的结合。对金属-水界面的探测深度在200nm以内，这使得SPR成为一种比较理想的研究固定的生物分子与溶液中分析物质相互作用的工具。相对于传统的技术如基于荧光或ELISA的技术，SPR技术有如下几个优点：1，因为检测的是折射率，所以分析物质无需任何标记(如放射性或荧光标记)而直接用于检测；2，检测能够实时进行，可以让用户收集动力学数据；3，SPR是一项通用技术，能够检测宽范围的具有不同分子量和亲和力的分析物质。因此，SPR技术是一种研究生物分子相互作用的有力工具。至今，在研究领域内，SPR技术已经用于研究蛋白-肽相互作用、蛋白-DNA相互作用，DNA杂交等。但目前SPR方法还未有用于临床检测及诊断的报道。本发明申请人首次应用SPR技术进行临床检测及诊断的研究，包括人类染色体数目异常(非整倍体)的检测。

染色体数目异常是染色体畸变的一种重要类型，是指染色体数目不成倍地增加或减少，从而产生不同于正常染色体核型的细胞，也叫非整倍体。非整倍体是导致人类疾病和出生缺陷的一个重要潜在因素，在新生儿及胎儿中13、18、21、X和Y非整倍体是最常见的一些染色体异常。尽管到目前为止，染色体核型分析仍是最可靠的染色体病诊断方法，但在进行产前诊断时，由于细胞培养技术要求高，费时长，因而难以在一般的实验室常规开展。故有必要建立一种染色体异常快速检测方法，以便能在产前快速诊断出常见的染色体非整倍体。

发明概述

一方面，本发明实现了使用表面等离子共振技术(SPR)对人染色体拷贝数的检测。将染色体特异的探针包被在一种改良的SPR传感器芯片上，含经定量扩增的染色体特异的标志物的溶液，流过包被着特异寡核苷酸探针的一种改良的SPR生物传感芯片表面，分子间发生特异性结合时可引起传感芯片表面折射率的改变，导致SPR信号的改变，通过检测SPR信号改变而对染色体特异的标志物进行定性、定量检测。