[发明专利]用于生物测定的底物介导的反应器

说明书

本发明除其他情况之外提供了用于高效、稳健且多重分析生物分子的方法、组合物以及系统，其基于与测定试剂的受控释放结合的底物介导的区室化，以用于无干扰检测生物分子。

本申请是申请号为201580031929.3、申请日为2015年5月22日、发明名称为“用于生物测定的底物介导的反应器”的中国发明专利申请的分案申请，原申请为国际申请号为PCT/US2015/032319的国家阶段申请，该国际申请要求申请日为2014年5月23日的美国临时申请号62/002,664的优先权。

相关申请

本申请要求于2014年5月23日提交的美国临时专利申请序列号62/002,664的优先权和权益，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文。

发明背景

生物分子的量化是基础科学、转化研究和临床诊断的基础。能够同时分析多种生物标记的方法简化了工作流程并且最小化样品体积的要求。然而，由于靶特异性检测试剂的非预期性相互作用，往往难以以多重方式量化生物标记。这些“脱靶”相互作用限制了跨蛋白质和核酸靶的生物分子测量的多重水平、灵敏度以及特异性。

鉴于抗体固有的混杂性，蛋白质的多重检测为一项极具挑战性的任务。通常用于免疫测定的一种方法为夹心测定。在此测定中，使用底物结合的“捕获抗体”捕获靶并且通过使用结合靶并携带可检测部分的“检测抗体”使得靶的结合显而易见。

因为抗体总是表现出与脱靶样品分子或脱靶检测抗体的一定水平的交叉反应性，所以当以多重格式进行免疫测定时，测定的性能往往受到损害。因此，夹心测定最常以酶联免疫吸附测定(ELISA)格式使用，其中单一蛋白质靶以每个测定孔检测。使用在单重ELISA中表现良好的抗体对进行的多重蛋白测定的发展仍然需要大量的验证努力来确保相容性。

相似的相容性挑战存在于核酸的多重检测中。此挑战的一个实例为在多重PCR中。虽然PCR提供一种扩增靶分子以用于高灵敏度检测的稳健手段，但是当在一次扩增多种核酸靶时，所述技术容易出现非特异性扩增。通常，每种靶的扩增均使用具有对该靶特异的正向引物和反向引物的引物组来进行。当在单孔中扩增多种靶时，使用多个引物组。与免疫测定中的抗体交叉反应性相似，引物也可与彼此(异源二聚体)、与脱靶链、或与自身(同源二聚体)相互作用，从而导致脱靶物质的非预期扩增。因为这个原因，大多数PCR反应物，尤其是在定量PCR的情况下，在各个反应孔中物理分离。

发明概述

本发明提供一种用于靶特异性检测生物分子的高效、稳健且多重的测定系统。具体地，本发明基于与测定试剂的受控释放相结合的底物介导的区室化，以用于使用简单的器械，诸如流式细胞仪或微阵列扫描仪来无干扰检测生物分子。因此，本发明克服了与试剂不相容性和“脱靶”相互作用相关联的各种挑战，并且实现了跨蛋白质和核酸靶的生物分子测量的显著提高的多重水平、灵敏度和特异性。

因此，在一个方面，本发明提供用于分析生物分子的方法，其包括：在允许靶生物分子与捕获部分之间的结合的条件下，将样品与多个多功能底物孵育，其中每个多功能底物包含具有一个或多个捕获部分的靶捕获区域以及通过可释放手段具有一种或多种检测试剂的试剂储存区域，每个所述捕获部分特异性结合靶生物分子；将不混溶流体与在载体流体中的所述多个多功能底物接触，从而形成多个隔室，每个隔室包含单个多功能底物；从所述试剂储存区域释放所述一种或多种检测试剂，以使得所述检测试剂在单个隔室内与结合捕获部分的所述靶生物分子结合；以及分析在所述检测部分与结合所述捕获部分的所述生物分子之间的结合，从而分析在所述样品中的所述靶生物分子的存在或量。

在一些实施方案中，所述多功能底物为多功能微粒。在一些实施方案中，所述底物由水凝胶制成。在一些实施方案中，所述水凝胶选自光致抗蚀剂、二氧化硅、聚苯乙烯、聚乙二醇、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、琼脂糖、脱乙酰壳多糖、藻酸酯、PLGA或其任何组合。在一些实施方案中，所述微粒为非球形颗粒。在一些实施方案中，每个隔室的形状基本上由所述多功能底物的形状限定。