DE112020006230T5 - In-vitro-diagnostische systeme und zugehörige verfahren - Google Patents

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Peter Charles Howard
Francois Paillier
Christopher Maurice Neville Tofts
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Abstract

Ein Verfahren zur Erhöhung der Anzahl von Analyt/Assay-Kombinationen in einem einzelnen Chip oder Kartusche eines in-vitro-diagnostischen Systems kann aufweisen: Priorisieren eines Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen auf der Grundlage von Merkmalen jedes Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen, wobei die Merkmale eines aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Prävalenz jedes Analyten, einer klinischen Relevanz jedes Analyten, einer klinischen Umsetzbarkeit jedes Analyten, einem Patientennutzen, einer Kostenersparnis und einer beliebigen Kombination davon besteht; Ableiten einer Analyt/Analyt-Interaktivität für zwei oder mehr Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen; Entwerfen einer Vielzahl möglicher Panel-Layouts auf der Grundlage von Panel-Layout-Regeln, der Priorisierung des Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen und der Analyt/Analyt-Interaktivität, wobei das Panel-Layout einen oder mehrere Chips aufweist, die jeweils eine Kammer mit zwei oder mehreren Analyten aufweisen; und Validieren der Vielzahl von möglichen Panel-Layouts, um Panel-Layout-Lösungen zu erzeugen.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf in-vitro-diagnostische (IVD) Systeme.
  • IVD-Systeme werden verwendet, um klinisch relevante Analyten in einer Probe zu identifizieren. Solche Analyten können zum Beispiel eine DNA-Sequenz, ein Gen, ein Protein und dergleichen sein. Der Nachweis klinisch relevanter Analyten kann mit Hilfe von Einwegchips oder Anordnungen von zwei oder mehr Chips, die als Kartusche bezeichnet werden, durchgeführt werden. Jeder Einwegchip hat mehrere Reaktionskammern. Jede Reaktionskammer wird für den Nachweis eines einzelnen Analyten verwendet. Der Nachweis des Analyten kann durch Zugabe eines für den interessierenden Analyten spezifischen Assays (z. B. einer Sonde oder eines Antikörpers) in die Kammer erreicht werden, so dass bei Vorhandensein des Analyten eine nachweisbare Veränderung (z. B. die Aktivierung oder Deaktivierung eines fluoreszierenden Moleküls oder eine Farbänderung) in der Kammer auftritt. In der Regel wird jede Kombination von Analyt und Assay in dreifacher Ausführung durchgeführt, um Fehler zu verringern.
  • IVD-Systeme und zugehörige Verfahren können zum Screening von Hunderten von Analyt/Assay-Kombinationen verwendet werden, was sie zu einem leistungsstarken Werkzeug macht. Um den Wert eines Panels (die Analyt/Assay-Kombinationen in einem Chip oder einer Kartusche) zu maximieren, versuchen Systemingenieure, die Anzahl der Assays, die in einem Chip oder einer Kartusche eingesetzt werden können, zu maximieren, indem sie die Anzahl der Reaktionskammern maximieren. Die Größe der einzelnen Kammern ist jedoch begrenzt, da für jede Analyt/Assay-Kombination ein Mindestvolumen an Flüssigkeit erforderlich ist und die Detektionssysteme räumlich begrenzt sind, so dass jede Reaktionskammer unabhängig gemessen wird, ohne dass es zu Interferenzen mit einer benachbarten Kammer kommt. Dementsprechend wären andere Möglichkeiten zur Erhöhung der Anzahl von Assays in einem einzigen Panel von Vorteil.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf die Erhöhung der Anzahl von Analyt/Assay-Kombinationen in einem einzigen Chip oder einer einzigen Kartusche eines IVD-Systems durch die Gestaltung von Panel-Layouts mit mehr als einem Analyten in einigen oder allen Kammern des Chips oder der Kartusche.
  • Ein nicht einschränkendes Beispielverfahren zur Erhöhung der Anzahl von Analyt/Assay-Kombinationen in einem einzelnen Chip oder einer einzelnen Kartusche eines IVD-Systems weist Folgendes auf: Priorisieren eines Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen auf der Grundlage von Merkmalen jedes Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen, wobei die Merkmale eines aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Prävalenz jedes Analyten, einer klinischen Relevanz jedes Analyten, einer klinischen Umsetzbarkeit jedes Analyten, einem Patientennutzen, einer Kostenersparnis und einer beliebigen Kombination davon besteht; Ableiten einer Analyt/Analyt-Interaktivität für zwei oder mehr Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen; und Entwerfen mehrerer möglichen Panel-Layouts auf der Grundlage von Panel-Layout-Regeln, der Priorisierung des Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen und der Analyt/Analyt-Interaktivität, wobei das Panel-Layout einen oder mehrere Chips aufweist, die jeweils eine Kammer mit zwei oder mehreren Analyten aufweisen; und Validieren der Vielzahl von möglichen Panel-Layouts, um eine oder mehrere Panel-Layout-Lösungen zu erzeugen.
  • Ein nicht-einschränkendes Beispielverfahren zum Auswählen einer Panel-Layout-Lösung für eine Kartusche zur Verwendung in einem in-vitro-diagnostischen System zum Identifizieren einer Vielzahl von Analyten in einer Probe, wobei die Kartusche eine Anordnung von Kammern aufweist, wobei jede der Kammern so konfiguriert ist, dass sie mindestens einen Analyten enthält, wobei das in-vitro-diagnostische System so konfiguriert ist, dass es eine Vielzahl von Assays durchführt, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Priorisieren von Analyt/Assay-Kombinationen innerhalb eines Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen auf der Grundlage von Merkmalen jedes Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen, wobei die Merkmale mindestens eines aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Prävalenz jedes Analyten, einer klinischen Relevanz jedes Analyten, einer klinischen Umsetzbarkeit jedes Analyten, einem Patientennutzen und einer Kosteneinsparung besteht; Ableiten einer Interaktivität zwischen Analyten für zwei oder mehr Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen und Entwerfen einer Vielzahl von möglichen Panel-Layouts auf der Grundlage von Panel-Layout-Regeln, der Priorisierung des Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen und der Interaktivität zwischen Analyten, wobei einer oder mehreren der Vielzahl von Kammern zwei oder mehr Analyt/Assay-Kombinationen pro Kammer zugewiesen werden, die in dem in-vitro-diagnostischen System durchgeführt werden sollen; Validieren der Vielzahl von möglichen Panel-Layouts, um eine oder mehrere Panel-Layout-Lösungen zu erzeugen; und Auswählen von einer oder mehreren Panel-Layout-Lösungen auf der Grundlage der Validierung.
  • Ein nicht-einschränkendes Beispielsystem zum Erhöhen der Anzahl von Analyt/Assay-Kombinationen in einem einzelnen Chip oder einer Kartusche eines IVD-Systems weist Folgendes auf: einen Prozessor; ein nicht-flüchtiges, maschinenlesbares Medium, das maschinenlesbare Anweisungen zur Ausführung durch den Prozessor speichert, wobei die maschinenlesbaren Anweisungen aufweisen: Priorisieren eines Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen auf der Grundlage von Merkmalen jedes Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen, wobei die Merkmale eines aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Prävalenz jedes Analyten, einer klinischen Relevanz jedes Analyten, einer klinischen Umsetzbarkeit jedes Analyten, einem Patientennutzen, einer Kosteneinsparung und einer beliebigen Kombination davon besteht; Ableiten einer Analyt/Analyt-Interaktivität für zwei oder mehr Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen; Entwerfen einer Vielzahl von möglichen Panel-Layouts auf der Grundlage von Panel-Layout-Regeln, der Priorisierung des Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen und der Analyt/Analyt-Interaktivität, wobei das Panel-Layout einen oder mehrere Chips aufweist, die jeweils eine Kammer mit zwei oder mehr Analyten aufweisen; und Validieren der Vielzahl von möglichen Panel-Layouts, um eine oder mehrere Panel-Layout-Lösungen herzustellen.
  • Figurenliste
  • Die folgenden Abbildungen dienen zur Veranschaulichung bestimmter Aspekte der Ausführungsformen und sind nicht als ausschließliche Ausführungsformen zu betrachten. Der offenbarte Gegenstand kann in Form und Funktion zu beträchtlichen Modifikationen, Veränderungen, Kombinationen und Äquivalenten in der Lage sein, wie es dem Fachmann, der mit dieser Erfindung vertraut ist, in den Sinn kommen wird.
    • 1 zeigt ein Panel-Layout, bei dem die Analyten A, B, C und D in dreifacher Ausführung in 9 Kammern verteilt sind.
    • 2 zeigt einen Ansatz der vorliegenden Erfindung für die Gestaltung von Panel-Layouts.
    • 3 zeigt die Verbindungen zwischen den antimikrobiellen resistenten (AMR) Genen und den Bakterienarten.
    • 4 A und 4B zeigen zwei alternative Kartuschenkonfigurationen, die das Panel-Layout aufnehmen können.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf die Erhöhung der Anzahl von Analyt/Assay-Kombinationen in einem einzigen Chip oder einer einzigen Kartusche eines IVD-Systems durch die Gestaltung von Panel-Layouts mit mehr als einem Analyten in einigen oder allen Kammern des Chips oder der Kartusche.
  • Zu den Chips oder Kartuschen können Halbleiterbauelemente, Platten (z. B. 96-Well-PCR-Platten) und andere ähnliche Systeme gehören, die so konfiguriert sind, dass sie mehrere Kammern haben und für eine oder mehrere der hier beschriebenen Nachweismethoden geeignet sind.
  • Die Vielzahl von Kammern innerhalb der Kartusche des IVD-Systems können direkt über einer Anordnung von Halbleiterbauelementen liegen. Alternativ können Amplifikation und Sequenzierung getrennt werden, so dass die Amplifikation in den hier näher beschriebenen Kammern stattfindet und die Sequenzierung, die die Halbleitervorrichtungen zum Auslesen der Sequenzierungsergebnisse erfordert, in einem separaten Satz von Kammern stattfindet. Auf diese Weise können zusätzliche Reagenzien in die Sequenzierkammern eingebracht werden, und die Reaktionsbedingungen können für die Sequenzierung optimiert werden. Bei diesem zweistufigen Verfahren befindet sich die Anordnung der Kammern, in die die Analyten eingebracht werden, weiterhin in einer Kartusche.
  • Die Aufnahme von mehr als einem Analyten in eine Kammer macht es schwierig bis unmöglich zu unterscheiden, welcher Analyt auf den Assay reagiert hat. 1 zeigt zum Beispiel ein Panel-Layout, bei dem die Analyten A, B, C und D in dreifacher Ausführung in 9 Kammern verteilt sind. Genauer gesagt befinden sich die ersten und zweiten Wiederholungen der Analyten A, B und C allein in einzelnen Kammern, und die dritte Wiederholung der Analyten A, B und C hat jeweils eine einzelne Wiederholung des Analyten D ebenfalls in der entsprechenden Kammer. Der Assay X wird in jede der Kammern gegeben. Bei einer Wechselwirkung zwischen einem Analyten und dem Assay kommt es zu einer nachweisbaren Veränderung in der Kammer, die in 1 durch ein diagonales Muster in der Kammer angezeigt wird. Wenn mindestens zwei von drei Ergebnissen positiv (diagonales Muster) oder negativ (keine Veränderung) sind, wird bestimmt, ob der Analyt mit dem Assay in Wechselwirkung tritt oder nicht.
  • In diesem Beispiel haben die Kammern, die die Analyten A, B und D enthalten, jeweils zwei positive Ergebnisse und ein negatives Ergebnis, und die Kammern, die den Analyten C enthalten, haben zwei negative Ergebnisse und ein positives Ergebnis. Da es jedoch Kammern mit zwei Analyten gibt, sind die Ergebnisse nicht so eindeutig. Der Analyt C hat ein positives und ein negatives Ergebnis in den beiden Kammern, in denen der Analyt C allein ist. In der Kammer mit dem Analyten C und D ist das Ergebnis negativ, was als negatives Ergebnis für beide Analyten C und D angesehen wird.
  • Die beiden Kammern für die Analyten A und B weisen jeweils ein positives und ein negatives Ergebnis auf. Die Kammern für die Gemische der Analyten A und D sowie der Analyten B und D haben ein positives Ergebnis. Da die Kammern jedoch zwei Analyten enthalten, ist unklar, welcher Analyt mit dem Assay X interagiert. Wenn man davon ausgeht, dass der Analyt D und der Assay X nicht interagieren, dann sind die positiven Ergebnisse in den Kammern für gemischte Analyten auf den anderen Analyten zurückzuführen. Folglich, würde für beide Analyten A und B eine Interaktion mit Assay X festgestellt werden. Wenn man jedoch davon ausgeht, dass Analyt D und Assay X interagieren, dann ist die Interaktion zwischen jedem der Analyten A und B mit Assay X unbekannt und könnte positiv oder negativ sein, was bedeutet, dass die Ergebnisse dieses Panels eines der fünf Ergebnisse in Tabelle 1 sein könnten. Tabelle 1
    Mögliches Ergebnis Nummer Assay X Interaktion mit
    Analyt A Analy tB Analyt C Analyt D
    1 Positiv Positiv Negativ Negativ
    2 Positiv Positiv Negativ Positiv
    3 Positiv Negativ Negativ Positiv
    4 Negativ Positiv Negativ Positiv
    5 Negativ Negativ Negativ Positiv
  • Daher führt das einfache Hinzufügen von zwei Analyten in dieselbe Kammer zu mehrdeutigen Ergebnissen.
  • Die vorliegende Erfindung bietet einen algorithmischen Ansatz für den Entwurf von Panel-Layouts, um mehrdeutige Ergebnisse gering zu halten, wenn zumindest einige der Kammern zwei oder mehr Analyten enthalten. Beim Entwurf eines komplexen Panel-Layouts mit potenziell Dutzenden bis Hunderten von Kammern auf einem oder mehreren Chips und/oder Kartuschen und zwei oder mehr Analyt/Assay-Kombinationen in den meisten der Kammern wird die Anzahl der möglichen Panel-Layouts enorm groß. Der hier beschriebene algorithmische Ansatz erhöht die Wahrscheinlichkeit, ein Panel-Layout zu entwerfen und zu implementieren, das zu Daten mit einem hohen Genauigkeitsgrad führt. Dies in Kombination mit der Tatsache, dass die zwei oder mehr Analyt/Assay-Kombinations-Kammern den Durchsatz erhöhen und die Kosten des Panels senken, führt zu einer erheblichen Verbesserung der In-vitro-Diagnostik-Technologie.
  • Beispiele für Analyte enthalten, sind aber nicht darauf beschränkt, Gene, Proteine, Antikörper, Bakterien, Pilze, DNA, RNA, Blutzellen, Blutplättchen, Lipide, Nukleinsäuren, Enzyme, Hormone, zelluläre Rezeptoren, Kohlenhydrate und dergleichen sowie jede Kombination davon. Weitere Beispiele für Analyten sind Infektionskrankheiten durch Pilze, Viren, Bakterien und dergleichen sowie die damit verbundenen oder entsprechenden antimikrobiellen Resistenzgene. Beispiele für solche Infektionskrankheiten sind unter anderem Lyme-Borreliose, Cholera, Meningitis, bakterielle Vaginose, Syphilis, Tetanus, Typhus, Ebola, Masern, Windpocken, Herpes, humanes Papillomavirus, Influenza, Polio, Gürtelrose, Röteln, Pocken, Tollwut, Gelbfieber, Fußpilz, Ringelflechte, Candidose und dergleichen.
  • Geeignete Assays können der Vorbeugung, Milderung und/oder Behandlung von Krankheiten, Zuständen und/oder deren Symptomen bei einem Patienten dienen. Beispiele für Krankheiten und Zustände sind unter anderem Arthritis, rheumatoide Arthritis, juvenile rheumatoide Arthritis, psoriatische Arthritis, Osteoarthritis, Gichtarthritis, refraktäre rheumatoide Arthritis, chronische nicht-rheumatoide Arthritis, Osteoporose/Knochenresorption, Osteoporose, Colitis ulcerosa, Hautkrankheiten, Psoriasis, Acne vulgaris, Rosazea, Dermatitis, Kontaktdermatitis, Ekzeme, Überempfindlichkeit vom verzögerten Typ bei Hauterkrankungen, Diabetes Typ I, Diabetes Typ II, Alzheimer-Krankheit, entzündliche Erkrankungen, Immunschwäche, entzündliche Darmerkrankungen, Reizdarmsyndrom, Morbus Crohn, Durchfallerkrankungen, Antibiotika-assoziierte Durchfälle, pädiatrische Durchfälle, chronische Verstopfung, Sodbrennen, Blinddarmentzündung, Autoimmunerkrankungen, Multiple Sklerose, Muskeldegeneration, Zöliakie, Diabetes mellitus, Organtransplantation, bakterielle Infektionskrankheiten, einschließlich der damit verbundenen oder korrespondierenden antimikrobiellen Resistenzgene, virale Infektionskrankheiten, einschließlich der damit verbundenen oder korrespondierenden antimikrobiellen Resistenzgene, pilzliche Infektionskrankheiten, einschließlich der damit verbundenen oder korrespondierenden antimikrobiellen Resistenzgene, Parodontose, Urogenitalerkrankungen, sexuell übertragbare Krankheiten, HIV-Infektion, HIV-Wiederholungion, HIV-assoziierte Diarrhö, chirurgisch bedingte Traumata, chirurgisch induzierte metastatische Erkrankungen, Übelkeit, Gewichtsverlust, Gewichtszunahme, Anorexie, Bulimie, Fieberkontrolle, Kachexie, Wundheilung, Geschwüre, Barrierefunktion des Darms, Allergien, Heuschnupfen, allergische Rhinitis, Anaphylaxie, Asthma, Atemwegserkrankungen, Lungenerkrankungen, Lungenfibrose, chronisch obstruktive Lungenerkrankung, Kreislaufstörungen, Anämie, Störungen des Blutgerinnungssystems, Nierenerkrankungen, Störungen des Zentralnervensystems, Lebererkrankungen, Ischämie, Ernährungsstörungen, endokrine Störungen, Epidermisstörungen, multiples Myelom, Uveitis, akute und chronische myeloische Leukämie, Gerinnungshemmung, koronare Herzkrankheit, Vaskulitis, ischämische Herzkrankheit, Atherosklerose, Schlaganfall, periphere arterielle Verschlusskrankheit, ischämisch bedingte Zellschäden, hoher Cholesterinspiegel im Blut, HDL-Spiegel (High-Density-Lipoprotein), Bluthochdruck, Zerstörung von 13- Zellen der Bauchspeicheldrüse, rheumatoide Spondylitis, Atemnotsyndrom bei Erwachsenen (ARDS), Knochenresorptionskrankheiten, Ischämie-Reperfusionsschäden, Hirntrauma, zerebrale Malaria, Sepsis, septischer Schock, toxisches Schocksyndrom, Blutinfektionen, Fieber, infektionsbedingte Myalgien, HIV-1, HIV-2, HIV-3, Störungen des Immunsystems, Cytomegalovirus, Erkältungen, Influenza, Adenovirus, Herpesviren (einschließlich HSV-1, HSV-2), Herpes-Zoster-Infektion, Herpes simplex/Fieberbläschen, Infektionen, Erkrankungen im Zusammenhang mit C-reaktivem Protein, Myositis, Lupus, Zöliakie, Prostatitis, Tumor, sexuelle Funktionsstörungen, entzündliche Erkrankungen, Schilddrüsenerkrankungen, Schwangerschaft, Kopfschmerzen, akute Schmerzen, Hautausschläge, Sucht, Sucht nach gewohnheitsbildenden Drogen, Sucht nach Rauchen, Infektionen der oberen Atemwege, neurodegenerative Erkrankungen, Dyslexie, Dyspraxie, Autismus, Asperger-Krankheit, leichte kognitive Beeinträchtigung, Konzentrationsschwäche, Aufmerksamkeitsdefizitstörung (ADS), Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS), Depression, Stimmungsschwankungen, bipolare Störungen, Krebs, Leukämie, akute und chronische myeloische Leukämie, Dickdarmkrebs, Prostatakrebs, Nierenkrebs, Leberkrebs, Brustkrebs, Lungenkrebs, Melanom, Hirntumor, Gebärmutterhalskrebs, Hodgkin-Lymphom, Non-Hodgkin-Lymphom, Eierstockkrebs, Hodenkrebs, Schilddrüsenkrebs, Gebärmutterkrebs, Harnwegsinfektionen, Infektionen des Nervensystems und dergleichen. Die Vehikel mit kontrollierter Freisetzung der vorliegenden Erfindung können bei der Vorbeugung, Milderung und/oder Behandlung anderer Krankheiten, Zustände und/oder Symptome nützlich sein.
  • Beispiele für Assays sind unter anderem ionensensitive Feldeffekttransistoren (ISFET), NAAT-basierte (Nukleinsäure-Amplifikationstechnologien) Assays, Antikörper-Assays, aktive Pharmazeutika, Prodrugs aktiver Pharmazeutika, aktive biologische Substanzen, Antibiotika, Antimykotika, Antitoxine, Antigene, Therapeutika, präventive Therapeutika, Nahrungsergänzungsmittel, bildgebende Mittel, Flüssigkeitsstabilisatoren, Lebensmittelwirkstoffe, Aromastoffe, Geruchsstoffe, pflanzliche Wirkstoffe, chemische Reaktionsmittel und dergleichen sowie jede Kombination davon.
  • 2 zeigt einen Ansatz der vorliegenden Erfindung zur Gestaltung von Plattenlayouts. Der Ansatz verwendet ein erstes Modell 7 mit Eingaben, die Panel-Layout-Regeln 1, eine Priorisierung eines Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen 3 und eine Analyt/Analyt-Interaktivität 5 aufweisen, um eine Vielzahl von möglichen Panel-Layouts 9 auf der Grundlage der Eingaben 1, 3, 5 zu erstellen. Dann validiert ein zweites Modell 11 die Vielzahl von möglichen Panel-Layouts 9, um zu einer oder mehreren Panel-Layout-Lösungen 21 zu gelangen, die mehrdeutige Ergebnisse gering halten.
  • Die Panel-Layout-Regeln 1 können unter anderem eine Anzahl von Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination im Panel, eine Anzahl von Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination pro Chip und/oder Kartusche, eine Anzahl von Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination insgesamt, eine Anzahl von Kontrollkammern, eine Anzahl von Kontrollkammern pro Chip und/oder Kartusche, eine Anzahl von Kammern, in denen zwei oder mehr Analyt/Assay-Kombinationen gepaart werden können, eine Anzahl von Analyt/Assay-Kombinationen pro Kammer und dergleichen, und jede Kombination davon aufweisen.
  • Die Erhöhung der Anzahl der Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination im Panel erhöht die Robustheit des Ansatzes und mindert die Mehrdeutigkeit der Daten. Unnötige Wiederholungen verbrauchen jedoch wertvollen Kammerplatz. Die Anzahl der erforderlichen Wiederholungen hängt von der Analyt/Assay-Kombination und der Anzahl der Analyt/Assay-Kombinationen pro Kammer ab. Typischerweise kann die Anzahl der Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination pro Panel zwei bis fünf oder drei bis vier betragen. Die Anzahl der Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination pro Panel kann als spezifischer Wert, als maximale Anzahl oder als Bereich definiert werden.
  • Wie bereits beschrieben, kann jedes Panel einen oder mehrere Chips und/oder Kartuschen enthalten. Vorzugsweise werden mehrere Chips und/oder Kartuschen verwendet. Außerdem befindet sich, soweit möglich, jede Wiederholung einer Analyt/Assay-Kombination vorzugsweise auf einem anderen Chip. Dadurch wird die Robustheit des vorliegenden Ansatzes weiter gestärkt, denn wenn die Daten von einem Chip nicht verwendet werden können, gehen nicht alle Daten für die Analyt/Assay-Kombination verloren. Dies kann zwar zu mehrdeutigen Ergebnissen führen, weil weniger Wiederholungen der Analyt/Assay-Kombination durchgeführt werden, aber das gesamte Panel kann immer noch aussagekräftige Daten liefern.
  • Die Anzahl der Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination pro Chip und/oder Kartusche kann jedoch von der Analyt/Assay-Kombination abhängig sein. Dementsprechend kann die Anzahl der Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination pro Chip 0,1 (d. h. eine Wiederholung pro zehn Chips) bis fünf oder eins bis drei oder eins bis zwei oder vorzugsweise eins betragen. Die Anzahl der Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination pro Kartusche kann 0,1 (d. h. eine Wiederholung pro zehn Kartuschen) bis fünfzehn oder eins bis fünf oder zwei bis vier betragen. Die Anzahl der Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination pro Chip und/oder Kartusche kann als spezifischer Wert, als maximale Anzahl oder als Bereich definiert werden.
  • Im Allgemeinen ist eine Kontrollprobe der einzige Analyt in der Kammer. Wenn mehrere Chips verwendet werden, hilft die Verwendung von Kontrollproben auf mehreren Chips bei der Validierung der Ergebnisse des jeweiligen Chips. Allerdings ist nicht für alle Chips eine Kontrollprobe erforderlich. Die Anzahl der Kontrollproben pro Chip kann 0,25 (d. h. eine Kontrolle pro vier Chips) bis zwei, oder 0,5 bis eins oder mehr betragen. In Bezug auf Kartuschen kann es mehrere Kontrollen geben, da die Kartusche mehrere Chips enthalten kann. Bei diesen Kontrollen kann es sich um ein und dieselbe Kontrolle handeln oder um eine Mischung aus verschiedenen Kontrollen. Die Anzahl der Kontrollproben pro Kartusche kann eins bis zwanzig oder drei bis fünfzehn oder mehr betragen.
  • Die Anzahl der Kammern, in denen zwei oder mehr Analyt/Assay-Kombinationen gepaart werden können, kann 1% bis 99% oder 10% bis 99% oder 50% bis 99% oder 75% bis 99% betragen. Vorzugsweise enthalten mehr Kammern zwei oder mehr Analyt/Assay-Kombinationen, um die Anzahl der getesteten Analyt/Assay-Kombinationen zu maximieren. Dementsprechend kann die Anzahl der Kammern, in denen zwei oder mehr Analyt-/Assay-Kombinationen gepaart werden können, 50% bis 99% oder 75% bis 99% betragen.
  • Die Anzahl der Analyt/Assay-Kombinationen pro Kammer kann eins bis fünf, drei bis fünf oder drei bis vier betragen. Die Anzahl der Analyt/Assay-Kombinationen pro Kammer kann als spezifischer Wert, als maximale Anzahl oder als Bereich definiert werden. Wie hier weiter beschrieben, hängt die Anzahl der Analyt/Assay-Kombinationen in einer einzelnen Kammer von den Analyt/Assay-Kombinationen und der potenziellen Wechselwirkung zwischen den Analyten ab.
  • Wiederum Bezug nehmend auf 2, ordnet die Priorisierung eines Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen 3 die Analyt/Assay-Kombinationen in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen ein, so dass die Vielzahl von möglichen Panel-Layouts und folglich die eine oder mehrere Panel-Layout-Lösungen auf die Analyt/Assay-Kombinationen konzentriert werden, die am relevantesten sind. Durch die Einbeziehung dieses Priorisierungsaspekts in den Ansatz der vorliegenden Erfindung muss das erste Modell 7 nicht alle möglichen Panel-Layout-Möglichkeiten berücksichtigen und kann die große Mehrheit der zufälligen Layouts ignorieren. Dadurch werden die Effizienz und die für die Ausführung des ersten Modells benötigte Rechenleistung auf einzigartige Weise weiter verbessert.
  • Die Priorisierung des Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen berücksichtigt die Merkmale jedes Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen. Zu diesen Merkmalen gehören unter anderem die Prävalenz (τ) jedes Analyten. die klinische Relevanz (Θ) jedes Analyten, die klinische Umsetzbarkeit (α) jedes Analyten, der Patientennutzen (β), die Kostenersparnis (δ) und dergleichen sowie eine beliebige Kombination davon.
  • Die Merkmale werden im ersten Modell als Gewichte in einem Algorithmus verwendet, um jede Analyt/Assay-Kombination zu bewerten, was die Grundlage für die Prioritätseinstufung ist. Eine solche Gewichtung und Bewertung kann auf verschiedene Weise erfolgen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann jedem Merkmal ein Wert zugewiesen werden (z. B. ein Wert von -1 bis 1, ein Wert von 0 bis 10 oder ähnliches), und eine Summierung der Werte für jedes betrachtete Merkmal wird verwendet, um die Analyt/Assay-Kombinationen in eine Rangfolge zu bringen. Es können auch komplexere Algorithmen verwendet werden. Jedes der Merkmale kann einen anderen Wertebereich haben, auf dem die Rangfolge beruht.
  • Die Prävalenz (τ) jedes Analyten bezieht sich auf den Anteil der menschlichen Bevölkerung, der die mit dem Analyten verbundene Krankheit oder einen anderen biologischen Zustand aufweist.
  • Die klinische Relevanz (Θ) jedes Analyten bezieht sich auf die klinische Bedeutung für die Krankheit oder den anderen biologischen Zustand, der mit dem Analyten verbunden ist. So sind beispielsweise einige Bakterienarten nicht Teil der normalen menschlichen Flora, und ihr Vorhandensein ist ein eindeutiges Anzeichen für eine Infektion.
  • Die klinische Umsetzbarkeit (α) jedes Analyten bezieht sich auf die derzeitige Fähigkeit, eine Behandlung für die Krankheit oder den anderen biologischen Zustand, der mit dem Analyten verbunden ist, durchzuführen.
  • Der Patientennutzen (β) bezieht sich auf den Schweregrad der Krankheit oder des anderen biologischen Zustands, der mit dem Analyten assoziiert ist, und auf den Grad des Nutzens für den Zustand des Patienten.
  • Die Kostenersparnis (δ) bezieht sich auf die Gesundheitskosten, die für die Diagnose und Behandlung der Krankheit oder des anderen biologischen Zustands, der mit dem Analyten assoziiert ist, ausgegeben werden.
  • Die Werte für jedes dieser Merkmale können quantitativ auf der Grundlage von Datenbanken mit Daten, die für das betreffende Merkmal relevant sind, bestimmt werden. Wenn solche Datenbanken nicht verfügbar sind, können die Werte für jedes der Merkmale qualitativ auf der Grundlage allgemeiner Kenntnisse über das betreffende Merkmal bestimmt werden.
  • Darüber hinaus kann jedes der Merkmale geographisch abhängig sein und ist es typischerweise auch. So weist beispielsweise das Vorhandensein von vanA und/oder vanB in Bakterien auf eine Resistenz der Bakterien gegenüber dem Antibiotikum Vancomycin hin. vanA- und vanB-Bakterien können in verschiedenen Ländern, verschiedenen Städten innerhalb eines Landes oder verschiedenen Krankenhäusern in einem bestimmten Gebiet häufiger vorkommen. In einem anderen Beispiel sind die Kosten des Gesundheitswesens geografisch abhängig. Dementsprechend kann der hier beschriebene Ansatz auf eine globale Analyse, eine regionale Analyse oder eine andere Untergruppenanalyse angewendet werden.
  • Wiederum Bezug nehmend auf 2, bezieht sich eine Analyt/Analyt-Interaktivität 5 darauf, ob eine Analyt/Assay-Kombination mit einer anderen Analyt/Assay-Kombination gepaart werden sollte oder nicht. So sollten beispielsweise Analyte, die miteinander reagieren, nicht in dieselbe Kammer gegeben werden (z. B. PCR-Oligonukleotide, die Primer-Dimere bilden). Alternativ können Analyten, die nicht reagieren, oder Analyten mit konvergenter klinischer Relevanz in dieselbe Kammer gegeben werden. So zeigt beispielsweise das Vorhandensein von vanA oder vanB an, dass ein Bakterium resistent gegen Vancomycin ist. Dementsprechend zeigt eine positive Wechselwirkung zwischen einem der beiden Analyten an, dass der Assay gegen Vancomycin resistent ist.
  • Wie den Merkmalen jedes Analyten im Satz von Analyt/Assay-Kombinationen kann auch der Analyt/Analyt-Interaktivität 5 ein Wert zugeordnet werden (z. B. ein Wert von -1 bis 1, ein Wert von 0 bis 10 oder ähnliches).
  • Das erste Modell 7 berücksichtigt alle Eingaben (z. B. die Panel-Layout-Regeln 1, die Priorisierung des Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen 3 und die Analyt/Analyt-Interaktivität 5) und erzeugt eine Vielzahl von möglichen Profil-Layouts 9. Auch hier gilt, da die Eingaben 1, 2, 3 Regeln und quantitative Werte liefern, anhand derer die möglichen Profil-Layouts 9 entwickelt werden, müssen nicht alle möglichen Profil-Layouts 9 berücksichtigt werden.
  • Das zweite Modell 11 validiert die Vielzahl der möglichen Panel-Layouts 9, um zu einer oder mehreren Panel-Layout-Lösungen 21 zu gelangen, die mehrdeutige Ergebnisse geringer halten. Das heißt, eine In-silico-Bewertung sagt die Leistungsfähigkeit der möglichen Panel-Layouts 9 voraus, indem der potenzielle Fehler im Layout bewertet wird. Dies wird durch das zweite Modell 11 erreicht, das eine Analyse 13 der logischen Kammerzuordnung, eine Analyse 15 der biologischen Machbarkeit, eine Analyse 17 der vollständigen Kammerzuordnung und eine automatische Prüfung der komplexen Analyse 19 aufweist. Jede der Analysen 13, 15, 17, 19 in einem einzigen möglichen Panel-Layout 9 kann ein unterschiedliches Fehlerpotenzial aufweisen. Das zweite Modell 11 berücksichtigt den Beitrag der einzelnen Analysen 13, 15, 17, 19 zum potenziellen Gesamtfehler, um eine oder mehrere Lösungen für das Panel-Layout 21 bereitzustellen, die mehrdeutige Ergebnisse gering halten.
  • Die Analyse 13 der logischen Kammerzuordnung wählt eine bevorzugte Anzahl von Wiederholungen pro Analyt aus. Dabei werden die Kartuschen und das Gerät, in dem das Panel analysiert wird, berücksichtigt. Insbesondere werden die Wahrscheinlichkeit, dass die Kammer ordnungsgemäß funktioniert, und die Wahrscheinlichkeit eines falsch negativen Ergebnisses berücksichtigt.
  • Der Generator 15 für die biologische Machbarkeit berücksichtigt die Merkmale (oder eine Untergruppe davon) jedes Analyten in dem Satz der oben beschriebenen Analyten/Assay-Kombinationen. Genauer gesagt werden die Wahrscheinlichkeiten berücksichtigt, dass die Kammer in Anbetracht der Merkmale (oder einer Untergruppe davon) jedes Analyten in der Menge der Analyt/Assay-Kombinationen genaue Ergebnisse liefert.
  • Die Analyse 17 der vollständigen Kammerzuordnung berücksichtigt den Assay und die Nachweismethode. Genauer gesagt werden die Wahrscheinlichkeiten berücksichtigt, dass die Kammer in Anbetracht der Kombination aus Assay und Nachweismethode genaue Ergebnisse liefert. Zum Beispiel berücksichtigt die Analyse der vollständigen Kammerzuordnung die Minderung von falsch-positiven Ergebnissen für eine bestimmte Kombination aus einem Assay und einer bestimmten Nachweismethode, die die Nachweisanforderungen des Assays und die Nachweisgrenzen (z. B. die Empfindlichkeit bei bestimmten Wellenlängen) der Instrumente in der Nachweismethode aufweisen kann.
  • Die automatisierte Prüfung für die komplexe Analyse 19 berücksichtigt die Testroutine, die den potenziellen Fehler in den anderen Analysen berücksichtigt, und kann optional auch die Laufzeit des Tests berücksichtigen. Die Laufzeit des Tests berücksichtigt die Anzahl der Chips für ein bestimmtes möglichea Panel-Layout 9 und die Erkennungsmethode. Das Ergebnis des automatisierten Tests für die komplexe Analyse 19 ist eine oder mehrere Panel-Layout-Lösungen 21.
  • Das zweite Modell 11 kann eine oder mehrere Panel-Layout-Lösungen 21 mit einer Angabe (z. B. einer Punktzahl oder einer Textbeschreibung) der vorhergesagten Leistungsfähigkeit der Panel-Layout-Lösung erzeugen. Beispielsweise können zwei Panel-Layout-Lösungen im Allgemeinen eine ähnliche Leistungsfähigkeit aufweisen, aber eine Panel-Layout-Lösung kann im Vergleich zu einer anderen Panel-Layout-Lösung eine geringere Mehrdeutigkeit hinsichtlich der potenziellen Leistung einer bestimmten Analyt/Assay-Kombination aufweisen. Dann kann ein Benutzer aus einer oder mehreren Panel-Layout-Lösungen 21 wählen, um ein Panel-Experiment durchzuführen.
  • Die hier beschriebenen Methoden zur Identifizierung von möglichen Panel-Layouts und/oder Panel-Layout-Lösungen können mit einem System durchgeführt werden. Ein System kann zum Beispiel ein Computersystem aufweisen, das Folgendes aufweist: einen Prozessor; und ein materielles, maschinenlesbares Speichermedium, das maschinenlesbare Anweisungen zur Ausführung durch den Prozessor speichert, wobei die maschinenlesbaren Anweisungen einem oder mehreren der hierin beschriebenen Verfahren entsprechen. Das heißt, die hier beschriebenen Verfahren können auf Computervorrichtungen (oder prozessorbasierten Vorrichtungen) durchgeführt werden, die einen Prozessor, einen mit dem Prozessor gekoppelten Speicher und dem Speicher bereitgestellte Anweisungen aufweisen, wobei die Anweisungen durch den Prozessor ausführbar sind, um die hier beschriebenen Verfahren (oder Schritte der Verfahren) durchzuführen. Bei den Anweisungenn kann es sich um einen Teil des Codes auf einem nicht-flüchtigen computerlesbaren Medium handeln. Jedes geeignete prozessorbasierte Gerät kann für die Implementierung aller oder eines Teils der Ausführungsformen der vorliegenden Techniken verwendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Personalcomputer, Netzwerk-Personalcomputer, Laptop-Computer, Computer-Workstations, mobile Geräte, Multiprozessor-Server oder -Workstations mit (oder ohne) gemeinsamem Speicher, Hochleistungscomputer und dergleichen (und allgemeiner jede physische oder virtuelle Verarbeitungseinheit(en) wie ein Kern oder eine virtuelle Maschine mit mehreren Kernen). Darüber hinaus können Ausführungsformen auf anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs) oder sehr großen integrierten Schaltungen (VLSI) implementiert werden.
  • Die Begriffe „nicht-flüchtiges, computerlesbares Medium“, „materielles, maschinenlesbares Medium“ oder ähnliches beziehen sich auf jeden greifbaren Speicher, der an der Bereitstellung von Anweisungen für einen Prozessor zur Ausführung beteiligt ist. Ein solches Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien. Zu den nichtflüchtigen Medien gehören beispielsweise NVRAM oder magnetische oder optische Festplatten. Zu den flüchtigen Medien gehört der dynamische Speicher, z.B. der Hauptspeicher. Zu den computerlesbaren Medien gehören beispielsweise Disketten, flexible Disks, Festplatten, Magnetbänder oder andere magnetische Medien, magneto-optische Medien, CD-ROMs, andere optische Medien, RAMs, PROMs, EPROMs, FLASH-EPROMs, Festkörperspeicher wie holografische Speicher, Speicherkarten oder andere Speicherchips oder -Kartuschen oder andere physische Medien, die von einem Computer gelesen werden können. Wenn das computerlesbare Medium als Datenbank konfiguriert ist, kann die Datenbank jede Art von Datenbank sein, wie z. B. relational, hierarchisch, objektorientiert und/oder ähnliches. Dementsprechend kann davon ausgegangen werden, dass beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Techniken ein materielles Speichermedium oder ein materielles Verteilungsmedium sowie nach dem Stand der Technik anerkannte Äquivalente und Nachfolgemedien aufweisen, in denen die Softwareimplementierungen, die die vorliegenden Techniken verkörpern, gespeichert sind.
  • Die hier beschriebenen Methoden und Systeme können zur Entwicklung einer Vielzahl von in-vitro-diagnostischen Systemen eingesetzt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Amplifikationstechnologien (z. B. PCR, LAMP, RPA, RCA und dergleichen), Sequenzierungstechnologien (z. B., DNA- und RNA-Sequenzierung, Sequenzierung von Nukleinsäuremodifikationen (z. B. Sequenzierung methylierter Basen und Proteinsequenzierung unter Verwendung von ISFET)), Hybridisierung (z.B. beschrieben in WO 2015/0162301 , hierin durch Bezugnahme aufgenommen) und dergleichen. Dementsprechend können die hierin beschriebenen Verfahren ferner Folgendes aufweisen: (a) Testen der Analyt/Assay-Kombinationen mit mindestens einer der Lösungen für das Panel-Layout und (b) Amplifizieren und/oder Sequenzieren und/oder Hybridisieren des Analyten in mindestens einer der Kammern, vorzugsweise der Analyten, die positive Ergebnisse liefern.
  • ISFETs und andere chemische FETs (ChemFETs) können ein bevorzugtes System für die vorgenannten Verfahren sein. Die Verwendung von ISFETs zur Sequenzierung von DNA und DNA-Fragmenten (sowie von RNA und RNA-Fragmenten) wird beispielsweise in WO 2003/073088 beschrieben, die hier durch Bezugnahme aufgenommen wird. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass der Einbau von Nukleotiden (A, T, C, G) während der Verlängerung eines DNA-Strangs durch Verwendung eines ISFETs zur Messung der Veränderung der Ionenkonzentration als Nebenprodukt der Reaktion überwacht werden kann. Wenn ein Nukleotid einen DNA-Strang verlängert, setzt es Pyrophosphat frei, das hydrolysiert wird und H+-Ionen erzeugt, wodurch der pH-Wert sinkt. In ähnlicher Weise kann ein ISFET zum Nachweis von Hybridisierung verwendet werden, wobei sich eine Hybridisierungssonde an eine passende Sequenz auf einem DNA-Strang anlagert. Eine Erweiterung dieses Ansatzes unter Verwendung von FET-Arrays in sehr großem Maßstab ist in US2009/0026082 beschrieben, die hier durch Bezugnahme aufgenommen ist, und ermöglicht eine massiv parallele Analyse. Durch die parallele Analyse einer großen Anzahl von DNA-Fragmenten und das anschließende Ausrichten und „Zusammenfügen“ der Ergebnisse können lange DNA-Abschnitte in relativ kurzer Zeit sequenziert werden. Bei einem ISFET-basierten Assay wird der ISFET-Chip so konzipiert und hergestellt, dass er einen oder eine Reihe von vordefinierten Assays durchführen kann. Beispielsweise wird der ISFET-Chip so konfiguriert, dass er das Vorhandensein einer Reihe von Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNPs) in einer DNA-Sequenz nachweist. Die Probe wird zunächst auf dem Labortisch vorbereitet. Dabei kann die Probe angereichert werden, um anderes Material als die Zellen zu entfernen, die angereicherten Zellen zu lysieren, um die DNA freizusetzen, und eine Amplifikation an einer oder mehreren DNA-Sequenzen durchzuführen. Während oder nach diesem Prozess werden die amplifizierten DNA-Sequenzen an Mikrokügelchen gebunden. Diese Kügelchen werden dann in den Chip eingebracht. Dabei können die Kügelchen in die über den einzelnen ISFETs gebildeten Vertiefungen eingebracht werden (z. B. mit Hilfe von magnetischen Kügelchen, um ein Kügelchen in jede Vertiefung einzubringen). Der Chip kann dann in ein Gerät eingesetzt werden, in dem die Sequenzierung durchgeführt wird. Das Gerät lässt verschiedene Nukleotide (A, T, C, G) zyklisch durch den Chip fließen, wobei zwischen jedem Nukleotidfluss ein Waschschritt erfolgt. Elektrische Signale, die Kettenverlängerungen darstellen, werden erkannt. Das Ergebnis des Geräts ist eine Kettenverlängerungssequenz für jeden ISFET. Diese Daten werden dann analysiert, z. B. mit einem Desktop-PC, der an das Analysegerät angeschlossen ist, um die Ergebnisse entsprechend ihrer Häufigkeit zu gewichten. Sequenzen mit einer hohen Prävalenz werden als gültige Sequenzen aufgezeichnet, während Sequenzen mit einer relativ niedrigen Prävalenz als auf Rauschen zurückzuführend aufgezeichnet werden. Die gültigen Sequenzen können dann verwendet werden, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines SNP(s) in der analysierten Probe festzustellen. Natürlich sind auch andere Arbeitsabläufe und Analyseroutinen möglich. Zusätzlich zu diesen im Wesentlichen laborgebundenen Assay-Verfahren wurden Point-of-Care-Assay-Verfahren und -Systeme entwickelt. So hat beispielsweise DNA Electronics (London, UK) ein Gentest-Kit entwickelt, mit dem Verfahren wie das oben beschriebene von im Wesentlichen ungelernten Personen am Point-of-Care oder der Verkaufsstelle durchgeführt werden können. In vielen Fällen wird der Test mit einem ISFET-basierten Assay nur ein Teil eines Arbeitsablaufs sein, der von einem qualifizierten Techniker durchgeführt wird. Auf der Grundlage des Ergebnisses des ISFET-basierten Assays müssen möglicherweise Entscheidungen über weitere Tests getroffen werden, und diese Tests müssen durchgeführt werden (z. B. mit weiteren ISFET-basierten Assays).
  • WO 2011/034790 und US 2012/0109531 stellen beispielhafte biologische und physiologische Assay-Schemata und Instrumente vor, die einen gewissen Grad an Automatisierung und Flexibilität bieten und nicht direkt auf die Handhabung von Nukleinsäuren anwendbar sind.
  • Beispielhafte Ausführungsformen
  • Eine erste, nicht einschränkende beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das Folgendes aufweist: Priorisieren eines Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen auf der Grundlage von Merkmalen jedes Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen, wobei die Merkmale eines aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Prävalenz jedes Analyten, einer klinischen Relevanz jedes Analyten, einer klinischen Umsetzbarkeit jedes Analyten, einem Patientennutzen, einer Kostenersparnis und einer beliebigen Kombination davon besteht; Ableiten einer Analyt/Analyt-Interaktivität für zwei oder mehr Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen; und Entwerfen einer Vielzahl von möglichen Panel-Layouts auf der Grundlage von Panel-Layout-Regeln, der Priorisierung des Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen und der Analyt/Analyt-Interaktivität, wobei das Panel-Layout einen oder mehrere Chips aufweist, die jeweils eine Kammer mit zwei oder mehreren Analyten aufweisen; und Validieren der Vielzahl von möglichen Panel-Layouts, um eine oder mehrere Panel-Layout-Lösungen zu erzeugen. Die beispielhafte Ausführungsform kann außerdem eines oder mehrere der folgenden Elemente aufweisen: Element 1: bei welchem der eine oder die mehreren Chips ionensensitive Feldeffekttransistorchips aufweisen; Element 2: bei welchem die Panel-Layout-Regeln eine Regel aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Anzahl von Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination im Panel, einer Anzahl von Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination pro Chip, einer Anzahl von Kontrollkammern, einer Anzahl von Kontrollkammern pro Chip, einer Menge von Kammern, in denen zwei oder mehr Analyt/Assay-Kombinationen gepaart sind, einer Anzahl von Analyt/Assay-Kombinationen pro Kammer und einer beliebigen Kombination davon besteht; Element 3: Element 2 und wobei die Anzahl der Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination pro Panel im Bereich von zwei bis fünf liegt; Element 4: Element 2 und wobei die Anzahl der Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination pro Chip im Bereich von eins bis fünf liegt; Element 5: Element 2 und wobei die Anzahl der Kontrollproben pro Chip im Bereich von 0.25 bis zwei liegt; Element 6: Element 2 und wobei die Anzahl der Kammern, in denen zwei oder mehr Analyt/Assay-Kombinationen gepaart sind, im Bereich von 10% bis 99% liegt; Element 7: Element 2 und wobei die Anzahl der Analyt/Assay-Kombinationen pro Kammer im Bereich von eins bis fünf liegt; Element 8: bei welchem die Merkmale auf dem geographischen Standort basieren; Element 9: bei welchem das Verfahren ferner aufweist: Testen der Analyt/Assay-Kombinationen pro mindestens einer der einen oder mehreren Panel-Layout-Lösungen; Element 10: Element 9 und wobei mindestens 50 % der Kammern des Panel-Layouts zwei oder mehr Analyten aufweisen; Element 11: Element 9 und wobei das Verfahren ferner aufweist: Amplifizieren des Analyten in mindestens einer der Kammern; Element 12: Element 9 und wobei das Verfahren ferner aufweist: Sequenzieren des Analyten in mindestens einer der Kammern; und Element 13: Element 9 und wobei das Verfahren ferner aufweist: Hybridisieren des Analyten in mindestens einer der Kammern. Beispiele von Kombinationen sind unter anderem: Element 2 in Kombination mit zwei oder mehreren der Elemente 3 bis 7; Element 9 in Kombination mit zwei oder mehreren der Elemente 10 bis 13; Element 1 und/oder Element 8 in Kombination mit Element 2 und wahlweise in weiterer Kombination mit einem oder mehreren der Elemente 3 bis 7; Element 1 und/oder Element 8 in Kombination mit Element 9 und wahlweise in weiterer Kombination mit einem oder mehreren der Elemente 10 bis 13; Elemente 1 und 8 in Kombination; und Element 2 (wahlweise in Kombination mit einem oder mehreren der Elemente 3 bis 7) in Kombination mit Element 9 (wahlweise in Kombination mit einem oder mehreren der Elemente 10 bis 13) und wahlweise in weiterer Kombination mit Element 1 und/oder Element 8.
  • Eine zweite, nicht bechränkende beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein System, das Folgendes aufweist: einen Prozessor; ein nicht-flüchtiges, maschinenlesbares Medium, das maschinenlesbare Anweisungen zur Ausführung durch den Prozessor speichert, wobei die maschinenlesbaren Anweisungen Folgendes aufweisen: Priorisieren eines Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen auf der Grundlage von Merkmalen jedes Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen, wobei die Merkmale eines aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Prävalenz jedes Analyten, einer klinischen Relevanz jedes Analyten, einer klinischen Umsetzbarkeit jedes Analyten, einem Patientennutzen, einer Kosteneinsparung und einer beliebigen Kombination davon besteht; Ableiten einer Analyt/Analyt-Interaktivität für zwei oder mehr Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen; Entwerfen einer Vielzahl von möglichen Panel-Layouts auf der Grundlage von Panel-Layout-Regeln, der Priorisierung des Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen und der Analyt/Analyt-Interaktivität, wobei das Panel-Layout einen oder mehrere Chips aufweist, die jeweils eine Kammer mit zwei oder mehr Analyten aufweisen; und Validieren der Vielzahl von möglichen Panel-Layouts, um eine oder mehrere Panel-Layout-Lösungen zu erzeugen. Die beispielhafte Ausführungsform kann ferner eines oder mehrere der folgenden Elemente aufweisen: Element 1; Element 2; Element 3; Element 4; Element 5; Element 6; Element 7; Element 8; Element 14: wobei die maschinenlesbaren Anweisungen ferner Folgendes aufweisen: Testen der Analyt/Assay-Kombinationen für mindestens eine der einen oder mehreren Panel-Layout-Lösungen; Element 15: Element 14 und wobei mindestens 50 % der Kammern des Panel-Layouts zwei oder mehr Analyten aufweisen; Element 16: Element 14 und wobei die maschinenlesbaren Anweisungen ferner aufweisen: Amplifizieren des Analyten in mindestens einer der Kammern; Element 17: Element 14 und wobei die maschinenlesbaren Anweisungen ferner aufweisen: Sequenzieren des Analyten in mindestens einer der Kammern; und Element 18: Element 14 und wobei die maschinenlesbaren Anweisungen ferner aufweisen: Hybridisieren des Analyten in mindestens einer der Kammern. Beispiele für Kombinationen sind unter anderem: Element 2 in Kombination mit zwei oder mehreren der Elemente 3 bis 7; Element 14 in Kombination mit zwei oder mehreren der Elemente 15 bis 18; Element 1 und/oder Element 8 in Kombination mit Element 2 und wahlweise in weiterer Kombination mit einem oder mehreren der Elemente 3 bis 7; Element 1 und/oder Element 8 in Kombination mit Element 14 und wahlweise in weiterer Kombination mit einem oder mehreren der Elemente 15 bis 18; Elemente 1 und 8 in Kombination; und Element 2 (wahlweise in Kombination mit einem oder mehreren der Elemente 3 bis 7) in Kombination mit Element 14 (wahlweise in Kombination mit einem oder mehreren der Elemente 15 bis 18) und wahlweise in weiterer Kombination mit Element 1 und/oder Element 8.
  • Sofern nicht anders angegeben, sind alle in der vorliegenden Beschreibung und den zugehörigen Ansprüchen verwendeten Zahlen, die Mengen von Bestandteilen, Eigenschaften wie z. B. Molekulargewicht, Reaktionsbedingungen usw. ausdrücken, so zu verstehen, dass sie in allen Fällen durch den Begriff „etwa“ modifiziert werden. Dementsprechend sind die in der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen angegebenen numerischen Parameter, sofern nicht anders angegeben, Näherungswerte, die je nach den gewünschten Eigenschaften, die mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erzielt werden sollen, variieren können. Zumindest, und nicht als Versuch, die Anwendung der Lehre von den Äquivalenten auf den Umfang des Anspruchs zu beschränken, sollte jeder numerische Parameter zumindest im Lichte der Anzahl der angegebenen signifikanten Stellen und unter Anwenung gewöhnlicher Rundungstechniken ausgelegt werden.
  • Eine oder mehrere illustrative Ausführungsformen, die die hier offengelegten Ausführungsformen der Erfindung enthalten, werden hier vorgestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden in dieser Anmeldung nicht alle Merkmale einer physischen Implementierung beschrieben oder gezeigt. Es versteht sich, dass bei der Entwicklung einer physischen Ausführungsform, die die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält, zahlreiche implementierungsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die Ziele des Entwicklers zu erreichen, wie z. B. die Einhaltung systembezogener, geschäftsbezogener, behördlicher und anderer Beschränkungen, die je nach Implementierung und von Zeit zu Zeit variieren. Obwohl die Bemühungen eines Entwicklers zeitaufwendig sein können, wären solche Bemühungen dennoch ein Routineunternehmen für diejenigen, die Fachleute auf dem Gebiet der Technik sind und die Vorteile dieser Offenbarung haben.
  • Während die Zusammensetzungen und Verfahren hierin im Sinne von verschiedene Komponenten oder Schritte „aufweisend“ beschrieben werden, können die Zusammensetzungen und Verfahren auch „im Wesentlichen aus“ oder „aus“ den verschiedenen Komponenten und Schritten bestehen.
  • Zum besseren Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Beispiele für bevorzugte oder repräsentative Ausführungsformen angeführt. Die folgenden Beispiele sind in keiner Weise so zu verstehen, dass sie den Umfang der Erfindung einschränken oder definieren.
  • BEISPIELE
  • Ein Panel mit vier ionensensitiven Feldeffekttransistorchips (ISFET) mit jeweils sechs Kammern wurde modelliert. Die Panelregeln wiesen zwei bis drei Wiederholungen pro Analyt/Assay-Kombination, eine Positivkontrolle auf drei der vier Chips und maximal drei Analyt/Assay-Kombinationen pro Kammer auf. Als Kontrolle diente Schizosaccharomyces pombe („S. pombe“). Die in Betracht gezogenen Bakterien und antimikrobiell resistenten (AMR) Genanalyten sind in Tabelle 1 aufgeführt. Diese Analyte wurden ausgewählt, weil sie für die Sepsis klinisch relevant sind. Zusätzliche Analyte wie pgaD wurden verwendet. Tabelle 1 - Analyten
    Bakterien oder Pilze AMR Gene Spezies spezifische Gene
    Acinetobacter baumannii Escherichia coli KPC uidA
    Candida albicans Klebsiella oxytoca mecA/mecC
    Candida glabrata Klebsiella pneumoniae vanA/vanB
    Candida krusei Pseudomonas aerugi- CTX-M
    Candida tropicalis Staphylococcus aureus
    Enterobacter aerogenes Staphylococcus epidermidis
    Enterobacter cloacae complex Staphylococcus spp.
    Enterococcus faecalis Streptococcus spp. / Serratia. marcescens / Proteus mirabilis
    Enterococcus faecium
  • Die Priorisierung einer Reihe von Analyten/Assay-Kombinationen basierte zumindest teilweise auf den Tabellen 2, 3 und 4, die Werte für die Prävalenz eines Analyten, die Relevanz eines Analyten als Biokontaminante bzw. die Umsetzbarkeit eines Analyten für einen geografischen Standort angeben. Tabelle 2 - Prävalenz (Skala von 0 bis 1)
    mecA uidA vanA vanB CTX-M pgaD
    United Kingdom 0,3 0,3 0,1 0,1 0,1 0,1
    United States 0,3 0,3 0,1 0,1 0,1 0,1
    China 0,3 0,2 0,01 0,01 0,2 0,2
    New York 0,3 0,3 0,1 0,1 0,1 0,1
    Royal Free Hospital, London 0,3 0,3 0,01 0,01 0,2 0,1
    Mt. Sinai Hospital, New York 0,3 0,3 0,1 0,1 0,1 0,1
    Tabelle 3 - Relevanz (Skala von 0 bis 1)
    P. aeruginosa S. epidermidis E. coli mecA mecC P. mirabilis
    United Kingdom 0,01 0,3 0,4 0,1 0,1 0,01
    UnitedStates 0,1 0,2 0,4 0,1 0,1 0,1
    China 0,01 0,2 0,3 0,01 0,2 0,2
    New York 0,1 0,2 0,4 0,1 0,1 0,1
    Royal Free Hospital, London 0,1 0,2 0,4 0,01 0,2 0,2
    Mt. Sinai Hospital, New York 0,01 0,3 0,4 0,1 0,1 0,01
    Tabelle 4 - Umsetzbarkeit (Skala von 0 bis 1)
    P. aeruginosa S. epidermidis E. coli mecA mecC P. mirabilis
    United Kingdom 0,01 0,3 0,4 0,4 0,3 0,01
    United States 0,01 0,3 0,4 0,4 0,3 0,01
    China 0,1 0,2 0,5 0,01 0,01 0,1
    New York 0,01 0,3 0,4 0,4 0,3 0,01
    Royal Free Hospital, London 0,01 0,3 0,4 0,4 0,3 0,01
    Mt. Sinai Hospital, New York 0,01 0,3 0,4 0,4 0,3 0,01
  • 3 zeigt die Verbindungen zwischen den AMR-Genen und den Bakterienarten. Dies liefert zumindest einen Teil der Grundlage für die Analyt/Analyt-Interaktivität. Die Bakterien in 3 sind mit den in den Bakterien vorhandenen AMR-Genen verbunden, so dass es weniger wünschenswert wäre, beide in der gleichen Kammer zu haben. Genauer gesagt, die Analyt/Analyt-Interaktivität basierte zumindest teilweise auf den Tabellen 5 und 6, die Werte für eine Gruppierungsmatrix bzw. eine Kompatibilitätsmatrix enthalten. Die Gruppierungsmatrix basiert auf 3, wobei niedrigere Werte Analyten anzeigen, die nicht zusammen platziert werden sollten, weil das AMR-Gen in der Bakterienart vorhanden ist. Die Kompatibilitätsmatrix bezieht sich auf die Reaktivität der Analyten, wobei niedrigere Werte eine höhere Reaktivität anzeigen. Tabelle 5 - Gruppierung (Skala von -1 bis 1)
    S. aureus E. faecium mecA Positivkontrolle vanA vanB
    S. aureus -1 0 -1 -1 0 0
    E. faecium 0 -1 0 -1 0 0
    mecA -1 0 -1 -1 0 0
    Positivkontrolle -1 -1 -1 -1 -1 -1
    vanA 0 -1 0 -1 -1 1
    vanB 0 -1 0 -1 1 -1
    Tabelle 6 - Reaktivität (Skala von -1 bis 1)
    S. aureus P. aeruginosa mecA K. pneumonia K. oxy. Amp. 01 K. oxy. Amp. 02
    S. aureus -1 0 0 0 0 0
    P. aeruginosa 0 -1 -1 0 -1 0
    mecA 0 0 -1 0 0 0
    K. pneumoniae 0 0 0 -1 0 0
    K. oxy. Amp. 01 0 0 0 0 -1 1
    K. oxy. Amp. 02 0 0 0 0 1 -1
  • Drei mögliche Panel-Layouts für die vier Chips unter Verwendung der regionalen Inputs aus den Vereinigten Staaten sind in den Tabellen 7 bis 9 aufgeführt, wobei die Zahl in Klammern hinter dem Analyten die Wiederholungnummer ist. Die Tabellen 7 und 8 basieren auf einer Untergruppe der Analyten aus Tabelle 1. Die Untergruppe der Analyten wurde auf der Grundlage der Priorisierung einer Reihe von Analyten/Assay-Kombinationen ausgewählt. Die Tabellen 7 und 8 enthalten zwei bis drei Wiederholungen pro Analyt, wobei Tabelle 8 drei Wiederholungs-Analyten mehr als Tabelle 8 enthält. Tabelle 9 enthält drei Wiederholungen pro Analyt. Tabelle 7 - Mögliches Panel-Layout 1
    Chip A *keine Positivkontrolle*
    Kammer 1 Kammer 2 Kammer 3
    • vanA/vanB (1) • mecA/mecC (1) • KPC (1)
    Kammer 4 Kammer 5 Kammer 6
    • E. coli (1) • E. faecium (1) • S. aureus (1)
    Chip B
    Kammer 1 Kammer 2 Kammer 3
    • vanA/vanB (2) • K pneumonia (1) • A. baumannii (1)
    Kammer 4 Kammer 5 Kammer 6
    • P.aeruginosa (1) • E. cloacae complex (1) • S. pombe (1)
    Chip C
    Kammer 1 Kammer 2 Kammer 3
    • mecA/mecC (2) • E. coli (2) • E. faecium (2)
    Kammer 4 Kammer 5 Kammer 6
    • S. aureus (2) • K. pneumonia (2) • A. baumannii (2)
    Chip D
    Kammer 1 Kammer 2 Kammer 3
    • KPC (2) • P. aeruginosa (2) • mecA/mecC (3)
    Kammer 4 Kammer 5 Kammer 6
    • E. cloacae complex (2) • S. pombe (2) • vanA/vanB (3)
    Tabelle 8 - Mögliches Panel-Layout 2
    Chip A *keine Positivkontrolle*
    Kammer 1 Kammer 2 Kammer 3
    • vanA/vanB (1) • mecA/mecC (1) • KPC (1)
    Kammer 4 Kammer 5 Kammer 6
    • E. coli (1) • E. faecium (1) • S. aureus (1)
    • E. cloacae complex (1) • A. baumannii (1)
    Chip B
    Kammer 1 Kammer 2 Kammer 3
    • vanA/vanB (2) • K. pneumoniae (1) • A. baumannii (2)
    • S. aureus (2) • E. coli (2)
    Kammer 4 Kammer 5 Kammer 6
    • P. aeruginosa (1) • E. cloacae complex (2) • S. pombe (1)
    • P. aeruginosa (2)
    Chip C
    Kammer 1 Kammer 2 Kammer 3
    • mecA/mecC (2) • E. coli (3) • E. faecium (2)
    Kammer 4 Kammer 5 Kammer 6
    • S. aureus (3) • K. pneumoniae (2) • A. baumannii (3)
    • KPC (2)
    Chip D
    Kammer 1 Kammer 2 Kammer 3
    • KPC (2) • P. aeruginosa (3) • mecA/mecC (3)
    • E. faecium (3)
    Kammer 4 Kammer 5 Kammer 6
    • E. cloacae complex (3) • S. pombe (2) • vanA/vanB (3)
    Tabelle 9 - Mögliches Panel-Layout 3
    Chip A *keine Positivkontrolle*
    Kammer 1 Kammer 2 Kammer 3
    • K. oxytoca (2) • mecA/mecC (2) • S. aureus (3)
    • C. glabrata (1) • K. oxytoca (3) • A. baumannii (2)
    • E. faecalis (1) • Strep spp. / S. marcescens / P. mirabilis (1) • E. aergenes (1)
    Kammer 4 Kammer 5 Kammer 6
    • S. epidermidis (2) • vanA/vanB (1) • E faecium (2)
    • E. cloacae complex (3) • C. krusei (3) • K. pneumoniae (1)
    • C. albicans (3) • P. aeruginosa (3) • Staph. spp. (1)
    Chip B
    Kammer 1 Kammer 2 Kammer 3
    • S. pombe (2) • mecA/mecC (1) • E. faecalis (3)
    • P. aeruginosa (2) • E. coli (3)
    • K. pneumoniae (3) • Strep spp. / S. marcescens / P. mirabilis (2)
    Kammer 4 Kammer 5 Kammer 6
    • S. epidermidis (1) • vanA/vanB (3) • E. faecium (1)
    • K. oxytoca (1) • E. cloacae complex (2) • KPC (3)
    • C. tropicalis (2) • C. glabrata (3) • E. aergenes (2)
    Chip C
    Kammer 1 Kammer 2 Kammer 3
    • S. pombe (1) • mecA/mecC (3) • S. aureus (2)
    • A. baumannii (3) • P. aeruginosa (1)
    • C. albicans (1) • C. krusei (1)
    Kammer 4 Kammer 5 Kammer 6
    • S. epidermidis (3) • C. tropicalis (3) • KPC (2)
    • E. coli (1) • Staph. spp. (3) • E. faecium (3)
    • vanA/vanB (2) • C. glabrata (2)
    Chip D
    Kammer 1 Kammer 2 Kammer 3
    • S. pombe (3) • E. faecalis (2) • KPC (1)
    • C. albicans (2) • C. krusei (2)
    • E. cloacae complex (1)
    Kammer 4 Kammer 5 Kammer 6
    • E. coli (2) • K. pneumoniae (2) • A. baumannii (1)
    • E. aergenes (3) • S. aureus (1) • Staph. spp. (2)
    • C. tropicalis (1) • Strep spp. / S. marcescens / P. mirabilis (3)
  • Dann wurde ein zweites Modell verwendet, um die möglichen Panel-Layouts zu validieren, um eine Panel-Layout-Lösung zu erstellen. Die in diesem Beispiel verwendeten Chips und Geräte haben eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Kammer ordnungsgemäß funktioniert, und eine geringe Wahrscheinlichkeit eines falsch negativen Ergebnisses.
  • Unter Bezugnahme auf 4A und 4B werden weitere Einzelheiten in Bezug auf die Struktur und Geometrie einer Kartusche 40 offenbart, auf die das Layout der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Jede der Kartuschen 40 wurde der Übersichtlichkeit halber vereinfacht dargestellt und kann weitere Komponenten enthalten, die nicht dargestellt sind. Der Durchlauf verläuft von links nach rechts durch die Kartusche 40. In jeder der dargestellten Architekturen wird eine Probenverarbeitungskomponente 42 in eine primäre Amplifikationskammer 44 eingeführt. Die Behandlung der Produkte der primären Amplifikationskammer 44 unterscheidet sich zwischen der Kartusche 40 von 4A und der Kartusche 40 von 4B.
  • In der Kartusche von 4A werden die Produkte der primären Amplifikationskammer 104 zur sekundären Amplifikation in eine Vielzahl von Kammern 46A-46I eingeführt. Die sekundären Amplifikationskammern 46A-46I befinden sich direkt über einem ISFET-Chip 48, der zum Auslesen der Sequenzierungsdaten verwendet wird. Die sekundäre Amplifikation und die Sequenzierung werden daher in denselben sekundären Amplifikationskammern 46A-46I durchgeführt.
  • Im Gegensatz dazu werden in der Kartusche von 4B die Produkte der primären Amplifikationskammer 44 in eine Vielzahl von Kammern 50A-50I zur sekundären Amplifikation eingeführt. Sobald die sekundäre Amplifikation abgeschlossen ist, werden die Produkte der sekundären Amplifikation zur Sequenzierung über einen ISFET-Chip 52 bewegt. Durch diese Trennung von Sekundäramplifikation und Sequenzierung können die Bedingungen für jede Reaktion optimiert werden. Diese Konfiguration ist daher in Bezug auf die Empfindlichkeit optimiert und ist in weniger zeitkritischen Szenarien am vorteilhaftesten.
  • Der ISFET-Chip 52 kann eine einzige Kammer haben, in die der Inhalt jeder der sekundären Amplifikationskammern 50A-50I nacheinander eingeführt wird. Neben dem Inhalt einer der sekundären Amplifikationskammern 50A können zusätzliche Reagenzien zugeführt werden, um die Sequenzierungsbedingungen zu optimieren. Die empfindlichste Konfiguration ist die Bereitstellung eines großen ISFET-Bereichs, der sich auf den Ausgang einer einzigen sekundären Amplifikationskammer konzentriert.
  • Alternativ kann der ISFET-Chip 52 einen Satz von Kammern haben, die den sekundären Amplifikationskammern 50A-50I entsprechen, und der Inhalt jeder der sekundären Amplifikationskammern kann in eine entsprechende Sequenzierungskammer übertragen werden. Zusätzliche Reagenzien können je nach Bedarf hinzugefügt werden, und das Sequenzierung-Read kann in allen Kammern gleichzeitig vorgenommen werden. Diese Konfiguration ermöglicht ein zeitsparendes Sequenzierungs-Read und bietet gleichzeitig den Vorteil, dass die zusätzlichen Reagenzien zur Optimierung der Sequenzierungsbedingungen eingesetzt werden können.
  • Daher ist die vorliegende Erfindung gut geeignet, um die genannten Ziele und Vorteile sowie die darin enthaltenen Vorteile zu erreichen. Die besonderen Ausführungsformen, die oben offenbart sind, sind nur illustrativ, da die vorliegende Erfindung in verschiedenen, aber gleichwertigen Weisen modifiziert und praktiziert werden kann, die für den Fachmann, der die Vorteile der hierin enthaltenen Lehren hat, offensichtlich sind. Darüber hinaus sind keine Einschränkungen der hier gezeigten Konstruktions- oder Ausführungsdetails beabsichtigt, die nicht in den nachstehenden Ansprüchen beschrieben sind. Es versteht sich daher von selbst, dass die besonderen oben dargestellten Ausführungsformen abgeändert, kombiniert oder modifiziert werden können, und alle derartigen Variationen werden als im Schutzumfang und der Idee der vorliegenden Erfindung liegend betrachtet. Die Erfindung, die hierin in anschaulicher Weise offenbart ist, kann in geeigneter Weise ohne jedes Element, das hierin nicht ausdrücklich offenbart ist, und/oder ohne jedes optionale Element, das hierin offenbart ist, durchgeführt werden. Während die Zusammensetzungen und Verfahren mit den Begriffen verschiedene Komponenten oder Schritte „aufweisend“, „enthaltend“ oder „einschließend“ beschrieben werden, können die Zusammensetzungen und Verfahren auch „im Wesentlichen aus“ oder „aus“ den verschiedenen Komponenten und Schritten bestehen. Alle oben angegebenen Zahlen und Bereiche können in gewissem Umfang variieren. Wann immer ein Zahlenbereich mit einer Untergrenze und einer Obergrenze angegeben wird, ist jede Zahl und jeder enthaltene Bereich, der in diesen Bereich fällt, ausdrücklich offenbart. Insbesondere ist jeder hier offenbarte Wertebereich (in der Form „von ungefähr a bis ungefähr b“ oder entsprechend, „von ungefähr a bis b“ oder entsprechend, „von ungefähr a-b“) so zu verstehen, dass er jede Zahl und jeden Bereich enthält, die in den breiteren Wertebereich fallen. Außerdem haben die Begriffe in den Ansprüchen ihre einfache, übliche Bedeutung, sofern sie vom Patentinhaber nicht ausdrücklich und eindeutig anders definiert wurden. Darüber hinaus sind die unbestimmten Artikel „ein“ oder „eine“, wie sie in den Ansprüchen verwendet werden, hier so definiert, dass sie eines oder mehr als eines der Elemente bedeuten, die sie einführen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2015/0162301 [0049]
    • WO 2003/073088 [0050]
    • US 2009/0026082 [0050]
    • WO 2011/034790 [0051]
    • US 2012/0109531 [0051]

Claims (26)

  1. Verfahren zum Auswählen einer Panel-Layout-Lösung für eine Kartusche zur Verwendung in einem in-vitro-diagnostischen System zum Identifizieren einer Vielzahl von Analyten in einer Probe, wobei die Kartusche eine Anordnung von Kammern aufweist, die einen oder mehrere Chips überlagern, wobei jede der Kammern so konfiguriert ist, dass sie mindestens einen Analyten enthält, wobei das in-vitro-diagnostische System so konfiguriert ist, dass es eine Vielzahl von Assays durchführt, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: - Priorisieren von Analyt/Assay-Kombinationen innerhalb eines Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen auf der Grundlage von Merkmalen jedes Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen, wobei die Merkmale mindestens eines aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Prävalenz jedes Analyten, einer klinischen Relevanz jedes Analyten, einer klinischen Umsetzbarkeit jedes Analyten, einem Patientennutzen und einer Kosteneinsparung besteht; - Ableiten einer Interaktivität zwischen Analyten für zwei oder mehr Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen; und - Entwerfen einer Vielzahl von möglichen Panel-Layouts auf der Grundlage von Panel-Layout-Regeln, der Priorisierung des Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen und der Interaktivität zwischen Analyten, wobei die Vielzahl von möglichen Panel-Layouts jeweils einen oder mehrere Chips aufweisen, die jeweils von einer Vielzahl von Kammern überlagert sind, wobei einer oder mehreren der Vielzahl von Kammern für mindestens einen des einen oder der mehreren Chips zwei oder mehrere Analyt/Assay-Kombinationen pro Kammer zugewiesen sind, die in dem in-vitro-diagnostischen System durchzuführen sind; - Validieren der Vielzahl von möglichen Panel-Layouts, um eine oder mehrere Panel-Layout-Lösungen zu erzeugen; und - Auswahl aus der einen oder den mehreren Panel-Layout-Lösungen auf der Grundlage der Validierung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Chips ionensensitive Feldeffekttransistorchips aufweisen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Panel-Layout-Regeln eine Regel aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Anzahl von Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination in dem Panel, einer Anzahl von Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination pro Chip, einer Anzahl von Kontrollkammern, einer Anzahl von Kontrollkammern pro Chip, einer Anzahl von Kammern, in denen die zwei oder mehr Analyt/Assay-Kombinationen gepaart sind, einer Anzahl von Analyt/Assay-Kombinationen pro Kammer und einer beliebigen Kombination davon besteht.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Anzahl der Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination pro Panel zwischen zwei und fünf liegt.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Anzahl der Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination pro Chip im Bereich von eins bis fünf liegt.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Anzahl der Kontrollproben pro Chip im Bereich von 0,25 bis zwei liegt.
  7. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Anzahl der Kammern, in denen die zwei oder mehr Analyt/Assay-Kombinationen gepaart sind, im Bereich von 10% bis 99% liegt.
  8. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Anzahl der Analyt/Assay-Kombinationen pro Kammer im Bereich von eins bis fünf liegt.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Merkmale auf einem geographischen Standort basieren.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend: - Testen der Analyt/Assay-Kombinationen gemäß mindestens einer der einen oder mehreren Panel-Layout-Lösungen.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei mindestens 50% der Kammern des Panel-Layouts zwei oder mehr Analyten aufweisen.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, ferner aufweisend: - Amplifizieren des Analyten in mindestens einer der Kammern.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, ferner aufweisend: - Sequenzieren des Analyten in mindestens einer der Kammern.
  14. Verfahren nach Anspruch 10, ferner aufweisend: - Hybridisieren des Analyten in mindestens einer der Kammern.
  15. Verfahren zum Auswählen einer Panel-Layout-Lösung für eine Kartusche zur Verwendung in einem in-vitro-diagnostischen System zum Identifizieren einer Vielzahl von Analyten in einer Probe, wobei die Kartusche eine Anordnung von Kammern aufweist, wobei jede der Kammern so konfiguriert ist, dass sie mindestens einen Analyten enthält, wobei das in-vitro-diagnostische System so konfiguriert ist, dass es eine Vielzahl von Assays durchführt, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: - Priorisieren von Analyt/Assay-Kombinationen innerhalb eines Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen auf der Grundlage von Merkmalen jedes Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen, wobei die Merkmale mindestens eines aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Prävalenz jedes Analyten, einer klinischen Relevanz jedes Analyten, einer klinischen Umsetzbarkeit jedes Analyten, einem Patientennutzen und einer Kosteneinsparung besteht; - Ableiten einer Interaktivität zwischen Analyten für zwei oder mehr Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen; und - Entwerfen einer Vielzahl von möglichen Panel-Layouts auf der Grundlage von Panel-Layout-Regeln, der Priorisierung des Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen und der Interaktivität zwischen Analyten, wobei einer oder mehreren der Vielzahl von Kammern zwei oder mehr Analyt/Assay-Kombinationen pro Kammer, die in dem in-vitro-diagnostischen System durchzuführen sind, zugewiesen werden; - Validieren der Vielzahl von möglichen Panel-Layouts, um eine oder mehrere Panel-Layout-Lösungen zu erzeugen; und - Auswahl aus der einen oder den mehreren Panel-Layout-Lösungen auf der Grundlage der Validierung.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Anordnung von Kammern in der Kartusche einen oder mehrere Chips überlagert.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Vielzahl der möglichen Panel-Layouts jeweils einen oder mehrere Chips aufweisen, die jeweils von mehreren Kammern überlagert sind.
  18. System, das Folgendes aufweist: - einen Prozessor; - ein nicht-flüchtiges maschinenlesbares Medium, das maschinenlesbare Anweisungen zur Ausführung durch den Prozessor speichert, wobei die maschinenlesbaren Anweisungen aufweisen: - Priorisieren von Analyt/Assay-Kombinationen innerhalb eines Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen auf der Grundlage von Merkmalen jedes Analyten in dem Satz von Analyt/Assay-Kombinationen, wobei die Merkmale mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus einer Prävalenz jedes Analyten, einer klinischen Relevanz jedes Analyten, einer klinischen Umsetzbarkeit jedes Analyten, einem Patientennutzen und einer Kosteneinsparung aufweisen; - Ableiten einer Interaktivität zwischen Analyten für zwei oder mehr Analyten in dem Satz der Analyt/Assay-Kombinationen; - Entwerfen einer Vielzahl von möglichen Panel-Layouts auf der Grundlage von Panel-Layout-Regeln, der Priorisierung des Satzes von Analyt/Assay-Kombinationen und der Interaktivität zwischen Analyten, wobei die Vielzahl von möglichen Panel-Layouts jeweils einen oder mehrere Chips aufweisen, die jeweils von einer Vielzahl von Kammern überlagert sind, wobei einer oder mehreren der Vielzahl von Kammern für mindestens einen des einen oder der mehreren Chips zwei oder mehrere Analyt/Assay-Kombinationen pro Kammer zugewiesen sind, die in einem in-vitro-diagnostischen System durchzuführen sind; und - Validieren der Vielzahl von möglichen Panel-Layouts; und - Erzeugen einer oder mehrerer Panel-Layout-Lösungen auf der Grundlage der Validierung.
  19. System nach Anspruch 18, wobei die Panel-Layout-Regeln eine Regel aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Anzahl von Wiederholgungen für jede Analyt/Assay-Kombination in dem Panel, einer Anzahl von Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination pro Chip, einer Anzahl von Kontrollkammern, einer Anzahl von Kontrollkammern pro Chip, einer Anzahl von Kammern, in denen die zwei oder mehr Analyt/Assay-Kombinationen gepaart sind, einer Anzahl von Analyt/Assay-Kombinationen pro Kammer und einer beliebigen Kombination davon besteht.
  20. System nach Anspruch 19, wobei die Anzahl der Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination pro Panel im Bereich von zwei bis fünf liegt.
  21. System nach Anspruch 19, wobei die Anzahl der Wiederholungen für jede Analyt/Assay-Kombination pro Chip im Bereich von eins bis fünf liegt.
  22. System nach Anspruch 19, wobei die Anzahl der Kontrollproben pro Chip im Bereich von 0,25 bis zwei liegt.
  23. System nach Anspruch 19, wobei die Anzahl der Kammern, in denen die zwei oder mehr Analyt/Assay-Kombinationen gepaart sind, im Bereich von 10% bis 99% liegt.
  24. System nach Anspruch 19, wobei die Anzahl der Analyten-Assay-Kombinationen pro Kammer im Bereich von eins bis fünf liegt.
  25. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 15, ferner aufweisend: - Vorbereiten der Kartusche durch Füllen jeder der Vielzahl von Kammern mit den Analyten gemäß der ausgewählten Panel-Layout-Lösung.
  26. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die maschinenlesbaren Anweisungen ferner aufweisen: Testen mindestens einer der einen oder mehreren Panel-Layout-Lösungen in dem in-vitro-diagnostischen System.
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