專利名稱：用于處理大量生物微陣列的系統(tǒng)和方法
相關申請的交叉參考本申請要求2005年4月6日提交的美國臨時申請?zhí)?0/669,130的優(yōu)先權，該申請納入本文作為參考。
聯(lián)邦資助下研究或開發(fā)做出的發(fā)明權利的聲明不適用參考以光盤提交的“序列表”、表格或計算機程序清單附件不適用發(fā)明背景本發(fā)明總體上涉及生物微陣列技術。更具體地說，本發(fā)明提供用于處理大量生物微陣列的系統(tǒng)和方法。僅舉例而言，可將本發(fā)明描述為應用于96-栓釘(peg)儀器，但應該理解的是本發(fā)明具有更廣闊的應用范圍。
生物微陣列往往包含用于從核酸樣品中提取序列信息的核酸探針。核酸樣品在允許雜交的特定條件下與核酸探針接觸。然后處理生物微陣列并掃描以測定核酸樣品與哪些探針雜交。基于這種測定，提供比較雜交和非雜交的模式獲得序列信息。例如，序列信息可用于核酸測序、或診斷性篩選遺傳疾病或是否存在特定病原體或病原體的菌株。
生物微陣列在掃描前往往用流體系統(tǒng)進行處理。例如，該流體系統(tǒng)包括能洗滌和對微陣列染色的流體站。隨著微陣列設計的進步，經(jīng)常需要改進流體系統(tǒng)以提高自動化并降低成本。
因此，非常需要提高處理微陣列的技術。
發(fā)明簡述本發(fā)明總體上涉及生物微陣列技術。更具體地說，本發(fā)明提供用于處理大量生物微陣列的系統(tǒng)和方法。僅舉例而言，可將本發(fā)明描述為應用于96-栓釘儀器，但應該理解的是本發(fā)明具有更廣闊的應用范圍。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，處理生物傳感器的系統(tǒng)包括裝配支持流體部件的支持部件。該流體部件包括至少一個第一容器和一個第二容器。第一容器可容納第一體積的第一流體，第二容器可容納第二體積的第二流體。此外，系統(tǒng)包括裝配在第一傳感器和第二傳感器上進行雜交過程的雜交部件。另外，系統(tǒng)包括裝配直接或間接地將第一傳感器從雜交部件移入第一容器并與第一體積的第一流體接觸的傳送部件。傳送部件也還裝配為直接或間接地將第二傳感器從雜交部件移入第二容器并與第二體積的第二流體接觸。傳送部件裝配為基本上同時移動第一傳感器和第二傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，處理生物傳感器的系統(tǒng)包括裝配支持流體部件的支持部件。流體部件包括至少一個第一容器和一個第二容器。第一容器可容納第一體積的第一流體，第二容器可容納第二體積的第二流體。此外，系統(tǒng)包括裝配在第一傳感器和第二傳感器上，基于至少與預定溫度相關的信息進行雜交過程的雜交部件。另外，系統(tǒng)包括具有夾鉗和至少一個馬達的傳送部件。支持部件包括支持至少第一容器和第二容器的抽屜，第一容器和第二容器相對于抽屜基本上是靜止的。夾鉗可基本上同時夾住第一傳感器和第二傳感器并基本上同時放開第一傳感器和第二傳感器。所述至少一個馬達裝配為將夾住的第一傳感器移入第一容器并與第一體積的第一流體接觸，將夾住的第二傳感器移入第二容器并與第二體積的第二流體接觸并可基本上同時移動第一傳感器和第二傳感器。
根據(jù)本發(fā)明還有的實施方案，處理生物傳感器方法包括將第一傳感器和第二傳感器轉(zhuǎn)移入處理生物傳感器的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少一個傳送部件、一個雜交部件和一個流體部件。傳送部件包括一個夾鉗，流體部件包括第一容器和第二容器。第一容器可容納第一體積的第一流體，第二容器可容納第二體積的第二流體。此外，該方法包括在轉(zhuǎn)移第一傳感器和第二傳感器之后，通過雜交部件在至少第一傳感器和第二傳感器上進行雜交過程。另外，該方法包括在雜交過程之后，直接或間接地將第一傳感器從雜交部件移入第一容器并與第一體積的第一流體接觸。該方法也包括在雜交過程之后，直接或間接地將第二傳感器從雜交部件移入第二容器并與第二體積的第二流體接觸。至少由夾鉗移動第一傳感器和移動第二傳感器并且基本上同時移動第一傳感器和移動第二傳感器。
使用本發(fā)明比常規(guī)技術可獲得許多益處。本發(fā)明的某些實施方案提供自動化的流體和雜交系統(tǒng)。例如，該系統(tǒng)包括雜交爐組件并在雜交爐組件和該系統(tǒng)的其它部件之間提供自動傳送。在另一個實施方案中，該系統(tǒng)提供與掃描系統(tǒng)之間自動的來回傳送。本發(fā)明的一些實施方案提供可進行雜交、洗滌和染色的整合及自動處理的系統(tǒng)。此外，聯(lián)合掃描系統(tǒng)后，該系統(tǒng)也能進行整合及自動的掃描處理。本發(fā)明的某些實施方案可提高雜交和流體系統(tǒng)的處理量。例如，可平行處理多個生物傳感器(如微陣列)。本發(fā)明的一些實施方案可降低雜交和流體系統(tǒng)以及掃描系統(tǒng)的體積。本發(fā)明的某些實施方案可減少在一個或多個生物傳感器上進行的不同處理之間的交叉污染。例如，在某個給定的處理中，不同的傳感器在不同的孔中洗滌、染色和/或存放。在另一個例子中，用于不同的處理的給定傳感器分別在不同的孔中洗滌、染色和存放。在又一個例子中，每個孔用于最多一次處理的最多一個傳感器，例如微陣列。
取決于實施方案可獲得一種或多種這些益處。參考以下詳細描述和附圖可完全理解本發(fā)明的這些益處和各種其它目標、特征和優(yōu)點。
附圖簡述

圖1-2顯示了本發(fā)明一個實施方案的處理生物傳感器的簡化系統(tǒng)；圖3(A)和(B)顯示了本發(fā)明一個實施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中簡化的熱板組件；圖4(A)和(B)顯示了本發(fā)明一個實施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中簡化的夾鉗組件；圖5(A)和(B)顯示了本發(fā)明另一個實施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中簡化的夾鉗組件；圖6(A)和(B)顯示了本發(fā)明一個實施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中簡化的抽屜組件；圖7(A)、(B)和(C)顯示了本發(fā)明另一個實施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中至少一個簡化的抽屜組件；圖8顯示了用于本發(fā)明一個實施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中簡化的孔板；
圖9是本發(fā)明一個實施方案的系統(tǒng)中簡化的傳感器組件；圖10顯示了通過本發(fā)明一個實施方案的系統(tǒng)來處理生物傳感器的簡化流體方法；圖11(A)和(B)顯示了本發(fā)明一個實施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中簡化的爐組件；圖12是顯示本發(fā)明一個實施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中爐組件托盤附近溫度的簡圖；圖13顯示本發(fā)明一個實施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)中簡化的松開夾鉗站(unclamping station)；圖14顯示本發(fā)明一個實施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)的簡化構造；圖15顯示本發(fā)明另一個實施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)的簡化構造；圖16(A)和(B)顯示了與本發(fā)明一個實施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)一起使用的簡化掃描系統(tǒng)；圖17顯示了與本發(fā)明一個實施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)一起使用的掃描系統(tǒng)的簡化內(nèi)部結構；圖18(A)-(G)顯示了與本發(fā)明一個實施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)一起使用的掃描系統(tǒng)的簡化部件；圖19顯示了與本發(fā)明一個實施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)一起使用的掃描系統(tǒng)的簡化光學模塊；圖20顯示了與本發(fā)明一個實施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)一起使用的掃描系統(tǒng)的簡化尖端/傾斜(tip/tilt)組件；圖21顯示了與本發(fā)明一個實施方案的用于處理生物傳感器的系統(tǒng)一起使用的掃描系統(tǒng)的簡化電子構造；圖22(A)、(B)和(C)顯示了本發(fā)明一個實施方案的用于處理生物傳感器的簡化系統(tǒng)和掃描系統(tǒng)。
發(fā)明詳述本發(fā)明總體上涉及生物微陣列技術。更具體地說，本發(fā)明提供用于處理大量生物微陣列的系統(tǒng)和方法。僅舉例而言，可將本發(fā)明描述為應用于96-栓釘儀器，但應該理解的是本發(fā)明具有更廣闊的應用范圍。
I.一般描述本發(fā)明引用了某些專利、申請和其它參考文獻。當下文引用或重復專利、申請或其它參考文獻時，應該理解的是出于所有目的以及所述的主張這些文獻全文納入作為參考。
除非另有明確指出，本說明書使用的單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”包括其復數(shù)形式。例如，術語“一種試劑”包括包括許多試劑及它們的混合物。
個體不限于人類，也可是其它生物體，包括(但不限于)哺乳動物、植物、細菌或來源于以上的細胞。
通過本說明書，本發(fā)明的各方面以范圍形式(range format)提供。應該理解的是，以范圍形式的描述僅是為方便和簡潔起見，不應理解為是對本發(fā)明范圍的強硬限制。因此，對范圍的描述應認為是特異性地公開了所有可能的亞范圍以及該范圍內(nèi)的個別數(shù)值。例如，對范圍的描述，如1-6應理解為是特異性地公開了諸如1-3、1-4、1-5、2-4、2-6、3-6等亞范圍以及該范圍內(nèi)的個別數(shù)值，例如1、2、3、4、5和6。無論范圍的寬度這均適用。
除非另有指出，實踐本發(fā)明可采用常規(guī)技術和有機化學的描述、聚合物技術、分子生物學(包括重組技術)、細胞生物學、生物化學和免疫學，這些技術是本領域技術人員已知的。這種常規(guī)技術包括聚合物陣列合成、雜交、連接和使用標記檢測雜交。參考本文以下實施例對合適技術進行了特定的描述。然而其它等效的常規(guī)方法也當然可用。這種常規(guī)技術和描述見標準的實驗室手冊，例如《基因組分析實驗室手冊叢書》(Genime AnalysisA Laboratory Manual Series)(I-IV卷)；《抗體使用實驗室手冊》(Using AntibodyA Laboratory Manual)；《細胞實驗室手冊》(CellA Laboratory Manual)；《PCR引物實驗室手冊》(PCR PrimerA LaboratoryManual)和《分子克隆實驗室手冊》(Molecular CloneA Laboratory Manual)(所有均來自冷泉港實驗室出版社)，Stryer，L，(1995)《生物化學》(Biochemistry)(第四版)Freeman，New York；Gait，《寡核苷酸合成一種實用方法》(OligonucleotideSynthesisA Practical Approach)1984，IRL Press，London；Nelson和Cox(2000)，Lehninger，《生物化學原理》(Principles of Biochemistry)，第三版，W.H.Rreeman Pub，New York，NY和Berg等，(2000)《生物化學》(Biochemistry)，第五版，W.H.RreemanPub，New York，NY，所有文獻均出于所有目的全文納入本文作為參考。
本發(fā)明可利用固體基材，包括在一些優(yōu)選實施方案中的陣列。應用于聚合物(包括蛋白質(zhì))陣列合成方法和技術描述于美國系列號09/536,841；WO 00/58516；美國專利號5,143,854；5,242,974；5,252,743；5,324,633；5,384,261；5,405,783；5,424,186；5,451,683；5,482,867；5,491,074；5,527,681；5,550,215；5,571,639；5,578,832；5,593,839；5,599,695；5,624,711；5,631,734；5,795,716；5,831,070；5,837,832；5,856,101；5,858,659；5,936,324；5,968,740；5,974,164；5,981,185；5,981,956；6,025,601；6,033,860；6,040,193；6,090,555；6,136,269；6,269,846和6,428,752；PCT申請?zhí)朠CT/US99/00730(國際
發(fā)明者M·夏伊拉茲 申請人:昂飛股份有限公司