DE69801614T2

DE69801614T2 - Auf einmal betätigte Mehr-Reakionsgefäss-Einheit

Info

Publication number: DE69801614T2
Application number: DE69801614T
Authority: DE
Inventors: Stuart Gilmour Macdonald
Original assignee: Ortho Clinical Diagnostics Inc
Current assignee: Ortho Clinical Diagnostics Inc
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 2002-05-08
Anticipated expiration: 2018-05-19
Also published as: DE69801614D1; ATE205545T1; JPH114677A; CA2237539A1; AU729256B2; CA2237539C; AU6597698A; EP0879895B1; JP4286926B2; US5997820A; EP0879895A3; EP0879895A2

Description

Diese Erfindung betrifft ein Reaktionsgefäß zur Durchführung der Amplifikation und dem Nachweis von Nukleinsäurematerialien, bevorzugt durch homogene PCR.
Es ist bekannt, PCR-Amplifikation und dann Trennung und Nachweis von gefangenem gezieltem Nukleinsäurematerial in einem geschlossenen Behälter durchzuführen, wobei solche Behälter einzeln, jedoch parallel, in einem Prozessor verarbeitet werden. Beispiele sind in US-A-5,229,297 für den Behälter und US-A-5,089,233 für den Prozessor beschrieben. Diese Beispiele werden primär für heterogene PCR verwendet, die auf der Amplifikation und dem Nachweis, die in getrennten Kammern und getrennten Schritten durchgeführt werden, beruht. Obwohl solch ein System ein Durchbruch bei der Verwendung von PCR für diagnostische Zwecke ist, weist dieses aufgrund der Begrenzung, die einer Übertragungskontamination bei den im Augenblick zu verwendenden Behältern vorbeugt, einen kleinen Nachteil auf: jeder Behälter muß getrennt mit Probe beladen werden, und dann versiegelt werden, und das amplifizierte Ziel muß zu einer getrennten Nachweisstelle bewegt werden. Im Gegensatz dazu ist es bekannt, daß homogene PCR keine Trenn-Bearbeitung der Amplifikation und den Nachweis in getrennten Kammern erfordert.
Es bestand daher vor dieser Erfindung der Bedarf für eine Vorrichtung, die es erlaubt, homogene PCR in einer Vielzahl von Behältern durchzuführen, die mit Proben beladen werden, und dann alle gleichzeitig und zusammen, versiegelt werden.
Die Erfindung wird genauer wie folgt erreicht:
Ein Reaktionsgefäß für die getrennte Amplifizierung und den Nachweis von Nukleinsäurematerial, umfassend:
eine Vielzahl von aneinander angrenzenden Kammern, wobei jede Kammer eine vordere Wand, eine hintere Wand, zwei Seitenwände und eine Bodenwand umfaßt, wobei die vorderen und hinteren Wände in einer oberen Öffnung an der oberen Kante von jeder der vorderen und hinteren Wände enden, wobei eine Seitenwand jeder Kammer eine Seitenwand gemeinsam mit einer angrenzenden Kammer umfaßt, um so die Kammern integral Seite- an -Seite zu verbinden;
wobei die vordere Wand jeder Kammer einen Zugangseinlaß für Flüssigkeiten einschließt, die alle Kammern unterhalb der oberen Kanten überspannt, wobei die gemeinsamen Seitenwände an dem Einlaß enden; und
einen beweglichen Elastomer-Stöpsel, der innerhalb der oberen Öffnung über dem Einlaß montiert ist, und so geformt ist, um den Einlaß aller Kammern zu blockieren und alle Kammern zu verstopfen, wenn unterhalb der oberen Kante bewegt, wobei der Stöpsel sich über alle Kammern in dem Gefäß erstreckt, um so den Einlaß gleichzeitig für alle der Kammern abzuschließen, wenn der unterhalb der oberen Kante bewegt.
Daher ist es ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung, daß ein Reaktionsgefäß zur Verfügung gestellt wird, das es erlaubt homogene PCR in einer Vielzahl von Behältern gleichzeitig durchzuführen, wobei keine Bewegung zwischen den Stationen benötigt wird, sobald das Gefäß mit allen Flüssigkeiten, die vorhanden sind, geschlossen wird.
Andere vorteilhafte Merkmale werden unter Bezug auf die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich, wenn im Hinblick auf die beigefügten Zeichnungen gelesen.
Fig. 1 zeigt eine Vorderaufsicht auf ein Gefäß, das gemäß der Erfindung konstruiert wurde; und
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt im allgemeinen entlang der Linie II-II von Fig. 1.
Die folgende Beschreibung beschreibt eine bevorzugte Ausführungsform, in der die Gefäße eine besondere Form aufweisen und für homogene PCR-Reaktionen verwendet werden. Zusätzlich ist die Erfindung unabhängig von der Form des Gefäßes und den Reaktionen darin brauchbar, unter der Voraussetzung, daß die vordere Wand eine Flüssigkeitszugangseinlaß, wie beschrieben, aufweist, der für alle Behälter durch einen gemeinsamen Stöpsel versiegelt wird.
Solch ein Reaktionsgefäß kann so hergestellt werden, um thermaldünn zu sein, gemeint ist, daß es durch mindestens eine ihrer hauptsächlichen Wandoberflächen eine schnelle Wärmetransfermöglichkeit aufweist, die eine exponentielle Zeitkonstante in der Größenordnung von 3-5 s für ein Flüssigkeitsvolumen in der Größenordnung von 100 ul ergibt. Daher ist die thermale Zeitkonstante für jede der Kammern des Gefäßes mit der von der Küvette von US- A-5,229,297, Spalte 8, Zeilen 58-68, vergleichbar.
Das Gefäß weist ebenfalls eine Form auf, die einen Fluoreszenznachweis für homogene PCR- Reaktionen erlaubt, wobei eine DNA-Probe verwendet wird, die einen Fluoreszenzmarker an einem Ende trägt. Brauchbare Sonden, die solche Markierungen verwenden, sind zum Beispiel in Nature Biotechnology, Volume 14, März 1996, Seiten 264 und 303-308, beschrieben. Wenn erhitzt, entwinden sie sich zu einer Form, die mit einem komplementären DNA- Zielstrang hybridisieren kann, wobei ein Doppelstrang produziert wird, der in Abhängigkeit von der Menge des Ziels, an das sie hybridisiert ist, fluoreszieren wird. (Solche Sonden werden durch ein Quenching-Molekül an der Fluoreszenz gehindert, wenn sie nicht hybridisiert sind.)
Genauer wird in Fig. 1 ein Gefäß 10 dargestellt, das aus einer Vielzahl von integral miteinander verbundenen Kammern 12, 14, 16, 18 gebildet ist, die alle eine gemeinsame Seitenwand 20 mit den angrenzenden ein oder zwei Kammern teilen. Die Seitenwände 21, 23 bilden die Endwände. Jede Kammer weist ebenfalls eine Rückwand 22 auf, Fig. 2, die allen Kammern gemein ist, zusammen mit einer gemeinsamen Vorderwand 24 und einer Bodenwand 26. Die oberen Kanten 30 der vorderen und hinteren Wände sind offen, um eine obere Öffnung 32 zu bilden, die einen beweglichen Elastomerstöpsel 40 hält, der sich über alle Kammern erstreckt. Der Stöpsel 40 ist bei 42, 44, 46 gezackt, Fig. 1, um es den Seitenwänden 20 so zu erlauben, innerhalb des Stöpsels zu schließen, wenn der Stöpsel, wie unten beschrieben, bewegt wird. Die Wände der Kammern, 12, 14, 16, 18 sind bevorzugterweise durchsichtiges Plastik von 0,02 inch Dicke.
Die Vorderwand 24 weist einen Flüssigkeitszuführungseinlaß 50 auf, der sich über alle Kammern. erstreckt, um es zu erlauben, eine Flüssigkeitsprobe zu injizieren. Die Vorderwand 24 ist auch an der Schulter 52 abgestuft, um die Dicke "t" der unteren Teile der Kammer zu verringern. Die Schulter 52 ist ebenfalls effektiv, um gegen die Oberfläche 54 des Stöpsels 40 zu schließen, wenn der Letztgenannte herunterbewegt wird, Pfeil 56, Fig. 2.
Jedes feste Plastik, das transparent gegenüber dem Fluoreszenzsignal ist, kann für das Gefäß verwendet werden, wie zum Beispiel Polystyrol, Akryl oder Polycarbonat.
In Bezug auf jede der Kammern, enthält jede Kammer zusammen mit PCR-Amplifikations- Reagenzien ein Nachweisreagenz oder -reagenzien, die für einen bestimmten Test spezifisch sind, der für diese Kammer einzig ist. Patienten-Proben-DNA wird durch die Öffnung 50 bei Pfeil 60 in alle Kammern injiziert, so daß jede 100 ul Flüssigkeit aufweist und der Stöpsel 40 wird herabbewegt; Pfeil 56, um die Öffnung 50 zu verschließen, sowie die Verbindung jeder Kammer mit den anderen Kammern. Die Amplifizierung wird dann durch Erhitzen und Abkühlen, wie durch das gut bekannte PCR-Verfahren vorgegeben, erreicht, bis ausreichend Ziel-DNA hergestellt ist, um ein nachweisbares Fluoreszenzsignal zu geben.

Claims

1. Reaktionsgefäß zur begrenzten Amplifikation und Nachweis von Nukleinsäurematerial, umfassend:

eine Vielzahl von aneinander angrenzenden Kammern, wobei jede Kammer eine vordere Wand, eine hintere Wand, zwei Seitenwände und einen Boden umfaßt, wobei die vorderen und hinteren Wände in einer oberen Öffnung bei einer oberen Kante der vorderen und hinteren Wände enden, wobei eine Seitenwand von jeder Kammer eine mit einer angrenzenden Kammer gemeinsame Seitenwand umfaßt, um so die Kammern Seite- an -Seite integral zu verbinden;

wobei die vordere Wand jeder Kammer einen Flüssigkeitszugangseinlaß einschließt, der alle Kammern unterhalb der oberen Kante überspannt, wobei die gemeinsamen Seitenwände an dem Einlaß enden; und

einen beweglichen elastomeren Stöpsel, der innerhalb der oberen Öffnung oberhalb des Einlasses montiert ist, so geformt, um den Einlaß von jeder der Kammern zu blockieren und jede Kammer zu stopfen wenn er unter die oberen Kante bewegt wird, wobei der Stöpsel sich über alle der Kammern in dem Gefäß hinweg erstreckt, um so den Einlaß gleichzeitig für alle der Kammern abzudichten, wenn er unter die oberen Kante bewegt wird.

2. Gefäß wie definiert in Anspruch 1, wobei jede Kammer ein gegenüber der oberen Öffnung liegendes Bodenteil einschließt, wobei die Bodenteile eine Ausdehnung zwischen den vorderen und hinteren Wänden aufweisen, die schmaler ist, als die entsprechende Ausdehnung, die an die oberen Kanten angrenzt.

3. Gefäß wie definiert in Anspruch 2, wobei das Bodenteil über eine Schulter in der Vorderwand mit dem Flüssigkeitszugangseinlaß verbunden ist, wobei die Schulter effektiv ist, um gegen den Stöpsel zu versiegeln, wenn der Stöpsel bewegt wird, um den Einlaß abzudichten.