[发明专利]适配体包覆的测量电极和参比电极以及用其进行生物标记物检测的方法

说明书

介绍

本发明涉及化学、有机和生物的分析物的检测。更具体地说，本发明涉及生物标记物检测并且与可靠检测液体样品中低浓度分子生物标记物的存在的装置有关。

这种检测的应用前景是通过生物标记物分子鉴别疾病。诊断慢性疾病(例如肺结核)的现有方法通常依赖于对取自患者的血液样品、尿样品或组织样品的复杂实验室测试。在肺结核(TB)的示例性情况下，普通的是使用“痰涂片”测试，其依赖于使用显微镜鉴别结核分枝杆菌，或者是使用结核菌素皮肤测试。

应了解，通常不可能在非常接近患者的情况下进行此类复杂测试，因此需要配备昂贵测试设备和高度训练有素人员的实验室网络。需要复杂的物流网络来将样品从患者测试中心运输至测试地，并且在延迟之后将结果递送回患者。

已知慢性疾病如肺结核在发展中国家是普遍的，在这些国家很难提供前述成功测试需要的条件。测试设备可能太过昂贵而在这些国家没有针对人口规模的有效的实验室网络，或者可能缺乏在所述实验室中工作的技术人员。样品在实验室和医疗点之间的运输可能很困难，并且即便在测试结果递送回医疗点后，可能在多达数周的间隔之后难以找到受感染患者，特别是在流动人口中。

不能充分的使用大多数先进的测试意味着在疾病流行国家肺结核检测程序依靠陈旧且不准确的方法，例如涂片显微镜检术、固体培养、胸部辐射照相术和皮肤测试。在上文提及的旧式肺结核测试的情况下，众所周知结核菌素皮肤测试存在不能区分肺结核的潜伏期和活性期的缺点。痰涂片测试仅在一半至四分之三的病例中是准确的，需要样品中大量的有机体以及能够区分结核分枝杆菌和其它分支杆菌的技术熟练的显微镜操作员。

与涉及集中实验室测试的已知技术相比，分子生物标记物提供了一种疾病检测的有吸引力的新方法。迅速发展的蛋白质组学领域表明，许多疾病可以通过测试体液如血浆、尿或唾液中分子生物标记物的存在来区分。

与肺结核的检测相关的一种生物标记物为新蝶呤，其为巨噬细胞(白血细胞）在被信号分子γ干扰素刺激后合成的分解代谢产物。已知新蝶呤的存在指示炎性免疫反应，并且导致产生新蝶呤的一种疾病为肺结核。其它巨噬细胞活化标记物是已知的，例如原降钙素，C-反应蛋白，可溶性细胞间黏附分子1，可溶性尿激酶型纤溶酶原激活物受体以及单核细胞CDIIc66。

与肺结核的检测相关的另一种生物标记物是凝血酶，其为作用于纤维蛋白原以产生纤维蛋白的凝血因子，所述纤维蛋白为涉及血液凝结的纤维性蛋白，其在罹患肺结核的患者中也以高水平出现。应了解，存在大范围的且范围不断增长的可用于疾病诊断的分子生物标记物，前述提及的两种生物标记物便是例子。其它例子为溶菌酶和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)。

还应了解，不同生物标记物的表达可以根据疾病的阶段而变化。例如，新蝶呤水平根据诊断时疾病的程度而增加，并且它们在治疗期间和之后降低。新蝶呤水平的随后增加与复发相关。因此，持续的纵向定量测量具有更大诊断用途。

其它生物标记物可以在痰中的微生物标记物中、尿中的微生物标记物中、肺结核特异性T-细胞功能和其它巨噬细胞活性化标记物中被鉴别。使用例如γ-干扰素、或新蝶呤还可以预测再活化风险的指示以及肺结核潜伏感染的根除。生物标记物可以例如用于通过监控多功能T-细胞来判断疫苗功效。

通过测量由蛋白质组学(蛋白质的大规模研究)、代谢组学(特异性细胞过程留下的化学指纹图谱的研究)和转录组学(基因转录中所用mRNA的研究)产生的多个参数，通过组合与肺结核相关的非特异性生物标记物的集合，可以实现增加的测试特异性和预测值。

鉴别生物标记物的一种方式是通过使用DNA状分子，例如WO2007/001401(Dupont/Boussard等)中所示，其中使用碳纳米管上的寡核苷酸。适配体为合成的寡核苷酸(一种短核酸聚合物)、配位体或肽，其可以使用例如针对多种靶标的指数富集的配体进化（SELEX）方法而被分离或生成，所述靶标例如小有机模件、毒素、细菌蛋白质和病毒蛋白质、病毒感染细胞、癌细胞和致病生物。适配体具有确定的形状，并且与各自的具有亲合性和特异性的靶标上的功能位点结合，所述亲合性和特异性通常超过更广泛发展的抗体试剂的亲合性和特异性。核苷酸适配体容易通过半自动完全体外方法分离，免除对动物实验的需要。其它特性允许它们最小化，使得它们可以通过合成化学的途径以克级制备。它们容易与允许生成双功能物种的其它核苷酸序列连结。适配体的化学功能化以允许直接固定和检测不再重要。有可能合成功能化的适配体以与上文讨论的指示疾病的生物标记物中的一种例如凝血酶或新蝶呤相结合。