DE60016415T2

DE60016415T2 - Genetisches versuchssystem

Info

Publication number: DE60016415T2
Application number: DE60016415T
Authority: DE
Inventors: D. Robert JUNCOSA; Rene Bongard; Johannes Dapprich; Richard Scribner
Original assignee: Orchid Biosciences Inc
Current assignee: Orchid Cellmark Inc
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2020-05-12
Also published as: CA2374928A1; DE60016415D1; WO2000073766A1; AU777018B2; JP2003501620A; US6720143B2; EP1196755A1; AU5010400A; ATE284027T1; US6225109B1; US20010051113A1; EP1196755A4; EP1196755B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen, Systeme und Methoden für genetische diagnostische Anwendungen, besonders zur Bestimmung der Anwesenheit oder Abwesenheit einzelner Nukleotid-Polymorphismen (SNP) in spezifischen Sequenzen von DNA.
Hintergrund der Erfindung
Die Feststellung und Vorsichtung einzelner Nukleotid-Polymorphismen (SNPs) bekommt steigendes Interesse und zunehmende Bemühungen in der genomischen Forschung SNPs sind die üblichste Type von DNA-Sequenzveränderung, und es wurden Bemühungen unternommen, genügend dichte genetische Karte für komplexe Wesenskartierung zu entwickeln. Als ein Ergebnis ist die Anzahl von SNP-Proben, die je Jahr getestet wird, in einer signifikanten Geschwindigkeit steigend.
Es wird angenommen, daß SNPs Indikatoren sind, die die Vorverfassung von Patienten gegenüber Erkrankungen, wie Krebs, Herzgefäßerkrankungen und andere pathologische Zustände bestimmen. SNPs finden auch Anwendung in pharmako-genetischen Verwendungen und Arzneimittelentwicklung, wie Arzneimitteltoxizität, Stoffwechsel und Wirksamkeit. Weiterhin haben SNPs Brauchbarkeit für die Identifizierung von Bakterienmechanismen antibiotischer Resistenz. Das Scannen des menschlichen Genoms für Sequenzänderungen konnte Millionen von möglicherweise informativen genetischen Markern identifizieren. Diese diagnostischen Anwendungen erfordern eine große Anzahl von SNPs für definitive Angaben und sollten gegenüber einer großen Anzahl von Proben für die Genauigkeit verglichen werden.
Einige der Probennahmebemühungen wurden auf Oligoanordnungen konzentriert sowie auf andere diagnostische Anwendungen auf genetischer Basis. Der vorliegende Zustand einer Instrumentierung, Informatik und damit verbundene Kosten beschränken die Anzahl von Proben, die gegen diese Anordnungen angehen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Vorrichtungen, Verfahren und Systeme für die Feststellung und Voruntersuchung von SNPs, besonders für die Feststellung und die Voruntersuchung (Screening) von SNPs auf einer schnelleren und voluminöseren Basis zu bekommen. Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, solche Apparaturen, Verfahren und Systeme bereitzustellen, die relativ billig, leicht zu verwenden sind und bei ihrer Verwendung Flexibilität oder Vielseitigkeit haben.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Vorrichtungen, Systeme und Verfahren zur Feststellung und für Voruntersuchung von SNPs zu liefern, die minimal gebräuchliche Automation und Instrumentation verwenden. Diesbezüglich ist es erwünscht, konventionelle Instrumentation, wie Fluidhandhabungseinrichtungen und Fluoreszenz-Lesegeräte zu benutzen.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Vorrichtungen, Verfahren und Systeme für die Feststellung und Voruntersuchung von SNPs zu liefern, die eine große Anzahl von Proben untersuchen können und gleichzeitig das erforderliche Materialvolumen und die resultierenden Kosten minimieren. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Fluidprobennahmeeinrichtung mit getrennten Komponenten bereitzustellen, die auseinandergenommen werden kann und die nicht getrennte Dichtungsteile oder Klebstoffe benutzen, um die Komponenten aneinander zu halten und abzudichten.
Informationen über die Erfindung
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung bekommt man eine Vorrichtung zur genetischen Analyse zum Feststellen von DNA oder Oligonukleotiden mit:

einem Gehäuse,
wenigstens einem Glasobjektträger, der in dem Gehäuse angeordnet ist,
einem Elastomerteil, das in dem Gehäuse angeordnet ist und wobei das Gehäuse das Elastomerteil in eine Abdichtungsanordnung mit dem wenigstens einen Glasobjektträger zwingt und wobei das Elastomerteil wenigstens einen Kanal darauf, wenigstens eine Einlaßöffnung und wenigstens eine Auslaßöffnung aufweist,
wobei Materialien, welche in das Gehäuse durch die wenigstens eine Einlaßöffnung eindringen, durch den wenigstens einen Kanal und durch die wenigstens eine Auslaßöffnung heraus transportiert werden und wobei der Glasobjektträger Anordnungen von Oligonukleotiden aufweist.

Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung bekommt man zum Analysieren von DNA oder Oligonukleotiden mit einer Trägerbasis,
wobei die Trägerbasis ein Gehäuse mit einem Steuerungsabschnitt und einem Aufnahmeabschnitt aufweist, wobei der Aufnahmeabschnitt einen Raum hat, in welchem mehrere Vorrichtungen zur genetischen Analyse nach der vorliegenden Erfindung angeordnet sind, und wobei der Steuerungsabschnitt einen Mechanismus zum Entfernen von Abfallmaterialien, die von den Vorrichtungen zur genetischen Analyse ausgestoßen werden, aufweist.
Nach noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung bekommt man ein Verfahren zur Bewertung von DNA oder Oligonukleotiden, bei dem man

Oligonukleotidanordnungen auf einen Glasobjektträger aufbringt,
den Glasobjektträger in einer Vorrichtung zur genetischen Analyse, die ein Gehäuse und ein Elastomerlagenteil aufweist, installiert, wobei das Elastomerlagenteil wenigstens einen Kanal, eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung hat,
den Glasobjektträger in eine Abdichtungsanordnung mit der Elastomerlage in dem Gehäuse zwingt,
Proben und Reagenzien durch die Einlaßöffnung, den Kanal und die Auslaßöffnung zum Inkontaktbringen der Oligonukleotidanordnung mit den Proben und den Reagenzien hindurchleitet und die Oligonukleotidanordnungen auf dem Glasobjektträger auswertet.

Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung bekommt man Einrichtungen, Verfahren und Systeme, die genetische Bestimmungen, besonders zur Bestimmung der Gegenwart oder Abwesenheit von einzelnen Nukleotid-Polymorphismen (SNPs) in speziellen DNA-Sequenzen. Das erfinderische System umfaßt grundsätzlich zwei Hauptkomponenten, eine Analyse- oder Assay-Vorrichtung und eine Trägerbasis. Die Analysevorrichtung enthält ein Gehäuse, eine mittlere Aufbringungsschicht mit mehreren Öffnungen und wenigstens einen Glasobjektträger für Proben. Die Mittelschicht besteht aus einem nachgiebigen, formbaren Elastomermaterial mit einer Mehrzahl von darin eingeformten Kanälen oder Hohlräumen. Beispielsweise kann die Mittelschicht aus einem Polydimethylsiloxan (PDMNS)-Material oder einem flüssigen Silikonkautschukmaterial (LSR) bestehen, obwohl die Erfindung nicht auf diese beiden Materialien beschränkt ist. Jeder Objektträger enthält Flecken oder Stellen, die Anordnungen von abgeschiedenen Oligonukleotiden umfassen, wobei jedes so gestaltet ist, daß es ein SNP von Interesse feststellt. Die Anzahl von SNP-Tests je Vorrichtung hängt von der Gestaltung der Kanäle oder Hohlräume und der Dichte der Anordnung ab. Die Mittelschicht erzeugt eine dichte Flüssigkeitsabdichtung gegen den Objektträger, wenn die Vorrichtung zusammengebaut ist. PDMS und LSR haben insbesondere eine Affinität, dicht an Glas zu haften und liefern eine reversible Flüssigkeitsdichtung. Mit der vorliegenden Erfindung können Mikrokanäle und Hohlräume von Mikrogröße innerhalb der selbstdichtenden Schicht gebildet werden. Separate Dichtungsteile oder Klebstoffe werden nicht benötigt, um Einzelkomponenten aneinander zu halten.
Öffnungen oder Mündungen werden an gegenüberliegenden Enden oder Oberflächen der Analyseeinrichtung vorgesehen, wobei die Öffnungen in Flüssigkeitsverbindung mit den Kanälen oder Hohlräumen der Mittelschicht stehen. Die Kanäle oder Hohlräume können dazu bestimmt werden, spezielle Produkterfordernisse einzuhalten, und vorzugsweise sind sie sehr kleine mikroskopisch sichtbare Teilchen. Auch infolge der selbstdichtenden Eigenschaften der Mittelschicht sind zusätzliche Dichtungseinrichtungen oder -mechanismen an den Öffnungen und den Kanälen unnötig.
Die Mittelschicht und Objektträger werden im Inneren des Gehäuses positioniert. Zwei Abschnitte des Gehäuses oder Gestells werden eingerastet oder anderweitig zusammengehalten, um das Ge häuse zu bilden und die Anordnung zusammenzuhalten. Vorspananteile können gegebenenfalls auch vorgesehen werden, wenn erforderlich, um einen konstanten geringen Druck auf den Objektträger und das Mittelteil auszuüben, um die Dichtung zwischen ihnen zu verbessern.
Bei der Benutzung werden geeignete flüssige Materialien nacheinander in die Öffnungen an einem Ende oder einer Seite der Analyseeinrichtung eingeführt, um das Assay oder die Analyse mit der Absicht durchzuführen, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von SNPs zu identifizieren und/oder herauszufinden. Abfallmaterialien werden durch Auslässe an gegenüberliegenden Seiten der Vorrichtung entfernt. Waschmaterialien und Reagenzien zirkulieren entsprechend den Anforderungen durch die Vorrichtung.
Andere Ausführungsformen der Assay-Vorrichtungen können ebenso benutzt werden. Eine einzige Probenvorrichtung enthält ein Gehäuse vom Deckeltyp, in welchem ein nachgiebiges elastomeres Material und Glas positionier werden, wobei das Gehäuse nur eine einzige Öffnung für den Eintritt von DNA, Reagenzien und andere Materialien hat, um die SNPs aus den Oligoflecken auf dem Objektträger zu bilden. Ein Absorbenzmaterial kann die Abfallmaterial sammeln, die über die Spots fließen.
Mehrere Assay-Vorrichtungen können auch als eine Einheit in einer Trägerbasis zusammengekoppelt werden. Ein Pumpmechanismus oder Absorbenzmaterialien werden vorzugsweise in der Trägerbasis vorgesehen, um die Abfallmaterialien aus dem System zu entfernen. Eine Gruppe von zwölf Assay-Vorrichtungen, jede mit acht Öffnungen, bildet eine Mikrotiteranordnung in der Trägerbasis und kann leicht Roboter- automatisierter Prozeßführung, besonders mit Druckpumpen unterzogen werden. In dieser Hinsicht erstreckt sich die vorliegende Erfindung in der vertikalen Richtung des Volumens einer Mikrotiterplatte und erhöht die brauchbaren Oberflächen, ohne den horizontalen Bereich oder die Fußnoten einer Mikrotiterplatte.
Diese und andere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung offenbar, wenn man diese mit den beigefügten Zeichnungen und den anhängenden Ansprüchen betrachtet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Assay-Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsdarstellung der Assay-Vorrichtung, die in 1 gezeigt ist, wobei der Querschnitt entlang der Linie 2–2 in 1 genommen wurde.
3 ist eine Explosionsdarstellung der Ansicht der Assay-Vorrichtung, die in 1 gezeigt ist.
Die 4 – 6 erläutern eine andere Ausführungsform einer Assay-Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wobei 4 eine perspektivische Darstellung der Einrichtung ist, 5 ein Querschnitt der Vorrichtung, wobei der Querschnitt entlang den Linien 5–5 in 4 genommen wurde, und 6 eine Explosionsdarstellung der Vorrichtung ist.
7 ist eine Draufsicht auf ein alternatives mittleres Elastomerteil für eine Assay-Vorrichtung.
8 ist eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform eines Mittelteils für eine Assay-Vorrichtung.
9 erläutert eine Trägerbasis für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung.
Die 10 – 12 erläutern eine alternative Ausführungsform einer Assay-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei 10 eine perspektivische Darstellung ist, 11 eine Explosionsdarstellung ist und 12 eine Querschnittsdarstellung der Assay-Vorrichtung ist, die in 10 gezeigt ist, wobei der Querschnitt entlang der Linie 12–12 in 10 genommen wurde.
Die 13 – 16 erläutern noch eine andere Ausführungsform einer Assay-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei 13 eine perspektivische Darstellung ist, 14 eine Explosionsdarstellung ist, 14 eine Explosionsdarstellung ist, 15 eine Draufsicht auf eine obere Ebene ist und 16 eines der oberen Plattenteile wiedergibt.
Die 17 – 19 erläutern eine Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung für eine einzelne Probe, wobei 17 eine perspektivische Darstellung ist, 18 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie 18–18 in 17 ist und 19 eine Explosionsdarstellung ist.
Die 20 – 22 erläutern eine bevorzugte Assay-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für eine einzelne Probe, worin 20 eine perspektivische Darstellung der Assay-Vorrichtung ist, 21 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie 21–21- in 20 ist und 22 eine Explosionsdarstellung der Vorrichtung ist.
23 ist eine Verteilereinrichtung, die zusammen mit der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann.
Die 24 und 25 erläutern eine Gruppe von zusammengebauten Probensynthese-Vorrichtungen, die in einem Rahmenmechanismus zusammengehalten werden, wobei die 24 eine perspektivische Darstellung und 25 eine Explosionsdarstellung zeigt.
26 erläutert noch eine Ausführungsform einer Probenassay-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beste Arbeitsweise nach der Erfindung
Eine bevorzugte Ausführungsform einer Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung für einen genetischen Assay ist in den 1 bis 3 gezeigt und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 ausgestattet. Die Assay-Einrichtung ist besonders dazu gestaltet, eine Bestimmung des Vorhandenseins oder der Abwesenheit eines einzelnen Nukleotid-Polymorphismus (SNPs) in einer spezifischen Sequenz von DNA zu erlauben. Eines der Attribute der vorliegenden Erfindung ist jenes, daß sie nicht auf komplexe Automatisierung in Bereichen der Behandlung von Flüssigkeiten, der Vorrichtungsmanipulation und Feststellung vertrauen muß.
Wenn der Assay abgeschlossen ist und die Probe- und Reagenzflüssigkeiten entfernt wurden, wird der innere Gleitteil entfernt und in irgendeiner Weise analysiert, wie durch einen Fluoreszenz-Leser, Densitometrie- und Radioisotopensysteme oder dergleichen. In dieser Hinsicht kann die Vorrichtung auseinandergelegt werden und können die anderen Teile als biologisch gefährliches Abfallmaterial entsorgt werden. Infolge potentieller Probleme einer Verschmutzung, welche die analytischen Ergebnisse beeinträchtigen könnte, ist die vorliegende Erfindung vorzugsweise eine disponierbare Einrichtung, die nach einer einzigen Verwendung entsorgt werden kann. Eher als Zerlegen der Vorrichtung teilweise oder vollständig, um die Flecken auf dem Glasobjektträger abzulesen, können auf den Seiten der Assay-Vorrichtung Fenster vorgesehen sein, um Ablesungen von dem Objektträger durch ihn hindurch gestatten. Ein Verfahren zur Ablesung der Flecken schließt Objektträger durch TIR (innere Totalreflexion) unter Verwendung einer Laserlichtquelle ein.
Obwohl die vorliegende Erfindung besondere Verwendung in der Feststellung des Vorhandenseins oder der Abwesenheit von SNPs in Bezug auf eine potentielle Krankheitsidentifizierung hat, besitzt die Erfindung zahlreiche andere Verwendungen für diagnostische Zwecke. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung in pharmako-genomischer und in künftiger Arzneimittelentwicklung einschließlich Arznei-Stoffwechsel, -Toxizität und -Wirksamkeit verwendet werden. Zur Erleichterung der Beschreibung hier wird die vorliegende Erfindung für die Verwendung für krankheitsverbundene Anwendungen beschrieben, doch ist es verständlich, daß die Erfindung nicht auf solche Anwendungen beschränkt ist.
Die Assay-Einrichtung 10 besteht aus einem zweiteiligen Gehäuse mit einem Vorderteil 11 und einem hinteren Teil 12. Die Teile 11 und 12 bestehen vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, wie Polyurethan, Polycarbonat oder Polystyrol, und werden dicht zusammengehalten durch einen Schnappverschluß mit den Teilen 13 und 14. Ein Mittelschichtteil 15 wird an seiner Stelle zwischen den beiden Gehäuseteilen 11 und 12 gehalten. Die Mittelschicht 15 besteht vorzugsweise aus einem nachgiebigen, formbaren Elastomerteil, wie aus Polydimethylsiloxan (PDMS) oder flüssigem Silikonkautschuk (LSR). PDMS ist im Handel erhältlich, beispielsweise bei Dow Corning unter der Handelsbezeichnung Slygard Elastomer 184, obwohl auch andere Handelsbezeichnungen von anderen Komponenten verwendet werden könnten. Sowohl PDMS als auch LSR können mit Präzision geformt werden und sind verträglich mit den Typen von Proben und Reagenzfluiden, die für DNA-Analyse benutzt werden. Diese Materialien haben auch eine Affinität, um sich selbst an Glas oder äquivalente polierte Oberflächen zu binden und flüssigkeitsdichte Verbindungen ohne Blasenbildung zwischen den Materialien herzustellen. Das Anhaften solcher Materialien an Glas ist auch reversibel, und sie können aufgebracht werden, nachdem das Glas mit Silan behandelt und bedruckt wurde.
Ein Glasobjektträger 16 ist in dem Gehäuse positioniert und wird in der in der Mittelschicht gebildeten Vertiefung 17 gehalten. Der Objektträger ist mit Gruppen von Oligonukleotiden getüpfelt, welche in Tupfen auf den Objektträgern in herkömmlicher Weise aufgebracht und positioniert werden. Die Oligo-Gruppen sind dazu bestimmt, SNPs von Interesse aufzufinden. Der Objektträger besteht vorzugsweise aus Glas und kann eine Größe und Form haben, die gleich wie Standard-Mikroskopobjektträger haben, obwohl die Erfindung nicht auf solche Teile beschränkt ist. Die Verwendung von Glasobjektträger als Substrate für die DNA-Gruppen er gibt jedoch leicht verfügbare und billige Substrate und erlaubt auch die Verwendung einer Veränderung der Ablesungs-, Gruppierungs- und Behandlungssysteme.
Wenn die Assay-Vorrichtung 10 zusammengebaut ist, wie in den 1 und 2 gezeigt, komprimieren längliche Rippen 18 und 19 auf dem vorderen Gehäuseteil 11 und breite hervortretende Rippenteile 20 auf dem hinteren Gehäuseteil 12 die Mittelschicht und halten den Glasobjektträger 16 und die Mittelschicht 15 dicht auf ihrem Platz. Fenster 21 und 22 in den vorderen Deckelteilen liefern visuellen Zugang zum Inspizieren des Assay-Verfahrens und können auch eine Ablesung von SNPs auf dem Glasobjektträger ohne Auseinanderbau der Vorrichtung 10 gestatten.
Die Mittelschicht 15 wird vorzugsweise mit einem Formverfahren hergestellt und wird mit einer Mehrzahl von Einlaßöffnungen oder Öffnungen 23, Auslaßöffnungen oder Öffnungen 24, Mikrokanälen 25 und 26 sowie vertieften Reaktions- oder Bestimmungsflächen 27 gebildet. Eine große Bandbreite von Breiten, Längen und Tiefen der Öffnungen, Kanäle und Reaktionsflächen können mit der vorliegenden Erfindung benutzt werden. Vorzugsweise werden acht Einlaßöffnungen, Reaktionsflächen und Auslaßöffnungen in jeder Assay-Vorrichtung 10 vorgesehen. Dies erlaubt die Positionierung einer Gruppe von zwölf Vorrichtungen in einer Trägerbasis, wie nachfolgend diskutiert wird, und die Anordnung in einem Mikrotiterformat. Die „Steigung" oder der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Öffnungen 23 beträgt 9 mm. Natürlich muß man verstehen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Zahl von Öffnungen und eine solche Steigungsabmessung beschränkt ist und daß die Anzahl und Abmessung nach Wunsch benutzt werden kann.
Die Kanäle von Mikrogröße liegen typischerweise im Durchmesserbereich von 10 Mikron bis 10 Millimetern und stärker bevorzugt von 50 Mikron bis 1 Millimeter. Die Hohlräume von Mikrogröße haben typischerweise Höhen in dem gleichen Bereich wie der Durchmesser der Kanäle von Mikrogröße und Breiten, die ausreichen, die Gruppen auf den Objektträgern einzuschließen.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es unnötig, separate Abdichtungsteile, wie Dichtungen, vorzusehen. Auch Leime und andere Klebstoffe sind nicht erforderlich, um die Komponenten zu befestigen und abzudichten. Weitere Schichten könnten die Größe, die Kosten und die Komplexität der Vorrichtung erhöhen. Auch der Zusatz von Klebstoffen oder dergleichen könnte die kleinen oder mikrogroßen Kanäle und Vertiefungen, die bei der Erfindung benutzt werden, verstopfen oder blockieren.
Um die Menge an Oligoanordnungen, die beeinflußt werden sollen und die Menge an SNPs, die ermittelt werden soll, zu steigern, können zwei Glasobjektträger in dem Gehäuse vorgesehen werden, einer auf jeder Seite und dem Mittelteil. Für diese Ausführungsform wären zwei Serien oder Reihen von vertieften Reaktionsstellen auf der Mittelschicht vorzusehen, eine Serie oder Reihe auf jeder Seite. Ein anderer Fenstersatz könnte auch auf dem hinteren Gehäuseteil vorgesehen werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung, die zwei Glasobjektträger einschließt, ist in den 4 bis 6 gezeigt und mit der Bezugszahl 28 bezeichnet. Die Assay-Vorrichtung 28 hat einen zweiteiligen Körper oder ein solches Gehäuse, ein Paar von Glasobjektträgern, eine Elastomer-Mittelschicht und ein Paar elastischer Teile, die dazu beitragen, die Vorrichtung zusammenzuhalten. Der Körper der Vorrichtung 28 besteht aus einem U-förmigen Gehäuseteil 30 und einem Rahmenteil 32, die durch eine Schnappverbindung zusammenhalten. Vorzugsweise bestehen die beiden Teile 30 und 32 aus einem Kunststoffmaterial und halten durch innere clipartige Merkmale von Standardausführung zusammen. Innerhalb der Vorrichtung oder des Gehäuses sind eine Mittelschicht 34, zwei feste Teile 36 und 38 und zwei Vorspannteile 40 und 42 angeordnet.
Die Mittelschicht 34 besteht vorzugsweise aus einem PDMS-, LSR- oder einem äquivalenten Material, welches mit dem Typ der für die DNA-Analyse verwendeten Proben und Reagenzfluide verträglich ist. Das Elastomermaterial steht auch in Einklang mit den Glasobjektträgern 36 und 38 und erzeugt eine flüssigkeitsdichte Abdichtung gegen sie.
Die Mittelschicht 34 ist ähnlich der Mittelschicht 15, die oben diskutiert wurde und wird vorzugsweise durch ein Schmelzverfahren mit einer oder mit mehreren vertieften Reaktionshöhlungen 44 hergestellt. In dieser Beziehung können die Hohlräume 44 eine Reihe von Kanälen haben, wie in den 6 und 7 gezeigt ist, oder sie können einen offenen Kanal 44' umfassen, wie er in 8 gezeigt ist. Wie oben angegeben, kann eine große Vielzahl von Breiten, Längen und Tiefen von Reaktionshöhlungen mit der vorliegenden Erfindung benutzt werden. Die Anzahl und Anordnung der Höh lungen oder Vertiefungen ist auch nicht obligatorisch und hängt von einer Reihe von Faktoren ab. Die beiden in den in 7 und 8 gezeigten Ausführungsformen sind einfach repräsentativ für die große Vielzahl, die benutzt werden kann, und bedeuten nicht irgendeine Beschränkung.
In der Assay-Vorrichtung 28 sind zwei Objektträger 36 und 38 vorgesehen. Die Objektträger bestehen aus Glas und sind vorzugsweise von der Größe und Form eines Standardmikroskopobjektträgers. Jeder der Objektträger enthält Flächen oder Stellen 50 (siehe 6), die Gruppierungen von abgeschiedenen Oligonukleotiden umfassen. Die Oligo-Gruppierungen können dazu bestimmt sein, SNPs von Interesse aufzufinden. Die Anzahl von SNP-Tests je Vorrichtung hängt von der Gestaltung der Vertiefungen und der Dichte der Gruppierung ab.
Wenn die Assay-Vorrichtung 28 zusammengebaut ist, wie aus dem Querschnitt in 5 ersichtlich ist, werden die beiden gekrümmten Vorspannteile 40 und 42 in das Gehäuseteil 30 eingesetzt. Diese Vorspannteile sind vorzugsweise gekrümmte Kunststoff-„Federn" und üben einen konstant leichten Druck auf die Objektträger 36 und 38 aus. Dies ergibt Stabilität der gesamten Anordnung und hilft auch, eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem PDMS-Mittelteil 14 und den Glasobjektträgern 36 und 38 zu stellen. In der Alternative ist es auch möglich, Rippen oder andere Merkmale an dem Gehäuse zu benutzen, welche Kompressionskräfte auf die Objektträger und/oder Mittelteile ausüben, wie oben unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 gezeigt ist.
Es ist auch offensichtlich für Fachleute, daß nur ein Vorspannteil benutzt zu werden braucht oder daß alternativ äquivalente Typen oder Systeme von Vorspannmechanismen benutzt werden könnten.
Nachdem das Gehäuseteil 30, das Mittelschichtteil 34, die Glasobjektträger 36 und 38 und die Vorspannteile 40 und 42 miteinander vereinigt sind, rastet das zweite Gehäuse(Gestell)-Teil 32 in seiner Stellung ein. Diesbezüglich können die Teile 30 und 32 innere Abfasungen enthalten, die dazu beitragen, die Objektträger, Mittelschicht und Vorspannteile während des Zusammenbaus zu positionieren.
Statt die Öffnungen in der Mittelschicht für direkten Zugang zu manuellen oder automatischen Beladungsmechanismen auszusetzen (wie in den 1 bis 3 gezeigt), kann eine Mehrzahl von Öffnungen oder Vertiefungen 52 in dem Gehäuseteil 30 vorgesehen sein. Diese Öffnungen bieten direkten Zugang zu jedem der Kanalteile 44, seien sie offene Kanäle oder eine Reihe von kleineren Kanälen, wie in den 6 und 7 gezeigt. Außerdem sind entsprechende Öffnungen 54 (in den 5 und 6 gezeigt) in dem zweiten Gehäuse(Gestell)-Teil vorgesehen, um Flüssigkeiten den Ausgang aus der Assay-Vorrichtung 28 zu ermöglichen. Vorzugsweise sind acht Öffnungen 52 und acht Öffnungen 54 vorgesehen.
Wenn zusammengebaut, befindet sich die Mittelschicht 34 in leichter Kompression durch die anderen Teile der Vorrichtung. Außerdem umgibt ein erhöhter Grat oder eine Wulst jede Einlaß- und Auslaßöffnung. Die Wulste pressen in die Mittelschicht und ergeben individuelle Abdichtungen für jede Vertiefung.
Ähnlich der Assay-Vorrichtung 10 ist auch die Assay-Vorrichtung 28 vorzugsweise wegwerfbar und wird somit nach der Benutzung entsorgt. Somit werden die Assay-Vorrichtungen nur einmal während der Herstellung zusammengebaut. Die Gehäusekomponenten 11, 12 und 30, 32 enthalten Verankerungsmerkmale, die einen Auseinanderbau erlauben, nachdem der Assay abgeschlossen ist. Nach dem Auseinanderbau werden die Objektträger zur weiteren Bearbeitung geschickt, während die zurückbleibenden Teile der Vorrichtung entsorgt werden. Diesbezüglich können die anderen Teile der Assay-Vorrichtung als biologisch gefährliche Abfälle entsorgt werden.
Die Objektträger werden anschließend in einer Standardweise, wie durch eine „fluoreszierende Leseeinrichtung" oder durch irgendein herkömmliches analytisches System analysiert. Die Assay-Ergebnisse können auch mit bloßem Auge, aufgrund der Farbe oder mit einem Laser-Lesegerät gelesen werden. Eine CCD-Kamera oder ein PC-Scanner könnten auch verwendet werden, um diese Ergebnisse aufzuzeichnen.
Um eine große Anzahl von SNPs gleichzeitig zu testen, kann eine Mehrzahl von Assay-Vorrichtungen 10 oder 28 in einer Trägerbasis 60, wie in 9 gezeigt, positioniert werden. Die Trägerbasis 60 hat eine Vertiefung oder einen Schaft 62, worin eine Mehrzahl von Assay-Vorrichtungen positioniert ist, wie ein Steuerungs- und Leseabschnitt 64.
Vorzugsweise reicht die Trägerbasis für bis zu zwölf Assay-Vorrichtungen 10, 28. Wenn voll beladen, sind die Einlaßöffnungen der Einrichtungen in der gleichen Konfiguration wie 96-Schacht-Mikrotiterplatte. Die Gestaltung der 96 Schächte der Einlaßöffnungen erlaubt die Zugabe von Proben und Reagenzien zu den Vorrichtungen über Standard-Fluid- und Entsorgungssysteme, die typischerweise in Laboratorien gefunden werden. Im Kern erstreckt sich die vorliegende Erfindung auf eine Mikrotiterplatte in der vertikalen Richtung, die den üblichen Oberflächenbereich ohne Steigerung der Standfläche der Platte vergrößert.
Proben oder Reagenzien werden zu der Assay-Vorrichtung 10, 28 durch die Einlaßöffnungen 23 und 52 zugegeben. Dies kann entweder manuell oder automatisch erfolgen. Nach geeigneter Inkubation werden, wo erforderlich, Produkte durch die Auslaßöffnungen 24, 54 auf dem Boden oder gegenüberliegender Seite der Vorrichtungen, wie durch DNA- und SNP-Protokoll definiert, extrahiert.
Gereinigte DNA-Proben werden in die Einlaßöffnungen der Assay-Vorrichtungen abgegeben. Das Abgeben kann entweder manuell, wie durch Verwendung von Handpipetten, oder automatisch, wie durch Verwendung einer Einrichtung, wie der TECAN Miniprep, Genesis- oder BioMek-Flüssigkeitshandhabungseinrichtungen bewerkstelligt werden. Dichtungen zwischen den Assay-Vorrichtungen 10, 28 und der Trägerbasis 60 zusammen mit dem geschlossenen Fluidsystem in der Trägerbasis verhindern, daß die Proben vorzeitigt in die Hohlräume der Vorrichtung eindringen.
An einem Steuerungspunkt bewirkt das Fluidsystem in der Trägerbasis, daß die Proben in die Hohlräume der Assay-Vorrichtung eindringen und sie füllen. Wenn die Proben nicht mehr länger benötigt werden, werden sie aus den Vorrichtungen 10, 28 abgesaugt oder abgedrückt, und zwar in einen Abfallbehandlungsabschnitt in der Trägerbasis. Wasch- und andere Reagenzien werden dann zugegeben und von den Einrichtungen in ähnlicher Weise extrahiert. Die Auslösung dieser Fluidbehandlungen erfolgt entweder manuell oder automatisch durch Computersteuerung, abhängig von der Gestaltung der Trägerbasis.
Die Trägerbasis 60 steuert den Fluidfluß in die Assay-Vorrichtungen 10, 28 oder aus ihnen heraus und zu der Abfallbehandlung. Die Auslaßöffnungen einer jeden Assay-Einrichtung sind mit einer gemeinsamen Fluidleitung in der Trägerbasis 60 verbunden. Ein Pumpmechanismus von irgendeiner Art, wie eine peristaltische Pumpe, Spritzenpumpe oder andere ähnliche Einrichtungen, steuert den Fluidfluß in jeder Leitung. Die Leitungen werden separat zwischen den Assay-Vorrichtungen und der Pumpe gehalten. Dies erlaubt auch, daß die Trägerbasis 60 teilweise mit Einrichtungen bestückt wird. So ist eine volle Besetzung der Assay-Vorrichtungen nicht erforderlich, um die Trägerbasis 60 auszunutzen. Nach Beendigung des Pumpens können die Leitungen zu gemeinsamen Leitungen vereinigt werden oder separat zu einem Abfallbehandlungssystem überführt werden. Das Abfallbehandlungssystem kann aus einem Abfallbehälter, einem Laboratoriumsabfallsystem oder irgendeiner anderen geeigneten Methode zur Entsorgung solcher Materialien bestehen.
Bei der Alternative ist es auch möglich, einfach ein Adsorbensmaterial in der Vertiefung 62 vorzusehen, welches die Materialien, welche die Assay-Vorrichtungen verlassen, sammelt und adsorbiert. Druckköpfe könnten auch in Berührung mit den Einlaßöffnungen der Assay-Vorrichtung positioniert werden, und Druckpulsgeber oder Pumpen könnten benutzt werden, um die DNA, Reagenzien und andere Materialien durch die Assay-Vorrichtungen fließen zu lassen. Wenn erwünscht, könnten Kapillarbrüche in den Auslaßöffnungen vorgesehen werden, um die Materialien in den Reaktionsvertiefungen zu halten, bis es erwünscht ist, sie austreten zu lassen. Impulse und Druck könnten benutzt werden, um die Kapillaren zu zerbrechen.
Die Assay-Analyse erfordert, daß Fluidoperationen bei genauen Zeiten durchgeführt werden, wie durch geeignetes DNA-Protokoll definiert ist. So sollte die Trägerbasis 60 sowohl manuelle als auch automatische Methoden für die Steuerung von Fluidoperationen enthalten. In dieser Hinsicht sollte die Trägerbasis Schalter, Knöpfe oder andere Einrichtungen für manuelle Einleitung von Fluidoperationen erhalten. Eine elektronische Schnittstelle, wie eine RS-232-Verbindung, kann eine computer gesteuerte Einleitung von Fluidoperationen synchron mit Pipettieroperationen vorsehen, die auch durch äußere automatisierte Laboratoriumseinrichtungen durchgeführt werden können.
Eine halbautomatische Arbeitsweise ist auch möglich. Dies ist geeignet, wenn die Pipettierstufen von Hand gemacht werden. Durch eine RS232-Schnittstelle kann das Assay-Protokoll in die Trägerbasis 60 heruntergeladen werden. Durch die Verwendung hörbarer Signale, visueller Indikatoren und von Text-Verfahrensführungen an einer internationalen LCD (Flüssigkristall-Einrichtung), können die Benutzer der Einrichtung angeleitet werden, jede Stufe in dem Protokoll durchzuführen. Wenn dieses Steuerungssystem in der Trägerbasis erst einmal komplett ist, werden die geeigneten Fluidoperationen durchgeführt.
Im Betrieb als eine praktische Angelegenheit können die mittleren Schichten 15, 34 für spezielle Anwendungen optimiert werden. Jede Gestaltung würde bestimmte Dinge beeinflussen, wie den Durchsatz, die Kosten je SNP-Ergebnis, die Menge an benutztem Reagenzvolumen und dergleichen. Beispielsweise kann der Bereich der Reaktionsvertiefungen 27, 44 14 mm bis 19 mm und die Tiefe der Aushöhlung 0,5 mm betragen.
Die Fleckbildungsdichten können eine Fleckdichte haben, wie Flecken mit einem Durchmesser von 300 μm auf 500 μm-Zentren. Dies ergibt eine nominale Fleckendichte von 4 Flecken/mm². Eine höhere Fleckendichte könnte Flecken mit einem Durchmesser von 500 μm auf 100 μm Zentren haben, was eine nominale Fleckendichte von 25 Flecken/mm² ergäbe. Im allgemeinen wird angenommen, daß ein Assay oder eine Analyse unter Verwendung der vorliegenden Erfindung in drei Stunden oder weniger durchgeführt werden kann.
Unter Verwendung einer Trägerbasis und von automatisierten Geräten kann die vorliegende Erfindung als Teil eines Systems mit hohem Durchsatz verwendet werden, um massives SNP-Genoryping durchzuführen. Dies kann Wissenschaftlern und Forschern ermöglichen, SNPs und ihre Rolle bei einer Krankheit und Arzneimittelwirksamkeit zu analysieren. Dies kann auch Wissenschaftler zu besserem Verständnis der Rolle genetischer Abwandlung bei Krankheiten und Arzneimittelreaktionen führen.
Eine andere Alternativausführungsform einer Assay-Vorrichtung zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung ist in den 10 bis 12 gezeigt. Diese Einrichtung ist durch das Bezugszeichen 70 identifiziert. Ähnlich wie die Assay-Vorrichtung 10 hat die Vorrichtung 70 nur einen Glasobjektträger 72 und die Mittelschicht 74 hat nur Fluidkanäle 76 auf einer Seite.
Der Glasobjektträger 72 und die Mittelschicht 74 sind in einem Gehäuseteil 78 angeordnet, welches auf einem Rahmenteil 80 positioniert ist und von den beiden Endteilen 82 und 84 gehalten wird. Eine Seite 86 des Glasobjektträgers 72 ergibt ein Fenster oder Blickzugang zu dem Inneren der Assay- Vorrichtung 70, wenn diese zusammengebaut ist. Eine Öffnung oder ein Fenster 87 sind in dem Gestellteil 80 für diesen Zweck vorgesehen. Der Zugang zur Beobachtung erlaubt auch, daß man die SNPs auf dem Glasobjektträger durch herkömmliche Einrichtungen ohne Demontage der Einrichtung feststellen kann.
Ähnlich den Assay-Vorrichtungen 10 und 28 hat die Assay-Einrichtung 70 eine Reihe von Öffnungen oder Vertiefungen 88 in der oberen Oberfläche und eine Reihe von entsprechenden Öffnungen 90 in der unteren Oberfläche. Wiederum werden vorzugsweise acht Öffnungen 88 und 90 in der Einrichtung 70 benutzt, so daß eine Gruppe von zwölf Einrichtungen in einer Trägerbasis positioniert werden kann, wie in einer Trägerbasis 60, die oben unter Bezugnahme auf 6 beschrieben wurde, und als eine Mikrotiterplattengrundgestaltung mit 96 benutzt.
Eine andere Ausführungsform einer Assay-Einrichtung 100, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist in den 13 bis 16 gezeigt. Diese Einrichtung enthält ein Basisteil 102, mehrere Glasobjektträgerteile 104 und eine Mehrzahl von mit Öffnungen versehenen Deckplatten 106. Die Deckplatten 106 haben eine Reihe von Öffnungen 108, in welchen die Oligo-Gruppierungen 110 auf dem Objektträgern 104 angeordnet sind. Jedes Paar von Öffnungen oder Mündungen 108 ist mit einer einzelnen Reaktionsvertiefung 120 verbunden. Die Plattenteile 106 können aus einem Elastomermaterial, wie PDMS oder LRS, gefertigt werden, um ein dichtes Siegel auf den Glasobjektträgern 104 zu bekommen, oder es kann ein getrenntes Dichtteil (nicht gezeigt) zwischen den Plattenteilen 106 und den Objektträgern 104 für diesen Zweck vorgesehen sein. Mit der Assay-Einrichtung 100 können achtundvierzig getrennte Assays gleichzeitig durchgeführt werden, was vier Glasobjektträger 104 für anschließende Analyse ergibt. Natürlich ist die vorliegende Erfindung, wie oben angegeben, nicht auf Einrichtungen oder Systeme mit bestimmten Größen oder Anzahl von Öffnungen, Assay-Stellen oder dergleichen beschränkt. Beispielsweise könnte ein großer Glasobjektträger (zum Beispiel 80 × 120 mm²) vorgesehen werden.
Das Plattenteil 106 hält vier Plattenteile 106 und vier Glasobjektträger 104. Die Plattenteile passen in Vertiefungen oder getrennte Bereiche 105 in der Platte 106, wobei die abgetrennten Bereiche von Wandteilen 107 abgetrennt sind.
Eine Assay-Einrichtung mit einfacher Probe 130 ist in den 17 bis 19 gezeigt. Die Vorrichtung 130 enthält ein geformtes Kunststoffgehäuse 132 mit einem Paar von Öffnungen 134 und 136, einer mittleren Elastomerschicht 138 und einem Glasobjektträgerteil 140. Das Mittelteil 139 hat eine Mehrzahl von Schlitzen oder Kanälen 142, die so positioniert und angeordnet sind, daß sie Flüssigkeiten dazu bringen können, Zugang zu Flecken von Oligo-Gruppierungen 144 haben zu können, positioniert auf dem Glasobjektträger 140. Zu den Schlitzen oder Kanälen 142 gibt es Zugang durch die Fluide von den zentralisierten Öffnungen 146 und 148, die nach den Öffnungen 134 bzw. 136 im Gehäuseteil 132 ausgerichtet sind.
Die Mittelschicht 138 und der Glasobjektträger 140 werden in dem Gehäuse durch Überlappung der Teile 150 gehalten, welche auf wenigstens zwei gegenüberliegenden Kanten des Gehäuseteils 132 angeordnet sind. Wenn die Assay-Vorrichtung 130 benutzt wird, wird die Apparatur auseinandergenommen und der Glasobjektträger 140 für anschließende Analyse behalten.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer Assay-Einrichtung für eine einzelne Probe nach der vorliegenden Erfindung ist in den 20 bis 22 gezeigt und durch das Bezugszeichen 150 gekennzeichnet. Die Assay-Einrichtung 150 beinhaltet ein Gehäuse oder Deckelteil 152, ein Elastomerteil 154, ein Adsorbenzteil 156 und einen Glasobjektträger 158. Wenn die Einrichtung 150 zusammengebaut ist, werden angelenkte Abschlußteile 160 verwendet, um die verschiedenen Teile an ihrem Platz und dicht beieinander zu halten. Das Gehäuse oder Deckelteil 152 schnappt an dem Glasobjektträger 158 ein. Wenn es erwünscht ist, die Vorrichtung 158 auseinanderzunehmen, erlauben Öffnungen 162 manuelle Erfassung des Objektträgers mit einer Hand, während das Deckelteil 152 mit der anderen Hand entfernt wird.
Das Elastomerteil 154 besteht vorzugsweise aus PDMS oder LSR, wie oben diskutiert. Diese Materialien dichten hervorragend gegenüber dem Glasobjektträger und ergeben eine flüssigkeitsdichte Abdichtung. Wenn es erwünscht ist, das Elastomerteil 154 von dem Glasobjektträger 158 zu entfernen, kann das Anhängsel 164 ergriffen werden, so daß das Elastomerteil von dem Glasobjektträger entfernt werden kann. Anschließend kann die Oligo-Gruppierung 166 auf dem Objektträger auf Gegenwart oder Abwesenheit von SNPs analysiert werden. (In der Alternative könnte, wie oben erwähnt, der Glasobjektträger ohne vollständiges Auseinandernehmen der Einrichtung analysiert werden.).
Das Deckelteil 152 hat eine Öffnung oder Mündung 170, die mit der Öffnung oder Vertiefung 172 in dem Elastomerteil 154 fluchtet. DNA, Reagenzien, Waschmaterialien und dergleichen werden in die Assay-Vorrichtung 150 durch die Öffnungen 170 und 172 in üblicher Weise eingeführt. Kleine Mikrokanäle 174, die im Boden des Elastomerteils 154 gebildet sind, befördern die Materialien zu der Reaktionsvertiefung 176, die über den Flecken von Oligo-Gruppierungen 166 angeordnet sind.
Ein Absorbensteil 156, wie ein kleines Kissen oder ein kleiner Schwamm, wird in den Hohlraum 178 eingesetzt. Das Adsorbensteil 156 saugt den Überschuß von DNA, Reagenzien und Waschmaterialien auf, welche in die Vorrichtung eingeführt und über die Gruppierungen 166 hinausgeführt wurden. Der Mikrokanal 179 befördert diese Materialien von der Reaktionsvertiefung 176 zu dem Hohlraum 178. Das Adsorbensmaterial nimmt nur überschüssiges Fluid aus dem Hohlraum oder der Vertiefung auf, so daß ein vollständiges Ablaufen von Fluid aus der Kammer durch den Trennkanal verhindert wird. Die Vorrichtung für eine einzelne Probe kann weggeworfen werden. Wenn der Test abgeschlossen ist, können das Gehäuse (Deckelteil) 152, das Elastomerteil 154 und das Absorbensteil 156 weggeworden werden.
Eine Art und Weise, in der die DNA-Proben, -Reagenzien oder -Waschmaterialien in die Assay-Vorrichtung 150 eingeführt werden können, kann mittels einer Dispenser-Vorrichtung (oder Reagenzkarte) 180 erfolgen, wie in 23 gezeigt ist. Die Dispenser-Vorichtung hat eine Mehrzahl von Speicherbehältern 182 mit kleinem Volumen in einem Plattenteil 184, wobei die Behälter durch „Bubble-Pack"- oder „Blister-Pack"-Module überdeckt werden. Düsen 188 werden unter jedem der Behälter 182 positioniert und größenmäßig so bemessen und angepaßt, daß sie in Öffnungen oder Mündungen 170, 172 in der Assay-Vorrichtung 150 eingeführt werden. Jeder der Behälter 182 ist mit einem kleinen Volumen einer DNA-Probe, Reagenz oder Waschfluid gefüllt.
Wenn es erwünscht ist, die Oligo-Gruppierungen, die als Flecken auf dem Glasobjektträger 158 auftreten, zu synthetisieren, wird eine geeignete Düse 188 in der Mündung 170 positioniert, und wird die Blase 186 abwärts zu dem Plattenteil 184 gestoßen, so daß das flüssige Material in die Assay-Vorrichtung 150 gepreßt wird. Auf diese Weise können die Oligo-Gruppierungen 166 leicht und schnell den prinzipiellen DNA-Proben oder -Reagenzien ausgesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung lieferte eine verbesserte Assay- und analytische Vorrichtung, ein Verfahren und System, welches schneller zu verwenden und weniger teuer ist als bekannte DNA-Assay-Einrichtungen. Infolge der winzigen Größe der Kanäle und Reaktionsvertiefungen sind auch nur kleine Mengen an Reagenzien, DNA-Proben usw. zu benutzen. Dies spart ebenfalls Aufwendungen.
Die vorliegende Erfindung ist auch vielseitig und kann für verschiedene analytische Verfahren verwendet werden und kann mit Gruppierungsformaten fast irgendeiner Größe oder Anzahl, wie 96, 384 oder 1536, verwendet werden. Die Erfindung erlaubt auch die Verwendung einer analytischen Vorrichtung, die ein Mikrotiterformat hat und mit Standard-Laboratoriumsausrüstung verwendet werden kann.
Die 24 und 25 erläutern eine Gruppe von Probennahme-Syntheseeinrichtungen 200, die zusammengebaut und in einem Rahmenmechanismus 202 beieinandergehalten werden. Der Rahmenmechanismus enthält ein Basisteil 204, ein Frontteil 206 und ein oberes Rahmenteil 208. Das Deckelteil 206 schnappt mit dem Basisteil 204 durch ein Paar von Schnappschlössern 210 zusammen. Mehrere Syntheseeinrichtungen 200 werden in dem Basisteil angeordnet. Vorzugsweise hat jede der Vorrichtungen 200 zweiunddreißig Öffnungen oder Mündungen 212, die in zwei Reihen von jeweils sechzehn Öffnungen angeordnet sind, und vorzugsweise ist das Basisteil so ausgebildet, daß es Einrichtungen 200 hält. Diese Anordnung liefert ein 384-Öffnungeformat (16 × 24), welches dann mit automatisierten oder Roboterverfahrenssystemen verwendet werden kann.
Die Vorrichtungen 200 werden vorzugsweise mit einer Konstruktion und Anordnung ähnlich den Vorrichtungen 10, 28 und/oder 70 vorgesehen, welche letztere oben beschrieben wurden. In dieser Beziehung sind ein oder zwei Glasobjektträger in jeder Vorrichtung 200 zusammen mit einer komfortablen geformten Elastomer-Mittelschicht und einem Kunststoffgehäuse vorgesehen. Mikrokanäle und Reaktionsvertiefungen sind auch in der Mittelschicht in Verbindung mit Mündungen 212 vorgesehen.
Eine Vorrichtung 200', die einen einzelnen Glasobjektträger 220 benutzt, ist in 26 dargestellt. Jede der Mündungen 212' ist in Verbindung mit den Reaktionsvertiefungen 224, 226 auf der gleichen Seite der Mittelschicht 228 vorgesehen. Geeignete Kanäle 230, 233 sind für diesen Zweck ausgebildet. Mit der Vorrichtung 200' können alle Oligo-Gruppierungen, die zu synthetisieren sind, auf der gleichen Seite eines Glasobjektträgers positioniert werden, was die anschließenden Feststellungs- und Analyseverfahren vereinfachen kann.
Während spezielle Ausführungsformen der Erfindung oben gezeigt und beschrieben wurden, werden doch zahlreiche Variationen und abgewandelte Ausführungsformen für den Fachmann auf der Hand liegen. Demnach soll die Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt sein.

Claims

Vorrichtung zur genetischen Analyse zum Feststellen von DNA oder Oligonukleotiden mit einem Gehäuse, wenigstens einem Glasobjektträger (16), der in dem Gehäuse angeordnet ist, einem Elastomerteil (15), das in dem Gehäuse angeordnet ist und wobei das Gehäuse das Elastomerteil in eine Abdichtungsanordnung mit dem wenigstens einen Glasobjektträger zwingt und wobei das Elastomerteil wenigstens einen Kanal (25, 27, 26) darauf, wenigstens eine Einlaßöffnung (23) und wenigstens eine Auslaßöffnung (24) aufweist, wobei Materialien, welche in das Gehäuse durch die wenigstens eine Einlaßöffnung eindringen, durch den wenigstens einen Kanal und durch die wenigstens eine Auslaßöffnung heraus transportiert werden und wobei der Glasobjektträger Anordnungen von Oligonukleotiden aufweist.
Vorrichtung zur genetischen Analyse nach Anspruch 1, wobei mehrere Einlaßöffnungen und mehrere Auslaßöffnungen in dem Elastomerteil vorgesehen sind.
Vorrichtung zur genetischen Analyse nach Anspruch 1, wobei zwei Glasobjektträger vorgesehen sind und jeweils einer auf jeder Seite des Elastomerteils angeordnet ist und wobei das Elastomerteil wenigstens einen Kanal auf jeder Seite aufweist.
Vorrichtung zur genetischen Analyse nach Anspruch 1, wobei das Elastomerteil eine flüssigkeitsdichte Abdichtung auf dem Glasobjektträger liefert ohne die Notwendigkeit von Haftmitteln, Dichtungen oder Abdichtungsteilen zwischen dem Glasobjektträger und dem Elastomerteil.
Vorrichtung zur genetischen Analyse nach Anspruch 4, wobei das Elastomerteil aus einem Material hergestellt ist, ausgewählt aus der Gruppe, welche Polydimethylsiloxan (PDMS), flüssigen Silikonkautschuk (LSR) und elastomeres Material mit einer inhärenten Dichtungsneigung umfaßt.
Vorrichtung zur genetischen Analyse zum Feststellen von DNA oder Oligonukleotiden nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse einen ersten Abschnitt (11) und einen zweiten Abschnitt (12) aufweist, wobei der erste Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt in Eingriff ist, der wenigstens eine Glasobjektträger (16) zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt angeordnet ist, das Elastomerteil zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt angeordnet ist, so daß, wenn sie zusammengebaut sind, der erste Gehäuseabschnitt und der zweite Gehäuseabschnitt das Elastomerteil in eine Abdichtungsanordnung mit dem wenigstens einen Glasobjektträger zwingen.
Vorrichtung zur genetischen Analyse nach Anspruch 6, welche weiterhin ein Fenster durch den ersten Gehäuseabschnitt angrenzend zu der Anordnungsstelle umfaßt, so daß eine Analyse der Anordnungsstelle durch dieses hindurch durchgeführt werden kann.
Vorrichtung zur genetischen Analyse nach Anspruch 6, wobei mehrere Einlaßöffnungen und mehrere Auslaßöffnungen in dem Elastomerteil vorgesehen sind.
Vorrichtung zur genetischen Analyse nach Anspruch 6, wobei zwei Glasobjektträger vorgesehen sind und jeweils einer auf jeder Seite des Elastomerteils angeordnet ist und wobei das Elastomerteil wenigstens einen Kanal auf jeder Seite aufweist.
Vorrichtung zur genetischen Analyse nach Anspruch 6, wobei das Elastomerteil eine flüssigkeitsdichte Abdichtung auf dem Glasobjektträger liefert ohne die Notwendigkeit von Haftstoffen, Dichtungen oder Abdichtungsteilen zwischen dem Glasobjektträger und dem Elastomerteil.
Vorrichtung zur genetischen Analyse nach Anspruch 10, wobei das Elastomerteil aus einem Material hergestellt ist, ausgewählt aus der Gruppe, die Polydimethylsiloxan (PDMS), flüssigen Silikonkautschuk (LSR) und elastomeres Material mit einer inhärenten Abdichtungsneigung umfaßt.
System zum Analysieren von DNA oder Oligonukleotiden mit einer Trägerbasis, wobei die Trägerbasis (60) ein Gehäuse mit einem Steuerungsabschnitt und einem Aufnahmeabschnitt aufweist, wobei der Aufnahmeabschnitt einen Raum (62) hat, in welchem mehrere Vorrichtungen zur genetischen Analyse nach Anspruch 1 angeordnet sind, und wobei der Steuerungsabschnitt (64) einen Mechanismus zum Entfernen von Abfallmaterialien, die von den Vorrichtungen zur genetischen Analyse ausgestoßen werden, aufweist.
System nach Anspruch 12, welches weiterhin Auswertungsmittel zur Untersuchung des wenigstens einen Objektträgers aufweist.
Verfahren zur Auswertung von DNA oder Oligonukleotiden, bei dem man Oligonukleotidanordnungen auf einen Glasobjektträger aufbringt, den Glasobjektträger in einer Vorrichtung zur genetischen Analyse, die ein Gehäuse und ein Elastomerlagenteil aufweist, installiert, wobei das Elastomerlagenteil wenigstens einen Kanal, eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung hat, den Glasobjektträger in eine Abdichtungsanordnung mit der Elastomerlage in dem Gehäuse zwingt, Proben und Reagenzien durch die Einlaßöffnung, den Kanal und die Auslaßöffnung zum Inkontaktbringen der Oligonukleotidanordnung mit den Proben und den Reagenzien hindurchleitet und die Oligonukleotidanordnungen auf dem Glasobjektträger auswertet.
Verfahren zur Auswertung von DNA oder Oligonukleotiden nach Anspruch 14, welches die Stufe umfaßt, bei der man die Vorrichtung zur genetischen Analyse vor der Auswertungsstufe zerlegt.