CN111656179B - 用于使用表位电泳进行样品分析的装置 - Google Patents

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Abstract

本公开一般涉及用于实施表位电泳的装置。表位电泳可以被用来实施样品分析，诸如通过选择性分离、检测、提取和/或预浓缩靶分析物来实施，该靶分析物诸如例如是DNA、RNA和/或其他生物分子。所述靶分析物可以在表位电泳之后被收集，并且被用于期望的下游应用和进一步分析。

Description

用于使用表位电泳进行样品分析的装置
技术领域
本公开通常涉及电泳领域，并且更特别地涉及通过经由用于表位电泳（epitachophoresis）的装置和方法对样品（诸如例如，生物样品）的选择性分离、检测、提取和/或（预）浓缩的样品分析。
背景技术
电泳方法已出于各种目的长期被用于对样品的分离和分析中，诸如用于识别特定物质、或用于确定溶液中分子的大小和类型。例如，各种分子生物学应用已采用电泳来分离蛋白质或核酸、确定分子量、和/或制备样品以进行进一步分析。在这些和其他应用中，电泳通常涉及在电场的影响下带电物质（例如，分子或离子）的移动。这种移动可以促进样品与其他样品或物质的分离。一旦被分离，就可以容易地使用光学或其他方法来分析该样品。
取决于要实行的分析的特定需要，通常将各种基于电泳的方法与不同的应用结合使用。例如，等速电泳（“ITP”）是一种浓缩和分离技术，其利用具有不同电泳迁移率的电解质进行聚焦，并且在一些情况下，将离子分析物聚焦到不同的区（“聚焦区”）。在ITP中，分析物在高效迁移率前导电解质（“LE”）离子与低效迁移率尾随电解质（“TE”）离子之间同时聚焦和分离。ITP中的区边界处的电迁移和扩散的平衡通常会导致边界急剧移动。
常规地，ITP是通过使用以毛细管或微流体通道设计为特征的装置和方法来实施的。这样的装置和方法仅能够处理小体积（μl规模）的样品以供分析，这可能会使生物样品的分析（诸如从血液和/或血浆中提取核酸）是困难的。照此，进一步开发可以包含大体积样品的用于分析样品的装置和方法将很可能是有益的。而且，提供对样品的更快速分析的表位电泳方法将是有益的。
发明内容
本公开通常涉及用于样品分析的装置，其中，所述装置包括足以实施表位电泳的一个或多个电极的布置或与其接触。在示例性实施例中，该装置可以包括圆形或椭球形或多边形的几何形状。在另外的示例性实施例中，在使用该装置来分析所述样品期间，装置的表位电泳区可以从多边形或圆形的边缘向该多边形或圆形的中心移动。此外，在示例性实施例中，所述装置可以包含容纳1μl或更少、1μl或更多、10μl或更多、100μl或更多、1 mL或更多、4 mL或更多、5 mL或更多、10 mL或更多、或15 mL或更多的样品体积的尺寸。在示例性实施例中，所述装置可以被用来从样品（例如，生物样品）中提取、浓缩和/或收集靶分析物。在另外的示例性实施例中，所述装置可以被用来从样品中提取ctDNA，和/或所述装置可以被用来从样品中提取cfDNA，该样品例如是来自孕妇的血液或血浆。在另外的示例性实施例中，所述装置可以被用来从样品（例如，生物样品）中提取、浓缩和/或收集靶分析物，并且所述靶分析物可以被用于一种或多种下游体外诊断应用。
附加地，本发明通常涵盖一种样品分析的方法，该方法包括实行表位电泳以用于分析所述样品。在示例性实施例中，所述方法可以进一步包括：a. 提供一种用于实施表位电泳的装置；b. 在所述装置上提供包含一种或多种靶分析物的样品；c. 在所述装置上提供前导电解质和尾随电解质；d. 使用所述装置实行表位电泳；以及e. 收集所述一种或多种靶分析物。在示例性实施例中，该装置可以包括圆形或椭球形或多边形的几何形状。在另外的示例性实施例中，在所述样品分析方法期间，装置的表位电泳区可以从多边形或圆形的边缘向该多边形或圆形的中心移动。此外，在示例性实施例中，所述方法可以使用1μl或更少、1μl或更多、10μl或更多、100μl或更多、1 mL或更多、4 mL或更多、5 mL或更多、10 mL或更多、或15 mL或更多的样品体积。在示例性实施例中，所述方法可以包括：从样品（例如，生物样品）中提取、浓缩和/或收集靶分析物。在另外的示例性实施例中，所述方法可以包括：从样品中提取ctDNA，和/或所述方法可以包括：从样品中提取cfDNA，该样品例如是来自孕妇的血液或血浆。在另外的示例性实施例中，所述方法可以包括：从样品（例如，生物样品）中提取、浓缩和/或收集靶分析物，并且所述靶分析物可以被用于一种或多种下游体外诊断应用。
此外，本公开通常涉及一种用于样品分析的装置，其中，所述装置包括足以实施表位电泳的一个或多个电极的布置或与其接触，其中，该装置包括多边形或圆形或椭球形的几何形状，使得在使用该装置对样品进行表位电泳分析期间，该装置的表位电泳区从多边形或圆形的边缘向该多边形或圆形的中心移动。附加地，本实施例通常涵盖用于样品分析的装置，其中，所述装置包括圆形或椭球形或多边形架构，并且进一步包括足以实施表位电泳的一个或多个电极的布置或与其接触。另外，本公开通常涉及用于样品分析的装置，其中，所述装置包括足以实施表位电泳的一个或多个电极的二维布置。
附加地，本公开通常涉及样品分析的方法，其中，所述方法包括：a. 提供一种装置，该装置包括足以进行表位电泳的电极的布置；b. 在所述装置上提供包含一种或多种靶分析物的样品；c. 在所述装置上提供前导电解质和尾随电解质；d. 使用所述装置实行表位电泳；以及e. 收集所述一种或多种靶分析物。此外，本实施例通常涵盖样品分析方法，其中，所述方法包括：a. 提供一种装置，该装置包括足以实施表位电泳的一个或多个电极的布置或与其接触，其中，该装置包括多边形或圆形或椭球形的几何形状，使得在使用该装置来分析样品期间，该装置的表位电泳区从多边形或圆形的边缘向多边形或圆形的中心移动；b. 在所述装置上提供包含一种或多种靶分析物的样品；c. 在所述装置上提供前导电解质和尾随电解质；d. 使用所述装置实行表位电泳；以及e. 收集所述一种或多种靶分析物。另外，本公开通常涉及样品分析方法，其中，所述方法包括：a. 提供一种装置，该装置包括足以实施表位电泳的电极的非线性连续布置；b. 在所述装置上提供包含一种或多种靶分析物的样品；c. 在所述装置上提供前导电解质和尾随电解质；d. 使用所述装置实行表位电泳；以及e. 收集所述一种或多种靶分析物。
附图说明
图1提供了用于实施表位电泳的示例性装置的示意图。
图2A提供了用于实施表位电泳的示例性装置的顶视图的示意图。在图2A中，数字1-8指代以下内容：1. 外圆电极；2. 终止电解液池；3. 前导电解质，其可选地包含在凝胶中或以其他方式与终止电解质在水动力学上分离；4. 前导电解质电极/收集池；5. 中央电极；6. 电力供应；7. 前导与终止电解质之间的边界，其中样品离子聚焦在前导与终止电解质之间；以及8. 底部支持物；并且符号r和d被用来分别表示前导电解液池半径和LE/TE边界迁移的距离。
图2B提供了用于实施表位电泳的示例性装置的侧视图的示意图。在图2B中，数字1-8指代以下各项：1. 外圆电极；2. 终止电解液池；3. 前导电解质，其可选地包含在凝胶中或以其他方式与终止电解质在水动力学上分离；4. 前导电解质电极/收集池；5. 中心电极；6. 电力供应；7. 前导与终止电解质之间的边界，其中样品离子聚焦在前导与终止电解质之间；以及8. 底部支持物；并且符号r和d被用来分别表示前导电解液池半径和LE/TE边界迁移的距离。
图3提供了用于实施表位电泳的示例性装置的示意图。
图4提供了用于实施表位电泳的示例性装置的示意图。在图4中，数字1-10指代以下各项：1. 外圆电极；2. 终止电解液池；3. 前导电解质，其可选地包含在凝胶中或以其它方式与终止电解质在水动力学上分离；4. 通往前导电解质/收集池的开口；5. 中心电极；6. 电力供应；7. 前导与终止电解质之间的边界，其中样品离子聚焦在前导与终止电解质之间；以及8. 底部支持物；9. 通往前导电解液池的管连接装置；10. 前导电解液池。
图5提供了用于实施表位电泳的示例性装置的示意图，其中，在前导与终止电解质之间装载样品。
图6A提供了用于实施表位电泳的装置的示意图，并且被指代以用于示例2中描述的方程。
图6B提供了表示当示例性表位电泳装置（图6A）使用恒定电流进行操作时以厘米为单位的行进距离d相对于距离d处的相对速度的曲线图。对于图6B中呈现的示例，使用半径值5和起始速度值1。
图6C提供了表示当示例性表位电泳装置（图6A）使用恒定电压进行操作时以厘米为单位的行进距离d相对于距离d处的相对速度的曲线图。对于图6C中呈现的示例，使用半径值5和起始速度值1。
图6D提供了表示当示例性表位电泳装置（图6A）使用恒定功率进行操作时以厘米为单位的行进距离d相对于距离d处的相对速度的曲线图。对于图6D中呈现的示例，使用半径值5和起始速度值1。
图7提供了根据示例3的被用来浓缩样品的表位电泳装置的图像。
图8A提供了根据示例4使用的示例性表位电泳装置的图像。
图8B提供了根据示例4的示例性表位电泳装置的图像，该装置被用来将样品聚焦到聚焦区中。
图8C提供了根据示例4的示例性表位电泳装置的图像，该装置被用来将样品聚焦到聚焦区中。
图9A提供了根据示例5使用的示例性表位电泳装置的图像。
图9B提供了根据示例5使用的示例性表位电泳装置的示意图。在图9B中，数字指代以毫米为单位的尺寸。
图9C提供了根据示例5的示例性表位电泳装置的图像，该装置被用来将样品聚焦到聚焦区中。
图9D提供了根据示例5的示例性表位电泳装置的图像，该装置被用来将样品聚焦到聚焦区中。
图10提供了根据示例5的示例性表位电泳装置的图像，该装置被用来将样品聚焦到聚焦区中。
图11提供了根据示例5的示例性表位电泳装置的图像，该装置被用来将两种不同的样品分离并且将其聚焦到聚焦区中。
图12提供了根据示例6的示例性表位电泳装置的图像。
具体实施方式
定义
如在本文中使用的那样，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另行清楚地规定的。因此，例如，对“细胞”的引用包括多个这样的细胞，并且对“该蛋白质”的引用包括对一个或多个蛋白质以及本领域技术人员已知的其等同物等等的引用。除非另行清楚地规定，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常地理解的相同含义。
术语“电场”被用来表示由于电荷（诸如电子、离子或质子）在其周围的空间或介质中存在而产生的效应。在叠加的基础上，电荷分布中的每一个都对一点处的整个场有贡献。置于空间中或周围介质中的电荷会对其施加力。电场可以由电压差产生：电压越高，由此导致的场就会越强。相反地，当电流流动时可以产生磁场：电流越大，磁场越强。即使在没有电流流动时也会存在电场。可以以伏特每米(V/m)为单位来测量电场。在一些实施例中，为了在本方法和装置中引起带电粒子的移动，在方便的时间帧内，电场强度可以为约10 V至约10 kV，其中电功率的范围为从约1 mW至约100 W。在一些实施例中，被应用于最快分析的最大电功率可以取决于样品和电解质溶液的电阻率、以及可以被用于构造本文所述的装置的材料的冷却能力。
如本文中使用的，术语“等速电泳”通常指代通过使用电场在材料之间（例如，在带电粒子与溶液中的其他材料之间）产生边界或界面来分离带电粒子。ITP通常使用多种电解质，其中样品离子的电泳迁移率小于置于ITP装置中的前导电解质(LE)的电导率，并且大于置于ITP装置中的尾随电解质(TE)的电导率。前导电解质(LE)通常包含相对较高迁移率的离子，并且尾随电解质(TE)通常包含相对较低迁移率的离子。挑选TE和LE离子的有效迁移率以使它们分别低于和高于感兴趣的靶分析物离子。即，分析物离子的有效迁移率高于TE的有效迁移率，并且低于LE的有效迁移率。这些靶分析物的电荷符号与LE和TE离子（即，共离子）的相同。施加的电场使LE离子远离TE离子移动，并且使TE离子拖在后面。在相邻和连续的TE和LE区之间形成移动界面。这会产生具有电场梯度的区域（通常从LE的低电场到TE的高电场）。TE中的分析物离子会超过TE离子，但是不能超过LE离子，并在TE与LE之间的界面处累积（“聚焦”或形成“聚焦区”）。替换地，LE离子会超过LE中的靶离子；并且也在界面处累积。通过明智地挑选LE和TE的化学成分，ITP通常是相当适用的，可以利用最初溶于TE和LE电解质中的任一种或两种的样品来完成，并且可能不需要非常低电导率的本底电解质。
如本文中使用的，术语“表位电泳”通常指代使用圆形或椭球形和/或同心装置、和/或圆形和/或同心电极布置（诸如通过使用如本文所述的圆形/同心和/或多边形装置）实行的电泳分离的方法。由于在电泳过程中使用了圆形/同心或另一种多边形布置；与常规的电泳装置不同，横截面积在离子和区的迁移过程中发生变化，并且由于变化的横截面积，区移动的速度在时间上不是恒定的。因此，表位电泳的布置不严格遵循常规的等速电泳原理，在等速电泳中，区以恒定的速度迁移。尽管如本文中所示的这些显著差异，但是通过使用电场在可能具有不同电泳迁移率的材料之间（例如，在带电粒子与溶液中的其他材料之间）产生边界或界面，表位电泳可以被用来有效地分离和聚焦带电粒子。LE和TE（如供ITP使用所描述的那样）也可以被用于表位电泳。在下文的示例部分中呈现了对于其中可以使用圆形或椭球形装置架构（例如，包括一个或多个圆形电极的装置）的实施例的区在恒定电流、恒定电压和恒定功率下的移动的描述。在示例性实施例中，可以使用恒定电流、恒定电压和/或恒定功率来实施表位电泳。在示例性实施例中，可以使用变化的电流、变化的电压和/或变化的功率来实施表位电泳。在示例性实施例中，可以在以下装置和/或电极的布置的场景内实施表位电泳，其形状一般而言可以被描述为圆形或椭球形，使得可以如本文所述的那样实现表位电泳的基本原理。在一些实施例中，可以在以下装置和/或电极的布置的场景内实施表位电泳，其形状一般而言可以被描述为多边形，使得可以如本文所述的那样实现表位电泳的基本原理。在一些实施例中，可以通过电极的任何非线性连续布置（诸如以圆形的形状布置的电极和/或以多边形的形状布置的电极）来实施表位电泳。
如本文中使用的，术语“体外诊断应用(IVD应用)”、“体外诊断方法(IVD方法)”等等通常指代可以出于诊断和/或监测目的来评估样品（诸如识别人类受试者（可选地人类受试者）患有的疾病）的任何应用和/或方法和/或装置。在示例性实施例中，所述样品可以包含来自受试者的血液和/或血浆。在示例性实施例中，所述样品可以包含来自受试者的核酸和/或靶核酸，可选另外地，其中，所述核酸源自来自受试者的血液和/或血浆。在示例性实施例中，表位电泳装置可以被用作体外诊断装置。在示例性实施例中，已经通过表位电泳浓缩/富集的靶分析物可以被用于下游体外诊断测定中。在示例性实施例中，体外诊断测定可以包括核酸测序，例如，DNA测序。在另外的示例性实施例中，体外诊断方法可以是但不限于以下各项中的任何一个或多个：染色、免疫组织化学染色、流式细胞术、FACS、荧光激活液滴分选、图像分析、杂交、DASH、分子信标、引物延伸、微阵列、CISH、FISH、纤维FISH、定量FISH、流式FISH、比较基因组杂交、印迹、Western印迹、Southern印迹、Eastern印迹、Far-Western印迹、Southwestern印迹、Northwestern印迹和Northern印迹、酶促测定、ELISA、配体结合测定、免疫沉淀、ChIP、ChIP-seq、ChIP-ChiP、放射免疫测定、荧光偏振、FRET、表面等离子体共振、过滤结合测定、亲和色谱、免疫细胞化学、基因表达谱分析、利用PCR的DNA谱分析、DNA微阵列、基因表达的系列分析、实时聚合酶链反应、差异显示PCR、RNA序列、质谱、DNA甲基化检测、声能、基于脂质组的分析、免疫细胞的定量、癌症相关标志物的检测、特定细胞类型的亲和纯化、DNA测序、下一代测序、癌症相关融合蛋白的检测、以及化疗耐药相关标志物的检测。
如本文中使用的，术语“前导电解质”和“前导离子”通常指代与在ITP和/或表位电泳过程中所使用的感兴趣的样品离子和/或尾随电解质相比具有更高的有效电泳迁移率的离子。在示例性实施例中，用于供阳离子表位电泳使用的前导电解质可以包括但不限于包括用合适的碱（诸如例如组氨酸、TRIS、肌酸酐等等）缓冲至期望的pH的氯化物、硫酸盐和/或甲酸盐。在示例性实施例中，用于供阴离子表位电泳使用的前导电解质可以包括但不限于包括钾、铵和/或钠，其中具有乙酸盐或甲酸盐。在一些实施例中，对于给定的施加电压，前导电解质的浓度的增加可以导致样品区的成比例增加以及电流（功率）的对应增加。典型的浓度通常可以在10-20 mM范围内；然而，也可以使用更高的浓度。
如本文中使用的，术语“尾随电解质”、“尾随离子”、“终止电解质”和“终止离子”通常指代与感兴趣的样品离子和/或在ITP和/或表位电泳过程中使用的前导电解质的电泳迁移率相比具有较低效果的电泳迁移率的离子。在示例性实施例中，用于供阳离子表位电泳使用的尾随电解质可以包括但不限于包括MES、MOPS、乙酸盐、谷氨酸盐和其他弱酸阴离子以及低迁移率阴离子。在示例性实施例中，用于供阴离子表位电泳使用的尾随电解质可以包括但不限于包括：如在表位电泳期间由任何弱酸形成的在移动的边界处的反应氢氧离子。
如本文中使用的，术语“（一个或多个）聚焦区”通常指代溶液的体积，该溶液的体积包括由于实行表位电泳而被浓缩（“聚焦”）的组分。可以从装置中收集或去除聚焦区，并且所述聚焦区可以包含富集和/或浓缩量的期望样品，例如靶分析物（例如靶核酸）。在本文所述的表位电泳方法中，靶分析物通常得以聚焦在装置的中心，该装置例如是圆形或椭球形或其他多边形的形状的装置。
术语“核酸”和“核酸分子”遍及本公开可以互换使用。该术语通常指代核苷酸的聚合物（例如，核糖核苷酸、脱氧核糖核苷酸、核苷酸类似物等），并且包含脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)、DNA-RNA杂交体、寡核苷酸、多核苷酸、适配子、肽核酸(PNAs)、PNA-DNA缀合物、PNA-RNA缀合物等，它们包含以线性或分支方式共价连接在一起的核苷酸。核酸通常是单链或双链的，并且通常会含有磷酸二酯键，尽管在一些情况下，包括了核酸类似物，它们可以具有替代的主链，包括例如磷酰胺(Beaucage等人(1993)Tetrahedron 49(10)：1925)；硫代磷酸酯(Mag等人(1991) Nucleic Acids Res. 19：1437；以及美国专利第5,644,048号)、二硫代磷酸酯(Briu等人(1989) J. Am. Chem. Soc. 111：2321)、O-甲基亚磷酰胺键（参见Eckstein的《Oligonucleotides and Analogues: A PracticalApproach》，牛津大学出版社(1992)），和肽核酸主链和键（参见，Egholm(1992) J. Am. Chem. Soc. 114：1895) 。其他类似物核酸包括：带有正电荷主链的核酸(Denpcy等人(1995) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92：6097)；非离子主链（美国专利第5,386,023、5,637,684、5,602,240、5,216,141和4,469,863号）和非核糖主链，包括美国专利第5,235,033和5,034,506中描述的那些。包含一种或多种碳环糖的核酸也被包括在核酸的定义内（参见Jenkins等人的(1995) Chem. Soc. Rev，第169-176页），并且类似物也在例如Rawls的C 8c E News（1997年6月2日，第35页）中有所描述。可以进行核糖-磷酸盐主链的这些修饰以便于附加部分（诸如标记）的添加，或更改此类分子在生理环境中的稳定性和半衰期。
除了通常在核酸中发现的天然存在的杂环碱基（例如，腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶）外，核苷酸类似物还可以包括非天然存在的杂环碱基，诸如在例如Seela等人的(1999)Helv. Chim. Acta 82：1640中描述的。核苷酸类似物中使用的某些碱基可以充当解链温度(Tm)修饰剂。例如，这些中的一些包括7-脱氮嘌呤（例如，7-脱氮鸟嘌呤、7-脱氮腺嘌呤等）、吡唑并[3，4-d]嘧啶、丙炔基-dN（例如，丙炔基-dU、丙炔基-dC等）等等，参见例如美国专利第5,990,303号。其他代表性的杂环碱基包括例如次黄嘌呤、肌苷、黄嘌呤；2-氨基嘌呤、2,6-二氨基嘌呤、2-氨基-6-氯嘌呤、次黄嘌呤、肌苷和黄嘌呤的8-氮杂衍生物；腺嘌呤、鸟嘌呤、2-氨基嘌呤、2,6-二氨基嘌呤、2-氨基-6-氯嘌呤、次黄嘌呤、肌苷和黄嘌呤的7-脱氮-8-氮杂衍生物；6-氮杂胞苷；5-氟胞苷；5-氯胞苷；5-碘胞苷；5-溴胞苷；5-甲基胞苷；5-丙炔基胞苷；5-溴乙烯尿嘧啶；5-氟尿嘧啶；5-氯尿嘧啶；5-碘尿嘧啶；5-溴尿嘧啶；5-三氟甲基尿嘧啶；5-甲氧基甲基尿嘧啶；5-乙炔尿嘧啶；5-丙炔基尿嘧啶等等。
术语“核酸”和“核酸分子”通常还可以指代寡核苷酸、寡核苷酸（oligos）、多核苷酸、基因组DNA、线粒体DNA(mtDNA)、互补DNA(cDNA)、细菌DNA、病毒DNA、病毒RNA、RNA、信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)、核糖体RNA(rRNA)、siRNA、催化RNA、克隆、质粒、M13、PI、粘粒、细菌人工染色体(BAC)、酵母人工染色体(YAC)、扩增的核酸、扩增子、PCR产物以及其他类型的扩增核酸、RNA/DNA杂交体和PNA，所有这些都可以采用单链或双链形式，并且除非另行加以限制，否则将涵盖可以以与天然存在的核苷酸及其组合和/或混合物类似的方式起作用的天然核苷酸的已知类似物。因此，术语“核苷酸”指代天然存在的和修饰/非天然存在的核苷酸两者，包括存在于多核酸或寡核苷酸中的核苷三、二和单磷酸以及单磷酸单体。核苷酸也可以是核糖；2'-脱氧；2'，3'-脱氧以及本领域公知的大量其他核苷酸模拟物。模拟物包括：链终止核苷酸，诸如3'-0-甲基、卤代碱基或糖取代；替换的糖结构，包括非糖、烷基环结构；替换的碱基，包括肌苷；脱氮修饰的；chi和psi、接头修饰的；质量标记修饰的；磷酸二酯修饰或替代，包括硫代磷酸酯、甲基膦酸酯、硼酸磷酸酯、酰胺、酯、醚；以及基本或完整的核苷酸间替代，包括诸如光可裂解的硝基苯基部分的裂解键。
“核苷酸”指代包含以下各项的核酸组分：与糖部分（核糖或脱氧核糖）共价连接的碱基或碱性基团（包含至少一个同环、至少一个杂环、至少一个芳基等等）、糖部分的衍生物、或糖部分的功能等同物（例如，碳环）。例如，当核苷酸包括糖部分时，该碱基通常连接至该糖部分的l'-位置。如上所述，碱基可以是天然存在的碱基或非天然存在的碱基。示例性核苷酸包括核糖核苷、脱氧核糖核苷、双脱氧核糖核苷和碳环核苷。
“嘌呤核苷酸”指代包含嘌呤碱基的核苷酸，而“嘧啶核苷酸”指代包含嘧啶碱基的核苷酸。
“修饰的核苷酸”指代稀有或次要的核酸碱基、核苷酸以及常规碱基或核苷酸的修饰、衍生物或类似物，并且包括具有修饰的碱基部分和/或修饰的糖部分的合成核苷酸（参见：寡核苷酸缀合物的方案，分子生物学方法，第26卷(Suhier Agrawal，主编，Humana出版社，新泽西州托托瓦，(1994))；以及寡核苷酸和类似物，实用方法(Fritz Eckstein，主编，IRL出版社，牛津大学出版社，牛津)。
如本文中使用的，“寡核苷酸”指代通过磷酸二酯键或其类似物连接的天然或修饰的核苷单体的线性寡聚物。寡核苷酸包括能够特异性结合靶核酸的脱氧核糖核苷、核糖核苷、其端基异构体形式、PNA等等。通常，单体通过磷酸二酯键或其类似物连接以形成寡核苷酸，其大小范围从几个单体单元（例如3-4个）到几十个单体单元（例如40-60个）。每当寡核苷酸由字母序列（诸如“ATGCCTG”）表示时，将理解的是，核苷酸从左到右为以5'-3'次序，并且“A”表示脱氧腺苷、“C”表示脱氧胞苷、“G”表示脱氧鸟苷、“T”表示脱氧胸苷以及“U”表示核糖核苷、尿苷，除非另有说明。通常，寡核苷酸包含四种天然脱氧核苷酸；然而，它们也可以包含核糖核苷或非天然核苷酸类似物。当酶具有特定的寡核苷酸或多核苷酸底物活性要求时，例如，单链DNA、RNA/DNA双链体等等，那么为该寡核苷酸或多核苷酸底物选择适当的组成是本领域普通技术人员所熟知的。
如本文中使用的，“寡核苷酸引物”或简称为“引物”指代与靶核酸模板上的序列杂交并且可以便于靶核酸的检测或扩增的多核苷酸序列。在扩增过程中，寡核苷酸引物充当核酸合成的起始点。在非扩增过程中，寡核苷酸引物可以被用来产生能够被切割剂切割的结构。引物可以具有各种长度，并且通常长度小于50个核苷酸，例如长度为12-25个核苷酸。可以基于本领域技术人员已知的原理来设计用于PCR的引物的长度和序列。
如本文中使用的，术语“寡核苷酸探针”指代能够与感兴趣的靶核酸杂交或退火并且允许靶核酸的特异性检测的多核苷酸序列。
当将附加的核苷酸例如通过核苷酸掺入的生物催化剂在核酸的3'端掺入核酸中时，核酸被“延伸”或“延长”。
如本文中使用的，术语“杂交”和“退火”等等可互换使用，并且指代一个多核苷酸与另一多核苷酸（通常是反平行的多核苷酸）的碱基配对相互作用，其导致双链体或其他更高阶结构的形成，通常被称为杂交络合物。反平行多核苷酸分子之间的主要相互作用通常是通过Watson/Crick和/或Hoogsteen型氢键结合的碱基特异性的，例如A/T和G/C。不需要两个多核苷酸在其全长上具有100％的互补性来实现杂交。在一些方面，杂交络合物可以由分子间相互作用形成，或者替换地，可以由分子内相互作用形成。
术语“互补的”意味着一个核酸与另一种核酸分子相同或与其选择性地杂交。当发生比完全缺乏特异性更具选择性的杂交时，存在杂交的选择性。通常，当在至少14-25个核苷酸的一段上具有至少约55％的同一性，优选地至少65％、更优选地至少75％、并且最优选地至少90％时，将发生选择性杂交。优选地，一种核酸与另一种核酸特异性杂交。参见M.Kanehisa，Nucleic Acids Res. 12：203(1984)。
“完全互补”的引物具有在引物的整个长度上完全互补的序列，并且没有错配。引物通常与靶序列和/或靶核酸的一部分（子序列）完全互补。“错配”指代引物中的核苷酸和与其对齐的靶核酸中的核苷酸不互补的位点。当参照引物使用时，术语“基本上互补”意味着引物与其靶序列并不完全互补；代替地，引物仅足够互补以在期望的引物结合位点与其相应的链选择性地杂交。
如本文中使用的，术语“靶核酸”意图意味着其存在要被检测、测量、扩增和/或经受另外的测定和分析的任何核酸。靶核酸可以包含任何单链和/或双链核酸。靶核酸可以作为分离的核酸片段存在、或者可以是较大核酸片段的一部分。靶核酸可以基本上得自任何来源或从任何来源分离，该来源诸如是培养的微生物、未培养的微生物、复杂的生物混合物、生物学样品、组织、血清、古老或保存的组织或样品、环境分离物等等。另外，靶核酸包括或得自cDNA、RNA、基因组DNA、克隆的基因组DNA、基因组DNA库、酶促断裂的DNA或RNA、化学断裂的DNA或RNA、物理断裂的DNA或RNA等等。在示例性实施例中，靶核酸可以包含整个基因组。在示例性实施例中，靶核酸可以包含样品和/或生物样品的全部核酸含量。在示例性实施例中，靶核酸可以包含循环或无细胞的DNA，例如，存在于患有癌症的个体体内的循环肿瘤DNA（“ctDNA”）、或存在于孕妇的血浆或血清中的循环胎儿或循环母体DNA（“cfDNA”）片段。靶核酸可以以各种不同形式出现，这些形式包括例如简单或复杂的混合物，或以基本上纯化的形式出现。例如，靶核酸可以是包含其他组分的样品的一部分，或者可以是样品的唯一或主要组分。靶核酸也可以具有已知或未知序列。
术语“扩增反应”指代用于扩增核酸的靶序列的拷贝的任何体外手段。
术语“扩增（amplification）”和“扩增（amplifying）”等等通常指代导致分子或一组相关分子的拷贝数量增加的任何过程。扩增反应的组分可以包括但不限于例如引物、多核苷酸模板、核酸聚合酶、核苷酸、dNTP等等。术语“扩增”通常指代靶核酸的“指数”增加。然而，如本文中使用的“扩增”也可以指代核酸的选择靶序列数量的线性增加。扩增通常从少量靶核酸（例如，靶核酸的单个拷贝）开始，其中所扩增的物质通常是可检测的。靶核酸的扩增涵盖各种化学和酶促过程。可以通过聚合酶链反应(PCR)、热启动PCR、链置换扩增(SDA)反应、转录介导扩增(TMA)反应、基于核酸序列的扩增(NASBA)反应或连接酶链反应(LCR)实施从靶核酸的一个或几个拷贝生成多个DNA拷贝。扩增并不限于起始靶核酸的严格复制。例如，使用RT-PCR从样品中有限量的病毒RNA生成多个cDNA分子是一种扩增形式。另外，在转录过程中，从单个DNA分子生成多个RNA分子也是一种扩增形式。扩增之后可以可选地接着附加的步骤，例如但不限于标记、测序、纯化、分离、杂交、大小分辨、表达、检测和/或克隆。
如本文中使用的，术语“靶标微生物”意图意味着在血液、血浆、其他体液、样品（诸如生物样品）和/或组织（例如，与传染病或疾病相关联的一种）中发现的任何单细胞或多细胞微生物。其示例包括细菌、古细菌、真核生物、病毒、酵母、真菌、原生动物、阿米巴虫、和/或寄生虫。由微生物引起的疾病的另外的示例，以及可能引起此类疾病的微生物可以在下 文的表1中找到。照此，术语“微生物”通常指代可能引起疾病的微生物，无论是指代疾病还是指代引起疾病的微生物。
表1
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如本文中使用的，术语“生物标志物”或“感兴趣的生物标志物”指代在血液、血浆、其他体液和/或组织中发现的生物分子，其是正常或异常过程、或者是状况或疾病（诸如癌症）的标志。可以使用生物标志物来查看身体对疾病或状况的治疗反应如何。在癌症的情况下，生物标志物指代指示了体内癌症存在的生物物质。生物标志物可以是由肿瘤分泌的分子或身体对癌症存在的特异性反应。遗传、表观遗传、蛋白质组学、糖组学和成像生物标志物可以被用于癌症的诊断、预后和流行病学。可以在非侵入性收集的生物流体（比如血液或血清）中测定这样的生物标志物。几种基于基因和蛋白质的生物标志物已经被用于患者护理中，包括但不限于AFP（肝癌）、BCR-ABL（慢性粒细胞白血病）、BRCA1/BRCA2（乳腺癌/卵巢癌）、BRAF V600E（黑色素瘤/大肠癌）、CA-125（卵巢癌）、CA19.9（胰腺癌）、CEA（大肠癌）、EGFR（非小细胞肺癌）、HER-2（乳腺癌）、KIT（胃肠道间质瘤）、PSA（前列腺特异性抗原）（前列腺癌）、S100（黑色素瘤）等等。生物标志物可以用作诊断（以识别早期癌症）和/或预后（以预测癌症的侵袭性和/或预测受试者对特定治疗的反应方式和/或癌症复发的可能性）。感兴趣的生物标志物包括但不限于诸如以下各项的肿瘤学生物标志物：AKAP4、ALK、APC、AR、BRAF、BRCA1、BRCA2、CCND1、CCND2、CCND3、CD274、CDK4、CDK6、CFB、CFH、CFI、DKK1、DPYD、EDNRB、EGFR、ERBB2、EPSTI1、ESR1、FCRL5、FGFR1、FGFR2、FGFR3、FLT3、FN14、HER2、HER4、HERC5、IDH1、IDH2、IDO1、KIF5B、KIT、KRAS、LGR5、LIV1、LY6E、LYDP3、MACC1、MET、MRD、MSI、MSLN、MUC16、MYC、NaPi3b、NRAS、PDGFRA、PDCD1LG2、RAF1、RNF43、NTRK1、NTSR1、OX40、PIK3CA、RET、ROS1、Septin 9、TERT、TFRC、TROP2、TP53、TWEAK和UGT1A1。
感兴趣的另外的示例性生物标志物可以包括Her2、bRaf、ERBB2扩增、Pl3KCA突变、FGFR2扩增、p53突变、BRCA突变、CCND1扩增、MAP2K4突变、ATR突变或任何其他生物标志物，其表达与特定的癌症有关；AFP、ALK、BCR-ABL、BRCA1/BRCA2、BRAF、V600E、Ca-125、CA19.9、EGFR、Her-2、KIT、PSA、S100、KRAS、ER/Pr、UGT1A1、CD30、CD20、F1P1L1-PDGRFα、PDGFR、TMPT和TMPRSS2中至少一种；或选自以下各项的至少一种生物标志物：ABCB5、AFP-L3、甲胎蛋白、α-甲基酰基辅酶A消旋酶、BRCA1、BRCA2、CA 15-3、CA 242、Ca 27-29、CA-125、CA15-3、CA19-9、降钙素、癌胚抗原、癌胚抗原-1肽、Des-γ羧基凝血酶原、结蛋白、早期前列腺癌抗原2、雌激素受体、纤维蛋白降解产物、葡萄糖-6-磷酸异构酶、HPV抗原（诸如vE6、E7、L1、L2或p16INK4a人绒毛膜促性腺激素）、IL-6、角蛋白19、乳酸脱氢酶、亮氨酰氨肽酶、脂蛋白、变肾上腺素、脑啡肽酶、NMP22、去甲肾上腺素、PCA3、前列腺特异性抗原、前列腺酸磷酸酶、突触素、甲状腺球蛋白、TNF、选自ERG、ETV1(ER81)、FLI1、ETS1、ETS2、ELK1、ETV6(TEL1)、ETV7(TEL2)、GABPα、ELF1、ETV4(E1AF；PEA3)、ETV5(ERM)、ERF、PEA3/E1AF、PU.1、ESE1/ESX、SAP1(ELK4)、ETV3(METS)、EWS/FLI1、ESE1、ESE2(ELF5)、ESE3、PDEF、NET(ELK3; SAP2)、NERF(ELF2)或FEV. XXX的转录因子、肿瘤相关糖蛋白72、c-kit、SCF、pAKT、pc-kit和波形蛋白。替换地，或此外，感兴趣的生物标志物可以是免疫检查点抑制剂，诸如但不限于CTLA-4、PDL1、PDL2、PD1、B7-H3、B7-H4、BTLA、HVEM、KIR、TIM3、GAL9、GITR、LAG3、VISTA、KIR、2B4、TRPO2、CD160、CGEN-15049、CHK 1、CHK2、A2aR、TL1A和B-7族配体或其组合，或者是选自以下各项组成的组的检查点蛋白的配体：CTLA-4、PDL1、PDL2、PD1、B7-H3、B7-H4、BTLA、HVEM、TIM3、GAL9、LAG3、VISTA、KIR、2B4、CD160、CGEN-15049、CHK1、CHK2、A2aR、B-7族配体，或其组合。另外的示例性生物标志物可以包括但不限于包括与以下各项相关联的任何一种或多种生物标志物：急性淋巴细胞白血病(etv6、am11、亲环蛋白b)、B细胞淋巴瘤(Ig-独特型)、神经胶质瘤(E-钙粘蛋白、α-连环素、β-连环素、γ-连环素、p120 ctn）、膀胱癌(p21ras)、胆道癌(p21ras)、乳腺癌(MUC族、HER2/neu、c-erbB-2)、宫颈癌(p53、p21ras)、结肠癌(p21ras、HER2/neu、c-erbB-2、MUC族)、结直肠癌（结直肠相关抗原(CRC)-C017-1A/GA733、APC）、绒毛膜癌(CEA)、上皮细胞癌（亲环蛋白b）、胃癌(HER2/neu、c-erbB-2、ga733糖蛋白)、肝细胞癌（α-甲胎蛋白）、霍奇金淋巴瘤(Imp-1、EBNA-1)、肺癌(CEA、MAGE-3、NY-ESO-1）、淋巴样细胞源性白血病(亲环蛋白b)、黑色素瘤(p5蛋白、gp75、胎粪抗原、GM2和GD2神经节苷脂、Melan-A/MART-1、cdc27、MAGE-3、p21ras、gp100.sup.Pmel117)、骨髓瘤(MUC族、p21ras)、非小细胞肺癌(HER2/neu、c-erbB-2)、鼻咽癌(Imp-1、EBNA-1)、卵巢癌(MUC族、HER2/neu、c-erbB-2)、前列腺癌（前列腺特异性抗原(PSA)及其抗原表位PSA-1、PSA-2和PSA-3、PSMA、HER2/neu、c-erbB-2、ga733糖蛋白）、肾癌(HER2/neu、c-erbB-2)、子宫颈和食道鳞状细胞癌（病毒产物，诸如人乳头瘤病毒蛋白）、睾丸癌(NY-ESO-1)和/或T细胞白血病(HTLV-1表位)。
如本文中使用的，术语“样品”包括：包括核酸和/或靶核酸的样本或培养物（例如，微生物培养物）。术语“样品”还意味着包括生物样品和环境样品两者。样品可以包括具有合成起源的样本。样品可以包括来自任何来源的一种或多种微生物，该一种或多种微生物可以源于该来源。“生物样品”可以包括但不限于全血、血清、血浆、脐带血、绒毛膜绒毛、羊水、脑脊髓液、脊髓液、灌洗液（例如，支气管肺泡、胃、腹膜、导管、耳朵、关节镜）、活检样品、尿液、粪便、痰、唾液、鼻粘液、前列腺液、精液、淋巴液、胆汁、眼泪、汗液、母乳、乳房积液、胚胎细胞和胎儿细胞。生物样品可以是血液，并且可以是血浆。如本文中使用的，术语“血液”涵盖全血或血液的任何分数，诸如常规定义的血清和血浆。血浆指代由抗凝剂处理过的血液离心所产生的全血分数。血清指代血液样品凝结后残留的水分部分。环境样品包括环境物质，诸如表面物质、土壤、水和工业样品，以及从食品和乳制品加工仪器、设备、装置、器皿、一次性和非一次性物品中获得的样品。
“代表性”样品可以包括样品的不同亚群，例如，包含肿瘤内所包含的癌细胞的样品。替换地，“代表性”样品可以包含正常和/或对照样品（例如，正常或对照细胞）内的不同亚群，或者可以分别包含测试和正常/对照样品的混合样品（例如，肿瘤细胞和正常细胞）。进一步有利地，这些代表性样品可以被用于多种测定方法中，而不会损害在传统诊断测定中使用样本的能力。在示例性实施例中，可以使用本文所述的装置和方法、通过分析样品（例如，包含肿瘤细胞的样品）来产生代表性样品。在一些实施例中，可以通过本文所述的装置和方法来分析代表性样品。此外，通过使用本文所述的装置和方法对样品进行分析所产生的代表性样品可以同时以几种不同的测定格式使用，以便检测样品内的样品的甚至是次要亚群的存在，例如，肿瘤或淋巴结。
如本文中使用的，术语“靶分析物”意图意味着其存在要被检测、测量、分离、浓缩和/或经受另外的测定和分析的任何分析物。在示例性实施例中，所述分析物可以是但不限于任何离子、分子、核酸、生物标志物、细胞或细胞群（例如，期望的细胞）等等，期望在另外的测定中对其进行检测、测量、分离、浓缩和/或使用。在示例性实施例中，靶分析物可以得自本文所述的任何样品。
术语“分析”通常指代涉及物理、化学、生化或生物学分析的过程或步骤，其包括表征、测试、测量、优化、分离、合成、添加、过滤、溶解或混合。
术语“化学物质”指代物质、化合物、混合物、溶液、乳液、分散体、分子、离子、二聚体、大分子（诸如聚合物或蛋白质）、生物分子、沉淀物、晶体、化学部分或基团、颗粒、纳米颗粒、试剂、反应产物、溶剂或流体，它们中的任何一种都可以以固态、液态或气态存在，并且其通常是分析的对象。
术语“蛋白质”通常指代通常以特定序列连接在一起的一组氨基酸。蛋白质可以是天然存在的，或者可以是人造的。如本文中使用的，术语“蛋白质”包括：已被修饰以包含以下部分或基团的氨基酸序列，该部分或基团诸如是糖、聚合物、金属有机基团、荧光或发光基团、增强或参与诸如分子内或分子间电子转移之类的过程的部分或基团、促进或诱导蛋白质采取特定构象或多系列构象的部分或基团、阻碍或抑制蛋白质采取特定构象或多系列构象的部分或基团、诱导、增强或抑制蛋白质折叠的部分或基团、或掺入氨基酸序列并意图修改序列的化学、生化或生物学属性的其他部分或基团。如本文中使用的，蛋白质包括但不限于酶、结构元素、抗体、激素、电子载体和其他参与诸如细胞过程或活动之类的过程的大分子。蛋白质通常具有多达四个结构水平，包括一级、二级、三级和四级结构。
出于本公开的目的，将理解的是，当给定的组件（诸如层、区域、液体或基板）在本文中被称为被设置或形成在另一组件“上面”、“之中”或“之处”时，该给定的组件可以直接在另一个组件上，或者替换地，也可以存在中间组件（例如，一个或多个缓冲层、中间层、电极或触点）。将进一步理解的是，术语“设置在……上”和“形成在……上”可互换地使用，以描述给定组件相对于另一组件如何定位或位于何处。因此，术语“设置在……上”和“形成在……上”并不意图引入与材料传输、沉积或制造的特定方法有关的任何限制。
术语“连通”在本文中被用来指示两个或更多个组件或元件之间的结构、功能、机械、电学、光学、热或流体关系、或其任何组合。照此，一个组件被称为与第二组件连通的事实不意图排除附加组件可能存在于第一和第二组件之间、和/或可操作地与第一和第二组件相关联或接合的可能性。
如本文中使用的，“受试者”指代要治疗的哺乳动物受试者（诸如人、啮齿动物、非人灵长类动物、犬、牛、绵羊、马、猫等）和/或从其获得生物样品的受试者。
术语“肿瘤”指代团块或赘生物，其本身被定义为细胞的异常新生长，它们通常比正常细胞生长得更快，并且如果不经治疗将继续生长，有时会导致对相邻结构的损坏。肿瘤大小可能相差很大。肿瘤可以是实体的或液体填充的。肿瘤可以指代良性（非癌性，通常无害）、恶性前（癌前）或恶性（癌性）生长。癌性、癌前和癌性生长之间的分界线并不总是很清楚（有时确定哪种是哪种可能是任意的，尤其是在肿瘤处于频谱中间的情况下），但是每种类型的生长都具有一般属性。良性肿瘤是非恶性/非癌性肿瘤。良性肿瘤通常是局部的，并且不会扩散（转移）到身体的其他部位。大多数良性肿瘤对治疗反应良好。然而，如果不加以治疗，一些良性肿瘤会长大并且因其大小而导致严重的疾病。以这种方式，良性肿瘤可以模仿恶性肿瘤，并且因此有时会被治疗。恶性前或癌前肿瘤尚不是恶性的，但已预示会恶化。恶性肿瘤是癌性生长。它们通常对治疗有抵抗力，可能扩散到身体的其他部位，并且有时在去除后会复发。“癌症”是恶性生长（恶性肿瘤或赘生物）的另一个术语。
不同肿瘤的毒力有所不同。某些癌症可能相对易于治疗和/或治愈，而其他癌症则更具侵略性。肿瘤毒力可以至少部分地通过差异基因表达来确定。在癌细胞（包含恶性前和/或恶性肿瘤的细胞）中，损坏了允许细胞使基因激活或沉默的机制。结果，通常存在对特定于其他组织和/或其他发育阶段的基因的异常激活。例如，在肺癌中，表达特定于游动精子产生的基因的肿瘤细胞极具毒性（是高风险的癌症，其展现出增强的增殖能力，并且展现出躲避人体免疫系统的天赋），这些细胞应当保持沉默。还已经示出的是，在几乎所有癌症中，种系和胎盘中的数十种特定基因被异常激活。参见，例如，Rousseaux等人的“EctopicActivation of Germline and Placental Genes Identifies Aggressive Metastasis-Prone Lung Cancers”（科学转化医学(2013)5(186)：186）。因此，由于基因的上调或下调可能与特定癌症的强毒形式相关联，有可能在诊断阶段就能够预测哪些癌症具有很高的复发风险和致命预后，即使是在肿瘤发展的早期阶段就对肿瘤进行了充分治疗的病例中也有可能。
装置和方法
本公开通常描述了用于样品分析的新颖装置和方法，其中，所述装置和方法包括实施表位电泳。在示例性实施例中，与常常被用于常规等速电泳的毛细管或微流体通道设计相反，所述装置和方法包括使用同心或多边形盘（例如，圆形）设计来实施表位电泳。如本文中讨论的，本公开的装置和方法赋予众多有利的属性和特征。例如，用于表位电泳的装置的架构使得能够分析大的样品体积，例如，15 mL或更多的样品和/或生物样品，而常规的毛细管或微流体技术通常仅被装备成处理微升规模的体积。另外，本装置和方法允许从样品和/或生物样品中提取全基因组和/或整个核酸含量，而当使用常规的基于毛细管或微流体的装置和方法、特别是基于ITP的毛细管或微流体的装置和方法时，这样的提取将是困难的。附加地，通过使用本文所述的装置和方法达到的靶核酸的高效提取有助于下游体外诊断方法，其中靶核酸（例如，DNA和/或RNA）的量与在所述下游IVD测定中可以实现的灵敏度直接相关。有时，可以使用常规地在其表面上结合核酸的旋转柱或磁性玻璃颗粒，以便实施核酸的提取。与这些常规方法相比，本文所述的装置和方法可以赋予以下优点中的任何一个或多个优点：与基于柱或珠的提取方法相比，提取产率更高（可能无损失）；与MagNA Pure或其他台式仪器的较大占地面积相比，装置设置更为简单；与被应用于类似用途的其他装置相比，可能有更快的样品周转时间和较高的可并行性；易于与其他基于微流体的系统集成，以用于对所提取的核酸进行下游处理。此外，平坦的通道通常可以在本文所述的装置和方法中使用，并且与通常在毛细管和/或微流体装置中使用的窄通道相比，所述通道架构通常可以具有有利的传热能力。照此，使用所述平坦通道可以防止样品和/或聚焦样品的过热或沸腾。另外，本文所述的装置和方法常常允许进行温和的样品收集，这在实行全基因组提取、微生物提取、期望靶细胞（诸如干细胞、肿瘤细胞（例如，循环肿瘤细胞）、或其中合期望地保留细胞功能的其他稀有细胞）或其他不稳定分析物的提取时通常可能是重要的特征。通常，常规的全基因组提取可以以使用移液管为特征，这可能会剪切基因组DNA。在一些实施例中，本文所述的装置和方法在一些示例性实施例中允许获得样品而无需可能受损坏的移液，其中，通过移液对样品的损坏可能是一个担忧。在另外的实施例中，本文所述的装置和方法可以允许全基因组提取，其中，由于使用所述装置和方法，全基因组的任何部分的剪切和/或损坏可能不会发生或者可能是最小限度的。
另外，本公开通常涉及用于样品分析的装置和方法。如本文所述，用于样品分析的装置和方法通常涉及使用所述装置或方法实施表位电泳。用于实施表位电泳的装置通常包括足以实施所述表位电泳的一个或多个电极的布置。在示例性实施例中，所述装置包括多边形或圆形的几何形状。在使用这样的示例性装置进行基于表位电泳的样品分析期间，该装置的表位电泳区可以从多边形或圆形的边缘向该多边形或圆形的中心移动。所述多边形可以选自三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形，和/或所述多边形可以具有3、4、5、6、7、8、9、10-20、20-50或50-100或更多个边。另外，在示例性实施例中，用于实施表位电泳的装置可以包括便于分析期望的样品体积的任何装置尺寸，例如直径、例如深度。在示例性实施例中，装置的大小可以与所使用的体积成比例。在一些实施例中，装置可以包括范围从约1 mm或更大到约20 mm或更大的直径。
在示例性实施例中，电流可以通过一个或多个高电压连接和系统的中心中的接地连接施加在所述装置中。在另外的示例性实施例中，本文所述的用于样品分析的装置可以包括玻璃、陶瓷和/或塑料。特别是在使用玻璃和/或陶瓷时，这些材料可以导致改善的传热属性，这在装置操作期间可能是有益的。例如，由于圆形或同心ITP装置的扁平通道与窄通道相比具有良好的传热能力，因此可以防止聚焦材料的过热（或沸腾）。附加地，在另外的实施例中，电流/电压编程也可以适合于调整装置的焦耳热。
在示例性实施例中，用于样品分析的装置可以包括一个或多个电极的二维布置，其中，所述布置足以实施表位电泳。在另外的示例性实施例中，所述一个或多个电极可以包括一个或多个环形（圆形）电极，和/或所述一个或多个电极可以以多边形的形状布置。所述多边形可以选自三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形，和/或所述多边形可以具有3、4、5、6、7、8、9、10-20、20-50或50-100或更多个边。在示例性实施例中，可以布置所述装置的所述一个或多个电极，使得所述布置包括范围从约1 mm到约20 mm的直径或宽度。在另外的示例性实施例中，所述装置的一个或多个电极的布置可以包括在所述装置的中心处的电极。在一些实施例中，所述装置的所述一个或多个电极可以包括：镀铂和/或镀金的不锈钢环；一个或多个不锈钢电极；和/或一个或多个石墨电极。另外，在一些实施例中，所述一个或多个电极可以包括线电极。在示例性实施例中，所述一个或多个电极的布置可以包括多于一个规则隔开的电极的布置。在一些实施例中，所述一个或多个电极的布置可以包括多于一个电极的非线性连续布置。在一些实施例中，所述一个或多个电极的布置可以包括形成为期望形状（例如，圆形）的单线电极。在一些实施例中，所述一个或多个电极的布置可以包括线电极的阵列。在示例性实施例中，用于样品分析的装置可以是一次性装置。所述一次性装置可以包括不锈钢和/或石墨电极。在其他示例性实施例中，用于样品分析的装置可以起到台式仪器的作用，即，该装置可以包括工作站和/或可以是可重复使用的。
此外，在另外的示例性实施例中，如本文所述的用于样品分析的装置可以包括容纳1μl或更少、1μl或更多、10μl或更多、100μl或更多、1 mL或更多、4 mL或更多、5 mL或更多、10 mL或更多、或15 mL或更多的样品体积的尺寸。在示例性实施例中，所述体积可以是约15 mL。在示例性实施例中，所述样品可以通过所述装置顶部中的开口被注入到装置中。在另外的实施例中，使用所述装置可以导致在装置的中心中进行收集的聚焦样品，并且另外，在一些实施例中，所述样品可以从所述装置的中心收集。在一些实施例中，可以通过在装置的中心处冲出凝胶来收集样品，该装置可以包含聚焦样品。在一些实施例中，样品可以收集在位于装置的中心处的管中。在一些实施例中，一旦聚焦样品到达装置的中心，就可以通过用移液管吸出聚焦样品来收集样品。在示例性实施例中，所述样品可以包含靶分析物。在另外的实施例中，向所述装置施加电可以将样品所包含的靶分析物聚焦到聚焦区中，并且另外，可以在表位电泳之后从所述装置收集所述靶分析物。在另外的示例性实施例中，用于使用本文所述的任何表位电泳的装置或方法进行分析的样品可以包括生物样品，诸如血液和/或血浆。所述血液和/或血浆可以包含靶分析物，例如，靶核酸。在一些实施例中，所述血液和/或所述血浆的体积可以是约4 mL。所述血液和/或血浆可以得自受试者。在示例性实施例中，用于使用本文所述的表位电泳的任何装置或方法进行分析的样品可以包含可以从所述装置分离和/或聚焦和/或收集的一种或多种生物标志物。
另外，在示例性实施例中，所述用于样品分析的装置可以进一步包括前导电解质和尾随电解质。在示例性实施例中，当前导离子的有效电泳迁移率比感兴趣的（一种或多种）样品离子的有效电泳迁移率更高时，本领域技术人员已知的被用于等速电泳的所有常见电解质都可以供本装置使用。对应地，对于所选终止离子，相反的情况可能通常是正确的。在示例性实施例中，所述装置可以被用于阳离子分离/电泳（正模式）或用于阴离子分离/表位电泳（负模式）。在另外的示例性实施例中，用于使用表位电泳进行阴离子分离的常见前导电解质可以包括例如用合适的碱（例如组氨酸、TRIS、肌酐等等）缓冲至期望的pH的氯化物、硫酸盐或甲酸盐。另外，相对于前导离子，用于进行阴离子分离的表位电泳的所述前导电解质的浓度范围可以是从5 mM到1 M。对应地，所述终止离子然后常常可以包括MES、MOPS、HEPES、乙酸根、谷氨酸根和其他弱酸的阴离子以及低迁移率阴离子。所述用于以正模式进行表位电泳的终止电解质的浓度范围为：相对于终止离子的从5 mM到10 M。在一些实施例中，由于该装置可以以正模式（阳离子种类的分离/浓缩）或以负模式（阴离子种类的分离/浓缩）进行操作，所以所述用于样品分析的装置可以用于范围广泛的分析物，其范围从例如小的无机和有机离子到大型生物聚合物（包括肽、蛋白质、多糖和DNA），或者甚至是包括细菌和病毒的颗粒。
在一些实施例中，对于阳离子分离，用于表位电泳的常见前导离子通常可以包括例如：钾、铵或钠，其中具有作为最常见的缓冲抗衡离子的乙酸盐或甲酸盐。然后，反应氢氧离子移动边界用作由任何弱酸形成的通用终止电解质。
在一些实施例中，在正模式和负模式两者中，前导离子浓度的增加可以导致样品区成比例地增加，这以对于给定的施加电压具有增加的电流（功率）为代价。典型的浓度通常在10-20 mM范围内；然而，也可以使用更高的浓度。
在另外的示例性实施例中，用于样品分析的装置可以包括由凝胶、粘性添加剂稳定的、和/或以其他方式与终止电解质在水动力学上分离的前导电解质。所述凝胶或水动力学分离可以防止在装置操作期间前导和终止电解质的混合。附加地，所述凝胶可以包含不带电荷的材料或形成凝胶的任何其他材料，诸如例如琼脂糖、聚丙烯酰胺、支链淀粉等等。特别地，这包括所有类型的水凝胶。在一些实施例中，凝胶可以抵抗pH的变化，例如，酸或碱稳定的凝胶。在另外的实施例中，所述装置可以包括其直径的范围为从约10μm到约20 mm的厚度（高度）的前导电解质。在一些实施例中，最大厚度通常可以是可以在整个所述厚度上导致均匀电场的厚度。在厚度可能是使得电场并不均匀的实施例中，电场可能不会线性变化，然而，表位电泳的基本原理仍然可以适用，并且靶分析物的分离、浓缩、聚焦和/或收集仍可以根据需要发生。在一些实施例中，可以使用大于20 mm的厚度，并且可以使用弯曲的装置架构来获得线性行为。在一些实施例中，前导和/或尾随电解质可以包括具有期望缓冲容量的电解质。例如，前导电解质可以包括其缓冲容量最小化和/或抵消由于实施表位电泳而可能发生的任何pH变化的电解质，使得所有表位电泳区上的pH可以几乎相同，或是相同的。例如，HCl组氨酸可以被用作具有合期望的缓冲容量的前导电解质。另外，在一些实施例中，可以使用pH稳定的凝胶。
在一些实施例中，所述装置可以包括在前导电解液池中的电极，该前导电解液池通过管与浓缩器连接。所述管可以通过半透膜直接连接或在一端封闭。另外，所述浓缩器可以在线连接到其他装置，诸如例如毛细管分析仪、色谱仪、PCR装置、酶促反应器等等。附加地，在没有包含所述前导电解质的凝胶的情况下，所述管可以被用来在布置中提供前导电解质的逆流。
在示例性实施例中，用于样品分析的装置可以包括凝胶、或可以被用来稳定前导电解质的其他材料。在另外的实施例中，用于样品分析的装置可以包括凝胶，并且所述凝胶可以帮助避免不想要的样品污染。例如，用于样品分析的装置可以被用来提取ctDNA，并且所述凝胶可以被用来帮助避免ctDNA被基因组DNA污染。为了避免所述不想要的污染，凝胶可以具有这样的组成，以便允许ctDNA而不是基因组DNA迁移穿过所述凝胶。这样的原理可以应用于其他样品分析，其中避免污染感兴趣的样品/靶分析物可能是有益的。在另外的实施例中，网状聚合物和/或多孔材料可以以与用于样品分析的装置中的凝胶相似的方式使用，该方式诸如例如是滤纸或水凝胶。所述网状聚合物和/或多孔材料的选择可以是有助于实施期望的分离/浓缩、和/或有助于防止不期望的样品污染的选择。例如，可以选择不准许蛋白质通过/迁移，但是可以允许靶核酸通过/迁移的材料。在另外的示例性实施例中，用于样品分析的装置可以不以凝胶为特征，并且仍然可以实施用于样品分析的表位电泳，其可以以聚焦和/或浓缩和/或收集靶分析物和/或期望的样品为特征。
在示例性实施例中，用于样品分析的装置可以包括至少一个电解液池、至少两个电解液池、或至少三个电解液池。在一些实施例中，样品可以与前导电解质混合，并且然后被装载到所述装置中。在一些实施例中，样品可以与尾随电解质混合，并且然后被装载到所述装置中。在另外的实施例中，样品可以与导电溶液混合，并且被装载到所述装置中。另外，在一些实施例中，样品可以包含用于表位电泳的合适的终止离子，并且可以被装载到所述装置中。使用这样的样品可以消除终止电解质区。
在另外的示例性实施例中，所述装置可以被用来浓缩靶分析物，例如，从约2倍或更多到约1000倍或更多。在一些实施例中，所述靶分析物可以包含靶核酸。在另外的实施例中，所述靶分析物可以包含小的无机和有机离子、肽、蛋白质、多糖、DNA、或微生物，诸如细菌和/或病毒。
此外，在另外的示例性实施例中，如本文所述的用于样品分析的装置可以使用恒定电流、恒定电压或恒定功率进行操作。当操作使用圆形架构的装置（例如，包含一个或多个圆形电极的装置），并且进一步使用恒定电流进行操作时，用于计算从半径r开始的距离d处的速度v的表位电泳边界速度方程由下式给出：.。在操作使用圆形架构的装置（例如，包含一个或多个圆形电极的装置），并且使用恒定电压进行操作时，用于计算从半径r开始的距离d处的速度v的表位电泳边界速度方程由下式给出：.。当操作使用圆形架构的装置（例如，包含一个或多个圆形电极的装置），并且使用恒定功率进行操作时，用于计算从半径r开始的距离d处的速度v的表位电泳边界速度方程由下式给出：/>.。在另外的实施例中，可以被用来在所述装置中实施表位电泳的电压或电流或功率可以在分立的阶段中变化。例如，可以以第一值施加电流或电压或功率，以允许在装置内和/或在实施本文所述的任何方法期间以及在所述分离和分组发生之后，对电解质和/或带电物质进行分离和分组，如对于分析给定样品所期望的，电流或电压或功率可以以第二值施加以增加或减小表位电泳的速率。在其中使用非圆形多边形架构的实施例中，电场可以不像圆形或球形架构的情况下那样线性地变化。另外，在可以使用电极的非连续布置的实施例中，电场可以以产生电解质和/或样品的星形布置的方式变化。例如，如果在用于样品分析的装置中使用形成圆形形状的基于点的电极的阵列，则由于基于点电极的阵列所生成的电场，所得到的电解质和/或样品等的区可以形成星形而不是圆形。
在另外的示例性实施例中，用于样品分析的装置可以被用来从样品（例如，生物样品）中提取核酸。所述样品可以包括全血或血浆。所述样品可以包括细胞培养物，可以从该细胞培养物中收获靶分析物，诸如整个基因组。所述核酸可以包含一种或多种靶核酸，例如，肿瘤DNA和/或ctDNA。在示例性实施例中，用于样品分析的装置可以被用来聚焦和收集肿瘤DNA和/或循环肿瘤DNA(ctDNA)、和/或循环cfDNA（例如，存在于来自孕妇的血液或血浆中的那些）、和/或在特定条件下表达蛋白质过量或低表达的循环DNA，其然后可以可选地经受进一步的下游分析，诸如核酸测序和/或其他体外诊断应用。这样的下游体外应用包括作为示例的疾病检测，诸如癌症诊断和/或癌症预后和/或癌症分期、感染状况的检测、亲子分析、胎儿染色体异常的检测（诸如非整倍性）、胎儿遗传性状的检测、妊娠相关疾病的检测、自身免疫或炎性疾病的检测、以及大量其他潜在用途。
在示例性实施例中，用于样品分析的装置可以被用来聚焦和收集靶核酸，并且所述靶核酸可以具有任何期望的大小。例如，所述靶核酸可以是5 nt更少、10 nt或更少、20nt或更少、30 nt或更少、50 nt或更少、100 nt或更少、1000 nt或更少、10,000 nt或更少、100,000 nt或更少、1,000,000 nt或更少、或1,000,000 nt或更多。在一些实施例中，所述装置可以被用来从无细胞DNA中提取靶核酸。另外，在示例性实施例中，所述装置可以被用来从样品中浓缩和收集靶分析物。所述样品可以包括生物样品。在另外的实施例中，所述靶分析物可以被用于一种或多种下游体外诊断应用。另外，在示例性实施例中，用于样品分析的装置可以在线连接到其他装置，诸如例如毛细管分析仪、色谱仪、PCR装置、酶促反应器等等，和/或可以使用任何其他装置来实施进一步的样品分析，例如，与IVD应用相关联的装置。在另外的示例性实施例中，用于样品分析的装置可以在利用核酸测序库制备的工作流程中使用。此外，在其他实施例中，用于样品分析的装置可以供液体处理机器人使用，该液体处理机器人可以可选地被用来对可能已经从所述装置聚焦和/或收集的样品实施下游分析。
在附加的示例性实施例中，使用所述装置可以导致以下各项中的任何一个或多个：与基于柱或珠的提取方法相比，提取产率更高（可能无损失）；与MagNA Pure或其他台式仪器的较大占地面积相比，装置设置更为简单；与被应用于类似用途的其他装置相比，可能有更快的样品周转时间和较高的可并行性；易于与其他基于微流体的系统集成，以用于对所提取的核酸进行下游处理。
另外，本公开通常涉及一种样品分析方法，其包括实施表位电泳来分析所述样品。所述方法可以通过使用本文所述的用于样品分析的任何装置来实施。在示例性实施例中，所述方法进一步包括：a. 提供一种用于实施表位电泳的装置，诸如本文所述的那些；b. 在所述装置上提供样品，其中，所述样品包含一种或多种靶分析物；c. 在所述装置上提供前导电解质和尾随电解质；d. 使用所述装置实行表位电泳；以及e. 收集所述一种或多种靶分析物。在示例性实施例中，所述用于样品分析的装置可以包括多边形或圆形的几何形状。在另外的示例性实施例中，装置的表位电泳区可以在表位电泳期间从多边形或圆形的边缘向该多边形或圆形的中心移动。所述多边形可以选自三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形，和/或所述多边形可以具有3、4、5、6、7、8、9、10-20、20-50或50-100或更多个边。另外，在示例性实施例中，所述装置可以包括便于分析期望的样品体积的任何装置尺寸，例如直径、例如深度。在示例性实施例中，所述装置的大小可以与所使用的体积成比例。在示例性实施例中，所述装置可以包括范围在从约1 mm或更大到约20 mm或更大的直径。
在示例性实施例中，所述样品分析的方法可以包括：使用表位电泳，这可以通过使用一个或多个电极的二维布置来实施。在一些实施例中，所述方法可以包括：通过使用一个或多个环形（圆形）电极，和/或通过使用以多边形的形状布置的一个或多个电极来实施表位电泳。所述多边形可以选自三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形，和/或所述多边形可以具有3、4、5、6、7、8、9、10-20、20-50或50-100或更多个边。在示例性实施例中，所述电极的布置的直径或宽度可以在从约10 mm到约20 mm的范围内。另外，在所述样品分析的方法的一些实施例中，所述方法可以进一步包括：在装置的中心处使用电极来实施表位电泳。在所述方法的示例性实施例中，可以被用于实施表位电泳的一个或多个电极可以包括：一个或多个镀铂和/或镀金的不锈钢环；一个或多个不锈钢电极；和/或一个或多个石墨电极。在所述方法的一些实施例中，一个或多个线电极可以被用来实施表位电泳。在所述方法的示例性实施例中，多于一个规则隔开的电极的布置可以被用来实施表位电泳。在另外的实施例中，在如本文所述的样品分析的方法期间，可以通过一个或多个高电压连接和系统的中心中的接地连接来施加电流。在一些实施例中，所述一个或多个电极的布置可以包括多于一个电极的非线性连续布置。在一些实施例中，所述一个或多个电极的布置可以包括形成为期望形状（例如，圆形）的单线电极。在一些实施例中，所述一个或多个电极的布置可以包括线电极的阵列。在所述方法的示例性实施例中，用于实施所述样品分析的方法的装置可以是一次性装置。所述一次性装置可以包括不锈钢和/或石墨电极。在所述方法的其他示例性实施例中，根据本文所述的方法的用于样品分析的装置可以起到台式仪器的作用，即，该装置可以包括工作站和/或可以是可重复使用的。
此外，在另外的示例性实施例中，所述方法可以使用1μl或更少、1μl或更多、10μl或更多、100μl或更多、1 mL或更多、4 mL或更多、5 mL或更多、10 mL或更多、或15 mL或更多的样品体积。在一些实施例中，所述体积可以是约15 mL。在示例性实施例中，当实践本文所述的方法时，样品可以通过顶部中的开口被注入到装置中。在所述方法的另外的示例性实施例中，可以聚焦样品，并且所述样品可以在装置的中心中进行收集。在所述方法的一些实施例中，可以通过在用于样品分析的装置的中心处冲出凝胶来收集样品，该装置可以包含聚焦样品。在所述方法的一些实施例中，样品可以收集在位于用于样品分析的装置的中心处的管中。在所述方法的一些实施例中，一旦聚焦样品到达用于样品分析的装置的中心，就可以通过用移液管吸出聚焦样品来收集样品。在示例性实施例中，聚焦样品可以包含靶分析物。在所述方法的另外的示例性实施例中，可以在表位电泳之后从装置的中心收集样品。在另外的实施例中，施加电以实施所述方法将样品所包含的靶分析物聚焦到聚焦区中。然后可以在表位电泳之后收集所述靶分析物。在本文所述的方法的另外的示例性实施例中，用于使用本文所述的表位电泳的任何装置或方法进行分析的样品可以包括生物样品，诸如血液和/或血浆。所述血液和/或血浆可以包含靶分析物，例如，靶核酸。在一些实施例中，所述血液和/或所述血浆的体积可以是约4 mL。所述血液和/或血浆可以得自受试者。在示例性实施例中，用于使用本文所述的任何表位电泳方法进行分析的样品可以包含可以被分离和/或聚焦和/或收集的一种或多种生物标志物。
在另外的实施例中，所述方法可以进一步包括：使用前导电解质和尾随电解质。另外，在一些实施例中，所述表位电泳可以被用于阳离子分离/表位电泳（正模式）和/或阴离子分离/表位电泳（负模式）。在另外的示例性实施例中，用于使用表位电泳进行阴离子分离的常见前导电解质可以包括例如用合适的碱（例如组氨酸、TRIS、肌酐等等）缓冲至期望的pH的氯化物、硫酸盐或甲酸盐。另外，相对于前导离子，用于进行阴离子分离的表位电泳的所述前导电解质的浓度范围可以是从5 mM到1 M。对应地，所述终止离子然后常常可以包括MES、MOPS、HEPES、乙酸根、谷氨酸根和其他弱酸的阴离子以及低迁移率阴离子。所述用于以正模式进行表位电泳的终止电解质的浓度范围为：相对于终止离子的从5 mM到10 M。在一些实施例中，由于该装置可以以正模式（阳离子种类的分离/浓缩）或以负模式（阴离子种类的分离/浓缩）进行操作，所以所述用于样品分析的方法可以用于范围广泛的分析物，其范围从例如小的无机和有机离子到大型生物聚合物（包括肽、蛋白质、多糖和DNA），或者甚至是包括细菌和病毒的颗粒。
在一些实施例中，对于阳离子分离，用于表位电泳的常见前导离子通常可以包括例如：钾、铵或钠，其中具有作为最常见的缓冲抗衡离子的乙酸盐或甲酸盐。然后，反应氢氧离子移动边界用作由任何弱酸形成的通用终止电解质。
在一些实施例中，在正模式和负模式两者中，前导离子浓度的增加可以导致样品区成比例地增加，这以对于给定的施加电压具有增加的电流（功率）为代价。典型的浓度通常在10-20 mM范围内；然而，也可以使用更高的浓度。
在一些实施例中，所述方法可以包括：使用前导电解质，该前导电解质由凝胶、粘性添加剂稳定，或以其他方式与终止电解质在水动力学上分离。所述凝胶或水动力学分离可以防止在装置操作期间前导和终止电解质的混合。附加地，所述凝胶可以包含不带电荷的材料，诸如例如琼脂糖、聚丙烯酰胺、支链淀粉等等。在一些实施例中，所述方法可以包括：使用其直径的范围为从约10μm到约20 mm的厚度（高度）的前导电解质。在一些实施例中，最大厚度通常可以是可以在整个所述厚度上导致均匀电场的厚度。在厚度可能是使得电场并不均匀的实施例中，电场可能不会线性变化，然而，表位电泳的基本原理仍应适用，并且靶分析物的分离、浓缩、聚焦和/或收集仍可以根据需要发生。在一些实施例中，可以使用大于20 mm的厚度，并且可以使用弯曲或球形的装置架构来获得线性行为。
在本文所述的用于样品分析的方法的示例性实施例中，用于样品分析的方法可以包括：结合表位电泳使用凝胶，所述凝胶可以被用来在根据所述方法进行样品分析的装置中稳定前导电解质。在所述方法的另外的实施例中，一种方法可以包括：使用凝胶，并且所述凝胶可以帮助避免不想要的样品污染。例如，用于样品分析的方法可以被用来提取ctDNA，并且所述凝胶可以被用来帮助避免ctDNA被基因组DNA污染。为了避免所述不想要的污染，凝胶可以具有这样的组成，以便允许ctDNA而不是基因组DNA迁移穿过所述凝胶。这样的原理可以应用于其他样品分析，其中避免污染感兴趣的样品/靶分析物可能是有益的。在另外的实施例中，网状聚合物和/或多孔材料可以以与用于样品分析的方法中的凝胶相似的方式使用，该方式诸如例如是滤纸或水凝胶。所述网状聚合物和/或多孔材料的选择可以是有助于实施期望的分离/浓缩、和/或有助于防止不期望的样品污染的选择。例如，可以选择不准许蛋白质通过/迁移，但是将允许靶核酸通过/迁移的材料。在另外的示例性实施例中，用于样品分析的方法可以不以凝胶为特征，并且仍然可以实施用于样品分析的表位电泳，其可以以聚焦和/或浓缩和/或收集靶分析物和/或期望的样品为特征。
在样品分析的方法的另外的实施例中，在实施所述表位电泳之后，可以使用毛细管分析仪、色谱仪、PCR装置、酶促反应器等等来进一步评估由所述方法得到的浓缩样品。在所述方法的一些实施例中，可以首先将前导电解质装载到用于实施圆形或同心等速电泳的装置中，并且然后可以装载与终止电解质混合的样品。在所述方法的另外的实施例中，样品可以与前导电解质混合，并且被装载到用于实施表位电泳的装置中，并且然后可以装载终止电解质。在所述方法的另外的实施例中，可以将样品与导电溶液混合，并且然后被装载到用于实施表位电泳的装置中。在所述方法的示例性实施例中，可以将包含用于表位电泳的合适终止离子的样品装载到用于实施表位电泳的装置中，并且使用所述样品可以消除终止电解质区。
在示例性实施例中，所述方法可以浓缩靶分析物，例如，从约2倍或更多到约1000倍或更多。在示例性实施例中，所述靶分析物可以包含靶核酸。在另外的示例性实施例中，所述靶分析物可以包含小的无机和有机离子、肽、蛋白质、多糖、DNA、细菌和/或病毒。
在另外的实施例中，可以通过使用恒定电流、恒定电压或恒定功率来实施所述样品分析的方法。当使用恒定电流和包括使用进一步包括圆形架构的样品分析的装置（例如，包含一个或多个圆形电极的装置）的方法时，用于计算从半径r开始的距离d处的速度v的表位电泳边界速度方程由下式给出：。当使用恒定电压和包括使用进一步包括圆形架构的样品分析的装置（例如，包含一个或多个圆形电极的装置）的方法时，用于计算从半径r开始的距离d处的速度v的表位电泳边界速度方程由下式给出：/>。当使用恒定功率和包括使用进一步包括圆形架构的样品分析的装置（例如，包含一个或多个圆形电极的装置）的方法时，用于计算从半径r开始的距离d处的速度v的表位电泳边界速度方程由下式给出：/>。在另外的实施例中，可以被用来实施表位电泳的电压或电流或功率可以在分立的阶段中变化。例如，可以以第一值施加电流或电压或功率，以允许在装置内和/或在实施本文所述的任何方法期间以及在所述分离和分组发生之后，对电解质和/或电荷物质进行分离和分组，如对于分析给定样品所期望的，电流或电压或功率可以以第二值施加以增加或减小表位电泳的速率。在其中使用非圆形多边形架构的实施例中，电场可以不像圆形架构的情况下那样线性地变化。另外，在其中可以使用电极的非连续布置的实施例中，电场可以以产生电解质和/或样品的星形布置的方式变化。例如，如果在用于样品分析的方法中使用形成圆形形状的基于点的电极的阵列，则由于基于点电极的阵列所生成的电场，所得到的电解质和/或样品等的区可以形成星形而不是圆形。
在另外的实施例中，样品分析的方法可以包括：从样品（例如，生物样品）中提取核酸。所述样品可以包括全血或血浆。所述样品可以包括细胞培养物，可以从该细胞培养物中收获靶分析物，诸如整个基因组。所述核酸可以包含一种或多种靶核酸，例如，肿瘤DNA和/或ctDNA和/或cfDNA。在示例性实施例中，用于样品分析的方法可以包括：聚焦和收集肿瘤DNA和/或循环肿瘤DNA(ctDNA)、和/或循环无细胞DNA（例如，无细胞胎儿DNA(cfDNA)），其然后可以可选地经受进一步的下游分析，诸如测序和/或其他体外诊断应用。在示例性实施例中，用于样品分析的方法可以包括聚焦和收集靶核酸，并且所述靶核酸可以具有任何期望的大小。例如，所述靶核酸可以是5 nt或更少、10 nt或更少、20 nt或更少、30 nt或更少、50nt或更少、100 nt或更少、1000 nt或更少、10,000 nt或更少、100,000 nt或更少、1,000,000 nt或更少、或1,000,000 nt或更多。在另外的实施例中，所述方法可以被用来从无细胞DNA中提取靶核酸。此外，在一些实施例中，所述方法可以被用来从样品中浓缩和收集靶分析物。在一些实施例中，所述样品可以包括生物样品。在另外的实施例中，所述靶分析物可以被用于一种或多种下游体外诊断应用。另外，在示例性实施例中，用于样品分析的方法可以包括：根据本文所述的方法使用用于样品分析的装置，并且进一步地，其中，所述装置可以在线连接到其他装置，诸如例如毛细管分析仪、色谱仪、PCR装置、酶促反应器等等，和/或可以被用来实施进一步的样品分析的任何其他装置（例如，与IVD应用相关联的装置）。在进一步的示例性实施例中，用于样品分析的方法可以在利用核酸测序库制备的工作流程中使用。此外，在另外的实施例中，用于样品分析的方法可以供液体处理机器人使用，该液体处理机器人可以可选地被用来对可能已经从根据所述方法使用的用于样品分析的装置聚焦和/或收集的样品实施下游分析。
在示例性实施例中，所述方法可以导致以下各项中的任何一个或多个：与基于柱或珠的提取方法相比，提取产率更高（可能无损失）；与MagNA Pure或其他台式仪器的较大占地面积相比，装置设置更为简单；与被应用于类似用途的其他装置相比，可能有更快的样品周转时间和较高的可并行性；易于与其他基于微流体的系统集成，以用于对所提取的核酸进行下游处理。
在另外的实施例中，用于表位电泳的装置和/或方法可以聚焦并且允许在任何期望的时间量内收集靶分析物，该期望的时间量允许期望的聚焦和收集发生。在一些实施例中，如本文所述的那样实施聚焦和收集的时间可以是从约1分钟到约30分钟。在一些实施例中，实施本文所述方法的时间可以是约15 min。
装置和方法的应用
在另外的示例性实施例中，根据本公开，本文中公开的装置和方法可以被用于以下应用和/或供以下应用使用。
在示例性实施例中，本文所述的装置和方法可以与代表性样品的IHC分析结合使用。例如，对淋巴结组织（例如，从手术切除的淋巴结制备的）的代表性样品进行的IHC分析可以通过与增殖标志物组合的上皮标志物（例如，利用Ki67的细胞角蛋白8/18双重IHC）的染色来检测极小的肿瘤微转移，使用在原发性肿瘤中呈阳性的标志物，使用其他转移性细胞标志物、或其他诊断标志物。在一些实施例中，本文所述的装置和方法可以被用来分析预先染色的细胞、和/或可以被用来对细胞选择性染色、和/或可以被用来分离、聚焦和收集期望的细胞，该期望的细胞是结合IHC分析技术通过期望标志物/着色剂的存在而标识的。另外，还可以在核酸处检测转移性肿瘤细胞，诸如通过使用旨在识别与癌症相关联的突变的下一代测序面板，该突变包括原发肿瘤中存在的突变。如本文所述，在示例性实施例中，本文中公开的装置和方法可以被用来分离、聚焦/浓缩和收集这样的核酸。此外，在示例性实施例中，可以分离、聚焦/浓缩和/或收集从来自原发和淋巴结的代表性采样而纯化的DNA，以及来自任何远处转移性细胞的循环肿瘤DNA的DNA。
基于此，通过本文所述的发明方法和装置的示例性实施例得到的代表性样品可以促进并且实质上提高对不同类型的肿瘤（即，不同的实体瘤）进行检测、诊断和/或分期的准确性，而与肿瘤组织类型、位置、大小或体积无关。而且，本方法和装置可能可以被用来从假定的正常组织样品或推定的癌前组织（例如，由于遗传风险或先前的癌症而处于罹患癌症的较高风险中的受试者获得）中产生代表性样品，以便识别罕见的细胞类型（诸如癌症干系），在某些实施例中，它们甚至在疾病的任何迹象尚未显现之前就可能存在于其中。
一方面，本文所述的装置和方法可以供给用于产生适于评估肿瘤或淋巴结内的细胞异质性、和/或评估受试者体内特定癌病的预后、和/或确定患有癌病的受试者的适当治疗方案的生物样品的方法和装置，包括：(i)获得组织（诸如肿瘤样品或淋巴结），该组织包含组织的在空间上有区别的区域，或其包含整个肿瘤或其大部分，以及(ii)制备用于分析的样品，以及(iii)使用所述装置和方法来分析包含所述样品的细胞，例如，分离、聚焦/浓缩和/或收集期望的细胞。
在另一方面，本文所述的装置和方法可以提供用于产生适于评估样品（诸如肿瘤样品或淋巴结）内的细胞异质性和/或评估患者体内的特定癌病的预后的生物学样品的装置和方法，包括(i)从实体瘤或淋巴结中获得一个或多个完整活检样品，优选地其中，每个活检样品包含至少约100-200、200-1000、1000-5000、10,000-100,000、100,000-1,000,000个或更多个细胞，(ii)制备用于分析的样品，以及(iii)使用所述装置和方法来分析包含所述样品的细胞，例如，分离、聚焦/浓缩和/或收集期望的细胞。
在另一方面，本文所述的装置和方法可以提供用于产生适于评估受试者是否包含特定癌症的强毒形式、和/或患有癌症的受试者是否包含该特定癌症的强毒形式的生物样品的装置和方法，包括(i)从实体瘤或淋巴结中获得一个或多个完整活检样品，优选地其中，每个活检样品包括至少约100-200、200-1000、1000-5000、10,000-100,000、100,000-1,000,000个或更多个细胞，以及可选地将其固定或保存（诸如福尔马林、石蜡或乙醇固定或保存的样品），以及(ii)制备用于分析的样品，以及(iii)使用所述装置和方法来分析包含所述样品的细胞，例如，分离、聚焦/浓缩和/或收集期望的细胞，以及可选地分离或检测至少一种生物标志物的表达。生物标志物的上调（诸如表达增加）或下调（诸如表达减少）与特定癌症的强毒形式相关联。
在又另一方面，本文所述的装置和方法可以提供用于表征异质性肿瘤内的景观（landscape）和/或检测异质性肿瘤内的遗传上有区别的亚克隆和/或识别肿瘤内的低流行事件和/或确定肿瘤内靶标的流行的装置和方法，包括(i)获得涵盖肿瘤的空间上有区别的区域的肿瘤的一个或多个样品，(ii)制备用于分析的样品，以及(iii)使用所述装置和方法来分析包含所述样品的细胞，例如，分离、聚焦/浓缩和/或收集靶分析物（例如，期望的细胞），可选地产生以下样品，该样品代表异质性肿瘤的景观并且适合表征肿瘤的景观和/或检测异质性肿瘤内的遗传上有区别的亚克隆和/或识别肿瘤内的低流行事件和/或确定肿瘤内的靶标的流行。
在又另一方面，本文所述的装置和方法可以提供用于检测患者体内的假定的正常组织或推定的癌前组织中的癌前细胞或癌细胞的装置和方法，例如，由于基因突变或先前的癌症而处于罹患癌症风险中的人，包括(i)获得假定的正常组织或推定的癌前组织的一个或多个样品，该样品涵盖患者的假定的正常组织或推定的癌前组织的在空间上有区别的区域，(ii)制备用于分析的样品，以及(iii)使用所述装置和方法来分析包含所述样品的细胞，例如，分离、聚焦/浓缩和/或收集期望的细胞，其中，由该装置和/或方法产生的期望的细胞的样品适合于检测稀有癌细胞或癌症干细胞，例如，甚至在患者体内尚未显现疾病的任何迹象之前。
在另一方面，本文所述的装置和方法可以提供以不同的测定格式使用通过任何前述方法所产生的代表性样品及其部分的装置和方法，其中，这些测定可以以高通量实施、同时地或以不同的时间或在不同的位置、和/或通过自动化（完全自动化或半自动化）实行。
在另一方面，通过任何前述装置和方法产生的代表性样品或其部分被存储以供将来使用，例如，被冷冻。
在另一方面，本文所述的装置和方法可以被用来产生代表性样品，其中，所述代表性样品或其部分可以被用来得出对患者样品中的特定癌细胞或细胞类型具有特异性的抗体或抗原，其抗体或抗原潜在地可以用于个性化医学，即，用于生产治疗性或预防性癌症疫苗。
在示例性实施例中，本文所述的任何装置和方法可以被用于检测样品中的至少一种生物标志物（例如，至少一种脂质、蛋白质或核酸生物标志物）的表达。附加地，在另外的实施例中，所述装置和方法可以进一步包括：检测表达特定生物标志物或生物标志物组合的样品或其一部分或分数中的肿瘤细胞的百分比。可选地，在一些实施例中，可以检测和/或分离样品或其一部分或分数中的肿瘤干细胞和/或肿瘤亚克隆的相对频率或百分比。附加地，在另外的实施例中，本文所述的装置和方法也可以被用于检测遗传靶标（诸如基因的点突变、缺失、添加、易位、遗传融合或扩增）。
在一些实施例中，本文所述的任何上述装置和方法也可以被用来检测、分离和/或为特异性免疫细胞（诸如B淋巴细胞、T淋巴细胞、巨噬细胞、NK细胞、单核细胞或其组合）定量。
与本发明的装置和方法结合使用的样品通常将得自一个或多个实体瘤。然而，该装置和方法也可能还可以用非实体瘤（例如，血液癌）来实施。在一些实施例中，在所公开的装置和方法中使用的此类肿瘤或一种或多种其他组织样品可以例如得自乳腺、结肠、肺、胰腺、胆囊、皮肤、骨骼、肌肉、肝脏、肾脏、子宫颈、卵巢、前列腺、食道、胃或其他器官，例如是，乳腺癌肿瘤、肺癌肿瘤、肝脏肿瘤、前列腺癌肿瘤、结肠癌肿瘤、膀胱癌肿瘤或肾癌肿瘤。在一些实施例中，所使用的肿瘤样品可以是人类起源的。
此外，在一些实施例中，任何以上装置和方法可以进一步包括：从样品或其一部分或分数中纯化核酸（诸如DNA或mRNA）。纯化的核酸可以经受Northern印迹、DNA测序、PCR、RT-PCR、微阵列谱分析、差异展示或原位杂交。而且，经纯化的核酸可以缀合至纳米颗粒（诸如量子点、顺磁性纳米颗粒、超顺磁性纳米颗粒和金属纳米颗粒，优选地是合金化的量子点，作为示例包括但不限于CdSe、ZnSSe、ZnSeTe、ZnSTe、CdSSe、CdSeTe、ScSTe、HgSSe、HgSeTe、HgSTe、ZnCdS、ZnCdSe、ZnCdTe、ZnHgS、ZnHgSe、ZnHgTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、ZnCdSSe、ZnHgSSe、ZnCdSeTe、ZnHgSeTe、CdHgSSe、CdHgSeTe、InGaAs、GaAlAs和InGaN，作为示例）。
还设想任何上述装置和方法可以被进一步用于从样品或其一部分或分数中纯化脂质。纯化的脂质可以经受质谱分析或组织化学分析。
附加地，还设想在一些实施例中，任何上述装置和方法可以进一步包括：从样品或其一部分或分数中纯化蛋白质。经纯化的蛋白质可以经受Western印迹、ELISA、免疫沉淀、色谱、质谱、微阵列谱分析、干涉法、电泳染色或免疫组织化学染色。替换地，或除上述内容之外，经纯化的蛋白质可以被用来产生对肿瘤具有特异性的抗血清。
此外，设想的是，任何上述装置和方法可以进一步包括对样品或其一部分或分数实行基因组、转录组学、蛋白质组学和/或代谢组学分析。
另外，设想的是，任何以上装置和方法可以进一步包括：从样品或其一部分或分数中亲和纯化特定细胞类型。该特定细胞类型可以包含感兴趣的生物标志物。感兴趣的示例性生物标志物可以包括Her2、bRaf、ERBB2扩增、Pl3KCA突变、FGFR2扩增、p53突变、BRCA突变、CCND1扩增、MAP2K4突变、ATR突变或其表达与特定癌症相关的任何其他生物标志物；AFP、ALK、BCR-ABL、BRCA1/BRCA2、BRAF、V600E、Ca-125、CA19.9、EGFR、Her-2、KIT、PSA、S100、KRAS、ER/Pr、UGT1A1、CD30、CD20、F1P1L1-PDGRFα、PDGFR、TMPT和TMPRSS2中的至少一种；或至少一种选自以下各项的生物标志物：ABCB5、AFP-L3、甲胎蛋白、α-甲基酰基辅酶A消旋酶、BRCA1、BRCA2、CA 15-3、CA 242、Ca 27-29、CA-125、CA15-3、CA19-9、降钙素、癌胚抗原、癌胚抗原-1肽、Des-γ羧基凝血酶原、结蛋白、早期前列腺癌抗原2、雌激素受体、纤维蛋白降解产物、葡萄糖-6-磷酸异构酶、HPV抗原（诸如vE6、E7、L1、L2或p16INK4a人绒毛膜促性腺激素）、IL-6、角蛋白19、乳酸脱氢酶、亮氨酰氨基肽酶、脂蛋白、变肾上腺素、脑啡肽酶、NMP22、去甲肾上腺素、PCA3、前列腺特异性抗原、前列腺酸磷酸酶、突触素、甲状腺球蛋白、TNF、选自ERG、ETV1(ER81)、FLI1、ETS1、ETS2、ELK1、ETV6(TEL1)、ETV7(TEL2)、GABPα、ELF1、ETV4(E1AF；PEA3)、ETV5(ERM)、ERF、PEA3/E1AF、PU.1、ESE1/ESX、SAP1(ELK4)、ETV3(METS)、EWS/FLI1、ESE1、ESE2(ELF5)、ESE3、PDEF、NET(ELK3; SAP2)、NERF(ELF2)或FEV. XXX的转录因子、肿瘤相关糖蛋白72、c-kit、SCF、pAKT、pc-kit和波形蛋白。
替换地，或此外，感兴趣的生物标志物可以是免疫检查点抑制剂，诸如但不限于CTLA-4、PDL1、PDL2、PD1、B7-H3、B7-H4、BTLA、HVEM、KIR、TIM3、GAL9、GITR、LAG3、VISTA、KIR、2B4、TRPO2、CD160、CGEN-15049、CHK 1、CHK2、A2aR、TL1A和B-7族配体或其组合，或者是选自以下各项组成的组的检查点蛋白的配体：CTLA-4、PDL1、PDL2、PD1、B7-H3、B7-H4、BTLA、HVEM、TIM3、GAL9、LAG3、VISTA、KIR、2B4、CD160、CGEN-15049、CHK1、CHK2、A2aR、B-7族配体，或其组合。
如本文所述的装置和方法可以进一步被用于检测与以下各项相关联的至少一种生物标志物：急性淋巴细胞白血病(etv6、am11、亲环蛋白b)、B细胞淋巴瘤(Ig-独特型)、神经胶质瘤(E-钙粘蛋白、α-连环素、β-连环素、γ-连环素、p120 ctn）、膀胱癌(p21ras)、胆道癌(p21ras)、乳腺癌(MUC族、HER2/neu、c-erbB-2)、宫颈癌(p53、p21ras)、结肠癌(p21ras、HER2/neu、c-erbB-2、MUC族)、结直肠癌（结直肠相关抗原(CRC)-C017-1A/GA733、APC）、绒毛膜癌(CEA)、上皮细胞癌（亲环蛋白b）、胃癌(HER2/neu、c-erbB-2、ga733糖蛋白)、肝细胞癌（α-甲胎蛋白）、霍奇金淋巴瘤(Imp-1、EBNA-1)、肺癌(CEA、MAGE-3、NY-ESO-1）、淋巴样细胞源性白血病(亲环蛋白b)、黑色素瘤(p5蛋白、gp75、胎粪抗原、GM2和GD2神经节苷脂、Melan-A/MART-1、dcc27、MAGE-3、p21ras、gp100.sup.Pmel117)、骨髓瘤(MUC族、p21ras)、非小细胞肺癌(HER2/neu、c-erbB-2)、鼻咽癌(Imp-1、EBNA-1)、卵巢癌(MUC族、HER2/neu、c-erbB-2)、前列腺癌（前列腺特异性抗原(PSA)及其抗原表位PSA-1、PSA-2和PSA-3、PSMA、HER2/neu、c-erbB-2、ga733糖蛋白）、肾癌(HER2/neu、c-erbB-2)、子宫颈和食道鳞状细胞癌（病毒产物，诸如人乳头瘤病毒蛋白）、睾丸癌(NY-ESO-1)和/或T细胞白血病(HTLV-1表位)。
在一些实施例中，本文所述的装置和方法还可以包括使用选自荧光分子或荧光色素的至少一种可检测的标记（诸如Invitrogen出售的，例如，参见《手册-荧光探针和标记技术指南》（Invitrogen Detection Technologies，Molecular Probes，Eugene，Oreg），或在Nazarenko等人的美国专利第5,866,366中公开的)，诸如4-乙酰氨基-4'-异硫氰酸根合-2,2'二磺酸、吖啶和衍生物，诸如吖啶和吖啶异硫氰酸酯、5-(2'-氨基乙基)氨基萘-1-磺酸(EDANS)、4-氨基-N-[3-乙烯基磺酰基）苯基]萘二甲酰亚胺-3,5二磺酸盐（荧光黄VS）、N-(4-苯胺基-1-萘基)马来酰亚胺、邻氨基苯甲酰胺、亮黄、香豆素及衍生物，诸如香豆素、7-氨基-4-甲基香豆素(AMC，香豆素120)、7-氨基-4-三氟甲基香豆素(香豆素151)；花青素；4',6-二氨基-2-苯基吲哚(DAPI)；5',5''-二溴邻苯三酚-砜酞（溴邻苯三酚红）；7-二乙氨基-3-(4'-异硫氰酸根合苯基)-4-甲基香豆素；五乙酸二亚乙基三胺；4,4'-二异硫氰基二氢-二苯乙烯-2,2'-二磺酸；4,4'-二异硫氰酸根合苯乙烯-2,2'-二磺酸；5-[二甲基氨基]萘-1-磺酰氯(DNS，丹磺酰氯)；4-(4'-二甲基氨基苯基偶氮)苯甲酸(DABCYL)；4-二甲基氨基苯基偶氮苯基-4'-异硫氰酸酯(DABITC)；曙红及衍生物，诸如曙红和曙红异硫氰酸酯；赤藓红及衍生物，诸如赤藓红B和赤藓红异硫氰酸酯；乙锭；荧光素及衍生物，诸如5-羧基荧光素(FAM)、5-(4,6-二氯三嗪-2-基)氨基荧光素(DTAF)、2'7'-二甲氧基-4'5'-二氯-6-羧基荧光素(JOE)、荧光素、异硫氰酸荧光素(FITC)、以及QFITC(XRITC)；2',7'-二氟荧光素(OREGON GREEN®)；氟胺；IR144；IR1446；孔雀石绿异硫氰酸盐；4-甲基伞形酮；邻甲酚酞；硝基酪氨酸；副蔷薇苯胺；酚红；B-藻红蛋白；芘及衍生物，诸如芘、丁酸芘和丁酸芘琥珀酰亚胺；活性红4(Cibacron®. 艳红3B-A)；罗丹明及衍生物，诸如6-羧基-X-罗丹明(ROX)、6-羧基罗丹明(R6G)、赖氨酰胺罗丹明B磺酰氯、罗丹明(Rhod)、罗丹明B、罗丹明123、罗丹明X异硫氰酸盐、罗丹明绿、磺基罗丹明B、磺基罗丹明101和磺基罗丹明101的磺酰氯衍生物（得克萨斯红）；N,N,N',N'-四甲基-6-羧基罗丹明(TAMRA)；四甲基罗丹明；罗丹明四甲基异硫氰酸酯(TRITC)；核黄素；酚酸和铽螯合物的衍生物、硫醇反应性螯合物，其发射波长近似为617 nm(Heyduk和Heyduk，Analyt. Biochem. 248：216-27，1997；J. Biol. Chem 274：3315-22，1999)，以及GFP，LissamineTM、二乙基氨基香豆素、荧光素氯三嗪基、萘荧光素、4,7-二氯罗丹明和氧杂蒽（如在Lee等人的美国专利第5,800,996号中描述的）及其衍生物。也可以使用本领域技术人员已知的其他荧光团，例如从Invitrogen DetectionTechnologies，Molecular Probes（俄勒冈州尤金）可获得的荧光团，并且包括ALEXAFLUORTM系列染料（例如，如在美国专利第5,696,157、6,130,101和6,716,979号中描述的）、BODIPY系列染料（二吡咯亚甲基硼二氟化物染料，例如如在美国专利第4,774,339、5,187,288、5,248,782、5,274,113、5,338,854、5,451,663和5,433,896号中所描述的）、级联蓝（美国专利第5,235,893号中描述的磺化芘的胺反应性衍生物）以及滨海蓝（美国专利第5,830,912号）是一种荧光纳米颗粒，诸如半导体纳米晶体，例如，QUANTUM DOTTM（例如，从俄勒冈州尤金市的Invitrogen Nanocrystal Technologies的QuantumDot公司获得的；还参见美国专利第6,815,064、6,682,596和6,649,138号)。半导体纳米晶体描述于例如美国专利第6,602,671号、Bruchez等人的(1998)Science 281：2013-6、Chan等人的(1998)Science 281：2016-8以及美国专利第6,274,323号、美国专利第6,927,069；6,914,256；6,855,202；6,709,929；6,689,338；6,500,622；6,306,736；6,225,198；6,207,392；6,114,038；6,048,616；5,990,479；5,690,807；5,571,018；5,505,928；5,262,357号，和美国专利公开第2003/0165951号以及PCT公开第99/26299号(1999年5月27日公开的)、放射性同位素（诸如3H）、金属螯合物（诸如放射性或顺磁性金属离子（比如Gd3+）的DOTA和DPTA螯合物），以及脂质体、酶（例如辣根过氧化物酶、碱性磷酸酶、酸性磷酸酶、葡萄糖氧化酶、β-半乳糖苷酶、β-葡萄糖醛酸苷酶或β内酰胺酶），与色原、荧光或发光化合物结合的生成可检测信号的酶，例如，由俄勒冈州尤金市的Invitrogen Corporation出售的那些）。发色化合物的特定示例包括二氨基联苯胺(DAB)、4-硝基苯基磷酸酯(pNPP)、固红、溴氯吲哚磷酸(BCIP)、硝基蓝四唑鎓(NBT)、BCIP/NBT、固红、AP橙色、AP蓝色、四甲基联苯胺(TMB)、2,2'-叠氮基-二-[3-乙基苯并噻唑啉磺酸盐](ABTS)、邻二苯胺、4-氯萘酚(4-CN)、硝基苯基-β-D-吡喃半乳糖苷(ONPG)、邻苯二胺(OPD)、5-溴-4-氯-3-吲哚基-β-吡喃半乳糖苷(X-Gal)、甲基伞形酮-β-D-吡喃半乳糖苷(MU-Gal)、对硝基苯基-α-D-吡喃半乳糖苷(PNP)、5-溴-4-氯-3-吲哚基-β-D-葡糖醛酸苷(X-Gluc)、3-氨基-9-乙基咔唑(AEC)、品红、碘代硝基四唑鎓(INT)、四唑蓝和四唑紫等等。
本公开通常还涵盖通过本文所述的任何装置和方法产生的组合物。
附加地，在一些实施例中，可以在选择适当的治疗规范来治疗受试者时使用通过使用前述装置和方法获得的结果（诸如，检测稀有遗传和/或表观遗传事件、稀有细胞等）或由任何前述装置和方法产生的组合物。该治疗规范可以包括化疗、免疫调节剂施用、辐射、细胞因子施用、手术或其组合中的任何一种。此外，所公开的装置和方法可以被用来选择至少一种治疗剂（诸如拮抗、抑制或阻断至少一种检测到的生物标志物的表达或功能活性的抗体、核酸、小分子或多肽），该治疗剂适于在其肿瘤是通过所述装置和/或方法进行分析的代表性样品的来源的受试者体内使用。
附加地，由所述装置和/或方法分析的样品（例如，使用所述装置和/或方法获得的靶核酸）可能适合用于附加的诊断测试，诸如全基因组测序，这可能对将来的药理和诊断发现以及对个性化医学非常重要。所述所分析的样品可以被用于各种诊断方案，以便识别罕见的肿瘤亚克隆，并且通过扩展来改善临床诊断和个性化癌症治疗。而且，由此导致的所分析的样品可以被用来得出可用于开发治疗性或预防性肿瘤疫苗的抗体或抗原。
结合本文所述的用于样品分析的装置和方法使用的检测程序可以另外包括：细胞化学染色程序，其使细胞或细胞室发生显色或荧光染色。这样的染色程序是本领域技术人员已知的，并且例如可以包括例如对细胞样本中的（例如，染色体的、脂质的、糖蛋白的、多糖的等）特定分子的亚细胞区域（例如，细胞核、线粒体、高尔基体、细胞质等）的嗜酸或嗜碱结构进行染色。可以采用荧光染料，诸如DAPI、奎那克林、铬霉素等。另外，可以应用发色染料，诸如Azan、吖啶橙、苏木精、曙红、苏丹红、噻嗪染色（甲苯胺蓝、硫堇）。在其他实施例中，可以使用染色程序（诸如巴氏染色、吉姆萨染色、苏木精-曙红染色、范吉森染色、席夫染色（使用席夫试剂））、采用金属沉淀的染色程序（诸如例如采用硝酸银的染色程序中的银的沉淀）或不溶性染色，诸如例如，铁氰化钾蓝（或其他不溶性金属氰化物）的染色等。必须理解的是，命名的染料和染色方法应作为可适用方法的示例，并且本领域已知的任何其他方法可以与本文所述的用于样品分析的装置和方法结合应用。
染色程序可以产生用于光学显微镜检查的发色着色剂、或用于在荧光显微镜条件下进行检查的荧光着色剂。在另一个实施例中，辐射发射程序是采用损害辐射或其他造影剂的传输的物质进行样品中的细胞学状态成像的程序（例如，通过诸如（微）放射自显影或（微）放射自显影图片生成的光学印记的生成），其可以与本文所述的用于样品分析的装置和方法结合使用。
任何染色和成像程序不仅可以被用于显微程序中的分析，而且可以被用于自动化分析程序中的分析，诸如是流式细胞仪、自动化显微镜（计算机化或计算机辅助）分析、或任何其他用于分析染色细胞学样本的方法。“自动化”或“自动的”意指基本上由计算机或机器驱动的活动，并且基本上没有人为干预。
用于与本文所述的装置和方法结合使用的附加方法
可以将附加的诊断方法应用于通过本文所述的装置和方法进行分析和/或由其分析的样品，以及包含用于分析和/或被分析的样品的组合物，包括但不限于：基于ELISA的蛋白质检测、特定细胞类型的亲和纯化等。为了进一步说明本公开的众多诊断和治疗应用，申请人在下面提供了可以利用样品和从其分离的子样品或组分来实施的各种技术的附加概述，该样品和从其分离的子样品或组分例如是，用于本文所述的装置和方法或已使用本文所述的装置和方法进行分析的细胞、核酸、蛋白质、脂质等。
用于通过本文所述的装置和/或方法进行分析和/或由其分析的样品可以经受另外的处理步骤。这些包括但不限于：另外的分析技术，诸如本公开中详述的那些技术，在适用时包括另外的诊断测定。以下方法可以与用于通过本文所述的装置和方法进行分析和/或由其分析的样品结合使用，这可能会导致有关样品（例如，包含有异质肿瘤细胞群的细胞）的身份和生物学属性的信息。由本文所述的装置和方法以及下文所述的技术提供的组合分析可以允许鉴定、检测或表征样品（例如，肿瘤）内的甚至较小的亚克隆群体。在一些实施例中，这些结果可以为诊断、治疗方法的选择和患者管理提供有用信息。
在示例性实施例中，用于分析的样品和/或通过本文所述的装置和方法分析的样品可以经受以下方法或步骤中的一种或多种：染色、免疫组织化学染色、流式细胞术、FACS、荧光激活的液滴分选、图像分析、杂交、DASH、分子信标、引物延伸、微阵列、CISH、FISH、纤维FISH、定量FISH、流式FISH、比较基因组杂交、印迹、Western印迹、Southern印迹、Eastern印迹、Far-Western印迹、Southwestern印迹、Northwestern印迹和Northern印迹、酶促测定、ELISA、配体结合测定、免疫沉淀、ChIP、ChIP-seq、ChIP-ChiP、放射免疫测定、荧光偏振、FRET、表面等离振子共振、过滤结合测定、亲和色谱、免疫细胞化学、电泳测定、核酸电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳、天然凝胶法、自由流动电泳、等电聚焦、免疫电泳、电泳迁移率变动测定、限制性片段长度多态性分析、酶谱分析、基因表达谱分析、利用PCR的DNA谱分析、DNA微阵列、基因表达的序列分析、实时聚合酶链反应、差异显示PCR、RNA-seq、质谱、DNA甲基化检测、声能、基于脂质组的分析、免疫细胞定量、癌症相关标志物的检测、特定细胞类型的亲和纯化、DNA测序、下一代测序、癌症相关融合蛋白的检测，以及与化疗药物耐药相关的标志物的检测。下面描述这些方法的示例性实施例，它们意图说明这些技术。然而，要理解的是，可以利用这些方法的变型和替换方式以及其他方法。
染色技术
液体可以被应用于预处理（例如，蛋白质交联、暴露核酸等）、变性、杂交、洗涤（例如，严格洗涤）、检测（例如，将视觉或标志物分子与探针连接）、扩增（例如，扩增蛋白质、基因等）、复染色等等。在各种实施例中，物质包括但不限于：着色剂（例如，苏木精溶液、曙红溶液等等）、润湿剂、探针、抗体（例如，单克隆抗体、多克隆抗体等）、抗原回收液（例如，水基或非水基的抗原修复溶液、抗原回收缓冲液等）、溶剂（例如，酒精、柠檬烯等等）等等。着色剂包括但不限于：染料、苏木精着色剂、曙红着色剂、抗体或核酸与可检测标记（诸如半抗原、酶或荧光部分）的缀合物、或用于赋予颜色和/或用于增强对比度的其他类型的物质。参见WO2015197742和WO2015150278，其中的每一个由此通过引用整体地并入本文。
染色技术可以采用以下系统和方法，该系统和方法用于接收多个测定信息以及对一个或多个感兴趣的特征的查询，并且将来自解剖测定的解剖信息投影到染色测定的图像上，例如，通常以解剖学测定注册的免疫组织化学(IHC)测定，以定位或确定适合分析的特征。解剖学信息可以被用来生成投影在一种或多种通常注册的染色或IHC测定上的掩模。IHC测定中感兴趣的特征的位置可以与掩模提供的解剖背景相关，其中与解剖掩模匹配的任何感兴趣的特征被选择或指示为适合于分析。另外，解剖掩模可以被划分成多个区域，并且来自多个IHC测定的多个感兴趣的特征可以单独地与这些区域中的每一个区域相关。因此，所公开的装置和方法提供了用于全面的多测定分析的系统、定量和直观的方法，由此克服了现有技术中有限的专门或主观的视觉分析步骤。参见WO2015052128，其由此通过引用整体地并入本文。
通常，通过将细胞固定到显微镜载玻片上，并且使用各种染色方法（例如，形态学或细胞遗传学染色）对它们染色来对癌症样品进行病理检查。然后针对存在或不存在异常或癌细胞以及细胞形态来评估染色样本。尽管仅提供一般信息，但是组织学染色方法是当前实践中用于检测生物样品中癌细胞的最常见方法。常常被用于癌症检测的其他染色方法包括免疫组织化学和活性染色。这些方法基于癌细胞中存在或不存在特定抗原或酶活性。参见WO2012152747，其由此通过引用整体地并入本文。
公开了用于处理含有模糊颜料的样品的方法、试剂盒和系统。该方法包括：将澄清剂施加到样品上，使得样品内的模糊颜料脱色。使模糊颜料脱色增强了病理学家检查样品的能力。在说明性实施例中，公开了一种处理安装在基板上的样品以减轻与样品内的颜料相关联的染色模糊的自动化方法。该方法包括：将样品安装在其上的基板放置在自动化仪器上，并且施加澄清剂，使得澄清剂接触样品，并且使样品内的颜料脱色。该方法进一步包括：施加漂洗剂，使得从样品中基本上去除澄清剂，以及施加发色剂，使得样品被特异性染色。样品中的颜料通过澄清剂脱色，使得特定染色的样品可被有资格的读取器解释。在其他说明性实施例中，公开了一种用于使样品中的模糊颜料脱色的试剂盒。该试剂盒包括：试剂瓶和沉积在试剂瓶中的澄清剂。澄清剂包括：过氧化氢的水溶液，并且试剂瓶被配置成可操作地连接到自动化载玻片染色设备，以使得自动化载玻片染色设备控制澄清剂的施加，从而使得澄清剂接触样品。在另外的说明性实施例中，公开了一种用于减轻包含颜料的组织病理学样品的特异性信号模糊的系统。该系统包括：自动化仪器、澄清剂和发色剂。该自动化仪器被配置成接收粘附到基板的组织病理学样品，以将澄清剂和发色剂递送给样品，并且向被递送给样品的澄清剂和发色剂提供加热和混合。澄清剂被配置成接触组织病理学样品，并且使模糊颜料脱色。该发色剂被配置成接触组织病理学样品，并且沉积特定信号。参见WO2014056812，其由此通过引用整体地并入本文。
免疫染色和原位DNA分析可以是组织学诊断中的有用工具。免疫染色可以依赖于抗体与样品中的表位的特异性结合亲和力，以及与有时仅存在于某些类型的患病细胞中的独特表位特异性结合的抗体的可用性的增加。免疫染色可以包括：对安装在玻璃载玻片上的样品进行的一系列处理步骤，以选择性地突出显示疾病状态的某些形态指标。在一些情况下，处理步骤可以包括：预处理样品以减少非特异性结合、抗体处理和温育、酶标记的二级抗体处理和温育、与酶的底物反应和复染色。结果可以产生具有与抗体结合的表位的样品的荧光或发色突出显示的区域。在某些情况下，原位DNA分析依赖于探针与细胞或样品中核苷酸序列的特异性结合亲和力。免疫组织化学(IHC)或免疫细胞化学(ICC)可以包括：通过检测特异性抗体-抗原相互作用来原位可视化细胞组分，其中抗体已经用可见标志物加标签。IHC有时被称为组织中抗原的检测，而ICC有时被称为培养细胞内或培养细胞上的抗原的检测(JAVOIS，Methods in Molecular Medicine，V. 115：ImmunocytochemicalMethods and Protocols，第二版，(1999)，Humana出版社，新泽西州托托瓦，其由此通过引用整体地并入本文)，然而，被描述为IHC或ICC的方法同样可以适用。可见标志物可以是荧光染料、胶体金属、半抗原、放射性标志物或酶。无论制备方法如何，具有最小背景或非特异性染色的最大信号强度可以是合期望的，以给出最佳的抗原可视化。参见WO2013139555，其由此通过引用整体地并入本文。
基于早期研究，miRNA在哺乳动物的发育调节和细胞分化以及心脏发生和淋巴细胞发育中起作用。此外，miRNA还参与其他生物学过程，诸如缺氧、凋亡、干细胞分化、增殖、炎症和对感染的反应。miRNA可以被用来同时以细胞分化、增殖和存活所涉及的多种通路效应子为靶标，这是肿瘤发生的关键特性。几种miRNA已经连接于癌症。结果，miRNA的原位分析可以用于癌症的诊断和治疗，因为miRNA似乎起着癌基因或肿瘤阻遏物的作用。例如，在与正常组织相比时，许多肿瘤细胞具有有区别的miRNA表达模式。使用经过基因改造以产生过量c-Myc（一种具有几种癌症中涉及的突变形式的蛋白质）的小鼠进行的研究表明，miRNA影响癌症的发展。用于检测miRNA以及由miRNA转录或以其他方式调节的蛋白质的方法是高度合期望的，特别是在用于高效且快速的检测的自动化方法中。用于检测miRNA的现有方法并不在同一样品中检测miRNA及其蛋白表达靶标（可能受miRNA调节）两者。示例性方法通常需要使用基于蛋白酶的细胞调理来消化细胞组分从而暴露核酸靶标。另外，示例性方法使用northern印迹和western印迹将miRNA水平与蛋白质水平相关。另外，可以利用“研磨并结合”样品的分子方法。先前已经证明了基于组织的方法。这些方法通常包括酶促步骤。参见WO2013079606，其由此通过引用整体地并入本文。
所公开的实施例可以利用特别适合于miRNA和蛋白质的多重检测的自动化方法。在说明性实施例中，一种或多种蛋白质的表达可以由miRNA调节。在另一个实施例中，该方法使得能够识别miRNA与蛋白质之间的细胞背景。例如，该方法可以包括：使用自动化系统向样品施加(a)适用于检测miRNA靶标的试剂，(b)适用于检测蛋白质靶标的试剂，以及(c)适用于对miRNA靶标和蛋白质靶标进行染色的试剂。本实施例的一个方面涉及使用非酶促细胞调理，即，避免基于蛋白酶的细胞调理，以保存蛋白质靶标。细胞调理步骤可以涉及用细胞调理溶液处理样品，该溶液诸如是具有稍碱性pH的缓冲液，包括在大于环境温度的温度（诸如从约80℃至约95℃）下，pH为约7.7至约9的Tris基缓冲液。该自动化方法可以同时或依次检测miRNA和蛋白质靶标，尽管通常通过首先检测miRNA并对其染色，并且然后检测蛋白质靶标并对其染色会获得更好的染色结果。一个更具体公开的实施例首先包括对样品实行非酶促细胞调理。然后使样品与针对特定miRNA靶标所选择的核酸特异性结合部分接触，接着检测该miRNA特异性结合部分。然后使样品与针对蛋白质靶标所选择的蛋白特异性结合部分接触，接着检测该蛋白特异性结合部分。在某些实施例中，核酸特异性结合部分是与可检测部分（诸如酶、荧光团、发光团、半抗原、荧光纳米颗粒或其组合）缀合的锁定核酸(LNA)探针。某些合适的半抗原在本领域是常见的，诸如洋地黄毒苷、二硝基苯基、生物素、荧光素、罗丹明、溴脱氧尿苷、小鼠免疫球蛋白或其组合。其他合适的半抗原由VentanaMedical Systems股份有限公司专门开发，包括从以下各项中选择的半抗原：恶唑、吡唑、噻唑、苯并呋喃、三萜、脲、硫脲、类鱼藤酮、香豆素、环木脂素、杂联芳基、偶氮芳基、苯二氮卓类及其组合。可以使用抗半抗原抗体来检测半抗原。在某些公开的实施例中，由抗物种抗体-酶缀合物来检测抗半抗原抗体，其中，酶是任何合适的酶，诸如碱性磷酸酶或辣根过氧化物酶。参见WO2013079606，其由此通过引用整体地并入本文。
复染色是一种在样品已经用试剂染色之后对样品进行后处理以检测一个或多个靶标的方法，使得可以在显微镜下更容易地可视化其结构。例如，在加盖玻片之前可选地使用复染剂以使免疫组织化学着色剂更明显。复染剂的颜色与原着色剂不同。众多复染剂是公知的，诸如苏木精、曙红、甲基绿、亚甲基蓝、吉姆萨、阿尔辛蓝、DAPI和核固红。在一些示例中，可以将多于一种着色剂混合在一起以产生复染剂。这提供了灵活性和挑选着色剂的能力。例如，可以为具有特定特质但尚且没有不同的期望特质的混合物选择第一着色剂。可以将第二着色剂添加到混合物中，以显示缺少的期望特质。例如，可以将甲苯胺蓝、DAPI和滂胺天蓝混合在一起以形成复染剂。参见WO2012116949，其由此通过引用整体地并入本文。
苏木精是在苏木属的树木红色心材中发现的天然化合物。苏木精本身在水溶液中是无色的，并且不是给组织组分染色的活性成分。然而，苏木精的氧化产物——氧化苏木精——成为苏木精染料溶液的活性染色组分，特别是在与媒染剂络合时。氧化苏木精是通过暴露于空气和日光而天然产生的。天然过程被称为“熟化”，并且可能花费3个月或更长时间才能提供适合给细胞染色的溶液。自动化染色程序和系统使用机械系统将染色溶液递送给生物样品。标准的氧化苏木精染色程序利用了包含苏木精/氧化苏木精和媒染剂的预混料。参见WO2012096842，其由此通过引用整体地并入本文。
免疫染色通常利用对安装在玻璃载玻片上的样品进行的一系列处理步骤，通过对疾病状态的某些形态学指标进行选择性染色来突出显示。典型的步骤包括：预处理样品以减少非特异性结合、抗体处理和温育、酶标记的二级抗体处理和温育、利用酶的底物反应以产生具有与抗体结合的表位的样品的荧光团或发色团突出显示的区域、复染色等等。这些步骤中的每一个都由多个冲洗步骤分开，以去除来自先前步骤的未反应的残留试剂。温育通常在40°C左右的高温下进行，并且通常会不断保护样品免于脱水。原位DNA分析使用在样品中具有独特核苷酸序列的探针的特异性结合亲和力，并且类似地涉及一系列处理步骤，这些步骤利用各种试剂并且具有处理温度要求。参见WO2011139976，其由此通过引用整体地并入本文。
免疫组织化学(IHC)染色
样品的免疫组织化学或IHC染色（或免疫细胞化学，其是对细胞的染色）也许是最常应用的免疫染色技术。虽然IHC染色的第一情况使用荧光染料（参见免疫荧光），但现在使用了其他使用酶（诸如过氧化物酶）的非荧光方法（参见免疫过氧化物酶染色）和碱性磷酸酶。这些酶能够催化反应，这些反应给出可由光学显微镜容易地检测的有色产物。替换地，放射性元素可以被用作标记，并且免疫反应可以通过放射自显影来可视化。制备或固定可以有助于保存细胞形态和架构。不合适的或长时间的固定可能会大大降低抗体的结合能力。在福尔马林固定的样品中可以成功展现许多抗原。许多抗原的检测可以通过抗原修复方法来改善，这些方法通过破坏通过固定所形成的某些蛋白质交联键来发现隐藏的抗原位点来起作用。这可以通过加热不同的时间长度（热诱导的表位修复或HIER）或使用酶消化（蛋白水解诱导的表位修复或PIER）来实现。
“免疫组织化学(IHC)”指代通过检测抗原与特异性结合剂（诸如，抗体）的相互作用来确定样品（诸如，胰腺癌样品）中抗原（诸如蛋白质）的存在或分布的方法。在准许抗体-抗原结合的状况下，将包括抗原（诸如，靶抗原）的样品与抗体一起温育。可以借助于与抗体缀合的可检测标记（直接检测）或借助于与二级抗体缀合的可检测标记（例如，间接检测）来检测抗体-抗原结合，该二级抗体是针对一级抗体提出的。可以被用于IHC的示例性可检测标记包括但不限于：放射性同位素、荧光色素（诸如荧光素、异硫氰酸荧光素和罗丹明）、半抗原、酶（诸如辣根过氧化物酶或碱性磷酸酶）和色原（诸如3,3'-二氨基联苯胺或固红）。在一些实例中，IHC被用来检测样品（例如，胰腺癌样品）中一种或多种蛋白质的存在或确定该一种或多种蛋白质的量。参见WO2013019945，其由此通过引用整体地并入本文。
免疫组织化学或IHC指代在样品的细胞中定位抗原（诸如蛋白质）并使用抗原促进抗体与特定抗原的特异性结合的过程。这种检测技术的优点是能够精确地示出给定蛋白质在样品中的位置。这也是检查样品本身的有效方法。使用小分子（诸如半抗原）来检测抗原和核酸已成为IHC中的重要方法。半抗原与抗半抗原抗体相结合地可用于检测特定分子靶标。例如，可以用一个或多个半抗原分子来标记特异性结合部分，诸如一级抗体和核酸探针，并且一旦这些特异性结合部分结合到其分子靶标上，就可以使用抗半抗原抗体缀合物来检测它们，该抗半抗原抗体缀合物包括作为基于发色的检测系统或可检测标记（诸如荧光标记）的一部分的酶。可检测的抗半抗原抗体缀合物与样品的结合指示在样品中存在靶标。洋地黄毒苷仅在洋地黄植物中作为次生代谢产物存在，它是在各种分子测定中已经利用的半抗原的示例。美国专利第4,469,797号公开了基于抗地高辛抗体与测试样品中药物的特异性结合，使用免疫测定来确定血液样品中的地高辛的浓度。美国专利第5,198,537号描述了许多附加的洋地黄毒苷衍生物，它们已经被用于免疫学测试，诸如免疫测定。对于样品的原位测定，诸如免疫组织化学(IHC)测定和原位杂交(ISH)测定，尤其是此类样品的多重测定，识别和开发在没有背景干扰的情况下提供合期望结果的方法是高度合期望的。一种这样的方法涉及使用基于专利的催化报告分子沉积(CARD)的酪酰胺信号放大(TSA)。美国专利第6,593,100号（其由此通过引用整体地并入本文）公开了通过使标记的酚缀合物与酶进行反应而在CARD或酪酰胺信号放大(TSA)方法中增强酶的催化作用，其中，该反应在存在增强剂的情况下执行。参见WO2012003476，其与前述公开物一样由此通过引用整体地并入本文。
可以利用使用半抗原缀合物的方法的实施例。一般而言，该方法可以包括以下步骤：a）将过氧化物酶固定在样品中的靶标上，其中，该过氧化物酶能够与过氧化物酶可活化的芳基部分（例如，酪胺或酪胺衍生物）反应，b）使样品与包含半抗原缀合物的溶液接触，其中，该半抗原缀合物包含结合到如上所述的过氧化物酶可活化的芳基部分的半抗原，以及c）使样品与包含过氧化物的溶液接触，由此该半抗原缀合物与过氧化物酶和过氧化物反应，与固定化过氧化物酶形成共价键或在固定化过氧化物酶附近形成共价键；以及d）通过检测半抗原定位样品中的靶标。参见WO2012003476，其由此通过引用整体地并入本文。
流式细胞术
流式细胞术是一种基于激光的生物物理技术，其在细胞计数、细胞分选、生物标志物检测和蛋白质工程中采用，其通过将细胞悬浮在流体流中并使它们通过电子检测设备来进行。它允许同时对高达每秒数千个粒子的物理和化学特性进行多参数分析。流式细胞术例行地被用于诊断健康失调，尤其是血液癌症，但是在基础研究、临床实践和临床试验中还有许多其他应用。一个常见的变化是要基于粒子的属性对粒子进行物理分选，以便于纯化感兴趣的种群。
荧光激活细胞分选(FACS)
荧光激活细胞分选(FACS)是一种特殊类型的流式细胞术。它提供了一种方法，以用于基于每个细胞的特定光散射和荧光特性，将细胞的异质混合物一次一个细胞地分选到两个或多个容器中。由于它提供了来自个体细胞的荧光信号的快速、客观且定量的记录，以及提供了对特定感兴趣的细胞的物理分离，因此是一种有用的科学仪器。细胞悬浮液被夹带在狭窄、快速流动的液体流的中心。流被布置成使得细胞之间有相对于它们的直径而言很大的间隔。振动机制使细胞流分裂成个体液滴。对系统进行调整，使得每个液滴有多于一个细胞的可能性很小。就在流分裂成液滴之前，流传过荧光测量站，在该站处测量每个细胞的感兴趣的荧光特性。充电环恰好位于流分裂成液滴的那点处。基于紧接之前的荧光强度测量，将电荷置于环上，当液滴从流中分裂时，相反的电荷会被捕获在液滴上。然后，带电的液滴掉落穿过静电偏转系统，该系统基于液滴的电荷将液滴转移到容器中。在一些系统中，电荷被直接施加到流中，并且脱落的液滴会保留与流的符号相同的电荷。然后，在液滴脱落之后，流返回中性。
单个细胞的荧光激活液滴分选
液滴中单个细胞的区室化使得能够分析从细胞释放或由细胞分泌的蛋白质，由此克服了传统流式细胞术和荧光激活细胞分选的主要限制之一。该方法的示例是用于检测从单个小鼠杂交瘤细胞分泌的抗体的结合测定。仅在15分钟之后，通过将50 pl液滴中的单个小鼠杂交瘤细胞、荧光探针和包被有抗小鼠IgG抗体的单个珠子共同隔室化，就会检测到分泌的抗体。珠子捕获分泌的抗体，并且当捕获的抗体与探针结合时，荧光就得以定位在珠子上，生成清晰可辨的荧光信号，这使得能够在约200 Hz下实现液滴分选以及实现细胞富集。所描述的微流体系统很容易适应于筛选其他细胞内、细胞表面或分泌的蛋白质，并且适应于定量催化或调控活性。为了筛选约100万个细胞，微流体操作可能在2-6小时内完成；整个过程——包括微流体装置和哺乳动物细胞的制备——可能在5-7天内完成。参见Mazutis等人(2013)的“Single-cell analysis and sorting using droplet-basedmicrofluidics”（Nat. Protoc. 8: 870-891），其由此通过引用整体地并入本文。
图像分析
可以通过用于自动免疫细胞检测的系统和计算机实现的方法对样品进行分析，该自动免疫细胞检测有助于临床免疫谱研究。自动免疫细胞检测方法涉及从诸如RGB图像或生物学上有意义的未混合图像之类的多通道图像中检索多个图像通道。参见WO2015177268，其由此通过引用整体地并入本文。
可以利用图像分析算法和/或系统，该算法和/或系统从多重IHC载玻片和/或荧光染色的载玻片的一组图像中自动计算免疫分数。图像分析算法涉及一种计算机实现的方法，该方法用于对已经利用多重测定进行染色的单个样品中的细胞类型的数量进行计数，包括：对已经利用多重测定进行染色的样品进行成像，该样品包括淋巴细胞标志物CD3、CD8、CD20、FoxP3和肿瘤检测标志物；不将已经利用多重测定进行染色的单个样品的图像混合到用于多重测定的每个标志物的单独图像通道中；基于每个通道中的强度信息，识别每个图像通道中的感兴趣的区域，其中，去除每个通道中的低强度区域，并且高强度区域表示细胞信号；生成单个替代图像，其中，该替代图像是所有淋巴细胞标志物的图像通道信息的组合；应用细胞检测算法，其中，该细胞检测算法是膜发现算法或细胞核发现算法；识别每个图像通道或具有组合通道的图像、或者诸如灰度或吸光度图像之类的变换图像、或替代图像中的淋巴细胞和淋巴细胞的组合的特征；基于已知淋巴细胞和淋巴细胞组合的特征，训练分类算法；将经训练的算法应用于在每个图像通道中或在组合通道的每个图像中、或在诸如灰度或吸光度图像之类的变换图像中、或在替代图像中的淋巴细胞和淋巴细胞的组合的特征，这些特征被识别以将检测到的细胞分类为假阳性细胞、仅CD3 T细胞、CD3和CD8T细胞、FP3 T细胞中的至少一种；以及CD20 B细胞；对被分类的每种不同类型细胞的数量进行计数；生成样品的分数，其中，该分数基于所计数的每种类型的细胞的数量。参见WO2015124737，其由此通过引用整体地并入本文。
示例性实施例可以包括：利用包括两步分类方法的系统和方法。本文中公开的操作包括：将WS图像划分为多个分块，并且首先使用“软”分类（诸如SVM）对每个分块进行分类，并且为每个分块生成置信度分数和标记。作为分类结果所获得的每个分块的位置、其特征及其类型，以及其置信度分数可以存储在数据库中。第二分类步骤包括：将数据库中的低置信度分块与高置信度分块进行比较，并且使用类似的分块来增加数据库中分块的空间一致性。换句话说，对于每个低置信度分块，相邻的高置信度分块为细化每个分块的标记做出了更大的贡献，这改善了低置信度分块中的分割精确度。与现有的用于增长训练数据库的自适应/主动学习技术相反，所公开的操作较少关注于增长单个训练数据库，而是代替地专注于独立地处理每个测试图像，同时基于对正在分析中的图像标记置信度信息来自适应地改善分类准确性。换句话说，为每个图像生成置信标记分块数据库，并且在图像内实行相似性检索操作以细化低置信度分块的分类结果。参见WO2015113895，其由此通过引用整体地并入本文。
示例性实施例可以包括：利用检测和评分间皮素(MSLN)表达（诸如MSLN蛋白表达）的方法。在特定的示例中，该方法包括：使包括肿瘤细胞的样品与MSLN蛋白特异性结合剂（诸如抗体）接触。表达MSLN的示例性肿瘤包括但不限于卵巢癌、肺癌（例如，非小细胞肺癌、NSCLC）、胰腺癌和间皮瘤。例如，使用显微镜和免疫组织化学(IHC)来检测或测量肿瘤细胞中MSLN蛋白的表达。以0到3+的等级对样品进行MSLN蛋白表达的评分。例如，确定样品中至少10％的肿瘤细胞（诸如至少约10％的肿瘤细胞）是否被蛋白特异性结合剂染色（例如，具有可检测的MSLN蛋白表达）。如果少于10％>（诸如少于约10％>）的肿瘤细胞被特异性结合剂染色，则该样品被指派MSLN蛋白表达的分数为零。如果样品中至少10％的肿瘤细胞（诸如至少约10％的肿瘤细胞）被蛋白特异性结合剂（例如，具有可检测的MSLN蛋白表达）染色，但少于10％>的肿瘤细胞（诸如少于约10％）被特异性结合剂以2+或更高的强度染色，则该样品被指派MSLN蛋白表达的分数为1+。如果样品中至少10％的肿瘤细胞（诸如至少约10％的肿瘤细胞）被蛋白特异性结合剂（例如，具有可检测MSLN蛋白表达）以2+或更高的强度染色，并且大多数染色的肿瘤细胞以2+强度染色，则该样品被指派MSLN蛋白表达的分数为2+。如果样品中至少10％的肿瘤细胞（诸如至少约10％的肿瘤细胞）被蛋白特异性结合剂（例如，具有可检测MSLN蛋白表达）以2+或更高强度染色，并且大多数染色的肿瘤细胞以3+强度染色，并且样品中至少10％的肿瘤细胞（诸如至少约10％的肿瘤细胞）被蛋白特异性结合剂（例如，具有可检测MSLN蛋白表达）以3+强度染色，则该样品被指派MSLN蛋白表达的分数为3+。参见WO2015032695，其由此通过引用整体地并入本文。
杂交
原位杂交(ISH)涉及在中期或间期染色体制备的场景中（诸如安装在载玻片上的样品）将包含靶核酸（例如，基因组靶核酸）的样品与可特异性杂交或对靶核酸具有特异性的标记探针（例如，本文中公开的一种或多种探针）接触。可选地对载玻片进行预处理，例如，以去除可能干扰均匀杂交的材料。例如都通过加热以使双链核酸变性来处理染色体样品和探针。将探针（在合适的杂交缓冲液中配制的）和样品在一定条件下组合足够的时间以准许杂交发生（通常以达到平衡）。洗涤染色体制备物以去除过量的探针，并且使用标准技术来实行对靶标的特异性标记的检测。参见WO2015124702，其由此通过引用整体地并入本文。
其他检测癌细胞的方法利用了癌细胞中染色体畸变的存在。特别地，整个染色体或染色体区段的拷贝的缺失或复制，以及基因组特定区域的更高水平的扩增是癌症中的常见事件。通常使用细胞遗传学方法来检测染色体畸变，诸如吉姆萨染色的染色体(G带)或荧光原位杂交(FISH)。参见WO2012152747，其由此通过引用整体地并入本文。
当前公开的技术提供了用于在分析癌症的分子机制时增加特异性的改善方法。因此，在某些实施例中，该技术涉及多变量癌症诊断方法，其中，所述方法确定了单个细胞或包含细胞的单个样品中的细胞水平上的分子标志物和表型形态测定标志物的存在，所述方法包括：
a. 从来自包含单个细胞或多个细胞的受试者的单个样品中获得分子标志物数据；
b. 从与步骤(a)中使用的同一单个细胞或多个细胞获得定量细胞形态学数据，以提供所述单个样品的多变量分析，该多变量数据集既包含来自步骤(b)的定量细胞形态学数据，又包含来自步骤(b)的分子标志物数据；以及
c. 将步骤(b)中获得的多变量分析数据集与参考多变量分析数据集进行比较，该参考多变量分析数据集是通过从具有已知临床结果的个体获取的癌症和非癌细胞样品中获得分子标志物数据和定量细胞形态学数据而创建的。
步骤(c)的比较结果提供了对来自受试者的临床结果的预测，该临床结果由特征和标志物的特定组合定义，这些特征和标志物与参考多变量分析数据集中所见的癌症进展、发生、转移或临床结果的其他特征统计上相关联。参见WO2012152747，其由此通过引用整体地并入本文。
示例性实施例可以包括利用以下技术，该技术通过使用分子标志物的荧光标记结合涉及光谱分辨的检测和数据预处理的专门成像方法来提供用于确定癌症的病理预后状态的信息。该技术提供了一种成像方法，该方法可以采集和分析样品上的细胞核形态，该样品被制备用于在单个数据采集周期内检测样品上的分子特异性探针。这种成像方法采用了标记、采集、预处理和分析技术的组合。收集和分析多维图像，以通过发射波长分离和区分开不同的感兴趣的分析物通道。后续的分析物通道表示数据的不同方面，这些方面给细胞的形态和基因重排、基因表达和/或蛋白表达定量。参见WO2012152747，其由此通过引用整体地并入本文。
示例性实施例可以包括利用用于可视化细胞核的系统、方法和试剂盒。可以用蛋白酶预处理样品以使细胞核有渗透性，并且然后与纳米颗粒/DNA结合部分缀合物一起温育。该DNA结合部分包括至少一个DNA结合分子。缀合物结合至细胞核内的DNA，并且使纳米颗粒可视化，由此使细胞核可视化。计算机和图像分析技术被用来评估细胞核特征，诸如染色体分布、倍性、形状、大小、纹理特征和/或场景特征。该方法可以与样品上的其他多重测试结合使用，该测试包括荧光原位杂交。参见WO2012116949，其由此通过引用整体地并入本文。
荧光原位杂交(FISH)是一种可以被用来检测染色体上特定DNA序列存在或不存在并对其进行定位的技术。FISH使用的荧光探针仅与染色体中它们与其示出高度序列相似性的那些部分结合。FISH也可以被用来检测样品内的特定mRNA序列。参见WO2012116949，其由此通过引用整体地并入本文。
FISH、CISH和SISH的众多过程是本领域已知的。例如，用于实行FISH的程序在美国专利第5,447,841；5,472,842；和5,427,932号中有所描述；CISH在美国专利第6,942,970号中有所描述，并且附加的检测方法在美国专利第6,280,929号中提供，它们的公开内容通过引用整体地并入本文。可以结合FISH、CISH和SISH程序采用众多试剂和检测方案，以改善灵敏度、分辨率或其他合期望的属性。如上面讨论的，在实行FISH时，可以直接光学检测标记有荧光团的探针（包括荧光染料和量子点）。替换地，探针可以用非荧光分子标记，该非荧光分子诸如是半抗原[诸如以下非限制性示例：生物素、洋地黄毒苷、DNP和各种恶唑、吡唑、噻唑、硝基芳基、苯并呋喃、三萜、脲、硫脲、鱼藤酮、香豆素、基于香豆素的化合物、鬼臼毒素、基于鬼臼毒素的化合物及其组合）、配体或其他间接可检测的部分。然后，可以通过使样品（例如，与该探针结合的细胞样品）与标记的检测试剂接触来检测用此类非荧光分子标记的探针（以及与它们结合的靶核酸序列），该标记的检测试剂诸如是对所挑选的半抗原或配体具有特异性的抗体（或受体、或其他特异性结合伴侣）。检测试剂可以用荧光团（例如，量子点）或用另一种间接可检测的部分标记，或者可以与一种或多种附加的特异性结合剂（例如，第二或特异性抗体）接触，该结合剂可以进而用荧光团标记。可选地，可检测标记直接附着到抗体、受体（或其他特异性结合剂）。替换地，可检测标记经由接头（诸如酰肼硫醇接头、聚乙二醇接头或具有可比较的反应性的任何其他柔性连接部分）附着到结合剂。例如，特异性结合剂（诸如抗体、受体（或其他抗配体）、抗生物素蛋白等等）可以经由异双功能聚亚烷基二醇接头（诸如异双功能聚乙二醇(PEG)接头）与荧光团（或其他标记）共价修饰。异双功能接头组合两个不同的反应性基团，该基团例如选自羰基反应性基团、胺反应性基团、硫醇反应性基团和光反应性基团，其中的第一个附着到标记，并且其中的第二个附着到特定的粘合剂。在其他示例中，探针或特异性结合剂（诸如抗体，例如一级抗体、受体或其他结合剂）用能够将荧光或发色组合物转化为可检测的荧光、有色的或以其他方式可检测的信号（例如，如在SISH中沉积可检测的金属粒子时那样）的酶来标记。如上面指示的，酶可以经由接头直接或间接附着到相关的探针或检测试剂。合适的试剂（例如，结合试剂）和化学物质[(例如，接头和连接化学物质）的示例在美国专利申请公开第2006/0246524；2006/0246523和2007/0117153号中有所描述，它们的公开内容通过引用整体地并入本文。参见WO2015124702，其由此通过引用整体地并入本文。
所述方法可以允许检测多于一个（例如，2个、3个、4个等）不同靶标。在一些实施例中，不同的可检测标记和/或检测系统可以被用于每一个靶标，使得可以在单个样品中单独检测每个靶标。可以使用任何适当的可检测标签和/或检测系统。更具体地，设想了用于明场原位杂交的系统。在一些实施例中，该系统包括探针组，该探针组包含对靶标RNA具有特异性的X个独特的2'-0-甲基RNA探针，其中，X>2（例如，X=2、X=3、X=4、X=5等），探针以靶标RNA中的X个有区别的部分为目标。每个2'-0-甲基RNA探针可以与至少一个可检测部分缀合。该可检测部分可以被适配成结合反应性色原缀合物系统（例如，酪酰胺色原缀合物系统）以用于信号放大。在一些实施例中，2'-0-甲基RNA探针的长度分别为15至30个核苷酸之间、20至50个核苷酸之间、40至80个核苷酸之间、20至100个核苷酸之间、或20至200个核苷酸之间。参见WO2015124738，其由此通过引用整体地并入本文。
样本可以是根据原位杂交(ISH)方案处理的乳腺细胞样品。ISH方案可以通过将核苷酸（例如，探针）的互补链与感兴趣的序列杂交，来提供细胞制备物中特定核酸序列（例如DNA、mRNA等）的可视化。ISH方案可以包括但不限于双重SISH和红色ISH方案、单一红色ISH方案、单一SISH方案等等。参见WO2013113707，其由此通过引用整体地并入本文。
动态等位基因特异性杂交(DASH)
动态等位基因特异性杂交(DASH)基因分型利用了DNA解链温度的差异，该差异是由错配碱基对的不稳定性造成的。该过程可以高度自动化，并且涵盖几个简单的原理。在第一步中，通过与生物素化引物的PCR反应扩增基因组区段并且将其附着到珠子。在第二步中，将扩增产物附着到链霉亲和素柱上，并用NaOH洗涤以去除未生物素化的链。然后在存在与双链DNA结合时发出荧光的分子的情况下添加等位基因特异性寡核苷酸。然后随着温度升高测量强度，直到可以确定解链温度(Tm)。SNP将导致Tm低于预期。因为DASH基因分型正在测量Tm的可计量变化，所以它能够测量所有类型的突变，而不仅仅是SNP。DASH的其他益处包括：其与无标记探针一起使用的能力及其简单的设计和性能条件。
分子信标
分子信标利用了专门设计的单链寡核苷酸探针。寡核苷酸被设计成，使得在每个末端都有互补区域，并且有探针序列位于它们之间。这种设计允许探针在其天然的分离状态下呈现发夹或茎环结构。荧光团附着到探针的一端，并且荧光淬灭剂附着到另一端。由于探针的茎环结构，荧光团与淬灭剂非常接近，因此防止分子发出任何荧光。还对该分子进行了设计，以使得只有探针序列与将被用于测定的基因组DNA互补(Abravaya等人(2003年4月)的“Molecular beacons as diagnostic tools: technology and applications”（Clin. Chem. Lab. Med. 41 (4): 468–74）)。如果分子信标的探针序列在测定过程中遇到其靶基因组DNA，它将退火并杂交。由于探针序列的长度，探针的发夹区段将被变性，从而有利于形成更长、更稳定的探针-靶标杂交体。这种构象变化准许荧光团和淬灭剂由于发夹缔合而没有紧密的邻近，从而允许分子发出荧光。另一方面，如果探针序列遇到具有少至一个非互补核苷酸的靶序列，则分子信标将优先停留在其天然发夹状态，并且将不会观察到荧光，因为荧光团保持淬灭。
引物延伸
引物延伸是一个两步过程，其首先涉及将探针与SNP核苷酸的紧接上游的碱基杂交，然后进行“微测序”反应，其中DNA聚合酶通过添加与SNP核苷酸互补的碱基来扩展杂交引物。对该掺入的碱基进行检测并确定SNP等位基因(Syvanen的Nat Rev Genet. 2001年12月；2(12)：930-42)。由于引物延伸基于高度精确的DNA聚合酶，因此该方法通常非常可靠。引物延伸能够在非常相似的反应条件下对大多数SNP进行基因分型，这使其也是高度灵活的。该引物延伸方法以许多测定格式使用。这些格式使用范围广泛的检测技术，包括MALDI-TOF质谱法（参见Sequenom）和类似ELISA的方法。通常，有两种主要方法使用荧光标记的双脱氧核苷酸(ddNTP)或荧光标记的脱氧核苷酸(dNTP)的掺入。在利用ddNTPs的情况下，探针与SNP核苷酸紧接上游的靶DNA杂交，并且将与SNP等位基因互补的单个ddNTP添加到探针的3'端（双脱氧核苷酸中缺失的3'-羟基阻止了添加另外的核苷酸）。每个ddNTP都用不同的荧光信号标记，从而允许检测同一反应中的所有四个等位基因。对于dNTP，等位基因特异性探针具有3'碱基，该碱基与被询问的每一个SNP等位基因互补。如果靶DNA包含与探针的3'碱基互补的等位基因，则靶DNA将与探针完全杂交，从而允许DNA聚合酶从探针的3'端延伸。这是通过将荧光标记的dNTPs掺入到探针末端上来检测的。如果靶DNA不包含与探针的3'碱基互补的等位基因，则靶DNA将在探针的3'端产生错配，并且DNA聚合酶将无法从探针的3'端延伸。第二种方法的益处是，几个标记的dNTP可能得以掺入生长的链中，从而允许增加的信号。
微阵列
微阵列背后的核心原理是两条DNA链之间的杂交，即互补核酸序列通过在互补核苷酸碱基对之间形成氢键而彼此特异性配对的属性。核苷酸序列中大量的互补碱基对导致两条链之间更紧密的非共价键合。洗掉非特异性结合序列之后，仅强配对的链才将会保持杂交。与探针序列结合的荧光标记的靶序列生成取决于杂交条件（诸如温度）的信号，并且在杂交后进行洗涤。来自斑点（特征）的信号的总强度取决于靶标样品与该斑点上存在的探针结合的量。微阵列使用相对定量，其中将特征的强度与不同条件下同一特征的强度进行比较，并且通过其位置知道该特征的身份。
核酸阵列（也称为寡核苷酸阵列、DNA微阵列、DNA芯片、基因芯片或生物芯片）已成为强大的分析工具。核酸阵列本质上是寡核苷酸在表面上的例如以行和列形式的系统分布。寡核苷酸可以物理地或共价地粘附于表面。一种将寡核苷酸物理地粘附到表面的方法涉及寡核苷酸溶液接触表面时干燥它们。在干燥或以其他方式固定之后，寡核苷酸被限制在表面上的“斑点”中。干燥方法始于产生被叫做“点印迹”的极低密度阵列。点印迹可以通过将寡核苷酸液滴手动沉积在固体表面上并干燥而制成。大多数点印迹涉及以行和列布置的少于约20种不同的寡核苷酸斑点。在过去的斑点印迹技术的推动下，微斑点方法使用机械或机器人系统来创建多种微观斑点。斑点的小尺寸使得能够实现高得多的点密度。例如，微斑点被用来将数万个斑点沉积到显微镜载玻片上。根据不同的方法，寡核苷酸已经直接在基板或支持物上合成。无掩模光刻和数字光学化学技术是用于直接在支持物上合成核酸的技术；这些方法已被用来生成非常高密度的阵列（例如，美国专利第7,785,863号，其由此通过引用整体地并入本文）。类似地，无掩模光刻已被用来制造肽阵列（参见例如，Singh-Gasson等人的“Maskless fabrication of light-directed oligonucleotidemicroarrays using a digital micromirror array”Nat Biotechnol 1999年，17：974-978，其由此通过引用整体地并入本文）。已经使用数字光学化学来创建具有数百万个分立区域的阵列，每个区域包含独特寡核苷酸的种群。核酸和肽阵列包括在基板表面上的区域阵列（在本文中被称为“点”），每个区域被标明用于特定的寡核苷酸或肽。“阵列密度”本质上是在给定区域中分布的点的行数和列数。高密度阵列在给定区域中具有更大的行数和列数。随着核酸和肽阵列工业的发展，高密度阵列的可用性也已增加。随着给定区域中点的数量增加，每个点的大小会减小。例如，具有数百万个独特的寡核苷酸或肽分布在整个显微镜载玻片区域中的阵列中的一个点将为近似100 pm2。该点的小尺寸在阅读和理解使用阵列的结果方面产生了技术挑战。例如，尽管可以单独地视觉观察到100 pm2点，但是人类无法在没有放大的情况下视觉上分辨很靠近的两个或更多个100 pm2点。因此，高密度阵列的制造和使用已经发展到用户不再能够视觉上读取阵列的阶段。因为阵列在很小的区域中包括大量（百万个）紧密排列的点，所以复杂的成像装置会检测来自阵列的信号，并且使用软件来解释数据。另外，可以利用高度敏感的检测方法。荧光成像作为一种高度灵敏的技术，已成为检测杂交事件的标准方法。这些阵列的荧光成像通常使用配备有滤镜和相机的显微镜。在没有这些装置的帮助的情况下，通常无法从视觉上分辨荧光。高度复杂的荧光图像使用软件进行处理，因为数据量较大且其呈现方式无法识别。例如，Fiekowsky等人的美国专利第6,090,555号描述了复杂的过程，该过程涉及从核酸阵列采集的荧光图像的计算机辅助比对和解卷积。尽管实行大规模平行基因组或蛋白质组学研究的能力具有巨大价值，但由于难以检测和破译结合事件，核酸和肽阵列的适用性受到限制。另外，由于荧光信号随着时间的推移而降解以及随附的荧光检测硬件的复杂性，荧光的使用对阵列的普遍适用性造成了许多障碍。本公开涉及一种装置和使用该装置检测靶分子的方法，该装置包括寡核苷酸或肽阵列。该装置包括结合到基板表面的多个结合分子。结合分子被设计成结合靶分子。靶标和结合分子的结合可以通过装置的检查来识别。在一些实施例中，该装置使得能够检测靶核酸与固定化寡核苷酸之间的杂交事件。在其他实施例中，该装置使得能够检测靶多肽与固定化肽之间的结合事件。在说明性实施例中，一种装置包括：具有至少一个基板表面的基板，和结合到该基板表面的多个固定化寡核苷酸或肽，其中，多个固定化寡核苷酸或肽在该基板表面上被图案化以形成至少一个光学上可解释的图案。参见WO2013110574，其由此通过引用整体地并入本文。
示例性实施例可以包括利用一种装置来检测一种或多种靶化合物。特别感兴趣的一种类型的靶化合物是靶核酸或靶寡核苷酸。特别感兴趣的另一类型的靶化合物是靶多肽。对于包括固定化寡核苷酸的实施例，通常将靶核酸理解为是靶分子类型。然而，本领域普通技术人员领会的是，固定化寡核苷酸为寡核苷酸结合部分缀合物提供了结合伴侣，该结合伴侣能够检测多种其他靶标化合物。例如，使用固定化寡核苷酸，可以将抗体-寡核苷酸缀合物固定在装置上，以将装置变换成抗体微阵列。抗体微阵列可以被用来检测感兴趣的蛋白质靶标。类似地，包括固定化肽的实施例，靶分子类型可以包括抗体、蛋白质或酶。然而，也可以通过使用肽结合部分和分子靶向部分的缀合物来修饰基础肽。另外，尽管本发明具体公开了固定化寡核苷酸和肽，但是它们仅仅是示例性的固定化检测部分。在不脱离本文公开的概念的情况下，存在许多其他有用的固定化检测部分，它们可以结合到本文所述的装置中。例如，检测部分可以包括适配子、配体、螯合剂、碳水化合物及其人造等同物。参见WO2013110574，其由此通过引用整体地并入本文。
分离CTC的方法可以包括：使用对EpCAM、ERG、PSMA或其组合具有特异性的抗体。将分离的CTC施加到玻璃载玻片或其他基板上并固定（例如，使用本领域已知的方法）。如本文中讨论的，使用前列腺特异性抗体的新颖铺展方法也可以被用来分离CTC，并且将其在固定之前施加到诸如玻璃载玻片之类的基板上。然后，例如在足以使核酸探针与其CTC中的互补序列杂交的条件下，使已安装和固定的CTC与一种或多种对ERG、PTEN和CEN-10具有特异性的核酸探针接触。核酸探针例如用一个或多个量子点进行标记。例如，对ERG、PTEN和CEN-10具有特异性的（一个或多个）核酸探针可以各自用不同的量子点标记，以准许人们将探针彼此区分开。在允许核酸探针与ERG、PTEN和CEN-10杂交之后，例如通过使用光谱成像来检测来自一个或多个核酸探针上的一个或多个量子点的信号。然后分析信号，以确定在分离的CTC中是否重排了一个或多个ERG、是否缺失一个或多个PTEN基因，以及是否检测到CEN-10。基于是否重排了一个或多个ERG、是否缺失一个或多个PTEN基因、以及是否检测到CEN-10，来表征前列腺癌。参见WO2013101989，其由此通过引用整体地并入本文。
发色原位杂交(CISH)
发色原位杂交(CISH)是一种细胞遗传学技术，其将免疫组织化学(IHC)技术的发色信号检测方法与原位杂交进行组合。它是在2000年左右开发的，作为对用于检测HER-2/neu癌基因扩增的荧光原位杂交(FISH)的替换方式。CISH与FISH的相似之处在于，它们都是被用来检测DNA的特定区域存在或不存在的原位杂交技术。然而，CISH在诊断实验室中更实用得多，因为它使用的是明场显微镜，而不是FISH中所使用的更昂贵且更复杂的荧光显微镜。
CISH的探针设计可以与FISH的探针设计非常相似，而具有标记和检测方面的不同。FISH探针通常用各种不同的荧光标签进行标记，并且只能在荧光显微镜下进行检测，而CISH探针则用生物素或洋地黄毒苷进行标记，并且可以在已经应用了其他处理步骤之后使用明场显微镜进行检测。CISH探针的长度为近似20个核苷酸，并且是为DNA靶标设计的。它们与靶序列互补，并且在变性和杂交步骤之后与其结合。只有几种CISH探针商业上可获得，因此对于大多数应用，必须从细菌人工染色体(BAC)中提取、扩增、测序、标记和定位它们。BAC是在人类基因组计划期间开发的，因为有必要分离和扩增人类DNA的短片段以用于测序目的。如今，可以使用诸如UCSC基因组浏览器之类的公共数据库来选择BAC并将其定位在人类基因组上。这确保了最佳的互补性和序列特异性。从BAC克隆中提取DNA，并且使用基于聚合酶的技术（诸如简并寡核苷酸引发(DOP)-PCR）进行扩增。接下来，对克隆进行测序，并且验证其在基因组上的位置。可以通过使用随机引发或切口平移以掺入生物素或洋地黄毒苷来执行探针标记。
样品制备、探针杂交和检测：样品可以包括处于间期或中期的染色体。样品牢固地附着到诸如玻璃载玻片之类的表面。样品可能会经受胃蛋白酶消化，以确保靶标是可接近的。添加10–20μL的探针，用盖玻片盖上样品，盖玻片用橡胶粘合剂密封，然后将载玻片加热至97°C长达5-10分钟以使DNA变性。然后将载玻片放置在37°C的烤箱中过夜，使得探针可以杂交。在第二天，洗涤样品，并且施加非特异性蛋白质结合位点的阻滞剂。如果要使用辣根过氧化物酶(HRP)，则必须在过氧化氢中温育样品以抑制内源性过氧化物酶活性。如果将洋地黄毒苷用作探针标记，则应先施加抗洋地黄毒苷荧光素一级抗体，然后施加HRP缀合的抗荧光素二级抗体。如果将生物素用作探针标记，则必须首先使用牛血清白蛋白(BSA)封闭非特异性结合位点。然后，将HRP缀合的链霉亲和素用于检测。然后，HRP将二氨基联苯胺(DAB)转化为不溶的棕色产物，其可以在明场显微镜中以40到60倍的放大倍率下进行检测。复染剂（诸如苏木精和曙红）可以被用来使产品更明显。
分子细胞遗传学技术（诸如发色原位杂交(CISH)）将染色体的视觉评估（核型分析）与分子技术进行组合。分子细胞遗传学方法基于核酸探针与其在细胞内的互补核酸的杂交。用于特定染色体区域的探针将识别并与中期染色体上或间期细胞核内（例如在样品中）的其互补序列杂交。已经出于各种诊断和研究目的开发了探针。序列探针与特定染色体区域或基因中的单拷贝DNA序列杂交。这些是被用来识别与感兴趣的综合征或状况相关联的染色体关键区域或基因的探针。在中期染色体上，此类探针会与每个染色单体杂交，通常每个染色体会给出两个小的分立信号。序列探针（诸如重复缺失的探针或独特序列探针）的杂交使得有可能检测与众多疾病和综合征相关联的染色体异常，包括组成型遗传异常，诸如微缺失综合征、染色体易位、基因扩增和非整倍性综合征、肿瘤性疾病以及病原体感染。最常见的是，将这些技术应用于显微镜载玻片上的标准细胞遗传学制备物。此外，这些程序可以被用于固定细胞或其他核分离物的载玻片上。例如，这些技术经常被用来表征肿瘤细胞以用于癌症的诊断和预后两者。众多染色体异常与癌症的发展相关联（例如，非整倍性，诸如与某些骨髓病有关的8号三体症；易位，诸如慢性粒细胞性白血病中的BCR/ABL重排；以及与肿瘤变换相关联的特定核酸序列的扩增）。分子技术可以增强对此类获得性染色体异常的检测和表征的标准细胞遗传学测试。已经引入了用于双色CISH的系统。这些包括DakoDuoCISH™系统和Zyto VisionZytoDot®2C系统。这两个系统都将单独的酶（碱性磷酸酶和辣根过氧化物酶）用于两个颜色检测步骤。
在一些实施例中，设想了用于发色原位杂交(CISH)的系统和方法，并且特别涉及在单个测定中防止两个或更多个颜色检测系统之间干扰的方法，并且进一步涉及用于对利用分开的探针对测定进行评分的过程。参见WO2011133625，其由此通过引用整体地并入本文。
荧光原位杂交(FISH)
荧光原位杂交(FISH)是一种细胞遗传学技术，它使用的荧光探针仅与染色体中具有高度序列互补性的那些部分结合。它是由生物医学研究人员在1980年代初期开发的，并且被用来检测染色体上特定DNA序列的存在或不存在并对其定位。荧光显微镜可以被用来找出荧光探针与染色体结合的位置。FISH通常被用于寻找DNA中的特定特征，以用于遗传咨询、医学和物种鉴定。FISH还可以被用来检测和定位细胞、循环肿瘤细胞和样品中的特定RNA靶标（诸如mRNA、lncRNA和miRNA）。在这种情况下，它可以帮助定义细胞内基因表达的时空模式。
探针：RNA和DNA：可以针对任何基因或基因内的任何序列来设计RNA探针，以可视化细胞中的mRNA、lncRNA和miRNA。FISH用于检查细胞繁殖周期，特别是针对任何染色体异常来检查细胞核的间期。这项技术[FISH]通过创建具有将吸引相似染色体的人工染色体基础的探针，允许对大范围的档案病例的分析容易得多，以识别精确定位的染色体。当检测到核酸异常时，该杂交为每个探针发信号。每个用于检测mRNA和lncRNA的探针均由20个寡核苷酸对组成，每个对覆盖40–50 bp的空间。对于miRNA检测，这些探针使用专有的化学成分对miRNA进行特异性检测，并且覆盖了整个miRNA序列。探针常常得自被分离、纯化和扩增以用于人类基因组计划的DNA片段。与可以直接测序的长度相比，人类基因组的大小是如此之大，以至于有必要将基因组分成片段。（在最终分析中，通过使用序列特异性核酸内切酶将每个片段的拷贝消化成还更小的片段，使用尺寸排阻色谱法测量每个小片段的大小，并且使用该信息来确定大片断彼此重叠的位置来整理这些片段。）为了保留片段及其各自的DNA序列，将片段添加到不断复制细菌种群的系统中。细菌的克隆种群——每个种群维持单个人工染色体——被存储在世界各地的不同实验室中。人工染色体(BAC)可以在任何实验室中生长、提取和标记。这些片段约有10万个碱基对，并且是大多数FISH探针的基础。
制备和杂交过程——RNA：细胞可以被透化以允许靶标可及性。FISH也已在未固定的细胞上成功完成。由20个寡核苷酸对组成的靶标特异性探针与（一个或多个）靶标RNA杂交。单独但兼容的信号放大系统使得多重测定（每个测定多达两个靶标）能够实现。信号放大是经由一系列顺序杂交步骤实现的。在测定结束时，样品在荧光显微镜下可视化。
制备和杂交过程——DNA：首先，构造一个探针。探针必须足够大以与其靶标特异性杂交，但又不能大到阻碍杂交过程的程度。探针用荧光团、用针对抗体的靶标或用生物素直接加标签。加标签可以采用各种方式完成，这些方式诸如是切口平移、或使用加标签的核苷酸的PCR。然后，产生间期或中期染色体制备。染色体牢固地附着到基板，通常是玻璃。必须通过向样品添加短的DNA片段来阻断重复的DNA序列。然后将探针应用于染色体DNA，并且在杂交的同时温育近似12小时。几个洗涤步骤去除所有未杂交或部分杂交的探针。然后使用能够激发染料并记录图像的显微镜对结果进行可视化和定量。如果荧光信号较弱，则可能需要放大信号以便超过显微镜的检测阈值。荧光信号强度取决于许多因素，诸如探针标记效率、探针类型和染料类型。荧光加标签的抗体或链霉亲和素与染料分子结合。选择这些次要组分以使得它们具有较强的信号。
纤维FISH
在间期或中期制备的替换技术——纤维FISH中，间期染色体被以下面这样的方式附着到载玻片：它们以直线伸出，而不是如常规FISH中那样紧密缠绕，或如间期FISH中那样采用染色体区域构象。这可以通过沿载玻片的长度施加机械剪切来实现，对已经固定到载玻片然后裂解的细胞施加，或者对纯化的DNA溶液施加。出于此目的，越来越多地使用一种被称为染色体梳理的技术。染色体的扩展构象允许显著更高的分辨率——甚至低至几千个碱基。
定量FISH(Q-FISH)
定量荧光原位杂交(Q-FISH)是一种基于传统FISH方法的细胞遗传学技术。在Q-FISH中，该技术使用被叫做肽核酸(PNA)寡核苷酸的标记(Cy3或FITC)合成DNA模拟物，使用荧光显微镜和分析软件对染色体DNA中的靶序列进行定量。
流式FISH
流式FISH是一种细胞遗传学技术，其经由流式细胞术与细胞遗传学荧光原位杂交染色方案的组合来给全细胞种群的基因组DNA中特定重复元素的拷贝数定量。流式FISH由Rufer等人于1998年首次发表，作为另一种分析端粒长度的技术Q-FISH的改善，Q-FISH采用利用荧光素荧光团标记的3'-CCCTAACCCTAACCCTAA-5'序列的肽核酸探针对细胞的已制备中期铺展上的端粒重复进行染色，该细胞已经用秋水仙碱处理、低渗性休克、并且经由甲醇/乙酸处理固定到在载玻片（方案可在线获得）。然后可以经由专用计算机程序（可从Flintbox Network获得的方法和软件）分析由此导致的荧光斑点的图像，以产生定量荧光值，然后可以将该定量荧光值用来估计实际端粒长度。通过探针染色产生的荧光被认为是定量的，因为PNA在低离子盐浓度和存在甲酰胺的情况下优先与DNA结合，因此一旦DNA双链体融化并退火成PNA探针之后，DNA双链体可能不会重整，从而允许探针使其靶重复序列饱和（因为它不会被互补链上的竞争性反义DNA而从靶DNA上移走），因此在洗掉未结合的探针之后，在给定的染色体位点处产生了可靠且可计量的PNA探针靶标的频率读出。
比较基因组杂交
比较基因组杂交是一种分子细胞遗传学方法，其用于分析与参考样品相比，测试样品的DNA中相对于倍性水平的拷贝数变异(CNV)，而无需培养细胞。该技术的目的是要快速且高效地比较由最密切相关的两个来源带来的两个基因组DNA样品，因为怀疑它们在整个染色体或亚染色体区域（整个染色体的一部分）的得失方面包含差异。此技术最初是为评估实体瘤和正常组织样品的染色体补体之间的差异而开发的，并且与吉姆萨带和荧光原位杂交（FISH）的更传统的细胞遗传学分析技术（它们受所利用的显微镜的分辨率限制）相比，其具有5-10兆碱基的改善的分辨率。
印迹
可以利用的示例性印迹技术包括Western、Southern、Eastern、Far-western、Southwestern、Northwestern和Northern印迹，如以下部分中进一步描述的和本领域已知的那样。
Western印迹
Western印迹（有时被叫做蛋白质免疫印迹）是一种广泛使用的分析技术，其被用来检测样品或提取物中的特定蛋白质。它使用凝胶电泳通过3-D结构分离天然蛋白，或通过多肽的长度分离变性蛋白。然后将该蛋白转移到膜（通常是硝酸纤维素膜或PVDF），在膜上用对目标蛋白具有特异性的抗体对其染色。凝胶电泳步骤被包括在western印迹分析中，以解决抗体的交叉反应性问题。
Southern印迹
Southern印迹组合了电泳分离的DNA片段到滤膜的转移和随后通过探针杂交进行的片段检测。探针与滤膜上的特定DNA片段的杂交指示该片段含有与探针互补的DNA序列。DNA从电泳凝胶到膜的转移步骤准许标记的杂交探针易于与大小分馏的DNA结合。它还允许固定目标探针杂交体，可以将其用于通过放射自显影或其他检测方法进行的分析。用限制酶消化的基因组DNA实行的Southern印迹可以被用来确定基因组中序列（例如，基因拷贝）的数量。仅与未被限制酶切割的单个DNA区段杂交的探针将在Southern印迹上产生单个条带，而当该探针与几个高度相似的序列（例如，可能是序列复制结果的那些）杂交时，将很可能观察到多个条带。杂交条件的修改（例如，增加杂交温度或降低盐浓度）可以被用来增加特异性和减少探针与少于100％相似的序列的杂交。
Eastern印迹
Eastern印迹是一种生物化学技术，其被用来分析蛋白质翻译后修饰(PTM)，诸如脂质、磷酸部分和糖缀合物。它最常被用来检测碳水化合物表位。因此，Eastern印迹可以被认为是Western印迹的生化技术的延伸。术语“Eastern印迹”已经描述了多种技术，大多数使用从SDS-PAGE凝胶上印迹到PVDF或硝酸纤维素膜上的蛋白质。使用可以检测脂质、碳水化合物、磷酸化或任何其他蛋白质修饰的探针来针对翻译后修饰对所转移的蛋白质进行分析。Eastern印迹应当被用来指代通过PTM和探针的特异性相互作用检测其靶标的方法，从而将它们与标准的Far-western印迹区分开。原则上，Eastern印迹类似于凝集素印迹（即，检测蛋白质或脂质上的碳水化合物表位）。
Far-western印迹
Far-western印迹采用非抗体蛋白来探测印迹上的（一个或多个）感兴趣的蛋白质。以这种方式，可以识别探针（或印迹的）蛋白的结合伴侣。常常使用表达克隆载体在大肠杆菌中产生探针蛋白。如标准WB中那样，首先通过SDS或天然PAGE分离含有猎物蛋白的细胞裂解液中的蛋白质，然后将其转移到膜上。然后使膜中的蛋白质变性并复性。然后通常用（一种或多种）纯化的诱饵蛋白阻断并探测膜。如果诱饵蛋白和猎物蛋白一起形成络合物，就在猎物蛋白所在的膜上的斑点上检测到诱饵蛋白。然后可以通过通常的方法将探针蛋白可视化——其可以被放射性标记；它可能带有比如His或FLAG等具有抗体的特定亲和标签；或者可能存在蛋白特异性抗体（对于探针蛋白）。
Southwestern印迹
Southwestern印迹基于Southern印迹（由Edwin Southern创立）的线，并且首先由B. Bowen、J. Steinberg及同事于1980年描述，其是一种实验室技术，其涉及通过其与特定寡核苷酸探针结合的能力来识别和表征DNA结合蛋白（与DNA结合的蛋白质）。通过凝胶电泳来分离蛋白质，然后将其转移到硝酸纤维素膜上，类似于其他类型的印迹。实行“Southwestern印迹图谱”以快速表征DNA结合蛋白及其在基因组DNA上的特异性位点。蛋白质在含有十二烷基硫酸钠(SDS)的聚丙烯酰胺凝胶(PAGE)上分离，在存在脲的情况下通过去除SDS进行变性，并且通过扩散印迹到硝酸纤维素上。感兴趣的基因组DNA区域被选择的限制酶消化，以产生大小适当但不同的片段，随后对其进行端部标记并且允许其与分离的蛋白质结合。从每个个体蛋白质-DNA络合物中洗脱特异性结合的DNA，并且通过聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分析。已经提出了可以通过这种技术检测特异性DNA结合蛋白的证据。此外，它们的序列特异性结合允许纯化对应的选择性结合的DNA片段，并且可以改善蛋白质介导的DNA调控序列的克隆。
Northwestern印迹
进行Northwestern印迹涉及通过凝胶电泳来分离RNA结合蛋白，这将基于RNA结合蛋白的大小和电荷对其进行分离。可以将个体样品装载到琼脂糖或聚丙烯酰胺凝胶（通常是SDS-PAGE）中，以便同时分析多个样品。一旦凝胶电泳完成，就将凝胶和相关联的RNA结合蛋白转移到硝酸纤维素转移纸上。然后将新转移的印迹浸泡在阻断剂中；脱脂牛奶和牛血清白蛋白是常见的阻断缓冲液。该阻断剂有助于防止一级抗体和/或二级抗体与硝酸纤维素膜的非特异性结合。一旦封闭溶液与印迹的接触时间足够长，就施加特定的竞争RNA，并在室温下给予其温育的时间。在这段时间期间，竞争RNA与印迹上的样品中的RNA结合蛋白相结合。在此过程期间的温育时间可以取决于所施加的竞争RNA的浓度而有所不同；尽管温育时间通常为一个小时。在温育完成之后，通常将印迹洗涤至少3次，每次长达5分钟，以便稀释出溶液中的RNA。常见的洗涤缓冲液包括：磷酸盐缓冲盐水(PBS)或10％Tween 20溶液。洗涤不当或不足将影响印迹显影的清晰度。一旦洗涤完成，则通常通过X射线或类似的放射自显影方法来使印迹显影。
Northern印迹
一般的Northern印迹程序开始于从样品（例如，从细胞）中提取总RNA。然后可以通过使用寡核苷酸(dT)纤维素色谱法分离真核mRNA，以仅分离那些带有poly(A)尾巴的RNA。然后通过凝胶电泳分离RNA样品。由于凝胶易碎，并且探针无法进入基质，因此现在按大小分离的RNA样品通过毛细管或真空印迹系统转移到尼龙膜上。带有正电荷的尼龙膜最适合用于Northern印迹，因为带负电荷的核酸对其具有很高的亲和力。被用于印迹的转移缓冲液通常包含甲酰胺，因为它降低了探针-RNA相互作用的退火温度，因此消除了对可以引起RNA降解的高温的需要。一旦将RNA转移到膜上，就可以通过紫外线或热、通过共价键将其固定化到膜。在已经标记了探针之后，将其与膜上的RNA杂交。可能影响杂交效率和特异性的实验条件包括：离子强度、粘度、双链体长度、错配碱基对和碱基组成。对膜进行洗涤以确保探针已特异性结合并防止产生背景信号。然后通过X射线胶片检测混合信号，并且可以通过光密度测定法对其进行定量。为了在Northern印迹中创建用于比较的对照，可以在通过微阵列或RT-PCR进行的确定之后使用不显示感兴趣的基因产物的样品。
酶促的
描述了一种邻近检测方法，该方法利用酶促生物素化来潜在地使用自动化染色平台检测样品中的靶标。一个公开的实施例包括：使样品与包含生物素连接酶的第一缀合物和与第一靶标近端结合的第一特异性结合部分接触；使样品与包含生物素连接酶底物的第二缀合物和与第二靶标近端结合的第二特异性结合部分接触；当第一靶标和第二靶标具有近端排列时，使样品处于允许生物素连接酶对生物素连接酶底物进行生物素化的条件下；以及检测生物素连接酶底物的生物素化。允许底物生物素化的条件包括：添加生物素和ATP。该方法还可以包括：使样品与链霉亲和素-酶缀合物接触。也可以使用信号放大。参见WO2014139980，其由此通过引用整体地并入本文。
酶联免疫吸附测定(ELISA)
实行ELISA涉及至少一种对特定抗原具有特异性的抗体。将具有未知抗原量的样品非特异性地（通过吸附到表面）或特异性地（经由对同一抗原具有特异性的另一种抗体进行的捕获，在“三明治”ELISA中）固定化在固体支持物（通常是聚苯乙烯微量滴定板）上。在固定化抗原之后，添加检测抗体，从而与抗原形成络合物。检测抗体可以与酶共价连接，或者本身可以通过第二抗体进行检测，该第二抗体通过生物缀合与酶连接。在每个步骤之间，通常用温和的清洁剂溶液洗涤板，以去除任何非特异性结合的蛋白质或抗体。在最后的洗涤步骤之后，通过添加酶促底物使板显影来产生可见信号，该信号指示样品中抗原的数量。
配体结合测定
分析已知或怀疑含有循环CTC的样品的方法可以包括成像步骤。在一个示例中，成像包括对CTC鉴定试剂的免疫荧光成像（例如，通过检测与所使用的每种抗体相关联的标记）。在另一个示例中，成像包括使用多光谱带通滤波器。免疫荧光可以从直接或间接用荧光团标记的抗体发出，或者可以通过用光谱滤波的可见光激发荧光团来产生免疫荧光。在一个实施例中，经光谱滤波的可见光包括：激发第一荧光团的第一所选范围和激发第二荧光团的第二所选范围，其中，第一所选范围不显著激发第二荧光团，并且第二所选范围不显著激发第一荧光团。对样品进行成像可以包括：采集被第一所选范围激发的样品的第一免疫荧光图像，以及采集被第二所选范围激发的样品的第二免疫荧光图像（以及在使用多于两种CTC鉴定试剂的情况下，采集每个标记的附加的免疫荧光图像），以及通过定位或可视化CTC鉴定试剂来定位或识别CTC，这可以包括比较或叠加第一免疫荧光图像和第二免疫荧光图像（并且在如此获得的情况下，还比较或叠加附加的图像）。例如，对第一免疫荧光图像进行成像可以识别CK+细胞，并且第二免疫荧光图像可以识别CD45+细胞，其中，比较或叠加包括识别作为CK+和CD45-的细胞。在另一个实施例中，通过定位CTC鉴定试剂来定位CTC包括：使用计算机在算法上分析第一免疫荧光图像和第二免疫荧光图像（以及在获得的情况下，分析附加的免疫荧光图像）。在一个实施例中，在算法上分析包括：数字询问图像以测量细胞大小、标志物的细胞室定位和/或标志物表达的强度。参见WO2013101989，其由此通过引用整体地并入本文。
免疫沉淀(IP)
免疫沉淀(IP)的液相配体结合测定是一种被用来使用来自复杂的混合物的抗体纯化或富集特定蛋白质或一组蛋白质的方法。可以将破裂的细胞或样品的提取物与针对感兴趣的抗原的抗体混合，这产生抗原-抗体络合物。当抗原浓度低时，抗原-抗体络合物沉淀可能要花费数小时或甚至数天，并且变得难以分离所形成的少量沉淀物。酶联免疫吸附测定(ELISA)或Western印迹是可以获得和分析纯化的抗原（或多种抗原）的两种不同方式。该方法涉及在固体（珠状）支持物（诸如琼脂糖树脂）上借助附着的抗体来纯化抗原。固定化蛋白质络合物可以以单个步骤或连续地完成。IP也可以与生物合成放射性同位素标记结合使用。使用这种技术组合，可以确定特定抗原是由样品还是由细胞合成。
染色质免疫沉淀(ChIP)
染色质免疫沉淀(ChIP)是一种类型的免疫沉淀实验技术，其被用来研究细胞中的蛋白质与DNA之间的相互作用。它旨在确定特定的蛋白质是否与特定的基因组区域（诸如启动子或其他DNA结合位点上的转录因子）相关联，以及是否有可能定义了cistrome。ChIP还旨在确定基因组中与各种组蛋白修饰相关联的特定位置，从而指示组蛋白修饰剂的靶标。
染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)
ChIP测序（也称为ChIP-seq）是一种被用来分析蛋白质与DNA的相互作用的方法。ChIP-seq将染色质免疫沉淀(ChIP)与大规模并行DNA测序进行组合，以识别与DNA相关的蛋白质的结合位点。它可以被用来精确定位任何感兴趣的蛋白质的全局结合位点。ChIP-seq主要被用来确定转录因子和其他与染色质相关的蛋白质如何影响表型影响机制。确定蛋白质如何与DNA相互作用以调节基因表达对于充分理解许多生物学过程和疾病状态至关重要。此表观遗传信息是基因型和表达分析的补充。目前，ChIP-seq技术主要被视为可以利用杂交阵列的ChIP芯片的替换方式。由于将阵列限制于固定数量的探针，因此必定会引入一些偏差。相比之下，尽管尚未完全了解不同测序技术的测序偏差，但会认为测序具有较小偏差。与转录因子和其他蛋白质直接物理相互作用的特定DNA位点可以通过染色质免疫沉淀分离。ChIP在体内产生与感兴趣的蛋白质结合的靶DNA位点库。大规模并行序列分析与全基因组序列数据库结合使用，以分析任何蛋白质与DNA的相互作用模式、或任何表观遗传染色质修饰的模式。可以将其应用于可ChIP的蛋白质和修饰集，诸如转录因子、聚合酶和转录机制、结构蛋白质、蛋白质修饰和DNA修饰。作为对特定抗体的依赖的替换方式，已开发出不同的方法来寻找基因组中所有核小体耗尽或破坏核小体的活性调控区域的超集，比如DNase-Seq和FAIRE-Seq。
芯片上ChIP(ChIP-ChIP)
芯片上ChIP(也称为ChIP-芯片)是一种将染色质免疫沉淀（“ChIP”）与DNA微阵列（“芯片”）进行组合的技术。像常规ChIP一样，芯片上ChIP被用来研究体内蛋白质与DNA之间的相互作用。具体地，它允许在全基因组的基础上针对DNA结合蛋白来识别cistrome、结合位点总和。可以实行全基因组分析来确定几乎任何感兴趣的蛋白质的结合位点的位置。就像该技术的名称所暗示的那样，这样的蛋白质通常是在染色质的场景中起作用的蛋白质。此类最突出的代表是转录因子、与复制有关的蛋白质，比如起源识别复合蛋白(ORC)、组蛋白、其变体以及组蛋白修饰。芯片上ChIP的目标是要定位蛋白质结合位点，其可以帮助识别基因组中的功能元素。例如，在将转录因子作为感兴趣的蛋白质的情况下，可以确定其在整个基因组中的转录因子结合位点。其他蛋白质允许识别启动子区域、增强子、阻遏物和沉默元素、绝缘子、边界元素以及控制DNA复制的序列。如果组蛋白是感兴趣的对象，则可以相信修饰的分布及其局部化可以为调节机制提供新的见解。设计芯片上ChIP的长期目标之一是要建立（所选）生物体的目录，该目录列出各种生理条件下所有蛋白质-DNA的相互作用。这些知识最终将有助于理解基因调控、细胞增殖和疾病进展背后的机制。因此，芯片上ChIP不仅在核苷酸水平上提供了补充我们对基因组编排的知识的巨大潜力，而且还在如通过表观遗传学研究所传播的信息和调控的更高水平上提供了补充我们对基因组编排的知识的巨大潜力。
放射免疫测定
放射免疫测定(RIA)是一种非常灵敏的体外测定技术，其被用来通过使用抗体来测量抗原浓度（例如，血液中的激素水平）。照此，可以将其看作是放射结合测定的逆过程，其通过使用对应的抗原来给抗体定量。传统上，为了实行放射免疫测定，通常通过用附着到酪氨酸的碘的γ-放射性同位素（诸如125-1）来标记已知数量的抗原，以使其具有放射性。然后，将该放射性标记的抗原与已知量的该抗原的抗体混合，结果，两者彼此特异性结合。然后，添加来自患者的血清样品，其中含有未知数量的该同一种抗原。这使得来自血清的未标记（或“冷”）抗原与放射性标记的抗原（“热”）竞争抗体结合位点。随着“冷”抗原的浓度增加，更多的抗原会与抗体结合，取代放射性标记的变体，并且降低抗体结合的放射性标记的抗原与游离放射性标记的抗原的比率。然后将结合的抗原与未结合的抗原分离，并且使用γ计数器测量保留在上清液中的结合抗原的放射性。
该方法原则上可以被用于任何生物分子，并且不限于血清抗原，也不需要使用测量游离抗原的间接方法代替直接测量捕获的抗原。例如，如果不期望或不可能对感兴趣的抗原或靶分子进行放射性标记，则在识别靶标的两种不同抗体可用，并且靶标足够大（例如，蛋白质）以呈现对抗体的多个表位的情况下，可以完成RIA。一种抗体将如上所述进行放射性标记，而另一种则保持不变。RIA将开始于“冷”未标记的抗体被允许与溶液中的靶分子相互作用并与其结合。优选地，此未标记的抗体以某种方式固定化，诸如偶联到琼脂糖珠子、涂覆到表面等。接下来，允许“热”放射性标记的抗体与第一抗体-靶分子络合物相互作用。大量洗涤之后，测量直接结合的放射性抗体的量，并且通过将其与同时测定的参考量进行比较来给靶分子的量定量。该方法在原理上类似于非放射性三明治ELISA方法。
荧光偏振
荧光偏振与荧光各向异性同义。一旦荧光标记的配体与受体结合，该方法便测量其旋转速度的变化。使用偏振光以便激发配体，并且测量发射的光量。发射光的去极化取决于本发明配体的大小。如果使用小的配体，它将具有大的去极化，这将使光快速旋转。如果所利用的配体具有较大的大小，则所得到的去极化将减少。该方法的优点是它可能仅包括一个标记步骤。然而，如果以低纳摩尔浓度使用此方法，则结果可能是精确的。
福斯特共振能量转移(FRET)
福斯特共振能量转移（也被称为荧光共振能量转移）利用在供体与紧邻的受体分子（例如，供体和受体荧光团、或荧光团与猝灭剂）之间转移的能量。FRET使用荧光标记的配体，比如FP。FRET内的能量转移从激发供体开始。供体与受体分子之间的偶极-偶极相互作用将能量从供体转移到受体分子。通过检测与进入转移相关联的荧光光谱或不存在与其相关联的荧光光谱，可以监测供体和受体分子之间或当中的相互作用。例如，如果配体与受体-抗体络合物结合，则受体将发光。能量转移取决于供体与受体之间的距离，使得转移的存在或不存在指示了分子距离。通常，小于10 nm的距离允许受体与供体之间的有效能量转移，尽管取决于所涉及的特定分子可以使用更大或更小的距离。
表面等离子体共振(SPR)
表面等离子体共振(SPR)不需要标记配体。代替地，其通过测量偏振光从表面反射的角度（折射率）的变化来工作。该角度与质量或厚度层的变化有关，诸如配体的固定改变了共振角，这增加了反射光。得出SPR的装置包括传感器芯片、流通池、光源、棱镜和固定角度位置检测器。
过滤结合测定
过滤测定是固相配体结合测定，其使用过滤器来测量两个分子之间的亲和力。在过滤结合测定中，过滤器被用来通过吸取通过细胞膜的介质来捕获细胞膜。这种快速的方法以很快的速度发生，其中可以对发现的小部分进行过滤和回收。用缓冲液洗涤过滤器去除了残留的未结合配体和存在的能够从结合位点上洗掉的任何其他配体。洗涤过滤器时存在的受体-配体络合物将不会显著解离，因为它们将被过滤器完全捕获。过滤器的特性对于正在进行的每项工作都很重要。较厚的过滤器有助于更完整地回收小膜片，但是可能需要更长的洗涤时间。建议对过滤器进行预处理，以帮助捕获带负电荷的膜片。将过滤器浸泡在将使过滤器带正表面电荷的溶液中，这将吸引带负电荷的膜片断。
亲和色谱法
亲和色谱法是一种基于高度特异性相互作用（诸如抗原与抗体、酶与底物、或受体与配体之间的相互作用）分离生化混合物的方法。固定相通常是凝胶基质，常常是琼脂糖的凝胶基质；得自藻类的线性糖分子。通常，起点是溶液中未定义的异质分子组，诸如细胞裂解液、生长培养基或血清。感兴趣的分子将具有公知的和所限定的属性，并且可以在亲和纯化过程期间被利用。该过程本身可以被认为是一种包埋，其中靶分子得以捕获在固相或固定相或介质上。流动相中的其他分子将不被捕获，因为它们不具有此属性。然后可以从混合物中去除固定相，进行洗涤，以及以被称为洗脱的过程将靶分子从包埋中释放出来。亲和色谱法的最常见的用途有可能是纯化重组蛋白。
免疫亲和力：该程序的另一个用途是从血清中亲和纯化抗体。如果已知血清中含有针对特定抗原的抗体（例如，如果血清来自针对相关抗原免疫的生物体），则可以将其用于该抗原的亲和纯化。这也被称为免疫亲和色谱。例如，如果生物体针对GST融合蛋白进行了免疫，它将产生针对融合蛋白的抗体，并且也有可能针对GST标签产生抗体。然后蛋白质可以与固体支持物（诸如琼脂糖）共价偶联，并且在从免疫血清中纯化抗体时被用作亲和配体。为了彻底，GST蛋白和GST融合蛋白可以分别单独地偶联。最初允许血清与GST亲和基质结合。这将去除针对融合蛋白GST部分的抗体。然后将血清与固相支持物分离并使其与GST-融合蛋白基质结合。这允许将识别抗原的任何抗体捕获在固体支持物上。常常使用低pH缓冲液（诸如甘氨酸pH 2.8）来实现感兴趣的抗体的洗脱。将洗脱液收集到中性的Tris或磷酸盐缓冲液中，以中和低pH的洗脱缓冲液，并且中止抗体活性的任何降解。这是一个很好的例子，因为亲和纯化被用来纯化初始GST融合蛋白，从血清中去除不期望的抗GST抗体、以及纯化靶抗体。通常采用简化的策略来纯化针对肽抗原所生成的抗体。当肽抗原是合成产生的时，在肽的N-或C-末端添加末端半胱氨酸残基。此半胱氨酸残基含有巯基官能团，该巯基官能团允许该肽易于与载体蛋白（例如，Keyhole Limpet Hemocyanin(KLH)）缀合。相同的含半胱氨酸的肽也通过半胱氨酸残基固定化到琼脂糖树脂上，然后被用来纯化抗体。已经使用亲和色谱法基于得自细菌的免疫球蛋白特异性蛋白A或蛋白G纯化了大多数单克隆抗体。
免疫细胞化学(ICC)
免疫细胞化学(ICC)是一种常见的实验室技术，其被用来通过使用与其结合的特定的一级抗体、在解剖学上可视化特定蛋白质或抗原在细胞中的定位。当一级抗体被缀合了荧光团的二级抗体结合时，一级抗体允许在荧光显微镜下可视化该蛋白质。ICC允许研究人员评估特定样品中的细胞是否表达所讨论的抗原。在发现免疫阳性信号的情况下，ICC还允许研究人员确定哪些亚细胞室正在表达抗原。有许多方法来获得对样品的免疫学检测，包括直接与一级抗体或抗血清结合的方法。直接方法涉及：将可检测标签（例如，荧光分子、金颗粒等）直接用于抗体，然后允许该抗体与细胞中的抗原（例如，蛋白质）结合。替换地，还有许多间接方法。在一种这样的方法中，抗原被一级抗体结合，然后通过使用与一级抗体结合的二级抗体来扩增。接下来，施加含有酶促部分的第三试剂，并且使其与二级抗体结合。当施加四级试剂或底物时，三级试剂的酶促末端将底物转化为颜料反应产物，其在原始的一级抗体识别该感兴趣的抗原的同一位置中产生颜色（多种颜色是可能的；棕色、黑色、红色等）。所使用的底物（也称为发色剂）的一些示例是AEC(3-氨基-9-乙基咔唑)或DAB(3,3'-二氨基联苯胺)。在暴露于必要的酶（例如，与抗体试剂缀合的辣根过氧化物酶）之后使用这些试剂中的一种产生了阳性免疫反应产物。当无法使用特异性较低的着色剂（比如H＆E（苏木精和曙红））进行诊断或提供有关治疗的附加的预测信息时（例如，在某些癌症中），可以使用感兴趣的特定抗原的免疫细胞化学可视化。替换地，二级抗体可以共价连接到在荧光或共聚焦显微镜中检测到的荧光团(FITC和罗丹明是最常见的)。荧光的位置将根据靶分子、膜蛋白的外部以及细胞质蛋白的内部而有所不同。以这样的方式，在与共聚焦显微镜结合使用时，免疫荧光是一种强大的技术，以用于研究蛋白质的位置和动态过程（胞吐作用、胞吞作用等）。
基因表达谱分析
可以利用的示例性基因表达谱分析技术包括：利用PCR的DNA谱分析、DNA微阵列、SAGE、实时PCR、差异显示PCR和RNA-seq，如以下部分中进一步描述的和本领域已知的。
利用PCR的DNA谱分析
聚合酶链反应(PCR)过程模仿了DNA复制的生物学过程，但是将其限制于感兴趣的特定DNA序列。随着PCR技术的发明，DNA谱分析在区分能力和从非常小（或降解）的起始样品中回收信息的能力两个方面都向前迈进了一大步。PCR极大地扩增了DNA的特定区域的量。在PCR过程中，通过加热将DNA样品变性为单独的个体多核苷酸链。使用两个寡核苷酸DNA引物来以下面的方式与相对的DNA链上的两个对应的邻近位点杂交，该方式为每个引物的活性末端（即，3'端）的正常酶促延伸通向另一个引物。PCR使用耐高温的复制酶，诸如热稳定的Taq聚合酶。以这种方式，生成了感兴趣的序列的两个新拷贝。以这种方式重复的变性、杂交和延伸产生呈指数增长数量的感兴趣的DNA的拷贝。现在可以从商业来源容易地得到实行热循环的仪器。该过程可以在2小时或更短的时间内产生期望区域的一百万倍或更大的扩增。
DNA微阵列
微阵列背后的核心原理是两条DNA链之间的杂交，即，互补核酸序列通过在互补核苷酸碱基对之间形成氢键而彼此特异性配对的属性。核苷酸序列中大量的互补碱基对意味着两条链之间更紧密的非共价键合。在洗掉非特异性结合序列之后，仅强对链将保持杂交。与探针序列结合的荧光标记的靶序列生成取决于杂交条件（诸如温度）的信号，并且在杂交之后进行洗涤。来自斑点（特征）的信号的总强度取决于靶样品与该斑点上存在的探针相结合的量。微阵列使用相对定量，其中将特征的强度与不同条件下同一特征的强度进行比较，并且通过其位置知道该特征的身份。
基因表达的序列分析(SAGE)
基因表达的序列分析(SAGE)是一种分子生物学家用来在感兴趣的样品中产生信使RNA种群的快照的技术，该信标RNA种群采用小标签的形式，这些小标签与那些转录物的片段相对应。简而言之，SAGE实验如下进行：
分离输入样品（例如，肿瘤）的mRNA，并且使用逆转录酶和生物素化的引物从mRNA合成cDNA。
cDNA经由与附着到引物的生物素相互作用而与链霉亲和素珠子结合，然后使用被叫做锚定酶(AE)的限制性核酸内切酶进行切割。对于每个个体cDNA(mRNA)，切割位点的位置以及因此与珠子结合的剩余cDNA的长度将变化。
然后丢弃切割位点下游的裂解的cDNA，并且将切割位点上游的剩余固定的cDNA片段分成两半，并且在连接位点上游按以下次序暴露于含有几种组分的两个衔接子寡核苷酸(A或B)中的一个：1）带有AE切割位点的粘性末端，以允许连接到裂解的cDNA；2）限制性内切核酸酶的识别位点，称为标签酶(TE)，在其识别位点下游（在原始cDNA/mRNA序列内）切下约15个核苷酸；3）衔接子A或B特有的短引物序列，其稍后将被用于经由PCR的进一步扩增。
在衔接子连接之后，使用TE切割cDNA，将其从珠子上去除，仅留下原始cDNA的约11个核苷酸的短“标签”(15个核苷酸减去与AE识别位点相对应的4个核苷酸)。
然后用DNA聚合酶修复裂解的cDNA标签，以产生平末端cDNA片段。
将这些cDNA标签片段（带有所附着的衔接子引物以及AE和TE识别位点）连接在一起，将两个标签序列夹在中间，并且在任一端处侧接衔接子A和B。然后使用锚定A和B特异性引物对这些被叫做双标签的新构建体进行PCR扩增。
然后使用原始AE来切割该双标签，并且允许其与其他双标签连接在一起，将它们连接以创建cDNA串联体，其中每个双标签被AE识别位点分开。
然后将这些串联体转化到细菌中，以通过细菌复制进行扩增。
然后可以使用现代高通量DNA测序仪来分离cDNA连接体并进行测序，并且可以利用计算机程序分析这些序列，该计算机程序可以给个体标签的复发定量。
实时聚合酶链反应
实时聚合酶链反应是一种基于聚合酶链反应(PCR)的分子生物学实验室技术。与常规PCR一样，它在PCR期间（即，实时地而不是在结束时）监测靶标DNA分子的扩增。实时PCR可以定量地（定量实时PCR）、半定量地（即，在一定量DNA分子以上/上下）（半定量实时PCR）或定性地（定性实时PCR）使用。实时PCR中检测PCR产物的两种常见方法是：(1)嵌入任何双链DNA的非特异性荧光染料，以及(2)由寡核苷酸组成的序列特异性DNA探针，这些寡核苷酸用荧光报告分子标记，其只有在探针与其互补序列杂交之后才准许进行检测。实时PCR在热循环仪中执行，其具有的能力是用至少一个指定波长的光束照射每个样品，并且检测由激发的荧光团发出的荧光。热循环仪还能够快速加热和冷却样品，由此利用核酸和DNA聚合酶的物理化学属性。PCR过程通常由一系列温度变化组成，这些温度变化重复25–50次。这些循环通常由三个阶段组成：第一阶段是在95°C左右允许双链的分离；第二阶段是在50-60°C左右允许引物与DNA模板结合；第三阶段是在68-72°C之间促进DNA聚合酶执行的聚合。由于片段的小尺寸，在此类型的PCR中通常省略最后一步，因为酶能够在比对阶段与变性阶段之间的变化期间增加其数量。此外，在四个步骤的PCR中，在每个周期中仅持续几秒钟的短温度阶段期间测量荧光，其温度例如为80°C，以便于减少在使用非特异性染料时由引物二聚体的存在所引起的信号。被用于每个循环的温度和时间取决于多种参数，诸如：被用来合成DNA的酶、反应中的二价离子和脱氧核糖核苷酸(dNTP)的浓度、以及引物的结合温度。
差异显示PCR
差异显示（也被称为DDRT-PCR或DD-PCR）是一种研究人员可以比较和识别任何一对真核细胞样品之间在mRNA水平上的基因表达变化的技术。如果需要，该测定可以扩展到多于一对。配对的样品将具有形态、遗传或其他实验差异，研究人员希望针对它们研究基因表达模式，以期阐明受实验影响的特定差异或确切基因的根本原因。差异显示的概念是要将有限数量的短任意引物与锚定的oligo-dT引物结合使用，以系统地扩增和可视化细胞中的大多数mRNA。在1990年代初期发明差异显示之后，它就成为了以mRNA水平识别差异表达的基因的常见技术。已经提出了不同的流线型DD-PCR方案，包括荧光DD工艺以及放射性标记，这提供了较高的准确性和读出。
RNA测序(RNA-seq)
RNA测序(RNA-seq)也被叫做全转录组鸟枪法测序(WTSS)，其是一种使用下一代测序能力来揭示给定时刻基因组中RNA存在和数量的快照的技术。
RNA'Poly(A)'库RNA-seq：在高通量测序中，序列库的创建可以从平台到平台而变化，其中每个平台都具有被设计成构建不同类型的库并且使所得到的序列适应其仪器的特定要求的几种试剂盒。然而，由于正进行分析的模板的性质，每种技术内都有共同点。经常地，在mRNA分析中，以3'聚腺苷酸化(poly(A))尾巴为目标，以便于确保将编码RNA与非编码RNA分开。这可以简单地通过共价附着到给定底物的poly(T)寡核苷酸来完成。目前，许多研究将磁珠用于此步骤。包括poly(A)RNA之外的部分转录组的研究示出，当使用poly(T)磁珠时，流通型RNA（非poly(A)RNA）可以产生重要的非编码RNA基因发现，否则该发现原本不会被注意。而且，由于核糖体RNA占给定细胞内RNA的90％以上，因此研究表明，经由探针杂交将其去除提高了从转录组的其余部分检索数据的能力。下一步是逆转录。由于随机引发的逆转录的5'偏差以及影响引物结合位点的二级结构，在逆转录之前将RNA水解为200-300个核苷酸同时减少了这两个问题。然而，存在关于此方法的一些折衷，虽然转录物的整体可以有效地转化为DNA，但5'和3'端却不太理想。取决于研究的目的，研究人员可以挑选应用或忽略此步骤。
小RNA/非编码RNA测序：当对除mRNA以外的RNA进行测序时，会修改库制备。基于期望的大小范围来选择细胞RNA。对于较小的RNA靶标（诸如miRNA），通过选择大小来分离RNA。这可以利用尺寸排阻凝胶、通过尺寸选择磁珠、或利用商业开发的试剂盒来实行。一旦被分离，就将接头添加到3'和5'端，然后进行纯化。最后一步是通过逆转录生成cDNA。
直接RNA测序：由于已经示出使用逆转录酶将RNA转换为cDNA会引入偏差和伪影，它们可能会干扰转录物的正确表征和定量，因此Helicos（现已破产）正在开发单分子直接RNA测序(DRSTM)技术。DRSTM直接以大规模并行的方式对RNA分子进行测序，而无需将RNA转换为cDNA或其他有偏差的样品操作（诸如连接和扩增）。一旦合成了cDNA，就可以对其进行进一步的片段化，以达到测序系统期望的片段长度。
（蛋白质）质谱
蛋白质质谱指代质谱在蛋白质研究中的应用。质谱是用于表征蛋白质的一种重要的新兴方法。用于电离整个蛋白质的两个主要方法是电喷雾电离(ESI)和基质辅助激光解吸附/电离(MALDI)。为了与可用质谱仪的性能和质量范围保持一致，使用了两种方法来表征蛋白质。在第一种方法中，通过上述两种技术中的任一种将完整的蛋白质电离，然后将其引入质量分析仪。此方法被称为蛋白质分析的“自上而下”策略。在第二种方法中，使用诸如胰蛋白酶之类的蛋白酶将蛋白质酶解为较小的肽。随后，将这些肽引入质谱仪，并且通过肽质谱指纹图谱或串联质谱法进行识别。因此，此后一种方法（也被叫做“自下而上”蛋白质组学）使用肽水平上的鉴定来推断蛋白质的存在。整个蛋白质质量分析主要使用飞行时间(TOF)MS或傅立叶变换离子回旋共振(FT-ICR)进行。这两种类型的仪器在这里是优选的，因为它们的质量范围宽，并且在FT-ICR的情况下，其质量精确度很高。蛋白水解肽的质量分析是一种流行得多的蛋白质表征方法，因为更便宜的仪器设计可以被用于表征。附加地，一旦将完整的蛋白质消化成较小的肽片段，样品制备就会更加容易。用于肽质量分析的最广泛使用的仪器是MALDI飞行时间仪器，因为它们准许高速采集肽质量指纹(PMF)(可以在近似10秒内分析1 PMF)。多级的四极飞行时间和四极离子阱也可以在该应用中找到用途。
质谱CMS已越来越多地被用于生物分析。质谱非常适合多路复用，因为质谱允许许多同时检测通道。然而，复杂的生物分子（诸如DNA）具有复杂的质谱，并且由于灵敏度相对较差，可能难以在基质中检测到。MS是一种测量带电物质的质荷比的分析技术。它可以被用于确定样品或分子的化学组成。通过质谱分析的样品被电离以生成带电分子或原子，根据其质荷比进行分离并进行检测。根据各种应用，可以定性地和定量地使用该技术。感应耦合等离子体（OCP）是一种类型的等离子体源，其中能量由通过电磁感应（即，通过随时间变化的磁场）产生的电流提供。ICP可以被用作质谱的电离源。电感耦合等离子体和质谱的组合被称为ICP-MS。质谱成像(MSI)是质谱的一种应用，它涉及利用空间信息来分析化学信息，使得可以将化学信息可视化为化学图像或图谱。通过生成化学图谱，可以阐明整个样品表面的成分差异。激光烧蚀是一种通过利用激光束照射固体表面来从固体表面去除材料的过程。激光烧蚀已被用作用于质谱法、特别是用于质谱成像的材料采样的手段。根据一个实施例，一种用于样品质谱成像的系统包括：激光烧蚀采样器、感应耦合等离子体电离器、质谱仪和计算机。说明性地，激光烧蚀采样器包括激光器、激光烧蚀室和样品平台，该样品平台被配置成使得激光可以照射位于样品平台上的样品以形成烧蚀的样品，其中，激光和样品平台由计算机协调。激光烧蚀采样器和感应耦合等离子体电离器可操作地连接，使得可以将烧蚀的样品从激光烧蚀采样器转移到感应耦合等离子体电离器中，由此蒸发、汽化、雾化和电离烧蚀的样品，以形成具有质荷比分布的原子离子群。质谱仪可操作地连接到感应耦合等离子体电离器，使得可以将离子群从感应耦合等离子体电离器转移到质谱仪，其中，质谱仪根据质荷比分布来分离离子群，由此生成质荷比数据。该计算机被配置成接受位置输入，并且与激光烧蚀采样器通信，以便于根据位置输入来烧蚀样品，并且其被配置成根据位置输入来将质荷比数据与样品上的位置相关。在另外的说明性实施例中，该系统进一步包括：配准系统，该配准系统被配置成确定样品的位置，由此使得位置输入与激光器被配置成照射在其上的样品上的位置能够自动相关。在说明性实施例中，用于多重样品LA-ICP-MS测定的组合物包括：质量标签和与质量标签缀合的特异性结合部分。该质量标签包括：可检测地不同于样品内源性元素的第一类原子群。在一个实施例中，第一类原子群是元素的非内源性稳定同位素。在另一个实施例中，原子群被配置为胶体粒子。参见WO2014079802，其由此通过引用整体地并入本文。
用于检测样品中的靶标的方法涉及：使样品与被选择以识别靶标的酶特异性结合部分缀合物接触。然后使样品与质量标签前体缀合物接触，该缀合物包含质量标签前体和酶底物、酪胺部分或酪胺衍生物、以及可选的接头。质量标签前体缀合物与酶或与酶促反应的产物发生反应，以产生沉淀的质量标签、共价结合的质量标签、或非共价结合的质量标签。样品暴露于能量源，其提供足够能量来从质量标签产生质量代码。在电离之后，可以使用检测方法（诸如质谱）来检测质量代码。在一些实施例中，样品暴露于包含酶特异性结合部分缀合物的第一溶液和包含质量标签前体缀合物的第二溶液。酶特异性结合部分的酶部分可以选自氧化还原酶（例如，过氧化物酶）、磷酸酶（例如，碱性磷酸酶）、内酰胺酶（例如，β-内酰胺酶）和半乳糖苷酶（例如，β-D-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷酶）。特异性结合部分可以选自蛋白质、多肽、寡肽、肽、核酸、DNA、RNA、寡糖、多糖及其单体。具体公开的实施例涉及使用碱性磷酸酶-抗体缀合物和辣根过氧化物酶-抗体缀合物。在一些公开的实施例中，特异性结合部分识别靶标。在其他公开的实施例中，特异性结合部分识别与靶标结合的一级抗体。在一些实施例中，沉积质量标签包括：将酶固定在靶标处，并且使样品与酶底物部分和质量标签前体接触。酶底物部分与酶和质量标签前体进行反应，以在靶标处产生和沉积质量标签。当样品中存在两个或更多个靶标时，如上所述，质量标签依次沉积在每个靶标处。在沉积了质量标签之后，先使对应的酶失活，然后再将后续质量标签沉积在后续靶标处。在其他公开的实施例中，该酶与质量标签前体-酪胺缀合物或质量标签前体-酪胺衍生物缀合物进行反应，以通常共价地将质量标签沉积在靶标附近。在一些实施例中，将酶固定在靶标处包括：使样品与包含特异性结合部分和酶的缀合物接触。在某些实施例中，该特异性结合部分是抗体。该特异性结合部分能够直接识别并结合到靶标、或先前与靶标结合的另一种特异性结合部分。在特定的实施例中，第一酶、第二酶和任何附加的酶是相同的。参见WO2012003478，其由此通过引用整体地并入本文。
DNA甲基化检测
最近，已经提出了通过测量DNA甲基化来诊断癌症的方法。DNA甲基化主要发生在特定基因的启动子区域中CpG岛的胞嘧啶上，以干扰转录因子的结合，因此使基因的表达沉默。因此，检测肿瘤抑制基因的启动子中的CpG岛的甲基化极大地有助于癌症研究。近来，已经积极地尝试通过诸如甲基化特异性PCR（下文中被称为MSP）或自动DNA测序之类的方法来确定启动子甲基化，以用于诊断和筛选癌症。参见WO2009069984A2，其由此通过引用整体地并入本文。
声能
至少一些实施例涉及用于分析样本的方法和系统。可以基于其属性来分析样本。这些特性包括：在处理期间可以是静态或动态的声学属性、机械属性、光学属性等等。在一些实施例中，在处理期间连续地或周期性地监测样本的特性以评估样本的状态和状况。基于获得的信息，可以控制处理以增强处理一致性、减少处理时间、提高处理质量等等。声学可以被用来分析软对象，诸如样品。当声音信号与样品相互作用时，传输的信号取决于样品的几种机械属性，诸如弹性和硬度。随着被放置在固定剂（例如，福尔马林）中的样品已变得更紧密地交联，传输的速度将根据样品的属性而变化。在一些实施例中，可以基于声波的飞行时间来监测生物样品的状态。该状态可以是浓度状态、固着状态、染色状态等等。监测可以包括但不限于测量样品密度、交联、脱钙、染色着色等等方面的变化。生物样品可以是非流体样品（诸如骨骼），或其他类型的样品。在一些实施例中，方法和系统涉及使用声能来监测样本。基于反射和/或透射模式中的声能之间的相互作用，可以获得关于样本的信息。可以获取声学测量结果。测量结果的示例包括：声信号幅度、衰减、散射、吸收、样本中的飞行时间(TOF)、声波的相移或其组合。在一些实施例中，样本具有在处理期间变化的性质。在一些实施例中，将固定剂施加到样本。随着样本变得更加固定，机械属性（例如，弹性、刚度等）由于分子交联而变化。这些变化可以经由TOF、使用声速测量来监测。基于测量，可以确定样本的固定状态或其他组织学状态。为了避免固定不足或过度固定，可以监测样品的静态特性、样品的动态特性或两者。样品的特性包括：透射特性、反射特性、吸收特性、衰减特性等等。在某些实施例中，一种用于评估样品的方法包括：在样品处理之前、期间和/或之后分析声波速度。这是通过首先建立新鲜的未固定样品的基线测量值、通过将声波从发射器递送到从受试者身上获取的样品来完成的。使用接收器检测基线TOF声波。在处理样品之后或在其期间，第二声波从发射器递送到样品。在第二声波行进通过样品之后，使用接收器来检测第二TOF声波。基于第一TOF和第二TOF来比较样品中的声速，以确定速度的变化。这些测量值对于每个所分析的样品而言都是唯一的，因此可以被用来为每个样品建立基线。可以使用附加的TOF测量值来确定可归因于介质、测量通道等等的TOF贡献。在一些实施例中，在不存在样本的情况下测量介质的TOF，以确定介质的基线TOF。参见WO2011109769，其由此通过引用整体地并入本文。
脂质组学
脂质组学研究涉及数千种细胞脂质分子种类的鉴定和定量及其与其他脂质、蛋白质和其他代谢物的相互作用。脂质组学的研究人员检查细胞脂质的结构、功能、相互作用和动力学，以及在系统扰动期间发生的变化。脂质组学分析技术可以包括：质谱(MS)、核磁共振(NMR)光谱、荧光光谱、双极化干涉量度法和计算方法。在脂质组学研究中，在通过细胞的生理或病理状态的改变扰乱细胞之后，获得定量描述不同脂质分子种类的含量和组成中的时空更改的数据。从这些研究中获得的信息促进了对细胞功能的变化的机械论见解。
免疫细胞的定量
样品中的免疫细胞定量可以通过使用基于表观遗传学的定量实时PCR辅助细胞计数(qPACC)进行。主动表达或沉默基因的染色质结构的甲基化状态是基于表观遗传学的细胞鉴定和定量技术的基础。从二核苷酸胞嘧啶磷酸鸟嘌呤的胞嘧啶碱基的5'-碳中发现特定的细胞类型甲基去除（去甲基化），准许对来自仅少量人血或组织样品的免疫细胞进行精确且鲁棒的定量。这些位于基因组DNA上的表观遗传生物标志物与感兴趣的细胞稳定地相关联。Kleen和Yuan(2015年11月)的“Quantitative real-time PCR assisted cellcounting (qPACC) for epigenetic - based immune cell quantification in bloodand tissue”（J. Immunother. Cancer 46 (3)）。
癌症相关标志物的检测
使用诸如但不限于RNA、DNA或蛋白质测序之类的技术，检测“肿瘤标志物”，其包括但不限于与癌症的存在相关联的蛋白质、抗原、酶、激素、DNA突变和碳水化合物，测序对于正确诊断癌症类型和对于选择适当的治疗方法而言至关重要。这样的标志物包括但不限于：α甲胎蛋白（常常与但不限于生殖细胞肿瘤和肝细胞癌相关联）、CA 15-3（常常与但不限于乳腺癌相关联）、CA27-29（常常与但不限于乳腺癌相关联）、CA19-9（常常与但不限于胰腺癌、结肠直肠癌和其他类型的胃肠道癌相关联）、CA-125（常常与但不限于卵巢癌、子宫内膜癌、输卵管癌、肺癌、乳腺癌和胃肠道癌相关联）、降钙素（常常与但不限于甲状腺髓样癌相关联）、钙视网膜蛋白（常常与但不限于间皮瘤、性索性腺间质瘤、肾上腺皮质癌、滑膜肉瘤相关联）、癌胚抗原（常常与但不限于胃肠道癌、子宫颈癌、肺癌、卵巢癌、乳腺癌、泌尿道癌相关联）、CD34（常常与但不限于血管内皮细胞瘤/孤立性纤维瘤、多形性脂肪瘤、胃肠道间质瘤、隆突性皮肤纤维肉瘤相关联）、CD99MIC 2（常常与但不限于尤文氏肉瘤、原始神经外胚层肿瘤、血管内皮细胞瘤/孤立性纤维瘤、滑膜肉瘤、淋巴瘤、白血病、性索性腺间质瘤相关联）、CD117（常常与但不限于胃肠道间质瘤、肥大细胞增多症、精原细胞瘤相关联）、嗜铬粒蛋白（常常与但不限于神经内分泌肿瘤相关联）、染色体3、7、17和9p21（常常与但不限于膀胱癌相关联）、各种类型的细胞角蛋白（常常与但不限于许多类型的癌和某些类型的肉瘤相关联）、结蛋白（常常与但不限于平滑肌肉瘤、骨骼肌肉肉瘤和子宫内膜间质肉瘤相关联）、上皮膜抗原（常常与但不限于各种类型的癌、脑膜瘤和某些类型的肉瘤相关联）、因子VIII/CD31 FL1（常常与但不限于血管肉瘤相关联）、神经胶质纤维酸性蛋白（常常与但不限于神经胶质瘤（星形细胞瘤、室管膜膜瘤）相关联）、总的囊性疾病液蛋白（常常与但不限于乳腺癌、卵巢癌和唾液腺癌相关联）、HMB-45（常常与但不限于黑色素瘤、PEComa（例如，血管平滑肌脂肪瘤）、透明细胞癌、肾上腺皮质癌相关联）、人绒毛膜促性腺激素（常常与但不限于妊娠滋养细胞疾病、生殖细胞瘤和绒毛膜癌相关联）、免疫球蛋白（常常与但不限于淋巴瘤、白血病相关联）、抑制素（常常与但不限于性索性腺间质瘤、肾上腺皮质癌、成血管细胞瘤相关联）、各种类型的角蛋白（常常与但不限于癌、某些类型的肉瘤相关联）、各种类型的淋巴细胞标志物（常常与但不限于淋巴瘤、白血病相关联）、MART-1（Melan-A）（常常与但不限于黑素瘤、类固醇生成肿瘤（肾上腺皮质癌、性腺肿瘤）相关联）、Myo D1（常常与但不限于横纹肌肉瘤、小、圆形、蓝细胞瘤相关联）、肌肉特异性肌动蛋白（MSA）（常常与但不限于肌肌肉瘤（平滑肌肉瘤、横纹肌肉瘤）相关联）、神经丝（常常与但不限于神经内分泌肿瘤、肺小细胞癌相关联）、神经元特异性烯醇化酶（常常与但不限于神经内分泌肿瘤、肺小细胞癌、乳腺癌相关联）、胎盘碱性磷酸酶（PLAP）（常常与但不限于精原细胞瘤、肌乳蛋白瘤、胚胎癌相关联）、前列腺特异性抗原（常常与但不限于前列腺癌相关联）、PTPRC（CD45）（常常与但不限于淋巴瘤、白血病、组织细胞性肿瘤相关联）、S100蛋白（常常与但不限于黑色素瘤、肉瘤（神经肉瘤、脂肪瘤、软骨肉瘤）、星形细胞瘤、胃肠道间质瘤、唾液腺癌、某些类型的腺癌、组织细胞性肿瘤（树突状细胞、巨噬细胞）相关联）、平滑肌肌动蛋白（SMA）（常常与但不限于胃肠道间质瘤、平滑肌肉瘤、PEComa相关联）、突触素（常常与但不限于神经内分泌肿瘤相关联）、甲状腺球蛋白（常常与但不限于甲状腺癌的术后标志物相关联）、甲状腺转录因子-1（常常与但不限于所有类型的甲状腺癌、肺癌相关联）、肿瘤M2-PK（常常与但不限于大肠癌、乳腺癌、肾细胞癌、肺癌、胰腺癌、食道癌、胃癌、宫颈癌、卵巢癌相关联）、波形蛋白（常常与但不限于肉瘤、肾细胞癌、子宫内膜癌、肺癌、淋巴瘤、白血病、黑色素瘤相关联）、ALK基因重排（常常与但不限于非小细胞肺癌和间变性大细胞淋巴瘤相关联）、β-2-微球蛋白（B2M）（常常与但不限于多发性骨髓瘤、慢性淋巴细胞性白血病和某些淋巴瘤相关联）、β-人绒毛膜促性腺激素（Beta-hCG）（常常与但不限于绒毛膜癌和生殖细胞肿瘤相关联）、BRCA1和BRCA2基因突变（常常与但不限于卵巢癌相关联）、BCR-ABL融合基因（费城染色体）（常常与但不限于慢性粒细胞白血病、急性淋巴细胞白血病和急性骨髓性白血病相关联）、BRAF V600突变（常常与但不限于皮肤黑色素瘤和结直肠癌相关联）、CD20（常常与但不限于非霍奇金淋巴瘤相关联）、嗜铬粒蛋白A（CgA）（常常与但不限于神经内分泌肿瘤相关联）、上皮来源的循环肿瘤细胞（CELLSEARCH®）（常常与但不限于转移性乳腺癌、前列腺癌和结肠直肠癌相关联）、细胞角蛋白片段21-1（常常与但不限于肺癌相关联）、EGFR基因突变分析（常常与但不限于非小细胞肺癌相关联）、雌激素受体（ER）/孕激素受体（PR）（常常与但不限于乳腺癌相关联）、HE4（常常与但不限于卵巢癌相关联）、KRAS基因突变分析（常常与但不限于大肠癌和非小细胞肺癌相关联）、乳酸脱氢酶（常常与但不限于生殖细胞肿瘤、淋巴瘤、白血病、黑色素瘤和神经母细胞瘤相关联）、神经元特异性烯醇化酶（NSE）（常常与但不限于小细胞肺癌和神经母细胞瘤相关联）、核基质蛋白22（常常与但不限于膀胱癌相关联）、程序性死亡配体1（PD-L1）（常常与但不限于非小细胞肺癌相关联）、尿激酶纤溶酶原激活物（uPA）和纤溶酶原激活物抑制剂（PAI-1）（常常与但不限于乳腺癌相关联）、5-蛋白签名（OVA1®）（常常与但不限于卵巢癌相关联）、21基因签名（Oncotype DX®）（常常与乳腺癌相关联）、70基因签名（Mammaprint®）（常常与但不限于乳腺癌相关联）、以及HER2/neu基因扩增或过度表达（常常与但不限于乳腺癌、卵巢癌、胃食管交界处腺癌、胃癌、非小细胞肺癌和子宫癌相关联）。与肿瘤相关联的其他生物标志物可以包括但不限于Pl3KCA突变、FGFR2扩增、p53突变、BRCA突变、CCND1扩增、MAP2K4突变、ATR突变或任何其他生物标志物，其表达与特定癌症相关；以下各项中的至少一种：AFP、ALK、BCR-ABL、BRCA1/BRCA2、BRAF、V600E、Ca-125、CA19.9、EGFR、Her-2、KIT、PSA、S100、KRAS、ER/Pr、UGT1A1、CD30、CD20、F1P1L1-PDGRFα、PDGFR、TMPT和TMPRSS2；或选自以下各项中的至少一种生物标志物：ABCB5、AFP-L3、甲胎蛋白、α-甲基酰基辅酶A消旋酶、BRCA1、BRCA2、CA 15-3、CA 242、Ca 27-29、CA-125、CA15-3、CA19-9、降钙素、癌胚抗原、癌胚抗原肽-1、Des-γ羧基凝血酶原、结蛋白、早期前列腺癌抗原2、雌激素受体、纤维蛋白降解产物、6-磷酸葡萄糖异构酶、HPV抗原（诸如vE6、E7、L1、L2或p16INK4a）、人绒毛膜促性腺激素、IL-6、角蛋白19、乳酸脱氢酶、亮氨酰氨肽酶、脂蛋白、后肾上腺素、中性溶酶、NMP22、降甲基肾上腺素、PCA3、前列腺特异性抗原、前列腺酸磷酸酶、突触素、甲状腺球蛋白、TNF；一种选自以下各项的转录因子：ERG、ETV1(ER81)、FLI1、ETS1、ETS2、ELK1、ETV6(TEL1)、ETV7(TEL2)、GABPα、ELF1、ETV4(E1AF；PEA3)、ETV5(ERM)、ERF、PEA3/E1AF、PU.1、ESE1/ESX、SAP1(ELK4)、ETV3(METS)、EWS/FLI1、ESE1、ESE2(ELF5)、ESE3、PDEF、NET(ELK3；SAP2)、NERF(ELF2)或FEV. XXX、肿瘤相关糖蛋白72、c-kit、SCF、pAKT、pc-kit和波形蛋白。替换地，或此外，感兴趣的生物标志物可以是免疫检查点抑制剂，诸如但不限于CTLA-4、PDL1、PDL2、PD1、B7-H3、B7-H4、BTLA、HVEM、KIR、TIM3、GAL9、GITR、LAG3、VISTA、KIR、2B4、TRPO2、CD160、CGEN-15049、CHK 1、CHK2、A2aR、TL1A和B-7族配体或其组合，或者是选自由以下各项组成的组的检查点蛋白的配体：CTLA-4、PDL1、PDL2、PD1、B7-H3、B7-H4、BTLA、HVEM、TIM3、GAL9、LAG3、VISTA、KIR、2B4、CD160、CGEN-15049、CHK1、CHK2、A2aR、B-7族配体，或其组合。附加的标志物可以包括但不限于检测与以下各项相关联的至少一种生物标志物：急性淋巴细胞白血病（etv6、am11、亲环蛋白b）、B细胞淋巴瘤（Ig-独特型）、神经胶质瘤（E-钙粘蛋白、α-连环素、β-连环素、γ-连环素、p120 ctn）、膀胱癌（p21ras）、胆道癌（p21ras）、乳腺癌（MUC族、HER2/neu、c-erbB-2）、宫颈癌（p53、p21ras）、结肠癌（p21ras、HER2/neu、c-erbB-2、MUC族）、结直肠癌（结直肠相关抗原（CRC）-C017-1A/GA733、APC）、绒毛膜癌（CEA）、上皮细胞癌（亲环蛋白b）、胃癌（HER2/neu、c-erbB-2、ga733糖蛋白）、肝细胞癌（α-甲胎蛋白）、霍奇金淋巴瘤（Imp-1、EBNA-1）、肺癌（CEA、MAGE-3、NY-ESO-1）、淋巴样细胞源性白血病（亲环蛋白b）、黑色素瘤（p5蛋白、gp75、胎粪抗原、GM2和GD2神经节苷脂、Melan-A/MART-1、dcc27、MAGE-3、p21ras、gp100.sup.Pmel117）、骨髓瘤（MUC族、p21ras）、非小细胞肺癌（HER2/neu、c-erbB-2）、鼻咽癌（Imp-1、EBNA-1）、卵巢癌（MUC族、HER2/neu、c-erbB-2）、前列腺癌（前列腺特异性抗原（PSA）及其抗原表位PSA-1、PSA-2和PSA-3、PSMA、HER2/neu、c-erbB-2、ga733糖蛋白）、肾癌（HER2/neu、c-erbB-2）、子宫颈和食道鳞状细胞癌（病毒产物，诸如人乳头瘤病毒蛋白）、睾丸癌（NY-ESO-1）和/或T细胞白血病（HTLV-1表位）。
现在已知精确靶向激酶级联反应的特定方面为疾病治疗提供了以前难达到的突破。由于激酶活性失调而引起的众多疾病状态强调了蛋白激酶家族的重要性。由这些蛋白质和脂质激酶中的许多发出信号的异常细胞都可能导致疾病，诸如癌症。已知几种蛋白质丝氨酸/苏氨酸和酪氨酸激酶在癌细胞中被激活，并且驱动肿瘤的生长和发展。本文所述的技术提供了利用一种或多种激酶捕获剂来富集（或分离）激酶（例如，ATP依赖性激酶）的方法。激酶捕获剂的实例包括但不限于相对非选择性的蛋白激酶抑制剂、底物或假底物。该方法可用于例如串联质谱分析激酶组。尽管如上文所述，虽然先前已经识别了许多高选择性和有效的小分子激酶抑制剂，但是也已经识别了许多相对非选择性的小分子激酶抑制剂。对于本文所述的方法，使用相对非选择性的小分子激酶抑制剂减少了针对个体激酶定制纯化程序的需要，并且放大了通过富集通常仅以催化浓度存在于细胞、组织和体液中的酶而获得的分析信号。然而，将认识到，选择性小分子激酶抑制剂也可用于这些激酶分析方法。此外，非选择性和选择性小分子激酶抑制剂的组合可用于这些方法。另外，激酶捕获剂（或多于一种激酶捕获剂）也可与磷酸酶捕获剂组合，以同时富集（或分离）激酶和磷酸酶。本文所述的方法还可以应用于通过串联质谱对单个或多个样本进行的蛋白激酶和/或磷酸酶的多重分析。本文所述的技术提供了一种用于分析激酶（诸如激酶组）群的方法。该方法涉及使用一种或多种激酶捕获剂从样品中分离激酶、通过蛋白水解将蛋白质样品消化为组成肽（例如，利用蛋白酶，诸如胰蛋白酶），为获得的肽补充合理设计的校准肽，该校准肽涉及特定蛋白激酶肽序列，其含有易裂的天门冬氨酸-脯氨酸(DP)键，并且通过串联质谱给得自激酶群的天然肽定量。参见WO2007131191，其由此通过引用整体地并入本文。
特定细胞类型的亲和纯化
现已报道在多种人类肿瘤中有推定的循环肿瘤细胞，该人类肿瘤包括AML、CML、多发性骨髓瘤、脑肿瘤、乳腺肿瘤、黑色素瘤和前列腺癌、结肠癌和胃癌。原则上，循环肿瘤细胞可以通过几种实验策略来识别。许多循环肿瘤细胞似乎表达识别其正常对应物的细胞表面标志物。这种观察利用基于流式细胞术的细胞分选或基于微珠的细胞亲和纯化提供了相对简单的富集程序。参见Schawb，M.的癌症百科全书（第3版，施普林格出版社，柏林海德堡，2011年）。
DNA测序
在另外的示例性实施例中，可以对样品或其一个或多个细胞进行DNA测序。DNA测序可以例如靶向于特定基因、区域、调控序列、内含子、外显子、SNP、潜在的融合体等，例如，以检测与癌症相关联或与其诊断有关的序列。DNA测序也可以在整个基因组或其显著部分上进行。可以利用的示例性测序方法包括但不限于Sanger测序和染料终止剂测序，以及下一代测序(NGS)技术，诸如焦磷酸测序、纳米孔测序、基于微孔的测序、纳米球测序、MPSS、SOLID、Solexa、Ion Torrent、Starlite、SMRT、tSMS、合成测序、连接测序、质谱测序、聚合酶测序、RNA聚合酶(RNAP)测序、基于显微镜的测序、微流体Sanger测序、基于显微镜的测序、RNAP测序、隧道电流DNA测序和体外病毒测序。参见WO2014144478、WO2015058093、WO2014106076和WO2013068528，其中的每一个都由此通过引用整体地并入本文。
DNA测序技术呈指数级增长。最近，高通量测序（或下一代测序）技术使测序过程并行化，一次产生数千或数百万个序列。在超高通量测序中，可以并行运行多达500,000个“逐合成测序”操作。与行业标准的染料终止剂方法相比，下一代测序降低了成本，并大大提高了速度。
焦磷酸测序在油溶液中的水滴内部扩增DNA（乳液PCR），其中每个液滴包含单个DNA模板，该DNA模板附着到单个引物包被的珠子上，然后形成克隆菌落。测序机包含许多皮升体积的孔，每个孔中都包含单个珠子和测序酶。焦磷酸测序使用萤光素酶来生成光，以检测被添加到新生DNA的个体核苷酸，并且组合的数据被用来生成序列读出。参见Margulies，M等人的工作（2005年，Nature，437期，第376-380页），其由此通过引用整体地并入本文。焦磷酸测序是一种也利用焦磷酸测序的逐合成测序技术。DNA的焦磷酸测序测序涉及两个步骤。在第一步骤中，将DNA剪切成近似300-800个碱基对的片段，并且将片段平端化。然后将寡核苷酸衔接子连接到片段的末端。衔接子用作片段的扩增和测序的引物。可以使用例如含有5'-生物素标签的衔接子B将片段附着到DNA捕获珠子，例如，链霉亲和素包被的珠子。在油水乳状液的液滴内，PCR扩增了与珠子附着的片段。结果是每个珠子上克隆扩增的DNA片段的多个拷贝。在第二步骤中，将珠子捕获在孔中（皮升大小的孔）。对每个DNA片段并行实行焦磷酸测序。一个或多个核苷酸的添加生成光信号，该光信号由CCD相机在测序仪中记录。信号强度与掺入的核苷酸的数量成比例。焦磷酸测序利用焦磷酸(PPi)，其在添加核苷酸后释放。在腺苷5'磷酸硫酸盐存在的情况下，PPi通过ATP硫化酶转化为ATP。萤光素酶使用ATP将萤光素转化为氧化萤光素，并且该反应生成被检测和分析的光。在另一个实施例中，焦磷酸测序被用来测量基因表达。RNA的焦磷酸化与DNA的焦磷酸测序类似地应用，并且其是通过将部分rRNA基因测序的应用附着到微珠上，以及然后将连接放置到个体孔中来完成的。然后扩增所附着的部分rRNA序列，以便确定基因表达谱。Sharon Marsh，《分子生物学方法》（第373卷，15-23(2007)）中的Pyrosequencing®方案。
可以使用的测序技术的另一个示例是纳米孔测序(Soni G V和Meller，A Clin Chem 53：1996-2001, 2007，其由此通过引用整体地并入本文)。纳米孔是一个小洞，直径约为1纳米。纳米孔浸入导电流体中并在其上施加电势，这会由于离子通过纳米孔的传导而产生少量电流。流动的电流量对纳米孔的大小敏感。随着DNA分子传过纳米孔，DNA分子上的每个核苷酸都会不同程度地阻塞纳米孔。因此，随着DNA分子传过纳米孔，传过纳米孔的电流的变化就表示DNA序列的读数。参见Bayley的工作（Clin Chem. 2015年1月；61(1)：25-31），其由此通过引用整体地并入本文。
可以使用的DNA和RNA检测技术的另一个示例是SOLiD™技术（应用生物系统）。SOLiD™技术系统是基于连接的测序技术，其可以被用来大规模并行地进行DNA和RNA两者的下一代测序。在DNA SOLiD™测序中，将基因组DNA剪切成片段，并且将衔接子附着到片段的5'和3'端以生成片段库。替换地，可以通过将衔接子连接到片段的5'和3'端、环化片段、消化环化的片段以生成内部衔接子、并且将衔接子附着到所得到的片段的5'和3'端以生成配对库来引入内部衔接子。接下来，在含有珠子、引物、模板和PCR组分的微型反应器中制备克隆珠子群。在PCR之后，使模板变性，并且富集珠子以分离具有扩展模板的珠子。所选珠子上的模板经过3'修饰，其准许与玻璃载玻片结合。可以通过将部分随机的寡核苷酸与由特定荧光团识别的中心确定的碱基（或碱基对）进行顺序杂交和连接来确定序列。记录颜色之后，切割并去除连接的寡核苷酸，然后重复该过程。
在其他实施例中，SOLiDTM基因表达的序列分析(SAGE)被用来测量基因表达。基因表达的序列分析(SAGE)是一种方法，它允许对大量基因转录物进行同时和定量分析，而无需为每个转录物提供个体杂交探针。首先，生成短序列标签（约10-14 bp），其包含足够的信息来唯一地标识转录物，前提是该标签是从每个转录物中的唯一位置获得的。然后，许多转录物连接在一起以形成长序列分子，可以对其进行测序，从而同时揭示多个标签的身份。通过确定个体标签的丰度，并且识别与每个标签相对应的基因，可以定量地评估任何转录物群的表达模式。有关更多细节，参见例如Velculescu等人的工作（Science 270：484 487(1995)）；以及Velculescu等人的工作（Cell 88：243 51(1997)），其各自的内容通过引用整体地并入本文。
可以使用的另一种测序技术包括，例如Helicos真单分子测序(tSMS)(Harris TD等人的工作（(2008)Science 320：106-109））。在tSMS技术中，将DNA样品切割成近似100至200个核苷酸的链，并且将polyA序列添加到每条DNA链的3'端。每条链通过添加荧光标记的腺苷核苷酸进行标记。然后将DNA链杂交到流通池，其包含数百万个固定化到流通池表面的oligo-T捕获位点。模板的密度可以为约1亿个模板/cm。然后将流通池装载到仪器（例如，HeliScope定序器)中，并且激光照射流通池的表面，揭示每个模板的位置。CCD相机可以在流动池表面上绘制模板的位置。然后切割模板荧光标记并将其洗掉。测序反应通过引入DNA聚合酶和荧光标记的核苷酸开始oligo-T核酸用作引物。聚合酶以模板指导的方式将标记的核苷酸掺入引物。去除聚合酶和未掺入的核苷酸。通过对流通池表面进行成像，检测出已定向掺入荧光标记的核苷酸的模板。在成像之后，切割步骤去除荧光标记，并且利用其他荧光标记的核苷酸重复该过程，直到获得期望的读取长度为止。利用每个核苷酸添加步骤来收集序列信息。tSMS的进一步说明例如在Lapidus等人的工作（美国专利第7,169,560号）、Lapidus等人的工作（美国专利申请第2009/0191565号）、Quake等人的工作（美国专利第6,818,395号）、Harris（美国专利第7,282,337号）、Quake等人的工作（美国专利申请第2002/0164629号）和Braslavsky等人的工作（PNAS（USA），100：3960-3964(2003)）中有所示出，这些工作中的每一个通过引用整体地并入本文。
可以使用的测序技术的另一个示例包括：Pacific Biosciences的单分子实时(SMRT)技术，以对DNA和RNA两者进行测序。在SMRT中，四个DNA碱基中的每一个都与四种不同荧光染料之一附着。这些染料是磷酸连接的。单个DNA聚合酶在零模式波导(ZMW)的底部与模板单链DNA的单个分子固定化。ZMW是一种限制结构，其使得能够在荧光核苷酸的背景下能够观察通过DNA聚合酶掺入单个核苷酸，该荧光核苷酸迅速进出ZMW地扩散（以微秒为单位）。将核苷酸掺入生长链中需要花费几毫秒的时间。在此时间期间，荧光标记被激发并产生荧光信号，并且荧光标签被切掉。对染料的对应荧光的检测指示掺入了哪个碱基。重复该过程。为了对RNA进行测序，在ZMW中将DNA聚合酶替换为逆转录酶，并且相应地进行后续操作。
测序技术的另一个示例可以涉及使用化学敏感的场效应晶体管(chemFET)阵列对DNA进行测序（例如，如美国专利申请公开第20090026082号中所述）。在该技术的一个示例中，可以将DNA分子放入反应室中，并且可以将模板分子与结合到聚合酶的测序引物杂交。可以通过chemFET的电流变化来检测将一种或多种三磷酸盐掺入测序引物的3'端处的新核酸链中的情况。一个阵列可以具有多个chemFET传感器。在另一个示例中，可以将单个核酸附着到珠子，并且可以在珠子上扩增核酸，并且可以将个体珠子转移到chemFET阵列上的个体反应室中，其中每个室都具有chemFET传感器，并且可以对核酸测序。
可以使用的测序技术的另一个示例涉及使用电子显微镜(Moudrianakis EN和Beer M.的Proc Natl Acad Sci USA. 1965年3月；53：564-71)。在该技术的一个示例中，使用金属标记来标记个体DNA分子，该金属标记可使用电子显微镜区分开。然后将这些分子在平面上拉伸，并且使用电子显微镜进行成像以测量序列。
DNA纳米球测序是一种类型的高通量测序技术，其被用来确定生物体的整个基因组序列。该方法使用滚环复制将基因组DNA的小片段扩增为DNA纳米球。然后使用通过连接的未链测序来确定核苷酸序列。这种DNA测序方法允许每次运行对大量DNA纳米球进行测序。参见WO2014122548和Drmanac等人的工作（Science. 2010年1月1日；327(5961)：78-81）；Porreca的工作（Nat Biotechnol. 2010年1月；28(1)：43-4），它们中的每一个都由此通过引用整体地并入本文。
大规模并行签名测序(MPSS)是较早的下一代测序技术之一。MPSS使用复杂的衔接子连接方法，然后进行衔接子解码，以四个核苷酸的增量读取序列。
Polony测序将体外配对标签库与乳液PCR、自动化显微镜和基于连接的测序化学进行组合，以对大肠杆菌基因组进行测序。该技术还被并入应用生物系统的SOLiD平台。
在Solexa测序中，首先将DNA分子和引物附着在载玻片上并用聚合酶扩增，使得形成最初杜撰为“DNA菌落”的局部克隆菌落。为了确定序列，添加四种类型的可逆终止子碱基(RT-碱基)，并且洗去未掺入的核苷酸。与焦磷酸测序不同，DNA链一次延伸一个核苷酸，并且可以在延迟的时刻实行图像采集，从而允许通过从单个相机拍摄的连续图像来捕获大量DNA菌落。
SOLiD技术采用连接测序。在这里，根据测序位置来标记具有固定长度的所有可能的寡核苷酸池。
将寡核苷酸退火并连接；DNA连接酶对匹配序列的优先连接会导致提供该位置处核苷酸的有用信息的信号。在测序之前，通过乳液PCR来扩增DNA。所得到的珠子每个都包含同一DNA分子的单个拷贝，将它们沉积在玻璃载玻片上。结果是数量和长度可比拟Solexa测序的序列。
在Ion Torrent™测序中，将DNA剪切成近似300-800个碱基对的片段，并且将这些片段平端化。然后将寡核苷酸衔接子连接到片段的末端。衔接子用作对片段进行扩增和测序的引物。片段可以附着到表面并且以一定的分辨率附着，以使得片段可以单独分辨。添加一个或多个核苷酸会释放质子(H+)，其信号会在测序仪中检测并记录下来。信号强度与掺入的核苷酸数量成比例。Ion Torrent数据也可以作为FASTQ文件输出。参见美国公开第2009/0026082、2009/0127589、2010/0035252、2010/0137143、2010/0188073、2010/0197507、2010/0282617、2010/0300559、2010/0300895、2010/0301398和2010/0304982号，它们中的每一个都由此通过引用整体地并入本文。
癌症相关融合蛋白的检测
融合基因可以有助于肿瘤形成，因为融合基因可以比非融合基因产生多得多的活跃异常蛋白。常常，融合基因是引起癌症的癌基因；这些包括BCR-ABL、TEL-AML1(ALL，其具有t(12；21))、AML1-ETO(M2 AML，其具有t(8；21))、以及TMPRSS2-ERG，其在染色体21上有间隙缺失，常常发生于前列腺癌。在TMPRSS2-ERG的情况下，融合产物通过破坏雄激素受体(AR)信号传导并且通过致癌ETS转录因子抑制AR表达来调节前列腺癌。大多数融合基因可从血液系统癌、肉瘤和前列腺癌中找到。致癌融合基因可能会导致具有来自两个融合伴侣的新功能或不同功能的基因产物。替换地，将原癌基因与强启动子融合，并且由此通过由上游融合伴侣的强启动子引起的上调来将致癌功能设置为起作用。后者在淋巴瘤中很常见，其中致癌基因与免疫球蛋白基因的启动子并列。致癌融合转录物也可以由反式剪接或通读事件引起。某些染色体畸变及其所得到的融合基因的存在通常在癌症诊断中使用，以便设置精确的诊断。染色体条带分析、荧光原位杂交(FISH)和逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)是诊断实验室用于识别癌症相关的融合蛋白所采用的常见方法。
化疗抗性标志物的检测
耐药性是导致恶性肿瘤化疗失败的原因，抗性既可以是先存的（内在性抗性），或者也可以是药物诱导的（获得性抗性）。抗性标志物的检测基于但不限于：通过免疫组织化学和流式细胞术识别癌相关成纤维细胞；使用免疫组织化学染色识别醛脱氢酶1、裂解的半胱天冬酶3、环加氧酶2、磷酸化的Akt、Ki-67和H2AX蛋白；识别P-糖蛋白表达、透明质酸（细胞外基质的主要糖胺聚糖组分）；识别3q26.2中的获得，以及6q11.2-12、9p22.3、9p22.2-22.1、9p22.1-21.3、Xp22.2-22.12、Xp22.11-11.3和Xp11.23-11.1中的丢失，如通过全基因组阵列比较基因组杂交识别的；识别LRP过表达，如通过免疫染色识别的；使用RNA测序识别HGF和c-MET，其是与microRNA MiR-193a-5p有关的基因产物；识别通过细胞分选所识别的CD44过表达；以及识别曲古抑菌素A（其是组蛋白去乙酰化酶的有效抑制剂）。化疗抗性标志物常常可以采取以下形式：蛋白质的过表达、使用诸如但不限于DNA测序、RNA测序和蛋白质测序之类的技术在任一的DNA、RNA/或DNA、RNA或蛋白质水平识别这种过表达。一些化疗抗性标志物采取表观遗传学改变的形式，并且通过DNA焦磷酸测序来识别这些更改可以特别被用来识别化疗抗性标志物。附加地，基因突变可以直接影响基因产物的表达，从而可能导致癌细胞的形成，并且通过DNA测序识别基因突变具有很高的实用性。目前，通常是在长期服用药物之后的治期间诊断出抗性。当前存在快速评估耐药性的方法。通常使用三类测试程序：新鲜肿瘤细胞培养测试、癌症生物标志物测试和正电子发射断层扫描(PET)测试。可以在利用新鲜肿瘤细胞培养试验进行体外治疗之前，以及在利用PET试验在体内进行短期治疗之后，对耐药性进行诊断。参见Lippert，T. 等人(2011)的“Current status ofmethods to assess cancer drug resistance”（Int. J. Med. Sci. 8 (3): 245-253）。
使用用于产生肿瘤特异性抗原或肿瘤特异性抗体和抗肿瘤疫苗的代表性样品
如在上面提到的，受试者样品的另一种应用是用于肿瘤细胞和得自其的抗原的分离，该抗原可以在产生肿瘤特异性抗体或在制造癌症或肿瘤疫苗中使用。
接种癌症疫苗的一种方法是要从癌细胞中分离蛋白质，并且针对这些蛋白质对癌症患者进行免疫接种，以期激发可能杀死癌细胞的免疫反应。正在开发用于治疗乳腺癌、肺癌、结肠癌、皮肤癌、肾癌、前列腺癌和其他癌症的治疗性癌症疫苗。实际上，Dendreon公司开发的一种用于治疗前列腺癌的此类疫苗已于2010年4月29日获得美国食品和药物管理局(FDA)的批准，以用于治疗晚期前列腺癌患者。此疫苗Provenge®的批准激发了人们对这种类型的疗法的更新兴趣。
https://en.wikipedia.org/wiki/Cancer_vaccine-cite_note-8例如，肿瘤细胞或得自所识别的肿瘤细胞的蛋白水解切割的细胞表面抗原可以被用于开发有效的治疗性或预防性肿瘤疫苗。这些抗原可以是裸露的或多聚的或与其他部分（例如，其他蛋白质、佐剂）缀合，或被装载到细胞（例如，树突细胞）上。已经示出的是，对活癌细胞的蛋白水解处理可以释放抗原靶标，该抗原靶标足以诱导抗癌的免疫应答，该免疫应答超过在体外的未经处理的癌细胞的免疫应答(Lokhov等人的工作，（Cancer 2010 1：230-241））。
特别地，设想了包含得自与特定患者样品分离的肿瘤细胞的一种不同的抗原或不同抗原的混合的肿瘤疫苗，其本质上是产生“个性化癌症疫苗”，使得可以利用特定于其特定肿瘤类型的免疫刺激部分来治疗患者。一般而言，这些疫苗将包含有效量的此类抗原以生成有效的免疫应答，例如，针对表达特定抗原的肿瘤细胞的抗原特异性CTL应答。如提到的，在某些情况下，这些抗原可以被装载到其他部分（例如，树突细胞）上。通常，此类疫苗还将包含其他免疫佐剂，例如，细胞因子、TLR激动剂、TNF/R激动剂或拮抗剂、调节检查点抑制剂的试剂等等。
而且，在一些实施例中，本公开进一步设想了使用此类抗原来产生抗血清和单克隆抗体。这些抗体可以被用于诊断目的，即，用于检测样品中的肿瘤细胞或抗原。替换地，此类抗体、特别是对此类肿瘤抗原具有特异性的人或人源化抗体可以被在治疗上用于治疗表达这些抗原的癌症。制备可潜在用于治疗的抗体的方法是本领域中公知的。
本发明包括多个不同的实施例，其可以如下分层地公开。
实施例
1. 一种用于样品分析的装置，其中，所述装置包括足以实施表位电泳的一个或多个电极的布置或与其接触。
2. 根据权利要求1所述的装置，其中，该装置包括圆形、球形或多边形的几何形状。
3. 根据权利要求2所述的装置，其中，在将该装置用于分析所述样品期间，该装置的表位电泳区从多边形或圆形的边缘向该多边形或圆形的中心移动。
4. 根据权利要求3所述的装置，其中，该多边形选自三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形。
5. 根据权利要求3所述的装置，其中，该多边形具有3、4、5、6、7、8、9、10-20、20-50或50-100或更多个边。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述电极的布置包括足以实施表位电泳的一个或多个电极的二维布置。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个电极包括一个或多个环形（圆形）电极。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个电极包括以多边形的形状布置的一个或多个电极。
9. 根据权利要求8所述的装置，其中，该多边形选自三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形。
10. 根据权利要求8所述的装置，其中，该多边形具有3、4、5、6、7、8、9、10-20、20-50或50-100或更多个边。
11. 根据权利要求6-10中任一项所述的装置，其中，所述电极的布置的直径或宽度在从约1 mm到约20 mm的范围内。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个电极包括在该装置的中心处的电极。
13. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个电极包括镀铂和/或镀金的不锈钢环；一个或多个不锈钢电极；和/或一个或多个石墨电极。
14. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个电极包括一个或多个线电极。
15. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个电极包括多于一个规则隔开的电极的布置。
16. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置包括玻璃、陶瓷和/或塑料。
17. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置包括容纳1μl或更少、1μl或更多、10μl或更多、100μl或更多、1 mL或更多、4 mL或更多、5 mL或更多、10 mL或更多或15 mL或更多的样品体积的尺寸。
18. 根据权利要求17所述的装置，其中，所述体积是约15 mL。
19. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，电流通过一个或多个高电压连接和系统的中心中的接地连接施加。
20. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，样品通过顶部中的开口被注入到该装置中。
21. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，在使用期间，聚焦样品在该装置的中心中进行收集。
22. 根据权利要求21所述的装置，其中，该聚焦样品包括靶分析物。
23. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，在表位电泳之后从该装置的中心收集样品。
24. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，向所述装置施加电将样品所包含的靶分析物聚焦到聚焦区中。
25. 根据权利要求24所述的装置，其中，在表位电泳之后，从所述装置收集所述靶分析物。
26. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置进一步包括前导电解质和尾随电解质。
27. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置被用于阳离子分离/表位电泳。
28. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置被用于阴离子分离/表位电泳。
29. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置包括由凝胶（该凝胶可选地为pH稳定的）、粘性添加剂稳定的、或以其他方式与终止电解质在水动力学上分离的前导电解质。
30. 根据权利要求29所述的装置，其中，所述凝胶或水动力学分离防止在装置操作期间前导和终止电解质的混合。
31. 根据权利要求29或权利要求30所述的装置，其中，所述凝胶包括不带电的材料和/或包括水凝胶。
32. 根据权利要求31所述的装置，其中，所述不带电的材料包括琼脂糖、聚丙烯酰胺、支链淀粉等等。
33. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置包括：前导电解质，其直径在约10μm到约20 mm的厚度（高度）的范围内。
34. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置包括在前导电解液池中的电极，该前导电解液池通过管与浓缩器连接。
35. 根据权利要求34所述的装置，其中，所述管通过半透膜直接连接或在一端封闭。
36. 根据权利要求34-35中任一项所述的装置，其中，所述浓缩器在线连接到其他装置，诸如例如毛细管分析仪、色谱仪、PCR装置、酶促反应器等等。
37. 根据权利要求34-36中任一项所述的装置，其中，在没有包含所述前导电解质的凝胶的情况下，所述管被用来在布置中提供前导电解质的逆流。
38. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置包括至少一个电解液池。
39. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置包括至少两个电解液池。
40. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置包括至少三个电解液池。
41. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，样品与前导电解质混合，然后被装载到所述装置中。
42. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，样品与尾随电解质混合，然后被装载到所述装置中。
43. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，样品与导电溶液混合，并且被装载到所述装置中。
44. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，将包含用于表位电泳的合适的终止离子的样品装载到所述装置中。
45. 根据权利要求44所述的装置，其中，所述样品的所述使用消除了终止电解质区。
46. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置被用来浓缩靶分析物。
47. 根据权利要求45所述的装置，其中，所述装置将所述靶分析物浓缩约2倍或更多到约1000倍或更多。
48. 根据权利要求45或权利要求46所述的装置，其中，所述靶分析物包括靶核酸。
49. 根据权利要求45-47中任一项所述的装置，其中，所述靶分析物包括小的无机和有机离子、肽、蛋白质、多糖、DNA、细菌和/或病毒。
50. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置使用恒定电流、恒定电压或恒定功率来操作。
51. 根据权利要求49所述的装置，其中，所述装置使用恒定电流进行操作。
52. 根据权利要求50所述的装置，其中，用于计算从半径r开始的距离d处的速度v的表位电泳边界速度方程由下式给出：。
53. 根据权利要求49所述的装置，其中，所述装置使用恒定电压进行操作。
54. 根据权利要求52所述的装置，其中，用于计算从半径r开始的距离d处的速度v的表位电泳边界速度方程由下式给出：。
55. 根据权利要求49所述的装置，其中，所述装置使用恒定功率进行操作。
56. 根据权利要求54所述的装置，其中，用于计算从半径r开始的距离d处的速度v的表位电泳边界速度方程由下式给出：。
57. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置被用来从全血或血浆中提取核酸。
58. 根据权利要求57所述的装置，其中，所述核酸包括一种或多种靶核酸。
59. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置被用来提取样品所包含的全部核酸。
60. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置被用来从样品中提取ctDNA。
61. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置被用来从样品中提取cfDNA，该样品例如是来自孕妇的血液或血浆。
62. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置被用来从样品中提取微生物，该样品例如是细菌、病毒、酵母、真菌或寄生虫。
63. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置被用来从样品中提取生物标志物。
64. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置被用来从无细胞DNA中提取靶核酸。
65. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置被用来从样品中浓缩和收集靶分析物。
66. 根据权利要求65所述的装置，其中，所述靶分析物选自任何离子、分子、核酸、生物标志物和/或细胞或细胞群，例如，期望的细胞。
67. 根据权利要求65或66所述的装置，其中，所述样品包括生物样品。
68. 根据权利要求66或权利要求67所述的装置，其中，所述靶分析物被用于一种或多种下游体外诊断应用。
69. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，使用所述装置导致以下各项中的任何一个或多个：与基于柱或珠的提取方法相比，提取产率更高（可能无损失）；与MagNA Pure或其他台式仪器的较大占地面积相比，装置设置更为简单；与被应用于类似用途的其他装置相比，可能有更快的样品周转时间和较高的可并行性；易于与其他基于微流体的系统集成，以用于对所提取的核酸进行下游处理。
70. 一种样品分析的方法，其包括实行表位电泳以分析所述样品。
71. 根据权利要求70所述的方法，其中，所述方法进一步包括：a. 提供一种用于实施表位电泳的装置；b. 在所述装置上提供样品，该样品包含一种或多种靶分析物；c. 在所述装置上提供前导电解质和尾随电解质；d. 使用所述装置实行表位电泳；以及e. 收集所述一种或多种靶分析物。
72. 根据权利要求71所述的方法，其中，所述装置包括多边形或圆形或椭球形的几何形状。
73. 根据权利要求71或权利要求72所述的方法，其中，在对所述样品进行分析期间，该装置的表位电泳区在表位电泳期间从多边形或圆形的边缘向该多边形或圆形的中心移动。
74. 根据权利要求73所述的方法，其中，该多边形选自三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形。
75. 根据权利要求73所述的方法，其中，所述多边形具有3、4、5、6、7、8、9、10-20、20-50或50-100或更多个边。
76. 根据权利要求70-75中任一项所述的方法，其中，通过使用一个或多个电极的二维布置来实施表位电泳。
77. 根据权利要求70-76中任一项所述的方法，其中，通过使用一个或多个环形（圆形）电极来实施表位电泳。
78. 根据权利要求70-77中任一项所述的方法，其中，通过以多边形的形状布置的一个或多个电极来实施表位电泳。
79. 根据权利要求78所述的方法，其中，该多边形选自三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形。
80. 根据权利要求78所述的方法，其中，该多边形具有3、4、5、6、7、8、9、10-20、20-50或50-100或更多个边。
81. 根据权利要求76-80中任一项所述的方法，其中，所述电极的布置的直径或宽度在从约10 mm到约20 mm的范围内。
82. 根据权利要求70-81中任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括在该装置的中心处使用电极来实施表位电泳。
83. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，一个或多个镀铂和/或镀金的不锈钢环；一个或多个不锈钢电极；和/或一个或多个石墨电极被用来实施表位电泳。
84. 根据权利要求70-83中任一项所述的方法，其中，一个或多个线电极被用来实施表位电泳。
85. 根据权利要求70-84中任一项所述的方法，其中，多于一个规则隔开的电极的布置被用来实施表位电泳。
86. 根据权利要求71-85中任一项所述的方法，其中，所述装置包括玻璃、陶瓷和/或塑料。
87. 根据权利要求71-86中任一项所述的方法，其中，所述方法使用1μl或更少、1μl或更多、10μl或更多、100μl或更多、1 mL或更多、10 mL或更多、或15 mL或更多的样品体积。
88. 根据权利要求87所述的方法，其中，所述体积是约15 mL。
89. 根据权利要求70-88中任一项所述的方法，其中，电流通过一个或多个高电压连接和系统的中心中的接地连接施加。
90. 根据权利要求70-89中任一项所述的方法，其中，样品通过顶部中的开口被注入到该装置中。
91. 根据权利要求70-90中任一项所述的方法，其中，将样品聚焦，并且聚焦样品在该装置的中心中进行收集。
92. 根据权利要求91所述的方法，其中，该聚焦样品包括靶分析物。
93. 根据权利要求70-92中任一项所述的方法，其中，在表位电泳之后从该装置的中心收集样品。
94. 根据权利要求70-93中任一项所述的方法，其中，施加电以实施所述方法将样品所包含的靶分析物聚焦到聚焦区中。
95. 根据权利要求94所述的方法，其中，在循环ITP之后收集所述靶分析物。
96. 根据权利要求70-95中任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括使用前导电解质和尾随电解质。
97. 根据权利要求70-96中任一项所述的方法，其中，所述表位电泳被用于阳离子分离。
98. 根据权利要求70-97中任一项所述的方法，其中，所述表位电泳被用于阴离子分离。
99. 根据权利要求70-98中任一项所述的方法，其中，所述方法包括使用由凝胶、粘性添加剂稳定的、或以其他方式与终止电解质在水动力学上分离的前导电解质。
100. 根据权利要求99所述的方法，其中，所述凝胶或水动力学分离防止在装置操作期间前导和终止电解质的混合。
101. 根据权利要求99或100所述的方法，其中，所述凝胶包括不带电的材料。
102. 根据权利要求101所述的方法，其中，所述不带电的材料包括琼脂糖、聚丙烯酰胺、支链淀粉等等。
103. 根据权利要求70-102中任一项所述的方法，所述方法包括：使用前导电解质，其直径在约10μm到约20 mm的厚度（高度）的范围内。
104. 根据权利要求70-103中任一项所述的方法，其中，在实施所述表位电泳之后，毛细管分析仪、色谱仪、PCR装置、酶促反应器等等被用来进一步评估由所述方法得到的浓缩样品。
105. 根据权利要求70-104中任一项所述的方法，其中，在没有包含所述前导电解质的凝胶的情况下，通过管与浓缩器连接的前导电解液池中的电极被用来提供前导电解质的逆流。
106. 根据权利要求70-105中任一项所述的方法，其中，首先将前导电解质装载到用于实施表位电泳的装置中，然后装载与终止电解质混合的样品。
107. 根据权利要求70-106中任一项所述的方法，其中，样品与前导电解质混合，并且被装载到用于实施表位电泳的装置中，然后装载终止电解质。
108. 根据权利要求70-107中任一项所述的方法，其中，样品与导电溶液混合，然后被装载到用于实施表位电泳的装置中。
109. 根据权利要求70-108中任一项所述的方法，其中，包含用于循环ITP的合适的终止离子的样品被装载到用于实施表位电泳的装置中。
110. 根据权利要求109所述的方法，其中，使用所述样品消除了终止电解质区。
111. 根据权利要求70-110中任一项所述的方法，其中，所述方法浓缩了靶分析物。
112. 根据权利要求111所述的方法，其中，所述方法将所述靶分析物浓缩高达1000倍或更多。
113. 根据权利要求111或112所述的方法，其中，所述靶分析物包括靶核酸。
114. 根据权利要求111-113中任一项所述的方法，其中，所述靶分析物包括小的无机和有机离子、肽、蛋白质、多糖、DNA、细菌和/或病毒。
115. 根据权利要求70-114中任一项所述的方法，其中，所述方法通过使用恒定电流、恒定电压或恒定功率来实施。
116. 根据权利要求115所述的方法，其中，所述方法通过使用恒定电流来实施。
117. 根据权利要求116所述的方法，其中，用于计算从半径r开始的距离d处的速度v的表位电泳边界速度方程由下式给出：。
118. 根据权利要求115所述的方法，其中，所述方法通过使用恒定电压来实施。
119. 根据权利要求118所述的方法，其中，用于计算从半径r开始的距离d处的速度v的表位电泳边界速度方程由下式给出：。
120. 根据权利要求115所述的方法，其中，所述方法通过使用恒定功率来实施。
121. 根据权利要求120所述的方法，其中，用于计算从半径r开始的距离d处的速度v的表位电泳边界速度方程由下式给出：。
122. 根据权利要求70-121中任一项所述的方法，其中，所述方法被用来从全血或血浆中提取核酸。
123. 根据权利要求122所述的方法，其中，所述核酸包含一种或多种靶核酸。
124. 根据权利要求70-123中任一项所述的方法，其中，所述方法被用来从无细胞DNA提取靶核酸。
125. 根据权利要求70-124中任一项所述的方法，其中，所述方法被用来从样品中浓缩和收集靶分析物。
126. 根据权利要求125所述的方法，其中，所述样品包括生物样品。
127. 根据权利要求125或权利要求126所述的方法，其中，所述靶分析物被用于一种或多种下游体外诊断应用。
128. 根据权利要求70-127中任一项所述的方法，其中，所述方法导致以下各项中的任一个或多个：与基于柱或珠的提取方法相比，提取产率更高（可能无损失）；与MagNAPure或其他台式仪器的较大占地面积相比，装置设置更为简单；与被应用于类似用途的其他装置相比，可能有更快的样品周转时间和较高的可并行性；易于与其他基于微流体的系统集成，以用于对所提取的核酸进行下游处理。
129. 根据权利要求70-128中任一项所述的方法，其中，所述方法通过使用权利要求1-69中任一项所述的装置来实施。
130. 一种用于样品分析的装置，其中，所述装置包括足以实施表位电泳的一个或多个电极的布置或与其接触，其中，该装置包括多边形或圆形或椭球形的几何形状，使得在使用该装置对样品进行表位电泳分析时，该装置的表位电泳区从多边形或圆形的边缘向该多边形或圆形的中心移动。
131. 一种用于样品分析的装置，其中，所述装置包括圆形或椭球形或多边形架构，并且进一步包括足以实施表位电泳的一个或多个电极的布置或与其接触。
132. 一种用于样品分析的装置，其中，所述装置包括足以实施表位电泳的一个或多个电极的二维排列。
133. 一种样品分析的方法，其中，所述方法包括：a. 提供一种装置，该装置包括足以实施表位电泳的电极的布置；b. 在所述装置上提供包含一种或多种靶分析物的样品；c. 在所述装置上提供前导电解质和尾随电解质；d. 使用所述装置实行表位电泳；以及e.收集所述一种或多种靶分析物。
134. 一种样品分析的方法，其中，所述方法包括：a. 提供一种装置，该装置包括足以实施表位电泳的一个或多个电极的布置或与其接触，其中，该装置包括多边形或圆形或椭球形的几何形状，使得在使用该装置分析样品期间，该装置的表位电泳区从多边形或圆形或椭球形的边缘向该多边形或圆形的中心移动；b. 在所述装置上提供包含一种或多种靶分析物的样品；c. 在所述装置上提供前导电解质和尾随电解质；d. 使用所述装置实行表位电泳；以及e. 收集所述一种或多种靶分析物。
135. 一种样品分析的方法，其中，所述方法包括：a. 提供一种装置，该装置包括足以实施表位电泳的电极的非线性连续布置；b. 在所述装置上提供包含一种或多种靶分析物的样品；c. 在所述装置上提供前导电解质和尾随电解质；d. 使用所述装置实行表位电泳；以及e. 收集所述一种或多种靶分析物。
示例
示例1：用于表位电泳的装置
例如，如图1-图4中描绘的，用于表位电泳的装置通常使用同心或多边形盘架构。玻璃或陶瓷被用于系统的制造（即，同心或多边形盘的材料），因为这些材料导致改善的传热属性，这在装置操作期间是有益的。例如，由于表位电泳装置的平坦通道与狭窄通道相比具有良好的传热能力，因此通常可以防止聚焦材料的过热（或沸腾）。电流/电压编程也适用于调整装置的焦耳热。塑料材料也被用于装置制造。一般而言，装置被制造成具有这样的尺寸，该尺寸容纳期望的样品体积，诸如毫升级的样品体积，例如高达15 mL。
参考图1-图3，两个同心盘被间隔物分开，由此形成用于表位电泳样品处理的平坦通道。通过多个高电压连接(HV连接)和系统的中心中的接地连接施加电流（例如，参见图1和图3）。样品通过顶部中的开口被注入到装置中（例如，参见图3）。电的施加将样品的靶分析物聚焦为同心环，该同心环迁移到盘的中心（在下面进一步讨论），并且然后通过装置底部处的注射器收集靶分析物（例如，参见图3）。如图2A（顶视图）和图2B呈现的，优选的装置设置由外圆电极(1)、终止电解质(2)和前导电解质(3)组成。一般而言，外圆电极(1)的直径为约10-200 mm，并且前导电解质的直径范围为从约10 µm到约20 mm的厚度（高度）。前导电解质通过凝胶、粘性添加剂稳定、或以其他方式与终止电解质水动力学上分离，诸如例如通过膜分离。凝胶或水动力分离防止在装置操作期间前导和终止电解质的混合。而且，在某些装置中，通过使用非常薄的（<100 um）电解质层来防止混合，如将在下面的示例2中进一步讨论的。
参考图2A-图2B，在前导电解质的中心中的是具有电极(5)的电极池(4)。电极(1、5)和电解质(2、3)的组装件被放置在平坦的电绝缘支持物(8)上。电解液池(4)被用于在分离过程之后去除浓缩的样品溶液，例如诸如通过将样品从池中移出来去除。
在替换的布置中（参见图4），中心电极(5)被移动到通过管(9)与浓缩器连接的前导电解液池(10)。管(9)通过半透膜（未示出）直接连接或在一端封闭。根据所使用的膜的属性，这种布置通过停止大分子的迁移来便于收集。这种布置简化了样品收集，并且提供了将浓缩器在线连接到其他装置的手段，该其他装置诸如例如是毛细管分析仪、色谱仪、PCR装置、酶促反应器等等。管(9)还可以被用来在没有包含前导电解质的凝胶的情况下，在布置中提供前导电解质的逆流。
一般而言，用于前导电解质稳定的凝胶由任何不带电的材料形成，该不带电的材料诸如例如是琼脂糖、聚丙烯酰胺、支链淀粉等等。在一些装置中，取决于要实行的分离的性质，使顶表面保持敞开状态，或者在一些装置中，使顶表面封闭。如果是封闭的，则被用来覆盖该装置的材料优选地是导热的绝缘材料，以便防止在表位电泳装置的操作期间蒸发。
一般而言，环形（圆形）电极优选地是镀金或镀铂的不锈钢环，因为这允许最大程度的耐化学性和电场均匀性。附加地，在一些装置中特别是为一次性装置使用不锈钢和石墨电极。替换地，环形（圆形）电极可以由线电极的阵列代替。此外，规则隔开的电极的二维阵列还被附加地用于表位电泳装置中。在表位电泳装置中附加地使用了以圆形取向规则隔开的电极阵列。另外，基于期望的样品分离（例如，用于引导聚焦区），还可以使用其他电极配置来实施不同的电场形状。这样的构造被描述为电极的多边形布置。当被分成电分离的区段时，为驱动电场的时间相关形状创建了开关电场。这样的布置便于在一些装置中收集样品。
示例2：表位电泳装置的操作
表位电泳装置（诸如图1-图4所示的那些设计）在两个电解液池布置中操作，或在三个电解液池布置中操作，其中具有前导电解质，随后将样品与终止电解质混合，或者其中先将样品与前导电解质混合，随后是终止电解质，如图5中呈现的。在这样的布置中，样品可以与任何导电溶液混合。替换地，当样品包含合适的终止离子时，可以消除终止电解质区。参考图2A-图2B，在用样品和合适的终止电解质的混合物填充终止电解液池(2)并接通电力供应(6)之后，离子开始向中心电极(5)移动，并且在前导与终止电解质(7)之间的边界处形成区。迁移过程中样品区的浓度会根据一般的等速电泳原理进行调整[Foret，F.， Krivankova，L.，Bocek，P.，Capillary Zone Electrophoresis. Electrophoresis Library（编辑Radola，BJ）VCH，Verlagsgessellschaft，Weinheim，1993]。因此，低浓度样品离子被浓缩而高浓度样品离子被稀释。一旦样品区进入电解液池(4)，分离过程就停止，并且聚焦物质被收集在装置的中心中。实际上，迁移区的最终浓度具有与前导离子相当的浓度。通常，使用表位电泳可以达到从2到1000的任何地方或甚至更大的浓度因子。
在三个电解液池布置中，将样品施加在前导与终止电解质之间中（例如，参见图5），并且与两个电解液池布置相比，这样的布置导致样品浓度和分离稍快。
为了避免混合，通过中性（不带电）粘性介质（例如，琼脂糖凝胶）来稳定前导电解质和尾随电解质（例如，参见图2A-图2B、3，其表示可选地包含在凝胶中或水动力学上与终止电解液分离的前导电解质）。
当前导离子具有比感兴趣的（一种或多种）样品离子更高的有效电泳迁移率时，本领域的表位电泳装置可以使用本领域技术人员已知的所有被用于等速电泳的常见电解质。对于所选的终止离子，情况恰恰相反。
该装置以正模式（阳离子种类的分离/浓缩）或以负模式（阴离子种类的分离/浓缩）进行操作。使用表位电泳进行阴离子分离的最常见的前导电解质包括，例如，用合适的碱（例如组氨酸、TRIS、肌酐等等）缓冲至期望的pH的氯化物、硫酸盐或甲酸盐。相对于前导离子，用于进行阴离子分离的表位电泳的前导电解质的浓度范围为从5 mM到1 M。然后，终止离子常常包括MES、MOPS、HEPES、乙酸盐、谷氨酸盐和其他弱酸阴离子以及低迁移率阴离子。用于以正模式进行表位电泳的终止电解质的浓度范围为：相对于终止离子的从5 mM到10 M。
对于阳离子分离，用于表位电泳的常见前导离子包括，例如：钾、铵或钠，其中具有作为最常见的缓冲抗衡离子的乙酸盐或甲酸盐。然后，反应氢氧离子移动边界用作由任何弱酸形成的通用终止电解质。
在正模式和负模式两者中，前导离子浓度的增加会导致样品区成比例地增加，这以对于给定的施加电压具有增加的电流（功率）为代价。典型的浓度在10-20 mM范围内；然而，更高的浓度也是可能的。
另外，在仅仅区电泳分离就足够的情况下，可以仅用一种背景电解质来操作该装置。
电流和/或电压编程适用于调整样品的迁移速度。应当注意的是，在这种同心布置中，横截面积在迁移期间变化，并且区移动的速度在时间上不是恒定的。因此，这种布置并不严格遵循等速电泳原理，在等速电泳中，区以恒定速度迁移。根据电力供应(6)的工作模式，可以区分开三种基本情况：1.以恒流分离；2. 以恒压分离；以及3. 以恒定功率分离。
下述方程的变量如下：d=迁移距离(d<0；r>)；E=电场强度；H=电解质（凝胶）高度；I=电流；J=电流密度；κ=电解质电导率；r=半径；S=横截面积；u=电泳迁移率；v=速度；以及X=从中心电极到表位电泳边界的长度。
在使用高电压电源(HVPS)提供的恒定电流的普通操作模式中，由于增加的电流密度，迁移区随着其越靠近中心而加速。关于在恒定电流下的分离以及使用包括圆形架构的装置（例如，包括一个或多个圆形电极的装置），在距离d处的相对速度仅取决于前导电解质的迁移率（电导率），如通过从起始半径r到距离d处的v处的表位电泳边界速度的推导如下证明的：
一般方程：
（欧姆定律）
（电场强度）
表位电泳边界速度v在从半径r开始的距离d处为：
对于在恒定电流下，行进距离(d)对比距离d处的相对速度的关系的标绘图，参见图6B。
关于在恒定电压下的分离以及使用包括圆形架构的装置（例如，包括一个或多个圆形电极的装置），距离d处的相对速度取决于LE和TE两者的迁移率（电导率），如通过从起始半径r到距离d处的以v的表位电泳边界速度的推导如下证明的：
一般方程：
（欧姆定律）
（电场强度）
边界速度的计算：
对于在恒定电压下，行进距离(d)对比距离d处的相对速度的关系的标绘图，参见图6C。
关于在恒定功率下的分离以及包括圆形架构的装置（例如，包括一个或多个圆形电极的装置），距离d处的相对速度取决于LE和TE两者的迁移率（电导率），如通过从起始半径r到距离d处的以v的表位电泳边界速度的推导如下证明的：
一般方程：
（电功率）
（欧姆定律）
（电场强度）
边界速度的计算：
κ是一个小数，因此：
对于在恒定功率下，行进距离(d)对比距离d处的相对速度的关系的标绘图，参见图6D。
示例3：使用示例性装置的圆形/同心ITP
如图7中呈现的，表位电泳装置被用来实行表位电泳分离，其将磺胺酸(SPADNS)聚焦到同心环中。X伏特/Y瓦特被应用于在表位电泳装置中实施表位电泳。
参考图7，SPADNS被聚焦到同心环形聚焦区中，其可以被视为图7的红色区。红色圆圈的上半部分示出该区的高度近似是5 mm。随着表位电泳区从边缘向装置的中心移动，SPADNS的聚焦区最终进入装置的中心，并且被收集在该装置的中心中，由此证明了使用表位电泳对期望的样品的聚焦和回收。
示例4：使用示例性装置的圆形/同心ITP
表位电泳装置（图8A）被用来实行表位电泳以聚焦磺胺酸(SPADNS)。图8A的装置具有圆形架构和直径为10.2 cm的圆形金电极。10 mM HCl组氨酸(pH 6.25)被用作前导电解质，并且被包含在10 mL的0.3％琼脂糖凝胶中，该琼脂糖凝胶的直径为5.8 cm。15 mL的10mM MES Tris(pH 8.00)被用作尾随电解质。该装置的注射器储液器包含浓度为100 mM的前导电解质HCl His(pH 6.25)。在尾随电解质中制备了300 µl的浓度为0.137 mM的SPADNS，并且将其装载到该装置中。为了实施表位电泳，使用了1 W的恒定功率。
参考图8B，SPADNS被聚焦到同心环形聚焦区中，其可以被视为图8B的红色区。随着表位电泳区从边缘向装置的中心移动，SPADNS的聚焦区最终进入装置的中心，并且被收集在该装置的中心中，由此证明了使用表位电泳对期望的样品的聚焦和回收。
另外，图8A的表位电泳装置被用来实行表位电泳以聚焦30 nt的寡聚物(ROX-oligo)。图8A的装置具有圆形架构和直径为10.2 cm的圆形金电极。10 mM HCl组氨酸(pH6.25)被用作前导电解质，其被包含在10 mL的0.3％琼脂糖凝胶中，该琼脂糖凝胶的直径为5.8 cm。15 mL的10 mM MES Tris(pH 8.00)被用作尾随电解质。该装置的注射器储液器包含浓度为100 mM的前导电解质HCl His(pH 6.25)。在尾随电解质中制备了75 µl的浓度为100 µM的ROX-oligo，并且将其装载到该装置中。为了实施表位电泳，使用了1 W的恒定功率。
参考图8C，ROX-oligo被聚焦到同心环形聚焦区中，其可以被视为图8C的蓝色区。随着表位电泳区从边缘向装置的中心移动，ROX-oligo的聚焦区最终进入装置的中心，并且被收集在该装置的中心中，由此证明了使用表位电泳对期望的样品的聚焦和回收。
示例5：使用示例性装置的圆形/同心ITP
表位电泳装置（图9A-图9B）被用来实行表位电泳以聚焦磺胺酸(SPADNS)，其随后从所述装置收集（图9C-图9D）。图9A-图9B的装置具有圆形架构和直径为11.0 cm的圆形不锈钢线电极。参考图9B，示意图的数字表示以毫米为单位的尺寸。20 mM HCl组氨酸(pH6.20)被用作前导电解质。5 mL的10 mM MES Tris(pH 8.00)被用作0.3％琼脂糖凝胶（其直径为8.9 cm）中所包含的尾随电解质（图9C），并且在引入TE之前形成，或者15 mL的10 mMMES Tris(pH 8.00)被用作0.3％凝胶（其直径为5.8 cm）中所包含的尾随电解质（图9D），并且在引入TE之前形成。该装置的电极池包含浓度为100 mM的前导电解质HCl His(pH6.25)。
参考图9C，在15 mL的尾随电解质中制备150μl浓度为0.137 mM的SPADNS，并且将其装载到装置中。为了实施表位电泳，使用了2 W的恒定功率。SPADNS被聚焦到同心的环形聚焦区中，其可以被视为图9C的红色区。随着表位电泳区从边缘向装置的中心移动，SPADNS的聚焦区最终进入装置的中心，并且被收集在该装置的中心中，由此证明了使用表位电泳对期望的样品的聚焦和回收。与最初包含15 mL SPADNS的样品的吸光度相比较，所回收的SPADNS的吸光度增加40倍。
参考图9D，在15 mL的尾随电解质中制备150μl浓度为0.137 mM的SPADNS，并且将其装载到装置中。为了实施表位电泳，使用了2 W的恒定功率。SPADNS被聚焦到同心的环形聚焦区中，其可以被视为图9D的红色区。随着表位电泳区从边缘向装置的中心移动，SPADNS的聚焦区最终进入装置的中心，并且被收集在该装置的中心中，由此证明了使用表位电泳对期望的样品的聚焦和回收。与最初包含15 mL SPADNS的样品的吸光度相比较，所回收的SPADNS的吸光度增加40倍。
图9A-图9B的表位电泳装置还被用来实行表位电泳，以在不使用凝胶的装置中从生理盐水溶液中聚焦SPADNS。20 mM HCl组氨酸(pH 6.20)被用作前导电解质。13 mL的10mM MES Tris(pH 8.00)被用作尾随电解质，将其与3 mL的0.9％NaCl进一步混合。该装置的电极池包含浓度为100 mM的前导电解质HCl组氨酸(pH 6.25)。
参考图10，在与3 mL的0.9％NaCl混合的13 mL的尾随电解质中制备150μl浓度为0.137 mM的SPADNS，并且将其装载到装置中。为了实施表位电泳，使用了2 W的恒定功率。SPADNS被聚焦到同心的环形聚焦区中，其可以被视为图10的红色区。随着表位电泳区从边缘向装置的中心移动，SPADNS的聚焦区最终进入装置的中心，并且被收集在该装置的中心中，由此证明了使用表位电泳对期望的样品的聚焦和回收。
图9A-图9B的表位电泳装置还被用来实施表位电泳，以在将乙酸作为间隔基的情况下分离并聚焦SPADNS和专利蓝染料。20 mM HCl组氨酸(pH 6.20)被用作前导电解质。5mL的10 mM MES Tris(pH 8.00)被用作尾随电解质，将其与150μl的10 mm乙酸、150μl的0.1mM专利蓝染料和150μl的0.137 mM SPADNS进一步混合。SPADNS、乙酸和专利蓝染料的有效迁移率值(10-9 m2/Vs)分别为55、42.7和32。该装置的电极池包含浓度为100 mM的前导电解质HCl His(pH 6.25)。如在该实验的装置中没有使用凝胶。
参考图11，尾随电解质、SPADN、乙酸和专利蓝染料的混合物被装载到装置中。为了实施表位电泳，使用了2 W的恒定功率。SPADNS被聚焦到同心的环形聚焦区中（其可以被视为图11的红色区/内部区），并且专利蓝染料也被聚焦到同心的环形聚焦区中，其可以被视为图11的蓝色区/外区。随着表位电泳区从边缘向装置的中心移动，SPADNS和专利蓝染料的聚焦区最终依次进入装置的中心，并且可以分别被收集在该装置的中心中，由此证明了使用表位电泳对期望的样品的分离、聚焦和回收。
示例6：圆形等速电泳装置
设计了一种实施表位电泳的表位电泳装置（图12）。图12的装置具有圆形架构和直径为5.8 cm的圆形铜带电极。
在前面的过程中，已描述了各种步骤。然而，将显而易见的是，在不脱离如所附权利要求中阐述的示例性过程的较宽泛范围的情况下，可以对其进行各种修改和改变，并且可以实现附加过程。

Claims (9)

1.一种用于样品分析的装置，其中，所述装置包括足以实施表位电泳的一个或多个电极的二维布置或与其接触，其中所述一个或多个电极包括以环形或多边形的形状布置的一个或多个外圆电极以及在所述装置的中心处的中心电极，其中通过所述一个或多个外圆电极和所述中心电极施加电流，并且其中所述装置进一步包括前导电解质和尾随电解质，并且其中所述前导电解质和尾随电解质在凝胶中或在水动力学上分离并且处于同心布置。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，样品通过顶部中的开口被注入到所述装置中。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，在使用期间，聚焦样品在所述装置的中心进行收集。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其中，向所述装置施加电将样品所包含的靶分析物聚焦到聚焦区中。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述前导电解质由凝胶稳定，所述凝胶是pH稳定的粘性添加剂。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置包括：在前导电解质池中的电极，所述前导电解质池通过管与浓缩器连接。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置使用恒定电流进行操作，并且其中，用于计算从半径r开始的距离d处的速度v的表位电泳边界速度方程由下式给出：v(d)＝uLI/2π(r-d)HκL＝Constant/(r-d)，
其中uL是所述前导电解质的电泳迁移率，I是恒定电流，H是电解液高度，并且KL是前导电解质的电解液电导率。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置使用恒定电压进行操作，并且其中，用于计算从半径r开始的距离d处的速度v的表位电泳边界速度方程由下式给出：vL＝uLUκT/[(r-d)κT+κLd.
其中uL是所述前导电解质的电泳迁移率，U是恒定电压，KT是尾随电解液的电解液电导率，并且KL是前导电解质的电解液电导率。
9.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置使用恒定功率进行操作，并且其中，用于计算从半径r开始的距离d处的速度v的表位电泳边界速度方程由下式给出：
其中P是恒定功率，KL是前导电解质的电解液电导率，并且S是横截面积，其中S＝2πXH，其中H是电解液高度，并且X是从中心电极到表位电泳边界的长度。
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