[发明专利]可规模化生物元素分析

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求与2012年7月3日提交的美国临时专利申请序列第61/667,930号的权益，该临时申请以其整体通过参考引入本文。

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。

在进一步的实施方式中，本发明的方法包括向容器中添加发射电磁辐射的第二标记以及至少形状、尺寸、密度、磁导率、电荷及光学涂层中至少之一而不同于第一颗粒的第二颗粒，其中该第二标记结合于第二颗粒，或者由于所述样品中存在或缺乏第二分析物之故，该第二标记变成结合于第二颗粒。第二颗粒积聚在第二检测表面处，以抑制电磁辐射经由该第二检测表面传播进入样品中以及从中传播出来。检测在该第二检测表面处发射出的电磁辐射的存在或量。在该实施方式的各种方面中，第一颗粒由于第一力而积聚于第一检测表面处，而第二颗粒由于第二力而积聚于第二检测表面处，其中第一力和第二力独立选自重力、磁力、电力、离心力、对流力和声学力，并且其中第一力和第二力被同时或顺序施加于样品。或者，第二颗粒可积聚在第一检测表面处，以抑制电磁辐射经由该第一检测表面传播进入样品中以及从中传播出来，其中第一颗粒由于第一力而积聚于第一检测表面处，而第二颗粒由于第二力而积聚于第一检测表面处，其中第一力和第二力独立选自重力、磁力、电力、离心力、对流力和声学力，其中第一力和第二力被顺序施加于样品。可在该第一检测表面处检测从第一颗粒和第二颗粒发射出的电磁辐射的存在或其量。