DE19957861A1 - Probenbehälter zur Lagerung und Identifizierung von DNA/RNA-haltigem Material - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen eine hygroskopische Substanz enthaltenden Probenbehälter, der eine direkte Probenkonservierung und/oder Zuordnung von DNA/RNA-haltigem Material am Gewinnungsort ermöglicht, sowie dessen Verwendung zur Lagerung/Konservierung von DNA/RNA-haltigen Proben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen eine hygroskopische Substanz enthaltenden Probenbehälter, der eine direkte Probenkonservierung und Zuordnung von DNA/RNA- haltigem Material am Gewinnungsort ermöglicht.

Mit dem Aufschwung molekularbiologischer Techniken und der damit einhergehenden verbesserten Möglichkeiten zur Fragestellung-orientierten Analyse werden immer mehr Proben von verschiedenen und weit auseinander liegenden Gewinnungsorten zu Labors transportiert, in denen die Durchführung der entsprechenden Analysen erfolgt.

Die Untersuchungsproben werden dabei meistens außerhalb von Labors vor Ort gewonnen. Dabei wird das Probengut, wie Blut oder Gewebe etc., unter Vermeidung von Verunreinigungen in einen geeigneten Behälter überführt und zum anschließenden Transport vorbehandelt, um die Möglichkeit einer anschließenden DNA/RNA-Isolierung und -Analyse zu gewährleisten. Die Vorbehandlung kann beispielsweise Versetzen der Probe mit einem die Gerinnung verhindernden Stoff oder Kühlen auf +4°C oder Ein­ frieren mittels Trockeneis oder flüssigem Stickstoff umfassen. Für das Kühlen/Ein­ frieren der Proben sind jedoch die entsprechenden Vorrichtungen erforderlich, wie ein Kühlschrank oder ein Behälter mit Trockeneis/flüssigem Stickstoff. Damit wird der Transport zu den Labors jedoch aufwendig und kostenintensiv, da ein Transport mit Trockeneis oder flüssigem Stickstoff als Kühlmittel zu den Gefahrenguttransporten gezählt wird. Beim Eintreffen der Proben in den Labors müssen die am Gewinnungsort provisorisch vorbehandelten Proben nach Aufteilen in Aliquots weiter behandelt werden, um diese als Rückstellproben oder für spätere Untersuchungszwecke einzulagern, ohne daß die DNA schon isoliert worden wäre.

Die vorstehend aufgeführten Probleme treten auch bei Probentransporten zwischen mo­ lekulargenetischen Labors oder bei Transporten von Sammelstellen, Erhebungs­ einrichtungen etc. zu den Labors auf, da die Proben in gefrorenem Zustand oder zumindest gekühlt transportiert und gelagert werden müssen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die vorstehenden Proble­ me zu lösen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Probenbehälter zur Konservierung und/oder Lagerung von DNA/RNA-haltigem Material, der eine stark hygroskopische Substanz enthält.

Die Figuren zeigen:

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenbehälters, bei dem die hygroskopische Substanz von dem Probenraum mittels einer permeablen Trennwand abgetrennt ist.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenbehälters, bei dem das hygroskopische Material in einem Bereich des Deckels integriert ist.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenbehälters, bei dem das hygroskopische Material am Boden des Behälters angeordnet und mit einer Trennwand von dem die Probe aufnehmenden Bereich des Behälters getrennt ist.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenbehälters, in Form einer Spritze.

Biologische Proben enthalten im allgemeinen einen Wassergehalt, der innerhalb einer kurzen Zeit zu einem durch mikrobielle oder enzymatische/lytische Vorgänge bedingten Abbau führt. Erfindungsgemäß werden nun die Proben bereits am Gewinnungsort, dadurch vor der beschriebenen Zerstörung geschützt, in dem das in den Probenbehälter überführte Material auf einen Wassergehalt getrocknet wird, bei dem die zu analysierenden Nukleinsäuren stabil sind. Die Trocknung der Proben im Behälter erfolgt dabei erfindungsgemäß durch darin vorliegende Materialien, die so stark hygroskopisch sind, daß sie durch direkten oder indirekten Kontakt mit der in den Behälter eingebrachten Probe aktiv so stark Wasser(dampf)/Feuchtigkeit aufnehmen, daß die Probe in sehr kurzer Zeit und so weit austrocknet, so daß der Ablauf von Zer­ setzungsprozesse verhindert wird.

Die hygroskopischen Substanzen können ausgewählt werden aus der Gruppe, umfassend beispielsweise Zeolithe, Silikagel, wie Silikagel E, Blaugel kompatible Solute (aus halophilen Bakterien gewonnen), Calciumcarbid, Natriumsulfat, aktivierte Tonerde (Aluminiumoxid), gesättigte Salzlösungen (Magnesiumchlorid, -hexahydrat Natriumdichromat) oder Molekularsieb. Zeolithe haben zusätzlich den Vorteil, daß sie sich bei Aufnahme von Wassermolekülen erwärmen. Dadurch kann neben dem Wasserentzug auch erreicht werden, daß gleichzeitig durch die Erwärmung Enzyme, wie Proteasen, DNAsen, oder RNAsen, vollständig bzw. zeitweise inaktiviert werden. Auch eine zusätzliche Einbringung von Sauerstoff oder Schadstoffabsorbern ist vom Bereich der vorliegenden Erfindung umfaßt, wie beispielsweise SO₂, HCl, NH₃, organische Komponenten, Kieselgur, Polyethylen, Ca(OH)₂, saugfähige Graphitverbin­ dungen.

Gemäß einer Ausführungsform kann das hygroskopische Mittel mit der Probe in direkten Kontakt treten. Alternativ kann der Probenbehälter jedoch derart aufgebaut sein, daß die hygroskopische Substanz von einem die Probe aufnehmenden Bereich des Probenbehälters derart getrennt ist, daß zwischen der hygroskopischen Substanz und der Probe kein körperlicher Kontakt mehr stattfinden kann. Die Trennung erfolgt zweckmäßigerweise durch eine wasserdurchlässige Trennwand, wobei ein Sieb, ein Netz, eine wasserdurchlässige Schicht (beispielsweise Goretex®) oder eine Membran eingesetzt werden können, so daß die hygroskopische Substanz der Probe das Wasser gut entziehen kann. Dabei kann das Trennmaterial so gewählt werden, daß es die anschliessende DNA/RNA-Isolierung unterstützt, wie beispielsweise Nitrocellulose, Resine, Dynabeads® usw.

Die Trocknung der Proben durch Wasserentzug mittels hygroskopischer Materialien hat weiterhin den Vorteil, daß die anschliessende Isolation von DNA/RNA erleichtert wird, da bei einer nachfolgenden Analyse nur soviel Flüssigkeit/Pufferlösung zugeführt werden muß, wie für die Isolierung erforderlich ist. Eine Verdünnung durch proben­ interne Flüssigkeiten, wie dies beispielsweise bei Speichel-, Blut-, Harn- etc. Proben der Fall ist, kann vermieden werden. Vielmehr kann mittels des erfindungsgemäßen Probenbehälters unmittelbar erreicht werden, daß durch die Trocknung bereits eine Konzentration für eine sich anschließende Analyse erfolgt.

Weiterhin hat sich gezeigt, daß der im Probenbehälter ablaufende Trocknungsprozeß die strukturelle Integrität der Probe bereits dahingehend beeinflußt, daß beispielsweise Zellen durch den Trocknungsprozeß aufgebrochen werden können, was die anschließen­ de Isolierung von DNA bzw. RNA zur Analyse erleichtert, da Verfahrensschritte eingespart werden.

Der Probensammel- und Konservierungsbehälter (Probenbehälter) kann aus einer Viel­ zahl von Materialien bestehen, einschließlich beispielsweise Glas, Kunststoff, Metall, beschichtetes Papier etc. Die einzige Voraussetzung für das für den Aufbau des Probenbehälters eingesetzte Material besteht darin, daß es im wesentlichen Wasser- und Luft-undurchlässig ist, so daß das darin vorliegende hygroskopische Material nicht vorzeitig durch Aufnahme von Wasser(dampf)/Luftfeuchtigkeit aus der Umgebung erschöpft wird. Zudem wird dadurch verhindert, daß die einmal getrocknete Probe nicht unkontrolliert mit Luftfeuchtigkeit/Wasser in Kontakt kommt, so daß Zersetzungs­ prozesse wieder einsetzen können.

Der Behälter ist mit einem Deckel verschließbar, so daß ein im wesentlichen wasserun­ durchlässiger Verschluß des Probenbehälters gewährleistet wird. Der Deckel kann separat oder einstückig mit dem Probenbehälter ausgebildet sein.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Behälter weiter in zwei oder mehrere Bereiche unterteilt sein, wobei mindestens ein Bereich zur Aufnahme der Proben (Probenraum) und ein oder mehrere Bereiche für die Lagerung der hygroskopischen Substanz vorgesehen sind.

Durch eine derartige Aufteilung des Probenbehälters in mindestens einen Probenraum und mindestens einen Raum für die hygroskopische Substanz kann weiter gewährleistet werden, daß die Probe zur Weiterverarbeitung aus dem Probenbehälter entfernt werden kann ohne die hygroskopische Substanz mitzunehmen. Die Trennung zwischen Proben­ raum und hygroskopische Substanz kann dabei so ausgestaltet sein, daß sie ein Sieb, ein Netz, ein durchlässiges Gewebe, eine Membran o. ä. darstellt. Der Raum für das hygroskopische Material kann beispielsweise auch derart ausgestaltet sein, daß durch eine Verjüngung an einem Ende ein Austreten der hygroskopischen Substanz verhindert wird, während Wasser(dampf)/Luftfeuchtigkeit ungehindert durchgelangt.

Die Probe kann jedoch auch direkt mit der hygroskopischen Substanz in Kontakt kommen. In diesem Fall werden Probe und hygroskopische Substanz für die spätere Verarbeitung (DNA-Isolation) aufgrund ihrer unterschiedlichen Struktur manuell oder mechanisch voneinander getrennt oder gemeinsam weiterbearbeitet, wobei die Struktur von Probe und hygroskopische Substanz verändert werden kann (beispielsweise durch Zerreiben/Zerstossen/Mahlen etc.).

Der Probenbehälter kann weiter auch derart ausgestaltet werden, daß die Zerkleinerung des Probenmaterials mit einem Teil des Probenbehälter oder einem gesonderten Einmal- Gebrauchsteil durchgeführt werden kann, so daß der erste Schritt der DNA/RNA-Iso­ lierung bereits im Probenbehälter erfolgt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Probenbehälter auch derart ausgestaltet sein, daß die hygroskopische Substanz entfernt wird und die Probe im Probenbehälter verbleibt, so daß die DNA/RNA-Isolierung in dem Probenbehälter selbst erfolgen kann. So kann beispielsweise die hygroskopische Substanz in einem einstückig mit dem Deckel des Probenbehälters ausgebildeten Bereich oder in einem an den Deckel mittels Befestigungsmitteln anbringbaren Bereich vorliegen, wobei der Deckel oder der daran angebrachte Bereich nach Trocknung durch einen anderen Deckel ersetzt wird (siehe Fig. 3).

Neben der hygroskopischen Substanz können in dem Probenbehälter auch andere Substanzen vorhanden sein, die eine anschließende Isolierung/Analyse der Nuklein­ säuren erleichtern.

Der Probenbehälter kann als Einzel- oder Mehrfachsystem angelegt sein und kann eine Reihe derartiger Probenbehälter umfassen.

Um eine bessere Zuordnung der Probe zu dem Probenursprung, von dem sie gewonnen wurde, zu ermöglichen, kann der Probenbehälter weiter ein Beschriftungsfeld enthalten, das direkt beim Befüllen von Hand beschriftet oder mit einem geeigneten Drucker direkt vor/beim/nach dem Befüllen bedruckt wird, vorbedruckt ist mit einem "Barcode" oder einer Nummer bzw. neben oder anstelle einer Beschriftung auch einen elektronischen Chip oder ähnliches enthält (aufgeklebt, ins Material integriert, eingegossen oder einge­ baut).

Weitere Ausführungen des Probenbehälter können sein ein runder oder eckiger Probenbehälter, in den ein luftdicht schließender Deckel eingeführt wird, der die hygroskopische Substanz trägt. Dabei kann die hygroskopische Substanz direkt an den Deckel geklebt oder anders befestigt sein, so daß sie gegebenenfalls auch direkt mit dem Probenmaterial in Kontakt kommt. Die hygroskopische Substanz kann auch durch eine luftdicht schließende Folie abgedeckt sein, um die Substanz zu schützen. Diese Folie wird dann nach dem Einbringen der Probe und vor Verschließen des Behälters entfernt, so daß die hygroskopische Substanz das Wasser aus der Probe entziehen kann. Die hygroskopische Substanz kann aber auch in einem Luft- und Wasserdampf durchlässigen, also löcherigen Kunststoffbehälter oder in einer Art Netz eingepackt sein (Beispiel siehe Abb. 2). Diese Packung von hygroskopischer Substanz kann so gestaltet sein, daß die Oberfläche durch Einbuchtungen oder Kanäle vergrößert wird.

Weiterhin ist denkbar ein runder oder eckiger, flacher Probenbehälter mit einem luftdicht schliessenden Deckel (Beispiel siehe Abb. 3). Der Deckel kann dabei so ausgestaltet sein, daß mehrere Probenbehälter stabil aufeinander gestapelt werden können. Die Identifikation der Behälter bzw. Proben kann durch Beschriftungsfelder auf den Seiten der Probenbehälter erfolgen. Die hygroskopische Substanz befindet sich am Boden und/oder den Wänden des Probenbehälter, dergestalt, daß sie entweder durch ein Netz/Sieb/durchlässige Membran festgehalten und vom Probenmaterial getrennt sind, oder daß sie an den Wänden und Boden fixiert/angeklebt usw. ist oder bei der Produktion derart vorgefertigt wurde, daß die hygroskopische Substanz bereits selbst eine geformte Wanne o. ä. bildet, in die das Probenmaterial direkt eingelagert wird. Die hygroskopische Substanz kann aber auch an den Deckel (siehe Abb. 2) geklebt oder auf andere Art und Weise daran befestigt sein.

Der Behälter kann weiterhin ein zylindrischer Behälter sein, der auf der einen Seite eine Öffnung hat, durch die flüssiges oder gasförmiges Probenmaterial in den Probenbehälter eingesaugt werden kann (Beispiel siehe Abb. 4). Das Einsaugen kann durch einen dichten Stempel auf der anderen Seite des Zylinders erreicht werden. Dieser Stempel, der beim Zurückziehen ein Vakuum erzeugt, kann an einer Sollbruchstelle derart abgetrennt werden, daß beim Erreichen der Sollbruchstelle am hinteren Ende des Zylinders durch eine Kippbewegungen der Endteil des Stempels abgebrochen wird, während der vordere Teile des Stempels im Zylinder verbleibt und diesen nach hinten luftdicht verschließt. Der Verschluß auf der anderen (vorderen) Seite des Zylinders erfolgt durch eine Kappe oder durch Zuschweißen/Zukleben/Zudrücken der Öffnung o. ä.. Im Zylinder befindet sich die hygroskopische Substanz. Die hygroskopische Substanz kann dabei einfach eingefüllt oder abgetrennt sein oder einen Hohlzylinder bilden, in den das Probenmaterial eingesaugt wird. Der zylindrische Probenbehälter kann so gestaltet sein, daß eine Aussenseite als plane/ebene Fläche ausgebildet wird, die als Beschriftungsfläche dient.

Die erfindungsgemäßen Probenbehälter können bei Transporten zu, von und zwischen Labors eingesetzt werden, zur Probenlagerung bei Umwelt-Bedingungen, wie bei Raumtemperatur und zur unmittelbaren Erstellung von Rückstellproben, d. h. Gewinnung ohne Durchführung einer Analyse bereits bei der Gewinnung.

Als Einsatzgebiete für die erfindungsgemäßen Probenbehälter sind insbesondere denkbar Produktsicherung, Lebensmittelüberwachung, in-line-Qualitätsmanagement, Tierzucht, Pflanzenproduktion, Medizin (Biopsien) sowie Blut-, Speichel-, Schweiß-, Harn-, Kot-, Wundsekret-, Körperflüssigkeits- etc. Proben für die Forensik, Gewebe, Zellen, Embryonen, Spermien, Ökologie, Umweltüberwachung etc.

Claims (7)

1. Probenbehälter zur Konservierung und/oder Lagerung von DNA/RNA-haltigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenbehälter eine stark hygrosko­ pische Substanz enthält.

2. Probenbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hygroskopische Substanz ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Zeolith, Silikagel oder Molekularsieb.

3. Probenbehälter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die hygroskopische Substanz von dem verbleibenden Raum des Probenbehälters durch eine wasserdurchlässige Trennwand getrennt ist.

4. Probenbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die wasserdurchlässige Trennwand ein Sieb, ein Netz oder eine Membran ist.

5. Probenbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das hygroskopische Material in einem an den Deckel des Probenbehälters angebrachten Raum vorliegt.

6. Verwendung eines Probenbehälters nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Lagerung/Konservierung von DNA/RNA-haltigem Material.

7. Verwendung eines Probenbehälters nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur DNA- Typisierung von Tierherden.