[发明专利]使用侵染性DNA的核酸酶变色传感器

说明书

本申请的主题部分地得到如下科研基金和合同的资助：DOE Grant No.DEFG02-01-ER63179、NSF CTS-0120978和NSF DMR-0117792。美 国政府可对本发明拥有权利。

背景技术

检测样品中分析物存在与否的能力具有重要意义。例如，当许多金 属和金属离子，例如铅、汞、镉、铬、砷等存在于饮用供水系统中时， 会对健康造成严重威胁。为了防止饮用供水系统和其它供水系统受到污 染，在将工业废水(waste-streams)排放到水处理厂之前，通常要对其进 行检测。在生物流体(例如血液以及来自体组织的体液)中测定多种分 析物，以确定机体是否暴露于有害物或者是否处于疾病状态。例如，近 来需要在各种样品中测定痕量的炭疸菌以及其它生物学的有害物。

比色法通常用于检测土壤、水、废水、生物样品、体液等中的金属 和离子。与基于仪器的分析方法，例如原子吸收光谱法相比，比色法快 速，并对设备或使用者的精通程度几乎没有要求。例如，水族馆管理人 员可以利用当加入含有浓度增加的硝酸盐离子(NO₃^-)的水样时变为暗 粉色的比色试验。以此方式，比色试验显示样品中存在待测分析物如硝 酸盐，同时通过所产生的特殊色度指示样品中分析物的量。

虽然比色试验十分有用，但其仅能应用于有限的分析物，且经常不 能检测到非常少量或痕量的分析物，并且根据样品的性质，产生假阳性 或假阴性结果的水平无法接受。当不存在分析物时，比色试剂产生与存 在分析物相关的颜色，因而产生假阳性；而当待测分析物存在于样品中 却并没有产生期望的颜色时，产生假阴性。假阳性通常由样品中那些不 能通过比色试验将其与待测分析物相区分的组分引起。假阴性通常由样 品中那些干扰产生分析物相关颜色的化学反应的组分引起。

从上面的描述可以看出，需要开发可以识别更宽范围的痕量分析物 的比色试验。此外，假阳性和/或假阴性结果发生率较低的比色试验具有 重要意义。

发明内容

本发明的一个方面在于公开了一种传感器系统，其包括核酸酶、核 酸酶的底物、第一颗粒以及侵染性DNA。所述底物可以包括第一多核苷 酸，所述第一颗粒可以包括与第一颗粒偶联的第二多核苷酸。所述侵染 性DNA可以包括第四多核苷酸。第一多核苷酸可至少部分互补于第二和 第四多核苷酸。所述传感器系统还可以包括第二颗粒，该第二颗粒包括 至少部分互补于第一多核苷酸的第三多核苷酸。

本发明的另一方面在于公开了一种检测分析物的方法，该方法包括 将聚集体、样品和侵染性DNA合并，检测对分析物响应产生的颜色变化。 所述聚集体可以包括底物和第一颗粒。所述聚集体还可以包括第二颗粒 和核酸内切酶。

本发明的再一方面在于公开了一种测定分析物的试剂盒，该试剂盒 包括：含有聚集体形成系统的第一容器，该聚集体形成系统包括第一多 核苷酸和第一颗粒，以及含有侵染性DNA的第二容器。

为了清楚一致地理解说明书和权利要求书，提供以下定义。

术语“样品”或“试验样品”定义为待分析的、可能含有待测分析 物的组合物。一般而言，用于分析的样品为液体形式，优选的样品为水 性混合物。样品可来自任意来源，例如来自废水的工业样品或者生物样 品，例如血液、尿或唾液。可以是工业样品或生物样品的衍生物，例如 提取物、稀释物、滤液或再生沉淀。

术语“分析物”定义为可能存在于样品中的一种或多种物质。分析 方法确定样品中分析物的存在、量或浓度。

术语“比色分析”定义为一种分析方法，其中当分析物存在或不存 在时，组成传感器系统的一种或多种试剂产生颜色变化。

术语“灵敏度”是指传感器系统可以测定分析物的浓度下限。也就 是说，传感器系统对分析物越灵敏，系统对低浓度分析物的测定越好。

术语“选择性”是指在其它物质存在时，该传感器系统测定目标分 析物的能力。

术语“杂交”是指在低严格条件下，第一多核苷酸与至少一个第二 核苷酸形成至少一个氢键的能力。

附图说明

参考如下附图和描述可以更好地理解本发明。附图中的组分不是衡 量和意图准确地表示分子或其相互作用，而重在强调其对本发明原理的 解释。

图1表示测定样品中分析物存在及其任意浓度的比色分析方法。