JP2014521354A - 流体を処理するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図10
Description
全血から白血球核を精製するためのバンプアレイプロセス
単一のアレイによって図10に示す操作1002及び1004を実施する。これらはそれぞれ血漿からの細胞の分離及び白血球核の単離を含む(図5に示す)。斯かるアレイは、図5に模式的に示すものであり、直径が>3〜4μmの全粒子をバンプするように設計される。臨界寸法をこのサイズに設定することで、細胞(赤血球細胞(RBC)6〜8μm、白血球(WBC)6〜16μm)及び核(5〜9μm)が流通方向に対して斜めにバンプされる。血液はアレイ上の緩衝生理食塩水を満たした領域に誘導される。この領域にバンプされた細胞から、血漿が洗い落とされる。細胞は更にアレイに対して横方向に進行し、溶解緩衝液の流体流へと誘導される。溶解緩衝液は、RBC及びWBCを溶解させるが、WBCの核は溶解させないような濃度の非イオン性界面活性剤を含む。核は依然としてアレイの臨界直径(3〜4mm)よりも大きいので、細胞と同じく斜め方向の軌道を辿る。溶解緩衝液から放出された核は洗浄緩衝液(界面活性剤を含まない溶解緩衝液)の流体流に誘導され、アレイの右下側近傍の出側貯留部で回収される。
単離された白血球核からHMW DNAを精製するためのバンプアレイプロセス
次のプロセスは細胞核からのDNAの精製である。このシステムでは斯かる作業を実現するために、カオトロピック塩溶液(4Mチオシアン酸グアニジン、GuSCN)を用いて核を溶解し、染色体タンパク質をDNAから解離させている。カオトロープによる溶解は、一般的なSDS−プロテナーゼKプロトコールよりも早くて確実である。高濃度のカオトロープの存在下で、酸化ケイ素表面に結合するのを防止するため、シリコンアレイをフルオロシランによって科学的に被覆する。
NGSライブラリー形成のためのバンプアレイプロセス
実施例2のアレイ(図10に示す操作1006及び1008の例)により精製されたHMWゲノムDNAを、転位媒介ライブラリー形成反応(図7参照)を実施するアレイに導入する。斯かるライブラリーアレイのアレイ配置は、実施例2の第二のアレイ(図10に示す操作1008の例)と同様である。即ち、〜40kb以上のDNAが右にバンプされ、トランスポゼース系ライブラリー形成試薬流に導入される(図7参照)。
ヒト血液試料からの細菌DNAの単離のためのバンプアレイプロセス
工程1.RBC及びWBCが溶解されるがWBC核は無傷に維持される条件下で、ヒト血液の試料を非イオン性界面活性剤で処理する(0.32Mスクロース、5mM MgCl2、1% Triton X−100、0.01M Tris−HCl、pH7.6)。これらの条件は細菌を溶解させるほど強くはないが、細菌は溶解物中で無傷細胞形態として維持される。
Claims (35)
- 生体流体(biological fluid)の処理のための方法であって、
・生体流体から少なくとも1つの第一の細胞を分離し、
・少なくとも1つの分離された細胞に対して、少なくとも1つの第一の処置を適用することにより、第一の処理溶液を生成し、
・第一の処理溶液に対して、少なくとも1つの第二の処置を適用することにより、第二の処理溶液を生成し、
・第一の処理溶液及び第二の処理溶液の少なくとも一方を、決定論的側方変位(deterministic lateral displacement)を用いて処理することにより、流出溶液を生成する
ことを含む方法。 - 生体流体が、全血、尿、脊髄液、唾液、口腔スワブ(buccal swabs)、痰、気管支洗浄液、胃洗浄液、微生物培養培地、糞、軟膜(buffy coat)、血清、血漿、血小板濃縮物、水試料、及び/又は他の任意の生物学的、化学的、及び/又は、生化学的流体、及び/又は、それらの任意の組み合わせのうち少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。
- 決定論的側方変位が、少なくとも1つのバンプアレイ(bump array)を用いて、第一の処理溶液及び第二の処理溶液の少なくとも一方を処理する、請求項1に記載の方法。
- 決定論的側方変位が、複数のバンプアレイの連鎖配列(sequential arrangement of a plurality of bump arrays)を用いて、第一の処理溶液及び第二の処理溶液の少なくとも一方を処理する、請求項1に記載の方法。
- 生体流体が全血であり、
少なくとも1つの第一の処置の適用が、全血から分離された細胞を溶解することにより、精製デオキシリボ核酸(DNA)を生成することを含み、
少なくとも1つの第二の処置の適用が、精製DNAを、トランスポゼース複合体(transposase complex)及び少なくとも1つの配列決定アダプター(sequencing adaptor)と混合することを含む、請求項1に記載の方法。 - 流出溶液に含まれる少なくとも1つの細胞のサイズに基づいて、流出溶液を分画することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 生体流体の処理のためのシステムであって、
・生体流体を受容し、生体流体から少なくとも1つの第一の細胞を分離するための、少なくとも1つの入側貯留部(input reservoir)と、
・少なくとも1つの入側貯留部に連結され、
少なくとも1つの分離された細胞に対して、少なくとも1つの第一の処置を適用することにより、第一の処理溶液を生成し、
第一の処理溶液に対して、少なくとも1つの第二の処置を適用することにより、第二の処理溶液を生成し、
第一の処理溶液及び第二の処理溶液の少なくとも一方を、決定論的側方変位を用いて処理することにより、流出溶液を生成する
ための少なくとも1つのバンプアレイ機構と、
・流出溶液を受容するための少なくとも1つの出側貯留部(output reservoir)と
を含むシステム。 - 生体流体が、全血、尿、脊髄液、唾液、口腔スワブ(buccal swabs)、痰、気管支洗浄液、胃洗浄液、微生物培養培地、糞、軟膜(buffy coat)、血清、血漿、血小板濃縮物、水試料、及び/又は他の任意の生物学的、化学的、及び/又は、生化学的流体、及び/又は、それらの任意の組み合わせのうち少なくとも1つを含む、請求項7に記載のシステム。
- 少なくとも1つのバンプアレイが、決定論的側方変位を用いて、第一の処理溶液及び第二の処理溶液の少なくとも一方を処理する、請求項7に記載のシステム。
- 複数のバンプアレイの連鎖配列を用いて、第一の処理溶液及び第二の処理溶液の少なくとも一方を処理することを更に含む、請求項7に記載のシステム。
- 生体流体が全血であり、
少なくとも1つの第一の処置の適用が、全血から分離された細胞を溶解することにより、精製デオキシリボ核酸(DNA)を生成することを含み、
少なくとも1つの第二の処置の適用が、精製DNAを、トランスポゼース複合体(transposase complex)及び少なくとも1つの配列決定アダプター(配列決定 adaptor)と混合することを含む、請求項7に記載のシステム。 - 出側貯留部が、流出溶液に含まれる少なくとも1つの細胞のサイズに基づいて、流出溶液を分画する、請求項7に記載のシステム。
- 連続フロー操作(continuous flow operation)に組み込まれたバンプアレイの連鎖及び連続配列を用いて、全血試料を処理する方法であって、
・バンプアレイの配列内の第一のバンプアレイで全血試料を受容し、
・全血試料を精製して白血球を生成し、
・白血球から核を単離し、
・核からデオキシリボ核酸(DNA)を単離し、
・核からDNAを精製し、
・少なくとも1つの化学及び/又は酵素DNA処置を用いて精製DNAを処理する
ことを含む方法。 - 少なくとも1つのバンプアレイを用いた流体試料の処理のための方法であって、
・少なくとも1つのバンプアレイで流体試料を受容し、
・少なくとも1つのバンプアレイを用いて、細胞及び/又は粒子のサイズに基づき、少なくとも1つの所望の核酸含有細胞及び/又は粒子を流体試料から単離し、
・少なくとも1つのバンプアレイを用いて、単離された細胞及び/又は粒子を、少なくとも1つの試薬流と接触させることにより、細胞及び/又は粒子から少なくとも1つの核酸を実質的に純粋な形態で放出させ、
・少なくとも1つのバンプアレイを用いて、少なくとも1つの生成された核酸を試薬流の外部に誘導し、
・少なくとも1つの精製核酸を、少なくとも1つのバンプアレイから除去する
ことを含む方法。 - 複数のバンプアレイが核酸を処理し、ここで複数のバンプアレイ内の個々のバンプアレイは直列に連結され、一のバンプアレイの出流がそれに続く別のバンプアレイの入流として供される、請求項14に記載の方法。
- 前記の受容、単離、接触、及び誘導の工程に、単一のバンプアレイが用いられる、請求項14に記載の方法。
- 流体試料が、鳥類全血及び哺乳類全血のうち少なくとも1つを含み、
核酸含有細胞及び/又は粒子が白血球である、請求項14に記載の方法。 - 流体試料が、鳥類全血及び哺乳類全血のうち少なくとも1つを含み、
核酸含有細胞及び/又は粒子が循環腫瘍細胞である、請求項14に記載の方法。 - 流体試料が、鳥類全血及び哺乳類全血のうち少なくとも1つを含み、
核酸含有細胞及び/又は粒子が、白血球、細菌、ウイルス、真菌、及び寄生性原虫のうち少なくとも1つを含む、請求項14に記載の方法。 - 生体流体が、全血、尿、脊髄液、唾液、口腔スワブ、痰、気管支洗浄液、胃洗浄液、微生物培養培地、糞、軟膜、血清、血漿、血小板濃縮物、水試料、及び/又は他の任意の生物学的、化学的、及び/又は、生化学的流体、及び/又はそれらの任意の組み合わせのうち少なくとも1つを含む、請求項19に記載の方法。
- 少なくとも1つの化学的及び/又は酵素試薬流を用い、少なくとも1つのバンプアレイを用いた、高分子量(high molecular weight:HMW)核酸の順次処理のための方法であって、ここでHMW核酸の有効流体力学半径は、少なくとも1つのバンプアレイの臨界サイズよりも大きく、ここで当該方法は、
・少なくとも1つのバンプアレイでHMW核酸を受容し、
・HMW核酸を少なくとも1つの化学的及び/又は酵素試薬流と接触させることを含み、
ここで少なくとも1つの化学的及び/又は酵素試薬流を、バンプアレイ内におけるHMW核酸フローの方向に流通させ、
ここでHMW核酸が、少なくとも1つの化学的及び/又は酵素試薬流と反応する、方法。 - 少なくとも1つの化学的及び/又は酵素試薬流を用い、少なくとも1つのバンプアレイを用いた、核酸の順次処理のための方法であって、当該方法は、
・核酸を受容し、
・核酸を少なくとも1つのバンプアレイに流通させ、
・少なくとも1つのバンプアレイを用いて、核酸を少なくとも1つの化学的及び/又は酵素試薬流と接触させ、
・少なくとも1つの化学的及び/又は酵素試薬流を用いて核酸を修飾し、
・少なくとも1つのバンプアレイを用いて、精製された核酸を、少なくとも1つの化学的及び/又は酵素試薬流から除去する
ことを含む、方法。 - 複数のバンプアレイが核酸を順次処理し、ここで複数のバンプアレイ内の個々のバンプアレイは直列に連結され、複数のバンプアレイ内の一のバンプアレイの出流が、それに続く複数のバンプアレイ内の別のバンプアレイの入流として供される、請求項23に記載の方法。
- 単一のバンプアレイで、流通、接触、修飾、及び除去を実施する、請求項23に記載の方法。
- 核酸が高分子量(HMW)核酸である、請求項23に記載の方法。
- 核酸がデオキシリボ核酸(DNA)であり、DNAはバンプアレイ内において、DNAを担持する少なくとも1つのマイクロ粒子に連結される、請求項23に記載の方法。
- DNAが共有結合及び非共有結合のうち少なくとも1つによって連結される、請求項26に記載の方法。
- 少なくとも1つのバンプアレイを用いた流体試料の処理のための方法であって、当該方法は、
・少なくとも1つのバンプアレイで流体試料を受容し
・少なくとも1つのバンプアレイを用い、少なくとも1つの所望の核酸含有細胞及び/又は粒子を、細胞及び/又は粒子のサイズに基づいて流体試料から単離し
・少なくとも1つのバンプアレイを用い、単離された細胞及び/又は粒子を、少なくとも1つの試薬流と接触させることにより、細胞及び/又は粒子から少なくとも1つの核酸を実質的に純粋な形態で放出させ、
・核酸を修飾し、
・少なくとも1つのバンプアレイを用い、少なくとも1つの精製された核酸を、試薬流から放出させ、
・少なくとも1つの精製された核酸を、少なくとも1つのバンプアレイから除去する
ことを含む方法。 - 核酸が高分子量(HMW)核酸である、請求項28に記載の方法。
- 核酸がデオキシリボ核酸(DNA)であり、DNAはバンプアレイ内において、DNAを担持する少なくとも1つのマイクロ粒子に連結される、請求項28に記載の方法。
- DNAが共有結合及び非共有結合のうち少なくとも1つによって連結される、請求項28に記載の方法。
- 流体試料が、少なくとも1つの化学的及び/又は酵素試薬流を用い、少なくとも1つのバンプアレイを用いて順次処理される、請求項28に記載の方法。
- 核酸が少なくとも1つの化学的及び/又は酵素試薬流を用いて修飾される、請求項32に記載の方法。
- 修飾された核酸が、デオキシリボ核酸(DNA)配列決定ライブラリー及び組換DNAライブラリーのうち少なくとも1つを含む、請求項33に記載の方法。
- DNA配列決定ライブラリーを生成するための試薬システムであって、当該システムは、線状DNA試薬と複合化されたトランスポゼース試薬を含み、ここでDNA試薬は、トランスポゼース認識配列及び配列決定アダプター配列を、DNA試薬の各末端に有し、これにより、配列決定の標的となるDNA分子との反応時に、トランスポゼースがアダプター担持線状DNA試薬を、配列決定標的に挿入して、共組込構造(cointegrate structure)を形成し、ここで配列決定標的が単一の位置で開裂し、開裂した標的の末端が、アダプター担持線状DNA試薬の末端に連結される、試薬システム。
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