DE102005059535B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung eines Nukleinsäure-Tests, sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung eines Nukleinsäure-Tests, sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung Download PDF

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Abstract

Vorrichtung (1) zur Durchführung eines Nukleinsäure-Tests, bei welchem eine Probe auf mehrere Zielsequenzen getestet werden soll, umfassend
– ein Substrat (4) und
– ein oder mehrere auf dem Substrat (4) angeordnete Gelpads (2), die dazu eingerichtet sind, dass in ihnen zumindest eine der für den Test erforderlichen biologischen oder chemischen Reaktionen stattfindet,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Substrat (4) ein Streifen aus Kunststoff, Pappe oder Verbundstoffen daraus ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Durchführung eines Nukleinsäure-Tests, bei welchem eine Probe auf mehrere Zielsequenzen getestet werden soll. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung.
  • Es besteht heutzutage allgemein das Bestreben, biologische und chemische Reaktionsabläufe zum Nachweis einer Substanz zu standardisieren und möglichst in einen Teststreifen zu integrieren, so dass die Nachweistests auch von nicht spezialisiertem Personal durchgeführt werden können. Im Fall von Immunoassays ist dies bereits gelungen: Immunoassays werden bereits erfolgreich als Schnelltest auf günstigen Teststreifen angeboten.
  • Auch für andere Nachweisreaktionen und Assays ist es bereits gelungen, sämtliche Prozessschritte von der Probenaufbereitung bis hin zur Detektion auf einer Plastikkarte (Cartridge) umzusetzen. Die Vorgänge auf einer derartigen Cartridge werden von einem Auslesegerät gesteuert, in dem sich die Cartridge befindet. Die Zielmoleküle werden am Ende des Prozesses mit Hilfe von Biochips (Mikroarrays), die mit spezifischen Fängermolekülen ausgestattet sind, detektiert, und die biologische Information wird optisch, elektrisch oder magnetisch ausgelesen.
  • Die Integration verschiedener Aufbereitungsschritte auf einer Plastikkarte erfordert jedoch eine komplexe Mikrofluidik auf der Cartridge, die von dem Auslesegerät gesteuert werden muss. Die Herstellung solcher Cartridges ist daher wesentlich aufwändiger und teurer als die der o. g. Immonoassay-Teststreifen. Zusätzlich erfordert die Steuerung der Prozesse und die Signalauslesung komplexe Geräte, die ebenfalls teuer in der Herstellung sind.
  • Für Nukleinsäure-Tests, bei denen eine Probe auf das Vorhandensein verschiedener DNA- oder RNA-Sequenzen getestet werden soll, sind derartige Teststreifen oder Cartriges derzeit nicht kommerziell erhältlich. Dies hat seine Ursache darin, dass Nukleinsäuretests eine komplexe Probenaufbereitung, eine Amplifikation der Zielsequenzen und eine Detektion mit spezifischen Gensonden erfordern. Diese Schritte werden zurzeit noch fast ausschließlich manuell im Labor durchgeführt.
  • Die heutigen schnellsten und einfachsten Nukleinsäure-Tests bedienen sich homogener Assays mit Hilfe von Peltierblock-PCR oder einer Lightcycler-PCR. Ein solcher Assay soll im Folgenden kurz beschrieben werden:
    Zunächst müssen die Nukleinsäuren aus der Probe isoliert und aufgereinigt werden. Hierzu kann z. B. das DNA-Isolationskit der Firma Qiagen verwendet werden.
  • Anschließend wird eine Amplifikation der Ziel-DNA-Stränge, bspw. durch eine PCR (Polymerase Kettenreaktion, Engl. ”Polymerase Chain Reaction”) durchgeführt, um die in der Probe enthaltene DNA zu vervielfältigen. PCR wird eingesetzt, um einen kurzen, genau definierten Teil eines DNA-Stranges zu vervielfältigen. Die hierfür benötigten Reagenzien sind: Ein DNA-Strang, der den zu vervielfältigenden Abschnitt enthält, zwei Primer, um Anfang und Ende des zu vervielfältigenden Abschnitts festzulegen, eine thermostabile DNA-Polymerase, um den festgelegten Abschnitt zu replizieren, Nukleotide, die Bausteine für den von der Polymerase synthetisierten DNA-Strang, sowie eine Pufferlösung zur Schaffung einer geeigneten chemischen Umgebung.
  • Der PCR-Ablauf umfasst mehrere Thermozyklen mit jeweils drei Schritten: Zunächst wird die in der Probe enthaltene doppelsträngige DNA erhitzt, um die Stränge zu trennen. Darauf hin wird die Temperatur gesenkt, so dass die Primer sich an die DNA-Einzelstränge anlagern können. Im letzten Schritt wird der DNA-Abschnitt zwischen den Primern durch die Polymerase mit den jeweils komplementären Nukleotiden aufgefüllt. Dieser Zyklus wird ca. 10–50 mal wiederholt.
  • Um das Vorhandensein einer derart vervielfältigten DNA-Sequenz nachzuweisen, wird in homogenen Assays eine z. B. mit einem Fluoreszenzfarbstoff markierte Gensonde zugesetzt, die während oder nach der Thermozyklisierung mit einem bestimmten DNA-Abschnitt hybridisiert und dadurch eine indirekte Detektion der gesuchten Zielsequenz ermöglicht. Je nach Konzentration der zu detektierenden Zielsequenzen in der Lösung ändert sich die Fluoreszenz. Die Lichtquanten werden mit Hilfe von Detektoren nachgewiesen, die sich entweder direkt im Thermozykler (Lightcycler) oder extern in einem zusätzlichen Auslesegerät befinden.
  • Ein derartiger homogener Assay hat jedoch den Nachteil, dass nur begrenzt viele verschiedene Zielsequenzen detektiert werden können. Die Limitation ergibt sich aus der Anzahl der Primer und Gensonden, die gleichzeitig in einer Reaktion verwendet werden. Auch die Kapazität des Thermozyklers ist begrenzt, da nur eine gewisse Anzahl von Proben parallel behandelt werden können. Die Beschränkung in der Anzahl der Gensonden resultiert generell aus der Anzahl der verfügbaren Fluoreszenzfarbstoffe, deren Fluoreszenzspektrum noch getrennt von den vorhandenen Detektoren und Filtern erfasst werden können.
  • Zur Durchführung eines Nukleinsäure-Tests ist daher noch kein Schnelltest verfügbar, der von ungeübtem Personal oder sogar dem Patienten selbst am Point-of-Care durchgeführt werden könnte. Im allgemeinen sind eine Laborinfrastruktur mit fachkundigem Personal und den nötigen Geräten und Materialien notwendig.
  • GUSCHIN, D. u. a., Manual manufacturing of oligonucleotide, DNA, and Protein microchips. Anal. Biochem. (1997) 250 (2) 203–11 offenbart eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung eines Nukleinsäure-Tests. Bei dieser Vorrichtung kann eine Probe auf mehrere Zielsequenzen getestet werden, und sie hat ein Substrat und ein oder mehrere auf dem Substrat angeordnete Gelpads, die dazu eingerichtet sind, dass in ihnen zumindest eine der für den Test erforderlichen biologischen oder chemischen Reaktionen stattfindet.
  • Weitere Vorrichtungen sind in YERSHOV, G. u. a., DNA analysis and diagnostics an oligonucleotide microchips. Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1996) 93 (10) 4913–8 sowie in MIKHAILOVICH, V. u. a., Identification of rifampin-resistant Mycobacterium tuberculosos strains by hybridization, PCR, and ligase detection reaction an oligonucleotide microchips. J. Clin. Microbiol. (2001) 39 (7) 2531–40 offenbart.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung eines Nukleinsäure-Tests, ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung und ein Verfahren zur Durchführung eines Nukleinsäure-Tests vorzusehen, die eine kostengünstigere Durchführung des Nukleinsäure-Tests mit verbessertem Workflow ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird jeweils durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des neuen Anspruchs 1 und durch die Verfahren mit den Merkmalen der neuen Ansprüche 10, 11 und 14 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung und der Verfahren sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben. Die in den Verfahrensansprüchen angegebenen Merkmale können soweit anwendbar auch bei der beanspruchten Vorrichtung zum Einsatz kommen und umgekehrt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein Substrat und ein oder mehrere auf dem Substrat angeordnete Gelpads, die dazu eingerichtet sind, dass in ihnen zumindest eine der für den Test erforderlichen biologischen oder chemischen Reaktionen stattfindet. In vorteilhafter Weise ist das Substrat ein Streifen aus Kunststoff, Pappe oder Verbundstoffen daraus.
  • Dadurch wird der Workflow gegenüber herkömmlichen Nukleinsäure-Tests maßgeblich vereinfacht. Da keine aufwändige Mikrofluidik von Nöten ist, ist der Test auch weniger störungsanfällig. Darüber hinaus ist eine sog. „Lab-on-a-Strip” Lösung gegenüber den herkömmlichen Labormethoden, aber auch gegenüber neueren Cartridges bzw. ”Lab-on-a-Chip” Systemen sehr kostengünstig.
  • Auf dem Substrat können, je nach der Größe bzw. der Anzahl der Gelpads, viele Reaktionen gleichzeitig realisiert werden. Dadurch existieren kaum Limitationen hinsichtlich der Anzahl der parallel durchführbaren Reaktionen.
  • Vorzugsweise findet in den Gelpads zumindest die für die Detektion der gesuchten Zielsequenzen erforderliche Nachweisreaktion statt. Insbesondere werden in den einzelnen Gelpads, oder in verschiedenen Regionen eines einzigen Gelpads, verschiedene Gensonden verwendet, die jeweils mit einem bestimmten Abschnitt der DNA hybridisieren.
  • Der Nachweis von Zielmolekülen kann auf verschiedene Art und Weisen erfolgen: Einerseits können analog zur homogenen PCR in flüssigem Medium fluoreszenzmarkierte Gensonden verwendet werden, die mit einem Quencher ausgestattet sind. Wenn das Molekül der Gensonde an eine komplementäre Zielsequenz hybridisiert und der Quencher durch die Exonukleaseaktivität der Polymerase entfernt wird, kann Fluoreszenz mittels eines Fluoreszenzmikroskops oder einer CCD-Kamera detektiert werden. Der genaue Mechanismus der Nachweisreaktion und der Erzeugung der Fluoreszenzstrahlung etc. ist dem Fachmann bekannt und braucht nicht näher erläutert zu werden. Alternativ können im Gelpad Fällungsreaktionen, Farbreaktionen oder die Bildung von Molekülkonglomeraten optisch durch turbidimetrische, nephelometrische oder kolorimetrische Verfahren erfasst wer den. Die Verwendung von radioaktiven Markern ist ebenfalls denkbar.
  • Ferner findet in den Gelpads vorzugsweise auch eine Amplifikation der Zielsequenzen statt, insbesondere durch Polymerase-Kettenreaktion (PCR). Die hierfür erforderlichen Reagenzien, beispielsweise Primer, Polymerase, Pufferlösung etc., sind vorzugsweise in den Gelpads bereits vorhanden. Alternativ kann die Vorrichtung jedoch auch erst durch den Benutzer mit den benötigten Reagenzien beladen werden.
  • Die Gelpads werden bevorzugt aus einer wässrigen Phase und einer Gelmatrix aus einem hydrophilen vernetzten Polymer gebildet. Die Gelmatrix sollte so beschaffen sein, dass DNA-Moleküle aus der Probe in das Gelbett eindringen können und durch Diffusion innerhalb des Gelbettes Bewegungsfreiheit gegeben ist, so dass eine Ablesung durch die Polymerase gewährleistet ist. Zur Durchführung einer PCR sollte die Gelmatrix darüber hinaus hitzestabil sein und bei Temperaturen bis 100°C nicht zerfließen.
  • Für den Aufbau einer derartigen Gelmatrix eignen sich insbesondere quer vernetzte Polymere auf Basis von Polyacrylamid, Polyacrylsäure, Polyhydroxyethylmethacrylat, Polyvinylalkohol und Polyvinylpyrrolidon. Vorteilhafterweise werden in die Gelmatrix zusätzlich linkergruppenhaltige Comonomere wie z. B. Glycidylmethacrylat oder Maleinsäureimid einpolymerisiert. Diese zusätzlichen Monomere können sowohl zur Verbesserung der Haftung der Gelmatrix auf dem Substrat als auch zur kovalenten Einkopplung von Sondenmolekülen in die Gelpads dienen.
  • Das Substrat wird vorzugsweise durch einen Kunststoffstreifen gebildet, es kann jedoch auch aus beschichtetem Karton, Pappe oder einem Verbundstoff aus Kunststoff und Pappe gebildet sein. Werden auf das Substrat mehrere Gelpads aufgebracht, sind diese bevorzugt durch Zwischenwände oder eine Töpfchen oder Kammerstruktur im Substrat voneinander abgegrenzt. Die Substratoberfläche ist vorzugsweise so beschaffen, dass die Gelpads gut darauf haften. Vorzugsweise ist das Substrat rechteckig und ist mit einem Array aus 1 × 2 bis 100 × 100, besonders bevorzugt 10 × 10 bis 20 × 20 Gelpads versehen.
  • Um eine Austrocknung zu verhindern, können die Gelpads mit einer Folie abdeckbar sein oder sich in einer Druckkammer befinden, die ein Entweichen von Wasserdampf und das Austrocknen unterbindet.
  • Die Erfindung ist auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung gerichtet, welches die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines Substrates in Gestalt eines Streifens aus Kunststoff, Pappe oder Verbundstoffen daraus zur Aufnahme von einem oder mehreren Gelpads, Herstellen einer Mischung aus den für die gewünschte biologische oder chemische Reaktion erforderlichen Reagenzien und einer Monomerzubereitung für die Herstellung einer vernetzten Gelmatrix, Auftragen der Mischung auf das Substrat, und Induzieren einer Polyreaktion der Monomerzubereitung zur Bildung von einem oder mehreren Gelpads auf dem Substrat. Die Monomerzubereitung enthält dabei vorzugsweise – neben Wasser oder einer wässrigen Lösung – wenigstens einen Monomertyp zur Erzeugung einer hydrophilen Polymerkette und mindestens einen Monomertyp zur Vernetzung dieser Ketten. Die Polyreaktion zur Gelierung geschieht z. B. durch Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition. Die Gelierung wird z. B. durch chemische Katalysatoren (z. B. Radikalbildner) oder eine Lichtreaktion (z. B. UV-Bestrahlung) induziert.
  • In einer anderen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens werden die Gelpads zuerst aus einer Monomerzubereitung hergestellt und erst in einem zweiten Schritt mit den anderen Reagenzien (z. B. Primer, Gensonden, Polymerase, Puffer) beladen. In diesem Fall können die unbeladenen Gelpads auch durch fotolithografische Verfahren unter Verwendung einer Maske erzeugt werden. Das Beladen kann spezifisch durch sog. Bespotten geschehen.
  • Bevorzugt enthalten verschiedene Gelpads unterschiedliche Primer, so dass die einzelnen Gelpads zur Amplifikation verschiedener Nukleinsäure-Sequenzen ausgelegt sind. Entsprechend enthalten verschiedene Gelpads vorzugsweise auch unterschiedliche Gensonden zum Nachweis unterschiedlicher Zielsequenzen.
  • Schließlich ist die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Durchführung eines Nukleinsäure-Tests gerichtet, welches die folgenden Schritte umfasst: Aufbereitung der Probe durch Aufschluss der Zellen, Isolieren der DNA aus den Zellen und/oder Zerstückeln der DNA in kleinere Segmente; Auftragen der aufbereiteten Probe auf die Gelpads einer oben beschriebenen Vorrichtung; und Nachweis der Zielsequenzen durch Detektion von markierten Gensonden in den einzelnen Gelpads. Das Auftragen der Probe auf die Gelpads geschieht vorzugsweise mittels eines geeigneten Abstrichbestecks, z. B. eines Abstrichstäbchens mit einem Wattebausch.
  • Bei dem Verfahren ist zu beachten, dass vor einer Zyklisierung im Rahmen einer PCR die nachzuweisende Nukleinsäure aus der Probe präpariert werden muss. Dabei muss gewährleistet werden, dass Nukleinsäure-Fragmente in das Gelpad eindringen, um als Template einer PCR zu fungieren. Hierzu sind zwei Varianten denkbar:
    Die DNA-Präparation aus einer beliebigen Probe erfolgt separat mit Hilfe konventioneller Isolationsmethoden (z. B. Qiagen-DNA-Isolationskit). Anschließend wird die DNA mechanisch, chemisch oder enzymatisch fragmentiert, bevor sie auf das Gelbett mittels eines geeigneten Abstrichbestecks (z. B. Abstrichstäbchen mit Wattebausch) aufgetragen wird.
  • Alternativ ist denkbar, dass die DNA nicht vorher aus der Probe isoliert werden muss. Vor dem Auftragen auf das Gelpad wird die Probe mit einer geeigneten Lyselösung behandelt und nach Neutralisation mit dem Abstrichbesteck gleichmäßig auf die Gelpads aufgetragen. In der Lyselösung können sich bei spielsweise DNAsen oder Restriktions-Endonukleasen in definierter Konzentration befinden, die bewirken, dass die genomische DNA in kleinere Fragmente zerstückelt wird, um eine anschließende Diffusion in das Gelbett zu erleichtern.
  • In einer alternativen Ausführungsform wird die DNA aktiv in das Gelpad hineintransportiert, z. B. durch Elektrophorese. In dieser Ausführungsform sind daher zur Erzeugung eines elektrischen Feldes zwei Elektroden über und unter bzw. auf zwei Seiten des Gelpads angeordnet. Die Elektroden, zumindest die untere Elektrode, können in das Substrat integriert sein.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 einen Querschnitt durch einen Teststreifen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 einen Querschnitt durch einen Teststreifen gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
  • 3 einen Querschnitt durch einen Teststreifen gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 eine Draufsicht auf einen Teststreifen mit einem Abstrichbesteck;
  • 5 einen Querschnitt durch einen Teststreifen in einer Druckkammer;
  • 6 einen Querschnitt durch einen Teststreifen mit Auswertevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • 7 einen Querschnitt durch einen Teststreifen mit Auswertevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • 8 einen Querschnitt durch einen Teststreifen gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung eines Nukleinsäure-Tests 1, im folgenden auch Teststreifen genannt, im Querschnitt. Der Teststreifen weist im wesentlichen ein Substrat 4 und darauf angeordnete Gelpads 2 auf. Das Substrat bzw. der Streifen 4 besteht z. B. aus Plastik oder Pappe mit einer geeigneten Oberfläche zur ausreichenden Haftbarkeit der Pads. Diese werden vorzugsweise in ungeliertem Zustand aufgespottet. Alternativ können die Gelpads auch auf einer anderen Fläche hergestellt und im gelierten Zustand auf den Teststreifen 4 übertragen werden. Anstelle eines Gels kann prinzipiell jedes geeignete Trägermedium mit geeigneter, möglichst hoher Viskosität verwendet werden.
  • In den 2 und 3 ist das Substrat 4 mit einzelnen Töpfchen 3 ausgestattet, damit die in den einzelnen Gelpads vorhandenen Reagenzien sich nicht vermischen. Die Abgrenzung erleichtert auch die spätere Auslesung des Ergebnisses. Alternativ können auch auf einem einzigen Gelpad mehrere verschiedene Reaktionen ablaufen, insbesondere wenn diese zumindest teilweise die gleichen Reagenzien verwenden.
  • Der Teststreifen der 3 ist zusätzlich mit einer Plastikfolie 6 abgedeckt, die vorzugsweise zum Auftragen der Probe kurzzeitig entfernt werden kann. Anstelle der Folie 6 kann auch ein beliebiger Deckel zum Einsatz kommen, der jedoch vorzugsweise für die Fluoreszenzstrahlung der verwendeten Marker durchlässig ist.
  • In 4 ist ein Teststreifen 1 in Draufsicht gezeigt. Das Substrat 4 weist einen freigelassenen Bereich 5 zum Anfassen des Streifens und einen Array-Bereich 8 auf, der eine matrixartige Anordnung mehrerer Gelpads 2 enthält. Die Probe wird vorzugsweise mit dem Abstrichbesteck 11 aufgetragen, welches einen an die Breite des Teststreifens 4 angepassten Watte bausch 10 und einen Griff 12 aufweist. Alternativ kann die Probe auch durch Pipettieren aufgetragen werden.
  • Der Teststreifen 1 wird zur Durchführung der für die PCR benötigte Thermozyklisierung vorzugsweise auf ein entsprechendes Heizelement aufgelegt. Dieses ist in den 57 jeweils mit 14 gekennzeichnet. Hierbei kann es sich z. B. um ein Peltier-Element oder Heißluft-Kammer handeln. Es können Standardgeräte verwendet werden, es kann jedoch auch ein an die Größe und Dicke des Teststreifens angepasstes Thermoelement verwendet werden. Aufgrund der geringen Größe des Teststreifens sind die benötigten Thermozykler kostengünstiger als bei herkömmlichen Assays.
  • In den in 57 gezeigten Beispielen sind der Teststreifen 1 und das Thermoelement 14 jeweils in einer Druckkammer 16 angeordnet, die ein Entweichen von Wasserdampf und das Austrocknen verhindert.
  • Gemäß 6 und 7 ist bevorzugt auch ein Auslesegerät 20 vorgesehen, welches die in den einzelnen Gelpads stattfindende Nachweisreaktion detektiert. Hierbei kann es sich um ein Fluoreszenzmikroskop, eine CCD-Kamera oder eine Gamma-Kamera handeln. Die Auswerteeinheit 20 kann gemäß 6 außerhalb der Druckkammer angeordnet sein. Im Falle einer optischen Auswerteeinheit wird dann ein transparenter Deckel 18 der Druckkammer verwendet. Alternativ kann, wie in 7 gezeigt, die Auswerteeinheit 20 in die Druckkammer 16 integriert sein.
  • In 8 ist eine Ausführungsform eines Teststreifens gezeigt, welcher einen aktiven Transport der DNA in die Gelpads hinein durch Elektrophorese erlaubt. Hierzu sind zwei Optionen zur Anordnung entsprechender Elektronen 7a bis 7d zur Erzeugung eines elektrischen Feldes gezeigt: Gemäß der linken Ausführungsform kann die untere Elektrode 7b in das Substrat 4 eingebettet sein oder auf diesem aufliegen. Auf der Elektrode 7b sind die Gelpads 2 angeordnet, auf denen die zweite Elektrode 7a zu liegen kommt. Durch diese Anordnung kann ein starkes, in Vertikalrichtung verlaufendes elektrisches Feld erzeugt werden, durch das die DNA Moleküle in das Gelpad hinein wandern. Die rechte Seite des Teststreifens zeigt die bevorzugte Ausführungsform, bei welcher die Elektroden 7c und 7d jeweils links und rechts eines Gelpads 2 angeordnet sind. Bei einem Gelpad-Array sind unter Umständen auch mehrere Elektroden vorgesehen.
  • Die Erfindung erlaubt die Durchführung homogener Reaktionen in einem parallelen Multiplex-Verfahren, welches auf einem Substratstreifen mit Gelpads äußerst kostengünstig realisierbar ist.

Claims (16)

  1. Vorrichtung (1) zur Durchführung eines Nukleinsäure-Tests, bei welchem eine Probe auf mehrere Zielsequenzen getestet werden soll, umfassend – ein Substrat (4) und – ein oder mehrere auf dem Substrat (4) angeordnete Gelpads (2), die dazu eingerichtet sind, dass in ihnen zumindest eine der für den Test erforderlichen biologischen oder chemischen Reaktionen stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (4) ein Streifen aus Kunststoff, Pappe oder Verbundstoffen daraus ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei in den Gelpads (2) zumindest die für die Detektion der gesuchten Zielsequenzen erforderliche Nachweisreaktion, insbesondere eine Hybridisierung der Zielsequenzen mit Gensonden, stattfindet.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei in den Gelpads (2) eine Amplifikation der Zielsequenzen, insbesondere durch Polymerase-Kettenreaktion (PCR) stattfindet.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die für die biologischen oder chemischen Reaktionen erforderlichen Reagenzien in den Gelpads (2) enthalten sind.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gelpads (2) eine Gelmatrix aus einem hydrophilen vernetzten Polymer enthalten, wobei der Polymer ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylamid, Polyacrylsäure, Polyhydroxethylmethacrylat, Polyvinylalkohol und Polyvinylpyrrolidon.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei in die Gelmatrix ferner Comonomere einpolymerisiert sind, die Linkergruppen enthalten, insbesondere Glycidylmethacrylat oder Maleinsäureimid.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gelpads (2) durch Zwischenwände oder eine Töpfchenstruktur (3) im Substrat (4) voneinander abgegrenzt sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Gelpads (2) jeweils unterschiedliche Gensonden enthalten, die mit radioaktiven Isotopen, Fluoreszenzfarbstoffen oder Enzymen markiert sind, und die Vorrichtung ferner ein Messgerät zur Detektion der Markierung in den einzelnen Gelpads (2) umfasst.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gelpads (2) mit einer Folie (6) abdeckbar sind.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Substrates (4) in Gestalt eines Streifens aus Kunststoff, Pappe oder Verbundstoffen daraus zur Aufnahme von einem oder mehreren Gelpads (2), – Herstellen einer Mischung aus den für die gewünschte biologische oder chemische Reaktion erforderlichen Reagenzien und einer Monomerzubereitung für die Herstellung einer vernetzten Gelmatrix, – Auftragen der Mischung auf das Substrat (4), und – Induzieren einer Polyreaktion der Monomerzubereitung zur Bildung von einem oder mehreren Gelpads (2) auf dem Substrat (4).
  11. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Substrates (4) in Gestalt eines Streifens aus Kunststoff, Pappe oder Verbundstoffen daraus zur Aufnahme von einem oder mehreren Gelpads (2), – Herstellen einer Monomerzubereitung für die Herstellung einer vernetzten Gelmatrix, – Auftragen der Zubereitung auf das Substrat (4), – Induzieren einer Polyreaktion der Monomerzubereitung zur Bildung von einem oder mehreren Gelpads (2) auf dem Substrat (4), und – Beladen des oder der Gelpads (2) mit einer Mischung der für die gewünschte biologische oder chemische Reaktion erforderlichen Reagenzien.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Gelpads (2) dazu eingerichtet sind, dass in ihnen eine PCR stattfindet, und wobei die Mischung die für eine PCR erforderlichen Primer, eine hitzestabile Polymerase und eine geeignete Pufferlösung enthält.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei auf dem Substrat (4) mehrere Gelpads (2) gebildet werden, und wobei die Mischung für verschiedene Gelpads (2) verschiedene Primer enthält, so dass die Gelpads (2) zur Amplifikation verschiedener Nukleinsäuresequenzen ausgelegt sind.
  14. Verfahren zur Durchführung eines Nukleinsäure-Tests, bei welchem eine Probe auf mehrere Zielsequenzen getestet werden soll, umfassend die folgenden Schritte: – Aufbereiten der Probe durch Aufschluss der Zellen, Isolieren der DNA aus den Zellen und/oder Zerstückeln der DNA in kleinere Segmente; – Auftragen der aufbereiteten Probe auf die Gelpads (2) einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9; und – Nachweisen der Zielsequenzen durch Detektion von markierten Gensonden in den einzelnen Gelpads (2).
  15. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem das Auftragen der Probe auf die Gelpads mittels eines geeigneten Abstrichbestecks, insbesondere eines Abstrichstäbchens mit einem Wattebausch, geschieht.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, bei welchem die DNA durch Elektrophorese in die Gelpads wandert.
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