[发明专利]可规模化生物元素分析

说明书

本发明提供了一种检测样品中的一种或多种分析物的方法。所述方法至少部分基于添加至该样品中的功能化颗粒部分地或完全地抑制电磁辐射经过含该样品的反应容器中的检测表面而传播到样品中及从中传播出来的能力。以微阵列形式，本发明能够用于筛选数百万、数亿或者更多的生物元素，诸如生物体、细胞、蛋白质、核酸、脂质、糖、代谢物或小分子。本发明还描述了方法、装置和试剂盒。

本申请是申请日为2013年6月26日、申请号为201380045761.2、 发明名称为“可规模化生物元素分析”的中国发明专利申请的分案申 请。

背景技术

技术领域

本发明涉及对样品或系列样品中的一个或多个分析物进行检测。 更具体而言，本发明涉及用于测定生物元素种群中的一种或多种生物 元素(例如生物细胞)的方法。

相关技术

利用常规技术，可对生物学文库筛选含有例如细胞、抗体、蛋白 质、肽和核酸的组分。这些技术包括噬菌体展示、核糖体展示、酵母 细菌展示、体外区分、微雕法和空间寻址(spatial addressing)。这类 体系具有很多缺点，包括需要经由选择步骤(包括例如“淘洗”)来富 集所需克隆，该步骤固有地导致潜在结合候选物的损失。此外，难以 利用常规技术建立正信号的精确起源，这是因为常规技术从异源种群 获取混合信号，而不能被去卷积。通常，这些技术涉及利用噬菌体、 核糖体和特定细胞的选择过程，大部分过程在体外进行。

文库筛选上的改进已经引入了空间寻址的概念，以便在选择过程 中保持所筛选组分的身份。这类寻址可基于包括机器人学、酶联免疫 吸附测定或基于细胞的测定在内的技术。尽管空间寻址例如能够鉴定 特定细胞克隆以产生原种，但是这些方法不利于高通量筛选技术来选 择性分离并纯化已鉴定克隆以便迅速用于疾病诊断和治疗。目前筛选 方法另一缺点在于其通常局限于约5-10万之间的细胞数。

对于进行基于细胞的筛选，最特别的挑战之一在于以允许实施随 后的筛选步骤的方式来分离小的细胞种群。传统的分离细胞的装置和 方法不适于在不执行可潜在改变细胞功能或活性的步骤的情况下提供 小的细胞种群的分离。细胞分离不仅在筛选方面是重要的，而且在涉 及监控、测量和/或利用细胞活性或功能(例如抗体制备)输出的过程 中也是重要的。

因此，对从背景种群中分离少量特定细胞的需求是普遍的，其应 用于病理学、临床诊断、克隆和细胞生物学研究。目前的筛选方法具 有很多技术挑战，包括：所展示的蛋白质的尺寸必须要小，复合感染 要高以便避免多样性损失，对噬菌体活性的依赖性、多重淘洗过程是 必需的(需要1周或更多)，由于噬菌体、抗体，高度非特异性结合以 可溶形式可能不能很好行使功能(通常表达截短的克隆)，和/或亲和力 效应可能阻碍对高亲和力克隆的选择。

因此，本发明人已经认识到在本领域中对鉴定、分离及表征生物 种群组分的更有效的方法存在需求。

发明内容

在一个方面，本发明涉及用于检测样品中的分析物的方法。所述 方法部分基于样品中的微粒部分或完全抑制电磁辐射经过含样品的容 器中的检测表面而传播到样品中及从中传播出来的能力。在一个实施 方式中，该方法包括向含样品溶液的反应容器中添加第一颗粒和发射 电磁辐射的第一标记，其中该第一标记结合于第一颗粒，或者由于所 述样品中存在或缺乏分析物之故，该第一标记变得结合于第一颗粒。 第一颗粒积聚在第一检测表面处，以抑制电磁辐射经由该表面传播进 入样品中以及从中传播出来。检测从该第一检测表面发射出的电磁辐 射的存在或其量。第一颗粒可由于施加于样品的力之故而积聚于检测 表面处，其中该力选自重力、磁力、电力、离心力、对流力和声学力。 在一个方面，标记结合于颗粒，且由于样品中分析物的存在或缺乏之 故而被释放。