[发明专利]通过使用可磁化物体或磁性物体作为标记物监测酶促过程

说明书

发明领域

本发明涉及酶促过程并且更具体地涉及用于使用可磁化物体或磁性物 体作为标记物监测在生物分子上的酶促过程的方法及系统。本发明的方法 和装置可以用于监测作为时间函数的酶促过程。

发明背景

核酸(RNA，DNA)可以极灵敏及特异性地由生物化学扩增过程测量。 核酸扩增和后继检测是通常需要几个扩增步骤的复杂过程。为检测生物材 料(例如微生物)，这些步骤一般包括(选择性)富集、分离/纯化及鉴定。正在 进行大量工作以简化该过程并改善分析性能(例如灵敏度、特异性、速度)。 例如，已经证实通过分子生物学技术与免疫检测法的组合，借助配体蛋白 灵敏而特异性地检测RNA/DNA扩增产物是可行的。对于显现信号，其它 测定法使用荧光、化学发光或类型广泛的(免疫)传感检测器替代比色法。然 而，所开发的大部分测定法是相对复杂的、昂贵的和/或需要(复杂)设备。

已经开发一种与侧流免疫测定(LFIA)检测方法组合的简化的提取及扩 增方法，此方法比凝胶电泳法灵敏几个数量级，并且在5-15分钟内显示结 果。原则上，LFIA适于多重分析物检测，即在一个分析装置内筛查多达6 种特异性RNA/DNA序列。一种基于黑色胶体粒子和固定在硝酸纤维素膜 上的特异性配体的方法能够在微型阵列设置中检测出5-30种不同参数。结 果可以通过平板扫描和图象分析加以数字化。

测量法的定量方面和动态范围是生物化学扩增中的重要问题。尤其对 于指数型扩增方法(如PCR)是这样，其中所述的指数型扩增方法一方面存 在亚检测水平扩增子浓度之间的急速跃迁，而另一方面具有生物化学扩增 过程的饱和作用。结果往往是是-或-否式回答，而非靶浓度的精确值。

改良的方法是实时PCR，其中扩增子的浓度在指数型生物化学扩增过 程期间被动态地测量(例如用分子信标)。在定量实时PCR中，使用专用探 针设计、过程控制和过程监测而衍生定量性数据。从产生某种信号所需的 时间推导原始靶浓度。定量实时PCR的劣势在于(i)复杂的测定流程，(ii) 每个试验的高成本水平和(iii)难以进行多路测定。

在其最常使用的形式中，上述方法(ELISA、LFIA、实时PCR)均涉及 光学检测。光学检测法可以有几个劣势，如

-高背景信号(例如试验装置中来自基材或装置材料的、来自样品材料 或来自生物材料的自发荧光)，尤其当使用复杂的生物学样品时是这样。

-标记物特性可能依赖于生物化学环境(例如荧光效率)，这使测量法的 定量复杂化。

-匣与读数仪之间易出错的互连。

-源于装置和源于流体样品的光散射。

-入射光和发射光/反射光的吸收取决于流体的光学特性。

-有时需要昂贵的读出设备。

存在对基于光的检测法的替代性检测方法。例如，正在研究检测磁性 纳米粒子的磁传感器用于生物诊断目的，这归因于以下的预期优势：高分 析性能(灵敏度(生物材料具有极低的磁背景并且极灵敏的传感器是可获得 的))、速度(归因于磁驱动)、特异性(归因于力区分(force discrimination))、联 合测定步骤(例如靶的提取和检测均用磁性粒子)和易使用(简单而可靠的电 互连、传感器及读数仪紧凑而成本低)。

已经初步尝试将核酸扩增与磁检测法联合。WO00/61803披露了核酸扩 增与顺序在磁传感器芯片上检测的联合。该过程包括通过磁力施加严格性 (stringency)。该方案具体以链置换扩增(SDA)方法为核心。EP0781346披露 其中用磁检测方法替换PCR扩增的方法。所述磁检测法基于磁标记引物和 扩增的DNA之间的迁移差异。

鉴于先前系统的缺点，仍需要基于替代性检测方法和/或替代性标记物 和/或替代性传感器的迅速、灵敏、定量性、高动态范围和实时性核酸检测 方法。此类方法应当含有尽可能少的步骤，即具有生物化学过程和检测的 最大集成。

发明概述

本发明提供用于监测酶促过程的方法及系统。该方法包括：

-使酶促过程在反应室内发生，该反应室配备了可磁化物体或磁性物 体如粒子，

-提供具有传感器表面的传感器装置，

-在所述酶促过程期间，顺序将可磁化物体或磁性物体吸引至传感器 表面和从该传感器表面撤离，以及