FR2777293A1 - ELECTRO-SEPARATION PROCESS OF A BIOLOGICAL SAMPLE AND IMPLEMENTATION DEVICE - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé d'électro-séparation d'uneThe present invention relates to a method of electro-separation of a
fraction nucléique à partir d'un lysat cellulaire, ainsi que tout dispositif, notamment à usage unique, pour la mise en oeuvre dudit nucleic fraction from a cell lysate, as well as any device, in particular for single use, for the implementation of said
procédé d'électro-séparation.electro-separation process.
Différents procédés, mais aussi dispositifs, ont été à ce jour proposés ou décrits, aux fins de séparer un matériel nucléique ou une Various methods, but also devices, have been proposed or described to date, for the purpose of separating a nucleic material or a
fraction nucléique, à partir d'un lysat cellulaire. nucleic fraction, from a cell lysate.
Par " séparation ", on entend de manière générique tout processus permettant d'enrichir ou concentrer un milieu, isoler ou déterminer (de manière qualitative et/ou quantitative) dans un milieu complexe, au moins un matériel nucléique, c'est à dire de l'acide By "separation" is meant generically any process making it possible to enrich or concentrate a medium, to isolate or to determine (qualitatively and / or quantitatively) in a complex medium, at least one nucleic material, ie acid
désoxyribonucléique (ADN) et/ou de l'acide ribonucléique (ARN). deoxyribonucleic (DNA) and / or ribonucleic acid (RNA).
Conformément au document de la Société ISCO, dénommé ISCO Applications (Bulletin 54, " Electroelution of Nucleic Acids and Proteins from Gels, and Electrophoretic Concentration of Macromolecules According to the document of the ISCO Company, called ISCO Applications (Bulletin 54, "Electroelution of Nucleic Acids and Proteins from Gels, and Electrophoretic Concentration of Macromolecules
1989), il est décrit un dispositif d'électro-élution, et non d'électro- 1989), an electro-elution device is described, not an electro-
séparation comprenant: - un premier réservoir pour une première solution tampon, comportant deux compartiment opposés, fermés chacun par une membrane perméable, I'une de section importante, et l'autre de section faible, et présentant chacune un seuil de coupure permettant de retenir le matériel nucléique ou protéique d'intérêt, - un second réservoir pour une deuxième solution tampon, identique ou différente de la première solution tampon, séparé du premier réservoir par lesdites membranes, - deux électrodes en contact électrique avec la seconde solution tampon, générant un champ électrique traversant les deux membranes perméables, de celle de section importante à celle de section separation comprising: - a first reservoir for a first buffer solution, comprising two opposite compartments, each closed by a permeable membrane, one of large section, the other of small section, and each having a cut-off threshold making it possible to retain the nucleic or protein material of interest, - a second reservoir for a second buffer solution, identical or different from the first buffer solution, separated from the first reservoir by said membranes, - two electrodes in electrical contact with the second buffer solution, generating a electric field crossing the two permeable membranes, from that of large section to that of section
faible, et donc traversant la première solution tampon. weak, and therefore crossing the first buffer solution.
Ce dispositif sert à concentrer une fraction nucléique ou protéique, déjà relativement pure mais diluée, en disposant cette fraction sur la membrane de section importante, et en recueillant sur la membrane de section faible la même fraction, mais concentrée. La concentration est obtenue du fait du transport des biomolécules par les lignes de champ This device is used to concentrate a nucleic or protein fraction, already relatively pure but diluted, by placing this fraction on the membrane of large section, and by collecting on the membrane of small section the same fraction, but concentrated. The concentration is obtained due to the transport of biomolecules by the field lines
électrique, qui se concentrent au niveau de la membrane de faible section. electric, which are concentrated at the level of the membrane of small section.
Il ne s'agit donc ni d'un procédé, ni d'un dispositif de séparation, au sens de la définition précédente, c'est à dire au sens o à partir d'un milieu complexe on sépare ou isole un matériel biologique d'intérêt. D'autre part, aux fins de séparer un matériel nucléique, on connaît la demande de brevet publiée sous le numéro WO 97/41219, qui divulgue un procédé pour capturer des acides nucléiques à partir d'un mélange constitué par exemple de cellules lysées. Le procédé nécessite de déposer une électrode dans le mélange, d'appliquer à l'électrode un voltage permettant d'attirer les acides nucléiques, puis d'enlever l'électrode recouverte par les acides nucléiques. L'électrode recouverte des acides nucléiques est alors plongée dans une solution permettant, par inversion du courant, de libérer les acides nucléiques qui sont ensuite directement amplifiables. Le voltage appliqué pour pouvoir effectuer une amplification est de préférence de 0,5 à 3 volts pendant environ 30 secondes. Ce procédé, bien qu'utile pour séparer des plasmides contenus dans des cellules E.coli lysées par chauffage, n'est pas adapté pour séparer l'ADN et/ou 'ARN d'un lysat plus complexe de cellules, It is therefore neither a process, nor a separation device, within the meaning of the preceding definition, that is to say in the sense that from a complex medium, a biological material is separated or isolated d 'interest. On the other hand, for the purpose of separating a nucleic material, there is known the patent application published under the number WO 97/41219, which discloses a method for capturing nucleic acids from a mixture consisting for example of lysed cells. The process requires depositing an electrode in the mixture, applying a voltage to the electrode to attract the nucleic acids, then removing the electrode covered by the nucleic acids. The electrode covered with nucleic acids is then immersed in a solution allowing, by reversing the current, to release the nucleic acids which are then directly amplifiable. The voltage applied to be able to carry out an amplification is preferably from 0.5 to 3 volts for approximately 30 seconds. This process, although useful for separating plasmids contained in heat-lysed E. coli cells, is not suitable for separating DNA and / or RNA from a more complex cell lysate,
notamment provenant d'un échantillon biologique. especially from a biological sample.
Au terme de cet inventaire, aucun procédé n'apparaît permettre de séparer de manière simple et efficace, un matériel nucléique d'un matériel non nucléique, notamment protéique, à partir d'un lysat cellulaire complexe. La présente invention se propose d'apporter une solution à ce problème non résolu. Pour ce faire, un premier objet selon l'invention est un procédé d'électro-séparation d'un échantillon biologique contenant à la fois un matériel nucléique et un matériel non nucléique, par exemple protéique, selon lequel: (a) on dispose d'une solution tampon, (b) on dispose d'une membrane perméable en contact d'un côté avec la solution tampon, et ayant un seuil de coupure prédéterminé permettant d'arrêter le matériel nucléique au moins, du côté de ladite solution tampon, (c) on établit un champ électrique, dont les lignes de force passent au sein de ladite solution tampon, et traversent la membrane perméable, (d) on dispose l'échantillon biologique dans la solution tampon, en amont de la membrane, selon le sens de circulation du matériel nucléique généré par le champ électrique, le procédé ayant comme caractéristique: - d'appliquer le champ électrique pendant une durée définie, d'une part, par la présence du matériel nucléique au niveau de la membrane, et d'autre part, par le fait que le matériel non nucléique n'a pas migré et/ou est en cours de migration, At the end of this inventory, no method appears to make it possible to separate in a simple and efficient manner, a nucleic material from a non-nucleic material, in particular protein material, from a complex cell lysate. The present invention proposes to provide a solution to this unsolved problem. To do this, a first object according to the invention is a method of electro-separation of a biological sample containing both a nucleic material and a non-nucleic material, for example protein, according to which: (a) we have available a buffer solution, (b) there is a permeable membrane in contact on one side with the buffer solution, and having a predetermined cut-off threshold making it possible to stop the nucleic material at least, on the side of said buffer solution, (c) an electric field is established, the lines of force of which pass within said buffer solution, and pass through the permeable membrane, (d) the biological sample is placed in the buffer solution, upstream of the membrane, according to the direction of circulation of the nucleic material generated by the electric field, the process having as characteristic: - to apply the electric field for a defined duration, on the one hand, by the presence of the nucleic material at the level of the m on the other hand, by the fact that the non-nucleic material has not migrated and / or is in the process of migration,
- de prélever le matériel nucléique. - to collect the nucleic material.
L'invention conçerne également un procédé d'électro-séparation d'un échantillon biologique contenant des cellules renfermant du matériel nucléique, selon lequel: (a) on dispose d'une solution tampon, (b) on dispose d'une membrane perméable en contact d'un côté avec la solution tampon, et ayant un seuil de coupure prédéterminé permettant d'arrêter le matériel nucléique au moins, du côté de ladite solution tampon, (c) on établit un champ électrique, dont les lignes de force passent au sein de la solution tampon, et traversent la membrane perméable, (d) on dispose l'échantillon biologique dans la solution tampon, en amont de la membrane, selon le sens de circulation du matériel nucléique généré par le champ électrique, caractérisé en ce qu'il consiste, - à appliquer un premier champ électrique pour lyser les cellules, - à appliquer un second champ électrique pendant une durée définie, d'une part, par la présence du matériel nucléique au niveau de la membrane, et d'autre part, par le fait que le matériel non nucléique n'a pas migré et/ou est en cours de migration, The invention also relates to a process for the electro-separation of a biological sample containing cells containing nucleic material, according to which: (a) a buffer solution is available, (b) a membrane permeable in contact on one side with the buffer solution, and having a predetermined cut-off threshold making it possible to stop the nucleic material at least, on the side of said buffer solution, (c) an electric field is established, the lines of force of which pass through within the buffer solution, and pass through the permeable membrane, (d) the biological sample is placed in the buffer solution, upstream of the membrane, according to the direction of circulation of the nucleic material generated by the electric field, characterized in that 'it consists of - applying a first electric field to lyse the cells, - applying a second electric field for a defined period, on the one hand, by the presence of nucleic material at the level of membrane, and secondly, by the fact that the non-nucleic material has not migrated and / or is in the process of migration,
- à prélever le matériel nucléique. - to collect the nucleic material.
Par "électro-séparation " dans la présente invention, on entend que des molécules présentes ensemble dans un milieu, et pouvant présenter des charges électriques identiques, sont distinguées les unes des autres dans ledit milieu en raison de leurs cinétiques respectivement différentes dans un même champ électrique. Le procédé selon l'invention apporte l'avantage essentiel d'obtenir rapidement et facilement une fraction nucléique exempte d'autres constituants, notamment protéines, directement amplifiable, à partir d'un lysat cellulaire. On connait les difficultés liées aux techniques d'amplification, notamment pour les échantillons de type respiratoire, en ce que la fraction à amplifier doit être exempte d'inhibiteurs. Par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, les inhibiteurs protéiques des By “electro-separation” in the present invention, it is meant that molecules present together in a medium, and being able to present identical electrical charges, are distinguished from each other in said medium because of their respectively different kinetics in the same field. electric. The method according to the invention provides the essential advantage of quickly and easily obtaining a nucleic fraction free of other constituents, in particular proteins, directly amplifiable, from a cell lysate. We know the difficulties associated with amplification techniques, especially for respiratory type samples, in that the fraction to be amplified must be free of inhibitors. By implementing the method according to the invention, the protein inhibitors of
techniques d'amplification sont pratiquement éliminés. amplification techniques are virtually eliminated.
La fraction enrichie en matériel nucléique, comprenant l'ADN et/ou l'ARN, que l'on obtient par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, est directement amplifiable par les techniques couramment utilisées, telles que notamment la technique PCR pour les ADN et la The fraction enriched in nucleic material, comprising DNA and / or RNA, which is obtained by the implementation of the method according to the invention, is directly amplifiable by the techniques commonly used, such as in particular the PCR technique for DNA and
technique NASBA pour les ARN.NASBA technique for NRAs.
Dans un autre mode de réalisation selon l'invention, l'échantillon biologique est disposé sur une autre membrane, du côté de In another embodiment according to the invention, the biological sample is placed on another membrane, on the side of
cette dernière en contact avec la solution tampon. the latter in contact with the buffer solution.
Dans un mode de réalisation préféré selon l'invention, le temps d'application du champ électrique est au plus de 30 minutes, et In a preferred embodiment according to the invention, the time of application of the electric field is at most 30 minutes, and
préférentiellement compris entre 5 et 30 minutes. preferably between 5 and 30 minutes.
Dans un mode de réalisation très préféré selon l'invention, la durée de migration de la fraction nucléique est de 10 à 20 minutes, de In a very preferred embodiment according to the invention, the duration of migration of the nucleic fraction is from 10 to 20 minutes, from
préférence encore de 1 5 minutes.preferably another 15 minutes.
Dans un mode de réalisation préféré selon l'invention, la valeur de la molarité de la solution tampon est au moins égale à 0,1 mol/I, et In a preferred embodiment according to the invention, the value of the molarity of the buffer solution is at least equal to 0.1 mol / I, and
préférentiellement comprise entre 0,1 et 5 mol/I. preferably between 0.1 and 5 mol / I.
La molarité de la solution tampon étant comprise entre 0,1 et 5 mol/l, on peut effectivement, soit ne mettre qu'une même solution tampon dans les deux compartiments, soit mettre deux solutions tampon The molarity of the buffer solution being between 0.1 and 5 mol / l, it is actually possible either to put only one buffer solution in the two compartments, or to put two buffer solutions
différentes dans les deux compartiments. different in the two compartments.
La molarité de la solution tampon peut être la même dans les deux compartiments et sera comprise entre 0,1 et 1 mol/li, de préférence The molarity of the buffer solution can be the same in the two compartments and will be between 0.1 and 1 mol / li, preferably
encore de 0,1 mol/I.another 0.1 mol / l.
La molarité de la solution tampon peut être différente dans les deux compartiments et sera respectivement de préférence de 0,1 mol/I The molarity of the buffer solution can be different in the two compartments and will preferably be 0.1 mol / I respectively
dans le premier compartiment et de 1 mol/I dans le second compartiment. in the first compartment and 1 mol / I in the second compartment.
Dans un mode de réalisation préféré selon l'invention, le champ électrique a une valeur comprise entre 100 et 250 V, et préférentiellement égale à 150 V. Dans un autre mode de réalisation très préféré selon l'invention, la distance séparant l'échantillon biologique de la membrane perméable, en suivant les lignes de force du champ électrique, est au moins égale à 30 In a preferred embodiment according to the invention, the electric field has a value between 100 and 250 V, and preferably equal to 150 V. In another very preferred embodiment according to the invention, the distance between the sample biological permeable membrane, following the lines of force of the electric field, is at least equal to 30
mm, et préférentiellement à 75 mm. mm, and preferably 75 mm.
Le lysat cellulaire à partir duquel on effectue le procédé selon I'invention peut être un lysat cellulaire provenant d'une culture simple ou complexe, c'est à dire comprenant différentes cellules, ou peut être également un échantillon biologique, tel que notamment du sang, de The cell lysate from which the process according to the invention is carried out can be a cell lysate originating from a simple or complex culture, that is to say comprising different cells, or can also be a biological sample, such as in particular blood , of
l'urine et un crachat de type respiratoire. urine and a respiratory type sputum.
Le lysat cellulaire à partir duquel on obtient la fraction nucléique, soumis ensuite au procédé selon l'invention, peut être obtenu par différentes techniques de lyse, notamment la lyse par choc mécanique, The cell lysate from which the nucleic fraction is obtained, then subjected to the method according to the invention, can be obtained by various lysis techniques, in particular lysis by mechanical shock,
par choc électrique et autres.by electric shock and others.
Dans un mode de réalisation préféré selon l'invention, l'échantillon biologique résulte directement de la lyse d'un échantillon cellulaire, notamment par voie mécanique ou électrique. Ce mode de réalisation est effectué dans le même dispositif, comme cela est In a preferred embodiment according to the invention, the biological sample results directly from the lysis of a cell sample, in particular by mechanical or electrical means. This embodiment is carried out in the same device, as is
revendiqué dans la revendication 2. claimed in claim 2.
Dans un autre mode de réalisation préféré selon l'invention, le lysat cellulaire est obtenu à partir d'un prélèvement d'un liquide corporel, In another preferred embodiment according to the invention, the cell lysate is obtained from a sample of a body fluid,
par exemple sang ou crachat respiratoire. for example blood or respiratory sputum.
Lorsque l'échantillon biologique est du sang, on préfère que le When the biological sample is blood, it is preferred that the
pH de la solution tampon soit de 7.pH of the buffer solution is 7.
La membrane récupérant la fraction enrichie en matériel nucléique présente un seuil de coupure prédéterminée, de préférence The membrane recovering the fraction enriched in nucleic material has a predetermined cutoff threshold, preferably
inférieure à 100 kDa.less than 100 kDa.
Lorsque l'échantillon biologique est du sang, la porosité de la When the biological sample is blood, the porosity of the
membrane à la cathode sera de préférence supérieure à 10 kDa. membrane at the cathode will preferably be greater than 10 kDa.
Dans un mode de réalisation préféré selon l'invention, on ajoute In a preferred embodiment according to the invention,
une protéinase à l'échantillon biologique. a proteinase to the biological sample.
Dans encore un autre mode de réalisation préféré selon l'invention, la fraction enrichie en matériel nucléique est directement In yet another preferred embodiment according to the invention, the fraction enriched in nucleic material is directly
soumise à une étape subséquente d'amplification. subject to a subsequent amplification step.
La lyse cellulaire sera de préférence encore effectuée par lyse The cell lysis will preferably still be carried out by lysis
électrique en présence de protéinase K et d'un détergent. electric in the presence of proteinase K and a detergent.
Un second objet selon l'invention est un dispositif à usage unique pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, comprenant un support ou base, dans lequel sont rassemblés et intégrés, ainsi qu'agencés entre eux, les différents moyens, notamment électrodes, requis pour l'électroséparation, ainsi que des moyens d'interfaçage dudit support avec l'extérieur, d'une part pour le transfert des différents fluides ou liquides vers et/ou hors du support, dont l'échantillon biologique, la solution tampon, et la fraction enrichie en matériel nucléique, et d'autre part pour l'alimentation et la commande des moyens électriques requis au A second object according to the invention is a single-use device for implementing a method according to the invention, comprising a support or base, in which the various means are assembled and integrated, as well as arranged between them , in particular electrodes, required for electro-separation, as well as means for interfacing said support with the outside, on the one hand for the transfer of the various fluids or liquids to and / or out of the support, including the biological sample, the buffer solution, and the fraction enriched in nucleic material, and on the other hand for the supply and control of the electrical means required for
moins pour l'électroséparation, dont celle du champ électrique. less for electro-separation, including that of the electric field.
Dans un mode de réalisation préféré selon l'invention, le dispositif comprend un moyen de réception de l'échantillon biologique; un réservoir pour la solution tampon, comportant un compartiment fermé par la membrane perméable, communiquant à une extrémité opposée audit compartiment avec le moyen de réception de l'échantillon biologique, ledit réservoir étant destiné à recevoir une première solution tampon; et un second réservoir pour une seconde solution tampon, identique ou différente de la première solution tampon, séparé du premier réservoir uniquement par ladite membrane; deux électrodes de génération du champ électrique, I'une au contact de la première solution tampon, en amont de la membrane selon le sens de circulation du matériel nucléique, et l'autre au contact de la seconde solution tampon; et un moyen d'extraction de la fraction enrichie en matériel nucléique du compartiment fermé par la membrane. Dans un mode de réalisation très préféré selon l'invention, le réservoir comprend un autre compartiment, pour la réception d'au moins une fraction obtenue à partir de l'échantillon biologique, disposé en amont dudit compartiment selon le sens de circulation du matériel nucléique, communiquant avec le moyen de réception de l'échantillon biologique. Dans un autre mode de réalisation préféré selon l'invention, les deux réservoirs communiquent respectivement avec des évents d'aération, In a preferred embodiment according to the invention, the device comprises means for receiving the biological sample; a reservoir for the buffer solution, comprising a compartment closed by the permeable membrane, communicating at an end opposite to said compartment with the means for receiving the biological sample, said reservoir being intended to receive a first buffer solution; and a second reservoir for a second buffer solution, identical or different from the first buffer solution, separated from the first reservoir only by said membrane; two electrodes for generating the electric field, one in contact with the first buffer solution, upstream of the membrane in the direction of flow of the nucleic material, and the other in contact with the second buffer solution; and a means of extracting the fraction enriched in nucleic material from the compartment closed by the membrane. In a very preferred embodiment according to the invention, the reservoir comprises another compartment, for the reception of at least a fraction obtained from the biological sample, disposed upstream of said compartment according to the direction of circulation of the nucleic material. , communicating with the means for receiving the biological sample. In another preferred embodiment according to the invention, the two tanks communicate respectively with ventilation vents,
et avec au moins un canal de remplissage. and with at least one filling channel.
Dans encore un autre mode de réalisation préféré selon l'invention, un puits intermédiaire est disposé et communique entre le In yet another preferred embodiment according to the invention, an intermediate well is arranged and communicates between the
moyen de réception de l'échantillon biologique et le premier réservoir. means for receiving the biological sample and the first reservoir.
Dans encore un autre mode de réalisation préféré selon l'invention, le puits intermédiaire est pourvu de moyens permettant de In yet another preferred embodiment according to the invention, the intermediate well is provided with means making it possible to
lyser un échantillon cellulaire.lyse a cell sample.
Dans encore un autre mode de réalisation préféré selon l'invention, le puits intermédiaire est pourvu d'électrodes assurant une lyse In yet another preferred embodiment according to the invention, the intermediate well is provided with electrodes ensuring lysis
dudit échantillon cellulaire.of said cell sample.
Dans encore un autre mode de réalisation préféré selon l'invention, le dispositif comprend, communiquant les uns avec les autres, un compartiment de réception du lysat, un puits intermédiaire de lyse, et In yet another preferred embodiment according to the invention, the device comprises, communicating with each other, a compartment for receiving the lysate, an intermediate lysis well, and
un compartiment de réception de la fraction enrichie en matériel nucléique. a compartment for receiving the fraction enriched in nucleic material.
Dans encore un autre mode de réalisation préféré selon l'invention, le volume du compartiment de réception du lysat est supérieur au volume du compartiment de réception de la fraction enrichie en matériel In yet another preferred embodiment according to the invention, the volume of the lysate receiving compartment is greater than the volume of the receiving compartment of the fraction enriched in material
nucléique.nucleic acid.
Dans encore un autre mode de réalisation préféré selon l'invention, la proportion entre les volumes des compartiments de réception du lysat et de réception de la fraction nucléique est comprise In yet another preferred embodiment according to the invention, the proportion between the volumes of the compartments for receiving the lysate and for receiving the nucleic fraction is included
entre 1/2 et 1/50, notamment entre 1/5 et 1/20. between 1/2 and 1/50, especially between 1/5 and 1/20.
Un troisième objet selon l'invention est l'utilisation du dispositif décrit ci-dessus pour électro-séparer une fraction d'acides nucléiques à A third object according to the invention is the use of the device described above for electro-separating a fraction of nucleic acids to
partir d'un lysat cellulaire.from a cell lysate.
Un quatrième objet selon l'invention est l'utilisation de la fraction électro-séparée par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention pour détecter et/ou identifier des acides nucléiques directement après amplification. La figure 1 représente shématiquement un appareil d'éléctroélution d'acides nucléiques et de protéines à partir de gel, et de concentration électrophorétique de macromolécules (Isco, Nebraska, USA) que l'on utilise dans un procédé différent, à savoir d'électro- séparation selon l'invention. Les compartiments A et B, dans lequel sont plongés deux électrodes négative et positive respectivement, sont remplis de tampon TBE lx; le compartiment C, comprenant une partie Cl et une partie C2, et le compartiment Cf sont remplis de tampon TBE 0.1x. Une membrane de dialyse est placée à l'interface des compartiments Cf et B A fourth object according to the invention is the use of the electro-separated fraction by the implementation of the method according to the invention for detecting and / or identifying nucleic acids directly after amplification. Figure 1 shows schematically an electroelution apparatus for nucleic acids and proteins from gel, and electrophoretic concentration of macromolecules (Isco, Nebraska, USA) which is used in a different process, namely electro - separation according to the invention. Compartments A and B, in which two negative and positive electrodes are immersed respectively, are filled with TBE lx buffer; compartment C, comprising a part C1 and a part C2, and compartment Cf are filled with TBE 0.1x buffer. A dialysis membrane is placed at the interface of compartments Cf and B
(porosité 100 kDa), et Cl et A (porosité 10 kDa). (porosity 100 kDa), and Cl and A (porosity 10 kDa).
La Figure 2 indique le pourcentage d'acides nucléiques de S. epidermidis récupérés dans le compartiment Cf, après migration à partir d'un lysat cellulaire obtenu par chocs mécaniques, déterminé par analyse avec un appareil Vidas (BioMerieux, France), selon l'exemple 2. En abscisse est représenté le temps de migration (minutes), et en ordonnée est représenté le pourcentage d'acides nucléiques récupérés dans le Figure 2 indicates the percentage of nucleic acids of S. epidermidis recovered in compartment Cf, after migration from a cell lysate obtained by mechanical shock, determined by analysis with a Vidas device (BioMerieux, France), according to example 2. On the abscissa is represented the migration time (minutes), and on the ordinate is represented the percentage of nucleic acids recovered in the
compartiment Cf, exprimé en unité relative de fluorescence. compartment Cf, expressed in relative fluorescence unit.
la Figure 3 présente la cinétique de récupération des protéines d'un lysat cellulaire. Le pourcentage des protéines du lysat bactérien est récupéré dans le compartiment Cf après migration à partir d'un lysat cellulaire obtenu par chocs mécaniques, déterminé par dosage Bradford, selon l'exemple 2. En abscisse est représenté le temps de migration (minutes), et en ordonnée est représenté le pourcentage d'acides nucléiques récupérés dans le compartiment Cf, exprimé en densité optique Figure 3 shows the kinetics of protein recovery from a cell lysate. The percentage of proteins of the bacterial lysate is recovered in compartment Cf after migration from a cell lysate obtained by mechanical shock, determined by Bradford assay, according to example 2. On the abscissa is represented the migration time (minutes), and on the ordinate is shown the percentage of nucleic acids recovered in the compartment Cf, expressed in optical density
(DO) à 595 nm.(DO) at 595 nm.
La Figure 4 présente la cinétique de récupération d'acides nucléiques à partir de lysat cellulaire. Le pourcentage d'acides nucléiques de Staphycoccus epidermidis est récupéré dans le compartiment Cf après migration à partir d'un lysat cellulaire obtenu par chocs électriques, déterminé par analyse avec un appareil Vidas, selon l'exemple 2. En abscisse est représenté le temps de migration (minutes), et en ordonnée est représenté le pourcentage d'acides nucléiques récupérés dans le Figure 4 shows the kinetics of nucleic acid recovery from cell lysate. The percentage of nucleic acids of Staphycoccus epidermidis is recovered in compartment Cf after migration from a cell lysate obtained by electric shock, determined by analysis with a Vidas device, according to example 2. On the abscissa is represented the time from migration (minutes), and on the ordinate is represented the percentage of nucleic acids recovered in the
compartiment Cf, exprimé en unité relative de fluorescence. compartment Cf, expressed in relative fluorescence unit.
La Figure 5 présente l'amplification des acides nucléiques purifiés à partir d'un lysat cellulaire. La quantité d'amplicons produits par PCR à partir de 10 pI de molécules d'ADN est récupérée dans le compartiment Cf à partir d'un lysat cellulaire obtenu par chocs mécaniques, après différents temps de migration, selon l'exemple 2. En abscisse est représenté le temps de migration (minutes), et en ordonnée est représenté le pourcentage d'acides nucléiques récupérés dans le Figure 5 shows the amplification of purified nucleic acids from a cell lysate. The amount of amplicons produced by PCR from 10 μl of DNA molecules is recovered in compartment Cf from a cell lysate obtained by mechanical shock, after different migration times, according to example 2. On the abscissa is represented the migration time (minutes), and on the ordinate is represented the percentage of nucleic acids recovered in the
compartiment Cf, exprimé en unité relative de fluorescence. compartment Cf, expressed in relative fluorescence unit.
La Figure 6 présente la quantité d'amplicons produits par PCR après lyse de différentes concentrations initiales de bactéries par chocs mécaniques, et migration de leur matériel nucléique pendant 15 minutes sous un champ électrique, selon l'exemple 2. En abscisse est représenté le nombre de bactéries initiales pour 200 pI de lysat, et en ordonnée est représenté le signal obtenu après PCR, exprimé en unité relative de fluorescence. La Figure 7 illustre la quantité d'amplicons produits par TMA après lyse de différentes concentrations initiales de bactéries par chocs mécaniques, et migration de leur matériel nucléique pendant 15 minutes sous champ électrique, selon l'exemple 2. En abscisse est représenté le nombre de bactéries initiales pour 200 pli de lysat, et en ordonnée est Figure 6 shows the amount of amplicons produced by PCR after lysis of different initial concentrations of bacteria by mechanical shock, and migration of their nucleic material for 15 minutes under an electric field, according to Example 2. On the abscissa is shown the number of initial bacteria for 200 μl of lysate, and on the ordinate is represented the signal obtained after PCR, expressed in relative unit of fluorescence. FIG. 7 illustrates the amount of amplicons produced by TMA after lysis of different initial concentrations of bacteria by mechanical shock, and migration of their nucleic material for 15 minutes under an electric field, according to example 2. On the abscissa is shown the number of initial bacteria per 200 fold of lysate, and on the ordinate is
représenté le signal obtenu après TMA, exprimé en DO x 1000. represented the signal obtained after TMA, expressed in OD x 1000.
La Figure 8 indique le pourcentage de protéines du sang récupéré dans le compartiment Cf en fonction du temps de migration d'un Figure 8 shows the percentage of blood proteins recovered in compartment Cf as a function of the migration time of a
échantillon clinique sanguin lysé par chocs mécaniques, selon l'exemple 3. clinical blood sample lysed by mechanical shock, according to Example 3.
En abscisse est représenté le temps de migration (minutes), et en ordonnée est représenté le pourcentage de protéines récupéré dans le On the abscissa is represented the migration time (minutes), and on the ordinate is represented the percentage of proteins recovered in the
compartiment Cf, exprimé en DO à 595 nm. compartment Cf, expressed as OD at 595 nm.
La Figure 9 indique le pourcentage de proteines d'un crachat récupéré dans le compartiment Cf en fonction du temps de migration d'un échantillon clinique de type respiratoire lysé par chocs mécaniques, selon l'exemple 2. En abscisse est représenté le temps de migration (minutes), et en ordonnée est représenté le pourcentage de protéines récupéré dans le Figure 9 indicates the percentage of proteins of a sputum recovered in compartment Cf as a function of the migration time of a clinical sample of respiratory type lysed by mechanical shock, according to example 2. On the abscissa is represented the migration time (minutes), and on the ordinate is represented the percentage of proteins recovered in the
compartiment Cf, exprimé en DO à 595 nm. compartment Cf, expressed as OD at 595 nm.
La Figure 10 montre l'élimination des inhibiteurs de la PCR initialement présent dans l'échantillon clinique de type respiratoire. Elle indique la quantité d'amplicons ADN produits par PCR à partir de Figure 10 shows the elimination of PCR inhibitors initially present in the respiratory type clinical sample. It indicates the quantity of DNA amplicons produced by PCR from
différentes quantités initiales d'ADN de S. epidermidis, selon l'exemple 5. different initial amounts of S. epidermidis DNA, according to Example 5.
En abscisse est représenté le nombre de copies d'ADN initiales pour 10 #I d'échantillon, et en ordonnées est représenté le signal obtenu après PCR, On the abscissa is represented the number of copies of initial DNA for 10 #I of sample, and on the ordinate is represented the signal obtained after PCR,
exprimé en unité relative de fluorescence. expressed in relative fluorescence unit.
La Figure 11 indique la quantité d'amplicons produits à partir de différentes quantités initiales de bactéries lysées et déposées dans le compartiment Cl. Chaque point représenté sur le graphe représente une valeur moyenne obtenue à partir de 13 crachats et aspirations bronchiques différents, selon l'exemple 5. En abscisse est représenté le nombre de copies d'ADN initiales pour 200 pIl d'échantillon, et en ordonnées est représenté le signal obtenu après PCR, exprimé en unité relative de fluorescence. La Figure 12 indique la quantité d'amplicons produits à partir de différentes quantités initiales de bactéries lysées par chocs mécaniques et déposées dans le compartiment Cl, selon l'exemple 5. L'étude a été réalisée en parallèle sur 4 crachats différents. En abscisse est représenté le nombre de copies d'ADN initiales pour 200 ul d'échantillon, et en ordonnées est représenté le signal obtenu après TMA, exprimé en DO x 1000. La figure 13 représente un dispositif à usage unique selon Figure 11 indicates the quantity of amplicons produced from different initial quantities of lysed bacteria and deposited in compartment Cl. Each point represented on the graph represents an average value obtained from 13 different sputum and bronchial aspirations, according to Example 5. On the abscissa is represented the number of copies of initial DNA for 200 μl of sample, and on the ordinate is represented the signal obtained after PCR, expressed in relative unit of fluorescence. Figure 12 shows the amount of amplicons produced from different initial amounts of bacteria lysed by mechanical shock and deposited in compartment Cl, according to Example 5. The study was carried out in parallel on 4 different sputum. On the abscissa is represented the number of copies of initial DNA for 200 μl of sample, and on the ordinate is represented the signal obtained after TMA, expressed in OD x 1000. FIG. 13 represents a disposable device according to
l'invention, vu en perspective.the invention, seen in perspective.
La figure 14 représente une vue de dessous du dispositif Figure 14 shows a bottom view of the device
représenté à la figure 13.shown in Figure 13.
La figure 15 représente représente une vue de dessus du Figure 15 shows a top view of the
dispositif représenté à la figure 13. device shown in Figure 13.
La figure 16 représente représente une vue en coupe, selon le FIG. 16 represents a sectional view, according to the
trait de coupe représenté à la figure 15, du dispositif selon la figure 13. cutting line shown in FIG. 15, of the device according to FIG. 13.
Exemple 1: Mode opératoire général pour mettre en oeuvre le Example 1: General procedure for implementing the
procédé selon l'invention.method according to the invention.
Il Le mode opératoire est basé sur l'utilisation d'un appareil d'éléctroélution d'acides nucléiques selon la figure 1. Un volume d'échantillon biologique est déposé soigneusement au fond du compartiment Cl. Les deux électrodes du circuit sont reliées à un générateur. Une tension constante de 150 V est appliquée aux bornes du générateur. L'intensité du circuit varie de 15 à 20 mA et la température du tampon dans le compartiment C varie de 23 à 30 C. Les molécules biologiques initialement déposées au fond du compartiment Cl migrent dans le champ électrique ainsi créé, à vitesse définie en fonction de leur charge et de leur taille. Après différents temps de migration, la tension aux bornes du générateur est arrêtée et les molécules ayant migrées vers la cathode et de poids moléculaire apparent inférieur ou égal à 10 kDa sont The operating mode is based on the use of a nucleic acid electroelution apparatus according to FIG. 1. A volume of biological sample is carefully deposited at the bottom of the compartment Cl. The two electrodes of the circuit are connected to a generator. A constant voltage of 150 V is applied across the generator. The intensity of the circuit varies from 15 to 20 mA and the temperature of the buffer in compartment C varies from 23 to 30 C. The biological molecules initially deposited at the bottom of compartment Cl migrate in the electric field thus created, at a speed defined as a function of their charge and their size. After different migration times, the voltage across the generator is stopped and the molecules that have migrated to the cathode and of apparent molecular weight less than or equal to 10 kDa are
recueillies dans le compartiment Cf dans un volume final de 200 pI. collected in compartment Cf in a final volume of 200 pI.
L'échantillon ainsi récupéré est conservé dans la glace avant analyse. The sample thus recovered is kept in ice before analysis.
L'échantillon biologique déposé dans le compartiment Cl peut être un matériel nucléique et/ou protéique purifié ou non, un lysat cellulaire, provenant d'un échantillon biologique tel que le sang, I'urine et un crachat de type respiratoire. Les lysats cellulaires étudiés ont été obtenus à partir de S. epidermidis, bactérie à paroi Gram+ (A054). Ces bactéries sont cultivées en milieu liquide BCC (Bouillon Coeur Cervelle, bioMerieux 41019). Avant lyse, elles sont mises en suspension, soit dans un prélèvement clinique (crachat liquéfié et décontaminé, sang, plasma, sérum....) soit en tampon de lyse (30 mM Tris-HCI, 5 mM EDTA, 100 mM NaCI pH 7.2). 300 pl de cette suspension cellulaire ont été lysés en suivant essentiellement deux protocoles: - Protocole de lyse par chocs mécaniques: 90 pivl de billes de verre de diamètre compris entre 90 et 150 pm, 3 billes de fer de diamètre 2 mm et 5 billes de verre de diamètre 3 mm sont placés dans un tube Falcon en présence de 300/1 de la suspension cellulaire, comme décrit The biological sample deposited in compartment C1 can be a nucleic and / or protein material, purified or not, a cell lysate, coming from a biological sample such as blood, urine and a respiratory type sputum. The cell lysates studied were obtained from S. epidermidis, Gram + walled bacteria (A054). These bacteria are grown in BCC liquid medium (Brain Heart Broth, bioMerieux 41019). Before lysis, they are suspended, either in a clinical sample (liquefied and decontaminated sputum, blood, plasma, serum, etc.) or in lysis buffer (30 mM Tris-HCI, 5 mM EDTA, 100 mM NaCI pH 7.2). 300 μl of this cell suspension were lysed by essentially following two protocols: - Lysis protocol by mechanical shock: 90 μl of glass beads with a diameter between 90 and 150 μm, 3 iron balls with a diameter of 2 mm and 5 beads 3 mm diameter glass are placed in a Falcon tube in the presence of 300/1 of the cell suspension, as described
dans le brevet (FR n 9712164). 6 mg /ml final de protéinase K (PK) (E.C. in the patent (FR n 9712164). 6 mg / ml final proteinase K (PK) (E.C.
3.4.21.14 Boehringer-Mannheim, ref. 1092766) peut être ajoutée à la suspension cellulaire. Le tube fermé est vortexé pendant deux minutes, à puissance maximale de l'appareil (Reax 2000, Heidolph). La suspension bacterienne ainsi traitée et récupérée est déposée immédiatement dans le compartiment C1 du dispositif décrit dans la Figure 1. Si la PK est présente dans la solution cellulaire, une incubation supplémentaire de 15 3.4.21.14 Boehringer-Mannheim, ref. 1092766) can be added to the cell suspension. The closed tube is vortexed for two minutes, at maximum power of the device (Reax 2000, Heidolph). The bacterial suspension thus treated and recovered is immediately deposited in compartment C1 of the device described in Figure 1. If the PK is present in the cell solution, an additional incubation of 15
minutes à 37 C est réalisée.minutes at 37 C is achieved.
- Protocole de lyse par choc électrique: 300 pI de la suspension cellulaire sont déposés dans une cuve d'électroporation caractérisée par une distance entre les deux électrodes de 2 mm, en présence de 0.01 à 6 mg /ml final de PK. La cuve est placée dans un circuit électrique dont les paramètres sont choisis comme suit: tension 500 V, résistance 186 Ohms, capacité de 500 ou 1500 pjFD. Après lancement d'une impulsion électrique, la décharge électrique se réalise en quelques millisecondes entre les deux électrodes. Le lysat ainsi récupéré est déposé immédiatement dans le compartiment A du dispositif décrit - Lysis protocol by electric shock: 300 pI of the cell suspension are deposited in an electroporation tank characterized by a distance between the two electrodes of 2 mm, in the presence of 0.01 to 6 mg / ml final of PK. The tank is placed in an electrical circuit, the parameters of which are chosen as follows: voltage 500 V, resistance 186 Ohms, capacity of 500 or 1500 pjFD. After launching an electric pulse, the electric discharge takes place in a few milliseconds between the two electrodes. The lysate thus recovered is immediately deposited in compartment A of the device described
dans la Figure 1 (FR n 9706835).in Figure 1 (FR n 9706835).
Le pourcentage d'acides nucléiques recueilli à la cathode après migration est déterminé par mesure de DO (densité optique) de l'échantillon récupéré à 260 nm. Le pourcentage recueilli est égal au rapport de la valeur de DO à 260 nm après migration, sur la valeur de DO à 260 nm avant migration. De même, la quantité de protéines recueillies à la cathode après migration est déterminée par dosage Bradford et lecture de DO à 595 nm. Le pourcentage de protéines recueillies est égal au The percentage of nucleic acids collected at the cathode after migration is determined by measuring the OD (optical density) of the sample recovered at 260 nm. The percentage collected is equal to the ratio of the OD value at 260 nm after migration, over the OD value at 260 nm before migration. Likewise, the amount of protein collected at the cathode after migration is determined by Bradford assay and OD reading at 595 nm. The percentage of proteins collected is equal to
rapport de la quantité protéique récupérée sur la quantité initiale. ratio of the quantity of protein recovered to the initial quantity.
La quantité des acides nucléiques récupérés à la cathode après migration est vérifiée sur gel d'agarose 0.8%; 10 pI de l'échantillon sont déposés par puits, la migration électrophorétique est réalisée sous voltage constant (150 V) et le gel est coloré au bromure d'ethidium (BET) avant observation sous rayonnement ultra-violet. En parallèle, les protéines récupérées à la cathode après migration peuvent être observées sur gel de polyacrylamide en présence de SDS (SDS-PAGE 10%); 5 à 10 pl de l'échantillon sont déposés par puits, la migration électrophorétique est réalisée sous intensité constante (25 mA), et le gel est coloré au bleu de The quantity of nucleic acids recovered at the cathode after migration is checked on 0.8% agarose gel; 10 μl of the sample are deposited per well, the electrophoretic migration is carried out at constant voltage (150 V) and the gel is stained with ethidium bromide (BET) before observation under ultraviolet radiation. In parallel, the proteins recovered at the cathode after migration can be observed on polyacrylamide gel in the presence of SDS (SDS-PAGE 10%); 5 to 10 μl of the sample are deposited per well, the electrophoretic migration is carried out at constant intensity (25 mA), and the gel is stained with blue
Coomassie.Coomassie.
La quantité d'acides nucléiques récupérés à la cathode est déterminée par détection spécifique selon une technique d'hybridation dite sandwich en utilisant l'appareil Vidas commercialisé par bioMérieux (France). Des sondes oligonucléotidiques de capture et de détection spécifiques des acides nucléiques de S. epidermidis (EP 0632269) ont été choisies. Les oligonucléotides de capture et de détection ont respectivement pour séquence: 5'-GACCACCTGTCACTCTGTCCC-3' (SEQ ID N :1) et 5'GGAAGGGGAAAACTCTATCTC-3' (SEQ ID N :2). La sonde de détection est marquée par couplage avec la phosphatase alcaline5 (AKP). L'hybridation spécifique de ces sondes avec les acides nucléiques libérés dans le lysat est fonction de la quantité d'acides nucléiques The quantity of nucleic acids recovered at the cathode is determined by specific detection according to a so-called sandwich hybridization technique using the Vidas device marketed by bioMérieux (France). Oligonucleotide probes for capture and specific detection of nucleic acids of S. epidermidis (EP 0632269) were chosen. The capture and detection oligonucleotides have respectively the sequence: 5'-GACCACCTGTCACTCTGTCCC-3 '(SEQ ID N: 1) and 5'GGAAGGGGAAAACTCTATCTC-3' (SEQ ID N: 2). The detection probe is labeled by coupling with alkaline phosphatase5 (AKP). The specific hybridization of these probes with the nucleic acids released in the lysate is a function of the quantity of nucleic acids
présents, mais aussi de leur accessibilité pour les sondes utilisées. present, but also their accessibility for the probes used.
Deux protocoles d'amplification spécifique des molécules d'ADN et d'ARN de S. epidermidis ont été réalisés à partir des échantillons recueillis après migration: un protocole POR pour l'amplification de l'ADN Two specific amplification protocols for DNA and RNA molecules of S. epidermidis were carried out from samples collected after migration: a POR protocol for DNA amplification
et un protocole NASBA pour l'amplification de l'ARNr1 6S. and a NASBA protocol for the amplification of 6S rRNA.
-Protocole PCR: la technique de POR suivie est celle décrite par Goodman dans PCR Strategies, Ed: Innis, Gelford et Sninsky Academic press 1995, pp 17-31. Deux amorces d'amplification ont été utilisées, elles présentent les séquences suivantes: Amorce 1: 5'-ATCTTGACATCCTCTGACC-3' SEQ ID N :3 Amorce 2: 5'-TCGACGGCTAGCTCCAAAT-3' SEQ ID N :4 Les cycles de température suivants ont été utilisés 1 fois 3 minutes à 94 C 2 minutes à 65 C fois 1 minute à 72 C 1 minute à 94 C 2 minutes à 65 C 1 fois 5 minutes à 72 C -Protocole TMA: la technique de TMA suivie est celle décrite parPasternack et al., Journal of Clinical Microbiol. 1997, 35: 676. Deux amorces d'amplification ont été utilisées, elles présentent les séquences suivantes: Amorce 1: 5'-TCGAAGCAACGCGAAGAACCTTACCA-3' Amorce 2: 5'-AATTCTAATACGACTCACTATAGGGAGGTT - PCR protocol: the POR technique followed is that described by Goodman in PCR Strategies, Ed: Innis, Gelford and Sninsky Academic press 1995, pp 17-31. Two amplification primers were used, they have the following sequences: Primer 1: 5'-ATCTTGACATCCTCTGACC-3 'SEQ ID N: 3 Primer 2: 5'-TCGACGGCTAGCTCCAAAT-3' SEQ ID N: 4 The following temperature cycles were used 1 time 3 minutes at 94 C 2 minutes at 65 C times 1 minute at 72 C 1 minute at 94 C 2 minutes at 65 C 1 time 5 minutes at 72 C - TMA protocol: the TMA technique followed is that described by Pasternack et al., Journal of Clinical Microbiol. 1997, 35: 676. Two amplification primers were used, they have the following sequences: Primer 1: 5'-TCGAAGCAACGCGAAGAACCTTACCA-3 'Primer 2: 5'-AATTCTAATACGACTCACTATAGGGAGGTT
TGTCACCGGCAGTCAACTTAGA -3'TGTCACCGGCAGTCAACTTAGA -3 '
pl ou 50 I1 d'échantillon recueilli sont utilisés pour chaque essai PCR et TMA, respectivement. Les amplicons produits par PCR sont observés sur gel d'agarose 0.8% et quantifiés sur Vidas selon le protocole35 décrit ci-dessus. Les amplicons produits par TMA sont détectés et quantités sur microplaque par hybridation avec une sonde de capture et une sonde de détection spécifiques de S. epidermidis, selon la méthode décrite par P. Cros et a/., Lancet 1992, 240:870. La sonde de détection est couplée à la " Horse Radish Peroxidase " (HRP). Les deux sondes présentent les séquences suivantes: Sonde de capture: 5'- GATAGAGTTTTCCCCTTC-3' (SEQ ID N :7) Sonde de détection: 5'- GACATCCTCTGACCCCTCTA -3' (SEQ pl or 50 I1 of collected sample are used for each PCR and TMA test, respectively. The amplicons produced by PCR are observed on 0.8% agarose gel and quantified on Vidas according to the protocol35 described above. The amplicons produced by TMA are detected and quantities on a microplate by hybridization with a capture probe and a detection probe specific for S. epidermidis, according to the method described by P. Cros et a /., Lancet 1992, 240: 870. The detection probe is coupled to "Horse Radish Peroxidase" (HRP). The two probes have the following sequences: Capture probe: 5'- GATAGAGTTTTCCCCTTC-3 '(SEQ ID N: 7) Detection probe: 5'- GACATCCTCTGACCCCTCTA -3' (SEQ
ID N :8)ID N: 8)
ExemDle 2: Cinétique de récupération d'acides nucléiques à Example 2: Kinetics of recovery of nucleic acids from
partir de lysat cellulaire.from cell lysate.
Une suspension de Staphylococcus epidermidis (1-5.109 b./300p1l) est lysée par choc mécanique ou par choc électrique comme décrit dans le protocole général ci-dessus. 200 pl de chaque lysat sont déposés au fond du compartiment C1. Le champ électrique est appliqué pendant différents temps entre les deux électrodes. Les quantités d'acides nucléiques ou de protéines présentes dans l'échantillon recueilli dans le compartiment Cf sont déterminées par analyse avec un appareil Vidas ou dosage Bradford, respectivement. La qualité des molécules récupérées a A suspension of Staphylococcus epidermidis (1-5.109 b./300p1l) is lysed by mechanical shock or by electric shock as described in the general protocol above. 200 μl of each lysate are deposited at the bottom of compartment C1. The electric field is applied for different times between the two electrodes. The amounts of nucleic acids or proteins present in the sample collected in compartment Cf are determined by analysis with a Vidas apparatus or Bradford assay, respectively. The quality of the molecules recovered has
été appréciée sur gel d'agarose ou d'acrylamide en présence de SDS. was assessed on agarose or acrylamide gel in the presence of SDS.
-Lvsat cellulaire obtenu par choc mécanique: Les acides nucléiques du lysat ont migré dans le compartiment Cf progressivement au cours du temps, comme montré à la figure 2. Après 60 minutes, la totalité du matériel nucléique du lysat est récupéré, quelque soit la présence ou non de protéinase K pendant l'étape de lyse. Ce résultat est en faveur d'une bonne libération et accessibilité des acides nucléiques dans le lysat. Les molécules d'ADN récupérées ont le même profil de migration sur gel d'agarose 0.8% qu'avant migration dans le lysat. En présence de protéinase K pendant l'étape de lyse, comme montré à la figure 3, seul un pourcentage négligeable de protéines est récupéré après 60 minutes, tandis qu'en absence de protéase, environ 50% de -Lvsat cell obtained by mechanical shock: The nucleic acids of the lysate migrated into the compartment Cf gradually over time, as shown in FIG. 2. After 60 minutes, all of the nucleic material of the lysate is recovered, whatever the presence or not proteinase K during the lysis step. This result is in favor of good release and accessibility of nucleic acids in the lysate. The DNA molecules recovered have the same migration profile on 0.8% agarose gel as before migration into the lysate. In the presence of proteinase K during the lysis step, as shown in FIG. 3, only a negligible percentage of proteins is recovered after 60 minutes, while in the absence of protease, approximately 50% of
protéines sont récupérées.proteins are recovered.
-Lysat cellulaire obtenu par choc electrique. - Cell lysate obtained by electric shock.
En présence de PK pendant l'étape de lyse, comme montré à la figure 4, les acides nucléiques du lysat migrent progressivement jusqu'à la cathode. Après 60 minutes, un pourcentage important d'acides nucléiques est récupéré. La récupération du matériel nucléique présent initialement dans ce lysat est similaire à celle du matériel présent initialement dans un lysat obtenu par choc mécanique (cf. ci-dessus). Par contre, en absence de PK pendant l'étape de lyse, aucun acide nucléique ne peut être détecté dans le compartiment Cf, même après 60 minutes de migration (analyse Vidas et gel d'agarose 0.8%). Sur gel d'agarose, les molécules d'ADN et d'ARN du lysat récupérées sont observables séparément après migration, In the presence of PK during the lysis step, as shown in Figure 4, the nucleic acids of the lysate gradually migrate to the cathode. After 60 minutes, a large percentage of nucleic acids is recovered. The recovery of the nucleic material initially present in this lysate is similar to that of the material initially present in a lysate obtained by mechanical shock (cf. above). On the other hand, in the absence of PK during the lysis step, no nucleic acid can be detected in the compartment Cf, even after 60 minutes of migration (Vidas analysis and 0.8% agarose gel). On agarose gel, the DNA and RNA molecules of the lysate recovered can be observed separately after migration,
alors qu'elles ne le sont pas initialement dans le lysat. when they are not initially in the lysate.
-Amplification des acides nucléiques purifiés à partir de lvsat cellulaire Les bactéries S. epidermidis diluées dans 300 Il de tampon de lyse sont lysées par choc mécanique en absence de PK, comme décrit dans le protocole général de l'exemple 1. 200p1 du lysat sont déposés au fond du compartiment Cl. Un champ électrique est appliqué entre les deux électrodes pendant différents temps. Le matériel nucléique qui a migré dans le compartiment Cf est amplifié par PCR (10 pl par essai) ou TMA (50 u1 par essai). La quantité d'amplicons produite est analysée par hybridation Amplification of the purified nucleic acids from cell lvsat The S. epidermidis bacteria diluted in 300 μl of lysis buffer are lysed by mechanical shock in the absence of PK, as described in the general protocol of Example 1. 200 μl of the lysate are deposited at the bottom of compartment Cl. An electric field is applied between the two electrodes for different times. The nucleic material which has migrated into the compartment Cf is amplified by PCR (10 μl per test) or TMA (50 μl per test). The amount of amplicons produced is analyzed by hybridization
spécifique sur Vidas ou microplaque, respectivement. specific on Vidas or microplate, respectively.
-Amplification PCR des molécules d'ADN récupérées après migration: Pour 104 bactéries initiales lysées déposées dans le compartiment Cl, différentes quantités d'amplicons sont produites, en fonction du temps de migration. Pour 15 minutes de migration, comme représenté à la figure 5, les molécules d'ADN récupérées permettent une production optimale d'amplicons par PCR. Avant 15 minutes, une quantité inférieure de molécules d'ADN sont récupérées. Pour 20 minutes et après, une quantité supérieure de molécules d'ADN sont récupérées, mais de qualité moins adaptée à une amplification PCR optimale. Plus la migration dure, plus la structure de l'acide nucléique peut être altérée. Afin d'obtenir une amplification PCR optimale, un compromis entre quantité et qualité des molécules d'ADN récupérées à la cathode doit être respecté. Ce résultat a été confirmé en utilisant des suspensions initiales de S. - PCR amplification of the DNA molecules recovered after migration: For 104 initial lysed bacteria deposited in compartment Cl, different quantities of amplicons are produced, depending on the migration time. For 15 minutes of migration, as shown in FIG. 5, the DNA molecules recovered allow optimal production of amplicons by PCR. Before 15 minutes, less DNA molecules are recovered. For 20 minutes and thereafter, a greater quantity of DNA molecules are recovered, but of quality less suitable for optimal PCR amplification. The longer the migration, the more the structure of the nucleic acid can be altered. In order to obtain an optimal PCR amplification, a compromise between quantity and quality of the DNA molecules recovered at the cathode must be respected. This result was confirmed using initial suspensions of S.
epidermidis plus concentrées (105-106 bactéries initiales /200p1). more concentrated epidermidis (105-106 initial bacteria / 200p1).
Comme représenté à le figure 6, I'ADN d'un nombre supérieur ou égal à 1. 103 bactéries initiales (/200p1) peut être amplifié et détecté après lyse mécanique des cellules et migration des constituants du lysat sous champ électrique; soit 102 molécules d'ADN ou bactéries par essai PCR, étant donné que le matériel migré est récupéré dans 200 pI et que 10 pI de ce matériel est utilisé pour chaque essai PCR. 102 molécules d'ADN As shown in FIG. 6, the DNA of a number greater than or equal to 1.103 initial bacteria (/ 200p1) can be amplified and detected after mechanical lysis of the cells and migration of the constituents of the lysate under an electric field; or 102 DNA molecules or bacteria per PCR test, given that the migrated material is recovered in 200 pI and that 10 pI of this material is used for each PCR test. 102 DNA molecules
correspond à la limite de sensibilité du protocole PCR, de façon générale. corresponds to the sensitivity limit of the PCR protocol, in general.
Ce résultat démontre une grande sensibilité de récupération des molécules d'ADN bactérienne après lyse cellulaire par choc mécanique et purification This result demonstrates a high sensitivity for the recovery of bacterial DNA molecules after cell lysis by mechanical shock and purification.
des molécules d'ADN intracellulaire par champ électrique en solution. intracellular DNA molecules by electric field in solution.
- Amplification TMA des molécules d'ARN récupérées après migration: Comme représenté à la figure 7, I'ARN de au moins 40 bactéries initiales (/200pI) peut être détecté après lyse des bactéries, migration des constituants cellulaires sous champ électrique et amplification spécifique des ARNr16S de S. epidermidis; soit 10 bactéries initiales par essai TMA, compte tenu que le matériel nucléique migré est récupéré dans 200 pl final et que 50 pI sont ajoutés par essai TMA. Ce résultat témoigne d'une grande sensibilité de récupération des molécules d'ARNr 16S bactérien après lyse par choc mécanique et purification des - TMA amplification of the RNA molecules recovered after migration: As shown in FIG. 7, the RNA of at least 40 initial bacteria (/ 200 pI) can be detected after lysis of the bacteria, migration of the cellular constituents under electric field and specific amplification rR16S from S. epidermidis; or 10 initial bacteria per TMA test, taking into account that the migrated nucleic material is recovered in 200 μl final and that 50 μl are added by TMA test. This result demonstrates a high sensitivity for recovery of bacterial 16S rRNA molecules after lysis by mechanical shock and purification of
acides nucléiques du lysat par champ électrique. nucleic acids of the lysate by electric field.
Exemple 3: Cinétique de récupération d'acides nucléiques à EXAMPLE 3 Kinetics of Recovery of Nucleic Acids
partir d'un échantillon sanguin.from a blood sample.
L'échantillon sanguin est utilisé sans pré-traitement préalable. The blood sample is used without pre-treatment.
pI de cet échantillon clinique est déposé au fond du compartiment C1. pI of this clinical sample is deposited at the bottom of compartment C1.
Un voltage de 150 V est appliqué entre les deux électrodes pendant différents temps, puis le matériel récupéré à l'électrode positive dans le compartiment Cf est analysé par dosage de protéines selon la méthode de Bradford, et sur gel de polyacrylamide en présence de SDS (SDS-PAGE %). Dans cet exemple, le pH du tampon TBE utilisé pour la migration a été fixé à pH 7.0, le point isoélectrique de l'hémoglobine étant égal à 7.0. Des membranes de 50 ou 100 kDa ont été placées à l'interface des compartiments Cf et B. Comme cela est représenté à la figure 8, après minutes de migration, un pourcentage négligeable de protéines est récupéré avec la membrane de 100 kDa, et 10% des protéines sont récupérées avec la membrane de 50 kDa. A pH 7.0, seulement 10% des protéines sanguines chargées négativement à pH 7.0 ont un poids moléculaire apparent supérieur à 50 kDa et inférieur à 100 kDa. Un pourcentage négligeable de protéines sont récupérées après 15 minutes de A voltage of 150 V is applied between the two electrodes for different times, then the material recovered at the positive electrode in the compartment Cf is analyzed by assaying proteins according to the Bradford method, and on polyacrylamide gel in the presence of SDS ( SDS-PAGE%). In this example, the pH of the TBE buffer used for migration was fixed at pH 7.0, the isoelectric point of the hemoglobin being equal to 7.0. 50 or 100 kDa membranes were placed at the interface of compartments Cf and B. As shown in FIG. 8, after minutes of migration, a negligible percentage of proteins is recovered with the 100 kDa membrane, and 10 % of the proteins are recovered with the 50 kDa membrane. At pH 7.0, only 10% of negatively charged blood proteins at pH 7.0 have an apparent molecular weight greater than 50 kDa and less than 100 kDa. A negligible percentage of proteins are recovered after 15 minutes of
migration, en utilisant indifféremment une membrane de 50 ou 100 kDa. migration, using either a 50 or 100 kDa membrane.
Ces conclusions ont été vérifiées sur gel de polyacrylamide en présence de SDS-PAGE 10%. La porosité de la membrane sera préférentielement supérieure à 10 kDa, afin de ne pas obtenir un pourcentage trop élevé de protéines. Exemple 4: Cinétique de récupération d'acides nucléiques à These conclusions were verified on polyacrylamide gel in the presence of 10% SDS-PAGE. The porosity of the membrane will preferably be greater than 10 kDa, so as not to obtain a too high percentage of proteins. EXAMPLE 4 Kinetics of Recovery of Nucleic Acids
partir d'un échantillon de type respiratoire. from a respiratory type sample.
Avant utilisation, I'échantillon respiratoire est fluidifié, décontaminé selon le protocole standard au N-acetyl-L-cysteine et à la Before use, the respiratory sample is fluidized, decontaminated according to the standard protocol with N-acetyl-L-cysteine and
soude (NALC/NaOH); puis il est inactivé 20 minutes à 95 C. soda (NALC / NaOH); then it is inactivated for 20 minutes at 95 C.
Dans cet exemple, le tampon TBE utilisé pour la migration a un pH égal à 8.3 ou 7.0, et des membranes de différentes tailles de pores ont In this example, the TBE buffer used for migration has a pH of 8.3 or 7.0, and membranes of different pore sizes have
été placées à l'interface des compartiments Cf et B: 10, 50 ou 100 kDa. have been placed at the interface of compartments Cf and B: 10, 50 or 100 kDa.
Comme cela est représenté à la figure 9, à pH 8.3, 10% des protéines sont récupérées après 30 minutes, et 70-80% après 60 minutes avec des membranes de 50 ou 10 kDa, ce qui suggère que 70-80% des protéines du crachat sont chargées négativement à ces pH et ont un poids moléculaire apparent supérieur à 50 kDa. A pH 7.0, environ 0% des protéines sont récupérées après 30 ou 60 minutes de migration, quelque soit la taille des pores de la membrane utilisée (dans la limite de sensibilité des techniques de détection utilisées). A ce pH, les 55-60% des protéines As shown in Figure 9, at pH 8.3, 10% of the proteins are recovered after 30 minutes, and 70-80% after 60 minutes with membranes of 50 or 10 kDa, which suggests that 70-80% of the proteins sputum are negatively charged at these pHs and have an apparent molecular weight greater than 50 kDa. At pH 7.0, approximately 0% of the proteins are recovered after 30 or 60 minutes of migration, whatever the size of the pores of the membrane used (within the sensitivity limit of the detection techniques used). At this pH, 55-60% of proteins
préalablement récupérées à pH 8.0 ne sont plus chargées négativement. previously recovered at pH 8.0 are no longer negatively charged.
Avec les membranes de 10 ou 50 kDa, un pourcentage négligeable des protéines du crachat est récupéré après 15 minutes de migration. On a With 10 or 50 kDa membranes, a negligible percentage of sputum proteins is recovered after 15 minutes of migration. We have
vérifié ce point sur gel de polycrylamide en présence de SDS-PAGE 10%. checked this point on polycrylamide gel in the presence of 10% SDS-PAGE.
ExemDle 5: Levée d'inhibition de protocoles d'amplification par les échantillons de type respiratoire après migration Les échantillons de type respiratoire sont inhibiteurs des réactions PCR et TMA. 200 pI de ces échantillons ont été déposés au fond du compartiment Cl du système décrit Figure 1. Un voltage de 150 V constant a été appliqué entre les deux électrodes pendant 15 minutes. Une membrane de séparation entre Cf et B de 10 kDa a été choisie. Après migration, I'échantillon récupéré dans le compartiment Cf (200 pI) a été supplémenté avec différentes quantités d'acides nucléiques purifiés de S. epidermidis. 10 pI ou 50 pI de cette solution ont été utilisés pour chaque essai PCR ou TMA, respectivement. Comme représenté à la figure 10, jusqu'à 102-103 copies initiales d'ADN peuvent être amplifiées dans 10 /I d'échantillon migré. Ce résultat démontre que le crachat migré a perdu son caractère inhibiteur de la PCR. Des résultats similaires ont été obtenus Example 5: Lifting of inhibition of amplification protocols by the respiratory type samples after migration The respiratory type samples are inhibitors of PCR and TMA reactions. 200 μl of these samples were deposited at the bottom of compartment C1 of the system described in FIG. 1. A constant voltage of 150 V was applied between the two electrodes for 15 minutes. A 10 kDa separation membrane between Cf and B was chosen. After migration, the sample recovered in compartment Cf (200 μl) was supplemented with different quantities of purified nucleic acids from S. epidermidis. 10 pI or 50 pI of this solution was used for each PCR or TMA test, respectively. As shown in Figure 10, up to 102-103 initial copies of DNA can be amplified in 10 µl of migrated sample. This result demonstrates that the migrated sputum has lost its PCR inhibitory character. Similar results have been obtained
avec l'amplification TMA.with TMA amplification.
1-5.109 S. epidermidis ont été ensemencés dans 300 pl de crachat fluidifié, décontaminés et inactivés comme décrit dans l'exemple 4 cidessus. Ces cellules en suspension ont été lysées par choc mécanique en absence de PK, et le lysat a migré pendant 15 minutes sous 150 V avec une membrane de 10 kDa entre les compartiments Cf et B, selon le schéma présenté à la Figure 1. La quantité d'acides nucléiques bactériens récupérés dans le compartiment Cf après migration a été quantifiée par analyse Vidas spécifique de l'espèce bactérienne étudiée. L'expérience a été réalisée à partir de différents crachats. En moyenne, 80% d'acides nucléiques S. epidermidis sont récupérés. Ce résultat indique que les molécules de la matrice du crachat ne gênent pas la migration des molécules d'ADN et d'ARN du lysat bactérien dans le champ électrique, dans ces conditions. Au contraire, il semble que l'environnement soit 1-5.109 S. epidermidis were seeded in 300 µl of fluidized sputum, decontaminated and inactivated as described in Example 4 above. These cells in suspension were lysed by mechanical shock in the absence of PK, and the lysate migrated for 15 minutes at 150 V with a 10 kDa membrane between compartments Cf and B, according to the diagram presented in Figure 1. The quantity of bacterial nucleic acids recovered in compartment Cf after migration was quantified by Vidas analysis specific to the bacterial species studied. The experiment was carried out from different sputum. On average, 80% of S. epidermidis nucleic acids are recovered. This result indicates that the sputum matrix molecules do not interfere with the migration of DNA and RNA molecules from the bacterial lysate into the electric field, under these conditions. On the contrary, it seems that the environment is
propice à une meilleure récupération et/ou migration de ces molécules. conducive to better recovery and / or migration of these molecules.
Amplification PCR: Les bactéries S. epidermidis ont été ensemencées dans 300 pl de crachat fluidifié, décontaminé, inactivé, puis lysées par choc mécanique en absence de PK comme décrit dans l'exemple 1. 200 pI du lysat a migré pendant 15 minutes sous 150V avec une membrane de 10 kDa entre les compartiments Cf et B. Le matériel nucléique présent dans l'échantillon a été amplifié par PCR (10 pI par essai), et les amplicons produits ont été quantifiés par analyse Vidas. Comme représenté à la figure 11, jusqu'à 104-103 bactéries initiales lysées (/200pl de lysat) peuvent être détectées après migration et amplification des molécules d'ADN (soit 100-10 molécules d'ADN /10p1I d'essai PCR). Ce résultat, d'une part confirme un très bon rendement de récupération des molécules d'ADN bactérien du lysat dans le crachat, et d'autre part démontre une très bonne élimination des inhibiteurs de la PCR initialement présents dans PCR amplification: The S. epidermidis bacteria were seeded in 300 μl of fluidized sputum, decontaminated, inactivated, then lysed by mechanical shock in the absence of PK as described in Example 1. 200 μl of the lysate migrated for 15 minutes under 150V with a 10 kDa membrane between compartments Cf and B. The nucleic material present in the sample was amplified by PCR (10 pI per test), and the amplicons produced were quantified by Vidas analysis. As shown in Figure 11, up to 104-103 initial lysed bacteria (/ 200pl lysate) can be detected after migration and amplification of DNA molecules (i.e. 100-10 DNA molecules / 10p1I PCR test) . This result, on the one hand confirms a very good recovery yield of the bacterial DNA molecules from the lysate in the sputum, and on the other hand demonstrates a very good elimination of the PCR inhibitors initially present in
les crachats.sputum.
Amplification TMA:TMA amplification:
De même que pour l'étude de l'amplification PCR décrite ci- As for the PCR amplification study described above
avant, les bactéries S. epidermidis ont été ensemencés dans 300 pI de crachat fluidifié, décontaminé, inactivé puis lysées par choc mécanique en absence de PK. 200 pl du lysat a migré pendant 15 minutes sous 150V avec une membrane de 10 kDa entre les compartiments Cf et A. Les molécules d'ARNr présentes dans l'échantillon récupéré ont été amplifiées par TMA (50 pI par essai), et les amplicons produits ont été quantifiés par hybridation spécifique sandwich sur microplaque. Comme représenté à la figure 12, au moins 10o6-105 bactéries initiales lysées (/200p1 de lysat) peuvent être détectées après migration et amplification des molécules before, the S. epidermidis bacteria were seeded in 300 μl of fluidized sputum, decontaminated, inactivated then lysed by mechanical shock in the absence of PK. 200 μl of the lysate migrated for 15 minutes at 150 V with a 10 kDa membrane between the compartments Cf and A. The rRNA molecules present in the recovered sample were amplified by TMA (50 μl per test), and the amplicons products were quantified by specific sandwich hybridization on microplate. As shown in Figure 12, at least 10o6-105 initial lysed bacteria (/ 200p1 of lysate) can be detected after migration and amplification of the molecules
d'ARN (soit au moins 5.104-5.103 bactéries initiales /50 pI d'essai TMA). RNA (i.e. at least 5.104-5.103 initial bacteria / 50 pI TMA test).
Ce résultat démontre l'élimination des inhibiteurs de la TMA initialement This result demonstrates the elimination of TMA inhibitors initially
présents dans les crachats.present in sputum.
ExemDle 6: Electro-séparation après lyse par chocs électriques. Example 6: Electro-separation after lysis by electric shock.
1-5.10e S. epidermidis ont été ensemencés dans 300 pI de 1-5.10e S. epidermidis were seeded in 300 pI of
crachat fluidifié, décontaminé et inactivé comme décrit dans l'exemple 4. fluidized, decontaminated and inactivated sputum as described in Example 4.
Ces cellules en suspension ont été lysées par choc électrique en présence de 10-2 mg/ml final de PK et 2% final de LLS (Lithium Lauryl Sulfate, Sigma). 200 pI de lysat a migré pendant 15 minutes sous 150 V avec une membrane de 10 kDa entre les compartiments Cf et B, selon le shéma présenté à la figure 1. Le matériel nucléique récupéré après migration (200 pI) a été amplifié par PCR spécifique de S. epidermidis (10 pI/essai), et les amplicons produits ont été quantifiés par analyse Vidas. Jusqu'à 104-105 bactéries initiales lysées (/ml) peuvent être détectées après migration et amplification des molécules d'ADN (soit 100molécules d'ADN/10 pI d'essai PCR, ce qui représente la limite de sensibilité de la technique PCR utilisée). Conformément aux figures 13 à 16, on décrit ci-après un dispositif à usage unique, c'est- à-dire consommable, jetable, après emploi, permettant de mettre en oeuvre le procédé d'électro-séparation décrit et These cells in suspension were lysed by electric shock in the presence of 10-2 mg / ml final of PK and 2% final of LLS (Lithium Lauryl Sulfate, Sigma). 200 μl of lysate migrated for 15 minutes at 150 V with a 10 kDa membrane between compartments Cf and B, according to the diagram presented in FIG. 1. The nucleic material recovered after migration (200 μI) was amplified by specific PCR of S. epidermidis (10 pI / test), and the amplicons produced were quantified by Vidas analysis. Up to 104-105 lysed initial bacteria (/ ml) can be detected after migration and amplification of the DNA molecules (i.e. 100molecules of DNA / 10 pI PCR test, which represents the sensitivity limit of the PCR technique used). In accordance with FIGS. 13 to 16, there is described below a single-use device, that is to say consumable, disposable, after use, making it possible to implement the electro-separation process described and
exemplifié précédemment.exemplified previously.
Un tel dispositif comprend un support 1, ou base, ayant généralement une forme parallèlépipédique, comprenant notamment une face supérieure lb, une face inférieure lc et un flanc latéral la, montrés Such a device comprises a support 1, or base, generally having a parallelepiped shape, comprising in particular an upper face lb, a lower face lc and a lateral flank la, shown
sur les Figures 13 et 14.in Figures 13 and 14.
De manière générale dans ce support 1, sont rassemblés et intégrés, ainsi qu'agencés entre eux, les différents moyens, notamment électrodes requis pour l'électro-séparation, ainsi que des moyens d'interfaçage correspondant au flanc la du support 1 avec l'extérieur, d'une part pour le transfert des différents fluides ou liquides vers et/ou hors du support 1, dont l'échantillon biologique traité, le milieu liquide aqueux (tampons) et la fraction enrichie en matière nucléique, et d'autre part pour l'alimentation et la commande des moyens électriques requis au In general, in this support 1, the various means, including electrodes required for electro-separation, are assembled and integrated, as well as arranged between them, as well as interfacing means corresponding to the side la of the support 1 with the exterior, on the one hand for the transfer of the various fluids or liquids to and / or out of the support 1, including the treated biological sample, the aqueous liquid medium (buffers) and the fraction enriched in nucleic material, and on the other share for the supply and control of the electrical means required for
moins pour l'électro-séparation, dont celle du champ électrique. less for electro-separation, including that of the electric field.
De manière non représentée, à titre d'exemple, les deux faces la et lb du dispositif, ou cartes, sont revêtues d'un film transparent, étanche, adhérant au support, et fermant les différents conduits et cavités Not shown, by way of example, the two faces 1a and 1b of the device, or cards, are coated with a transparent, waterproof film, adhering to the support, and closing the various conduits and cavities.
représentés en surface aux figures 13 et 14. shown on the surface in Figures 13 and 14.
Ce dispositif comprend encore: - un moyen de réception 2 de l'échantillon biologique traité - un premier réservoir 3 pour un premier milieu liquide aqueux (tampons TBE dilué à 10 fois), comportant lui-même un compartiment 31 fermé par une membrane 4 perméable, ayant par exemple une capacité de l'ordre de 100 pi, ainsi qu'un autre compartiment 32, ayant une capacité de 1 ml, pour la réception d'au moins une fraction obtenue à partir d'échantillons biologiques; cet autre compartiment est disposé en amont du compartiment selon le sens de circulation du matériel nucléique, sous l'effet du champ électrique, et communique lui-même avec le moyen de réception 2 de l'échantillon biologique - un second réservoir 5 pour un second milieu liquide aqueux (par exemple tampon TBE, une fois concentré), identique ou différent du premier liquide aqueux, séparé du premier réservoir 3, uniquement par la membrane 4 - deux électrodes 61 et 62 pour générer un champ électrique, communiquant avec deux plots 63 et 64 de contact électrique sur le flanc la; I'une des électrodes, à savoir 61, ou cathode, est au contact du premier milieu liquide aqueux dans le premier réservoir 3, et l'autre électrode 62, ou anode, est au contact du second milieu aqueux dans le second réservoir 5 - un moyen d'extraction 9 de la fraction enrichie en matériel nucléique du compartiment 31 fermé par la membrane 4 Les deux réservoirs 3 et 5 communiquent respectivement avec des évents d'aération 33 et 53, et avec au moins un canal de remplissage This device also comprises: - a means 2 for receiving the treated biological sample - a first reservoir 3 for a first aqueous liquid medium (TBE buffers diluted 10-fold), itself comprising a compartment 31 closed by a permeable membrane 4 , for example having a capacity of the order of 100 μl, as well as another compartment 32, having a capacity of 1 ml, for the reception of at least a fraction obtained from biological samples; this other compartment is arranged upstream of the compartment according to the direction of circulation of the nucleic material, under the effect of the electric field, and communicates itself with the means 2 for receiving the biological sample - a second reservoir 5 for a second aqueous liquid medium (for example TBE buffer, once concentrated), identical or different from the first aqueous liquid, separated from the first reservoir 3, only by the membrane 4 - two electrodes 61 and 62 to generate an electric field, communicating with two pads 63 and 64 of electrical contact on the side la; One of the electrodes, namely 61, or cathode, is in contact with the first aqueous liquid medium in the first tank 3, and the other electrode 62, or anode, is in contact with the second aqueous medium in the second tank 5 - a means 9 for extracting the fraction enriched in nucleic material from compartment 31 closed by the membrane 4 The two reservoirs 3 and 5 communicate respectively with aeration vents 33 and 53, and with at least one filling channel
34 communiquant en ce qui le concerne avec le second réservoir 5. 34 communicating as far as it is concerned with the second reservoir 5.
Un puits intermédiaire 7 est disposé et communique entre le An intermediate well 7 is arranged and communicates between the
moyen de réception 2 de l'échantillon biologique et le premier réservoir 3. means 2 for receiving the biological sample and the first reservoir 3.
Ce puits n'est pas obligatoire, puisque le lysat peut être déposé directement dans le compartiment 32. Ce puits 7 est pourvu de moyens permettant de lyser un échantillon cellulaire pour obtenir une fraction soumise ensuite à électro-séparation; ces moyens sont des électrodes 81 et 82, permettant d'exposer l'échantillon à une ou plusieurs impulsions électriques, conformément au procédé décrit par ailleurs dans la demande This well is not compulsory, since the lysate can be deposited directly in compartment 32. This well 7 is provided with means making it possible to lyse a cell sample to obtain a fraction then subjected to electro-separation; these means are electrodes 81 and 82, making it possible to expose the sample to one or more electrical pulses, in accordance with the method described elsewhere in the application
de brevet français 97 06835 du 29/05/97 au nom de la Demanderesse. French patent 97 06835 dated 05/29/97 in the name of the Applicant.
Ces électrodes 81 et 82 communiquent respectivement avec des plots de contact électrique 83 et 84 prévus sur le flanc la. Il existe donc deux circuits électriques, l'un associé aux électrodes 81 et 82, et l'autre associé These electrodes 81 and 82 communicate respectively with electrical contact pads 83 and 84 provided on the side la. There are therefore two electrical circuits, one associated with electrodes 81 and 82, and the other associated
aux électrodes 61 et 62.at electrodes 61 and 62.
I - Préparation du dispositif Avant de démarrer toute réaction, on remplit les réservoirs 3 et de tampon. Ce dernier peut être constitué par un tampon TBE (Tris- Borate-EDTA) dont la concentration varie d'un réservoir à l'autre. On remplit le premier réservoir 3, supérieur, par le moyen de réception 2, avec du tampon dilué dix fois, et le second réservoir 5, inférieur, par le canal 34 avec du tampon une fois concentré. On perce les évents d'aération 33 et 53 au niveau des films étanches recouvrant les faces la et lb, afin de permettre à l'air de s'échapper lors du remplissage des réservoirs. 1) Lyse L'échantillon est introduit dans le moyen de réception 2 à l'aide d'une pipette, manuellement ou par un automate. Le volume de l'échantillon est compris entre O et 1 ml. Il arrive alors dans le puits intermédiaire 7 de lyse. La lyse est réalisée grâce à une décharge électrique de 500 V pendant environ 1 seconde, entre les électrodes 81 et 82. Dans le cas o le volume d'échantillon est supérieur à 50 pI, plusieurs étapes de lyse sont réalisées les unes après les autres, les fractions lysées étant transférées au fur et à mesure dans le compartiment I - Preparation of the device Before starting any reaction, fill the tanks 3 and buffer. The latter can be constituted by a TBE buffer (Tris-Borate-EDTA) whose concentration varies from one reservoir to another. The first reservoir 3, upper, is filled by the receiving means 2, with buffer diluted ten times, and the second reservoir 5, lower, by the channel 34 with buffer once concentrated. The ventilation vents 33 and 53 are pierced at the level of the waterproof films covering the faces 1a and 1b, in order to allow the air to escape when the tanks are filled. 1) Lyse The sample is introduced into the receiving means 2 using a pipette, manually or by an automated device. The volume of the sample is between 0 and 1 ml. It then arrives in the intermediate lysis well 7. The lysis is carried out by means of an electric discharge of 500 V for approximately 1 second, between the electrodes 81 and 82. In the case where the sample volume is greater than 50 pI, several lysis steps are carried out one after the other , the lysed fractions being transferred progressively to the compartment
32 de réception.32 reception.
2) Electro-séparation Une fois l'échantillon lysé et transféré en totalité dans le compartiment 32 de départ de l'électro-séparation, le premier circuit électrique des électrodes 81 et 82 est ouvert, le deuxième des électrodes 61 et 62 est fermé. Les constituants du lysat chargés négativement vont alors migrer jusqu'à l'anode 62. Les acides nucléiques étant fortement négatifs migreront plus vite. On pourra donc les récupérer sélectivement au-dessus de la membrane 4, au niveau du compartiment de réception 31 2) Electro-separation Once the sample has been lysed and transferred in its entirety to the compartment 32 for starting the electro-separation, the first electrical circuit of the electrodes 81 and 82 is open, the second of the electrodes 61 and 62 is closed. The constituents of the negatively charged lysate will then migrate to the anode 62. The nucleic acids being strongly negative will migrate faster. We can therefore selectively recover them above the membrane 4, at the receiving compartment 31
par le canal de prélèvement 9.via the sampling channel 9.
Le courant imposé pour cette migration est compris entre O et mA, sous une tension de 150 V. La durée optimale de migration est The current imposed for this migration is between O and mA, at a voltage of 150 V. The optimal duration of migration is
d'environ 15 minutes.about 15 minutes.
Afin de récupérer les acides nucléiques, on vide le réservoir 3 supérieur jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de liaison fluidique entre le compartiment 32 et le compartiment de réception 31. On prélève alors avec une pipette, par le canal 9, les 100 pli de tampon contenus dans le compartiment 31. Le prélèvement peut se faire manuellement ou par In order to recover the nucleic acids, the upper reservoir 3 is emptied until there is no longer a fluid connection between the compartment 32 and the receiving compartment 31. It is then withdrawn with a pipette, via the channel 9 , the 100 folds of buffer contained in compartment 31. Sampling can be done manually or by
l'intermédiaire de l'automate.through the automaton.
On peut prévoir de récupérer aussi les protéines purifiées. Pour cela, il faut effectuer deux passes successives d'électro-purification, la première permettant de récupérer la fraction enrichie en acides nucléiques et la deuxième la fraction enrichie en protéines. Dans ce cas précis, les acides nucléiques doivent être récupérés entre les deux passes, et sans vider le réservoir 3 supérieur du tampon qui contient les protéines qui We can also plan to recover the purified proteins. For this, two successive electro-purification passes must be carried out, the first allowing the fraction enriched in nucleic acids to be recovered and the second the fraction enriched in proteins. In this specific case, the nucleic acids must be recovered between the two passes, and without emptying the upper reservoir 3 of the buffer which contains the proteins which
n'ont pas fini de migrer.haven't finished migrating.
Un dispositif tel que précédemment décrit peut ne comprendre que trois électrodes. En effet, les deux cathodes 61 et 81, respectivement affectées au circuit d'électro-séparation et au circuit de lyse, deviennent la cathode commune aux deux circuits. Dans ce cas, la lyse de l'échantillon biologique s'effectue dans le compartiment 32. Un tel dispositif peut être utilisé sur la tranche. Il sera alors facile de l'intégrer dans un automate A device as described above may include only three electrodes. Indeed, the two cathodes 61 and 81, respectively assigned to the electro-separation circuit and to the lysis circuit, become the cathode common to the two circuits. In this case, the biological sample is lysed in compartment 32. Such a device can be used on the wafer. It will then be easy to integrate it into a PLC
grâce à ce gain de place.thanks to this space saving.
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