[发明专利]检测特定核酸序列的完全集成的手持式设备

说明书

提供了一种用于检测靶核酸的完全集成的一次性即时检测设备。该设备包括：适于接受生物样品的提取室，其中所述提取室包括提取和裂解样品以释放核酸的装置；与提取室连通的第一扩增室，其中所述扩增室包括触发靶核酸序列的核酸扩增发生的装置；和与扩增室连通的检测室，其中所述检测室包括可检测地标记靶核酸的装置和检测与标记的靶核酸相关的信号的装置，或用于扩增、检测和鉴定多个核酸序列的单室。

技术领域

本发明涉及需求点(PON)或即时检测(POC)诊断设备领域，例如，所述设备用于检测感染性疾病，以及癌症和其他慢性疾病的生物标志物。

背景技术

传统的感染性疾病测试方法(例如培养和抗原检测)已经向更灵敏的核酸扩增试验(本文称为NAAT)转变。聚合酶链式反应(PCR)扩增为实验室提供了检测感染性疾病的灵敏且特异性的工具，并且已经被全世界的临床实验室所采用。

目前的分子诊断工具被大量的“芯片外”临床样品制备时间和对熟练技术人员的要求所限制。这限制了分子诊断在家里或资源匮乏的环境下的应用。典型的诊断试验可以在3小时至5天的时间内完成。然而，在某些环境下，这不能提供有用的诊断信息。

在过去的十年中，使用微流体装置将诊断分析小型化为“芯片上的实验室”的形式已引起很多关注。微流体装置通常较小且需要非常少的样品体积，这有利于分子诊断。这种技术可用于构建例如用于床边的POC诊断工具，并提供快速的诊断结果。然而，POC设备的成本是重要的，应当尽可能低，尤其是用于资源匮乏的环境。目前，复杂且昂贵的样品制备和DNA检测技术阻碍了廉价的、完全一次性的POC设备的构建。

已经开发了以“芯片上”全自动形式或不需要人工干预的从临床样品(血液、尿液、鼻咽拭子、粪便材料)分离感染性颗粒(病毒、细菌或真菌)的设备。例如，WO110019A1公开了可以将病原体或核酸结合至磁珠，随后将其移动到二级室进行检测的微流体平台。此外，WO122564A2公开了从病原体释放细胞内容物并随后转移一部分内容物用于检测的设备。US2008/0299648A1公开了包括样品收集元件和免疫层析测试条的独立诊断试剂盒。US 8,574,923B2公开了一种样品制备装置，其使用整体吸收剂特异性结合核酸或使用样品过滤器结合任何目标分析物并裂解细胞膜。WO2012/013733A1公开了用于诊断目的的从各种液体基质分离核酸用于制备通用样品的装置。最后，WO2013/158686A1公开了一种核酸样品制备装置，其需要最少的操作时间并且可以从各种细胞混合物中纯化核酸。

在感染性疾病的检测中，首先分离感染性颗粒，然后必须将其裂解以释放细胞内容物，包括DNA、RNA和蛋白质。虽然已经表征了几种从细胞释放核酸和蛋白质的方法，但是将它们整合到诊断POC平台中显著增加了设备的复杂性。对于机械裂解，需要电动机元件，这会增加设备的成本和复杂性。对于化学裂解，难以施用正确量的裂解试剂并随后在下游分析之前除去该试剂。NAAT技术对化学污染特别敏感，所有裂解化学品必须在下一步骤(包括酶促扩增和检测)之前去除。

聚合酶链式反应(PCR)是使用热稳定DNA聚合酶和热循环的组合将致病性DNA序列扩增至高浓度的常用技术。然而，PCR通常需要在约50℃和95℃之间进行热循环以进行扩增，并且将热循环整合到POC诊断平台中将增加开发POC分子诊断设备的复杂性和成本。

在POC诊断中使用一次性系统对于居家测试、资源贫乏的环境或无中心实验室资源的社区医院有吸引力，但是读出所需的辅助系统通常是昂贵且专用的，这限制了它们的一次性使用。这也可能导致独立单元或读取器的昂贵的初始资本投资。

因此，需要开发便携式的、一次性的即时检测设备。

发明简述

现在已经开发了一种独立的即时检测设备，其适于接受原始临床样品(例如血液、尿液、粪便材料、鼻咽拭子等)，释放病原体细胞内容物，扩增和检测特定的核酸序列并显示结果，无需任何外部设备或装置的干预。这种完全集成的独立即时检测设备也是单次使用的可弃置设备。