JP6392857B2 - 核酸サンプルを回収するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
本願は、その全体を参照により援用する2013年5月24日付で提出されたSYSTEM AND METHOD FOR COLLECTING A SAMPLE OF NUCLEIC ACIDというタイトルの米国仮特許出願第61/827,244号に基づく優先権を主張する。
試験用に生物学的サンプルから核酸を回収、抽出、及び検出するための現行のシステム及び方法は通常複雑であり、技術的に訓練された人材による複数のステップが必要であり、大容積のサンプル処理のために又は輸送(shipment)のためのサンプルの処理及び安定化における相互汚染の防止のために最適化されていない。
本発明の一態様は、生物学的サンプルを処理するための方法及びシステムに関する。本明細書において、処理(processing)とは、生物学的サンプルの生体分子の溶解(lysing)、結合、洗浄、安定化、及び溶出を含む。
本発明の一態様は、核酸のサンプルを回収するためのシステムである。好ましいシステムは、内部容積部を規定する、図4の入れ物400のような入れ物を備える。好ましい形状で示しているが、本発明は入れ物の如何なる特定のサイズ及び形にも限定されない。入れ物は、入れ物の内部容積部に面する内側107及び内部容積部から離れる方向を向いた外側102を有する、図1A〜1Cに示されている好ましい実施形態のような着脱可能なキャップ101を有する。図1Aはキャップの外側を示している。キャップは、通路(passageway)106を介して内側と外側とを連通するオスルアースリップ接続部等のブリーザーポート105、及び通路104を介して内側と外側とを連通するサンプル接続ポート103を有する。サンプル接続ポートは、シリンジ等のサンプル移送容器(sample transfer container;図示せず)の協同する第2のインターロック要素にサンプル接続ポートを解除可能にロックするための、ルアーロック接続部120等の第1のインターロック要素を備える。ポート120及び105はどちらも、ルアーフィッティングキャップ又は栓(図示せず)により容易に開け閉めすることができる。液体を動かすためにポート120に接続されたシリンジのプランジャーに下向きの圧力が印加された時、置換された空気が入れ物400を出られるようにポート105が開く。接続されたソース(これもシリンジであってよい)から液体を動かすために真空を用いる場合、ポート105が真空源に接続される。キャップの内側は、サンプル接続ポート103と流体連通する接続インターフェイス108を備える。キャップは、オスねじ部(図示せず)を有する入れ物にねじ込まれるようにメスねじ部110が形成されていてよいが、キャップと入れ物との任意の機能的接続を用いることができる。
1.下流での利用を妨げ得る又は阻害し得る生物学的サンプルからの汚染を排除するため及び抽出及び溶解バッファー由来の塩を除去するための、洗浄バッファーを用いた洗浄。好ましい実施形態では、比較的大きな容積が単一の洗浄ステップで用いられ得る。好ましい容積は、1〜10ml、より好ましくは1〜5ml、最も好ましくは2〜4mlであり得る。対照的に、従来の手法では通常、遠心機のサイズによって要求されるカラムのサイズの制約のため、2つの異なる洗浄バッファーを用い、典型的にはそれぞれ1ml未満で、2つの洗浄ステップを行う。
2.汚染物質を更に除去するため及びマトリックスを脱水するための、水を含まない脱水洗浄を用いた、例えば100%エタノール(好ましい)又は100%アセトンを用いたすすぎ。ここでも、cNAの保存のために、比較的大きな容積を用いてマトリックスを脱水する。エタノール又はアセトン洗浄液の好ましい容積は1〜10ml、より好ましくは少なくとも2ml、最も好ましくは2〜6mlである。やはり対照的に、従来の手法では通常、前述したサイズ制限のため、1ml未満が用いられる。いくつかの従来の手法はエタノール、アセトン、又は他の脱水洗浄を全く用いないこともある。
(a)生物学的サンプル中の複合体、細胞、又は他の粒子から核酸を放出させるためにカオロトピック剤、塩、及びアルコール等の沈殿剤を含む溶解バッファー及び結合バッファーで処置及びインキュベートされてよい1容積の(a volume of)サンプル含有流体を容器に回収すること。粗溶解産物はサンプル移送容器(例えばシリンジ)に移されてもよく、あるいは、回収ステップが好適なサンプル移送容器中で行われてもよい;
(b)サンプル回収ポートを介してサンプル移送容器を入れ物に接続すること;
(c)該容積の(the volume of)サンプル含有流体をサンプル移送容器からフィルターカラムに通すことにより、粗溶解サンプル中の核酸を基質上に回収し、残りを入れ物に回収すること;
(d)洗浄バッファーを用いてカラム中の核酸結合フィルターマトリックスを洗浄すること。
(e)カラムに1容積の(a volume of)溶媒、好ましくは100%のエタノール又はアセトンを通過させることにより、核酸結合マトリックスを脱水(及び同時に更に洗浄及び脱塩)すること。
(f)輸送容器底部分をフィルターカラムに被せて配置し、フィルターカラムを輸送容器と係合させ、フィルターカラムを入れ物キャップから取り外すこと;
(g)輸送容器上部分及び輸送容器底部分を結合することにより輸送容器を一時的に密封すること。密封された輸送容器は、好ましくは、顆粒又はビーズのシリカゲル等の吸湿剤(乾燥剤)のポケットを含む。
図4に示されているようにフィルターカラム200のプロトタイプを構築した。Mobicolフィルターカラムはボカ・サイエンティフィック社(フロリダ州)から供給され、多孔質フィルターフリット214をカラム中に嵌めた。好適なサイズの吸収マトリックスディスク212を、GF/Dガラス繊維ろ紙(ワットマン社、ニュージャージー州)からパンチングし、多孔質フィルターの上に挿入した後、テフロン製のバックアップリング216(theoringstore.com)を吸収マトリックスディスクの上に密接させて置いて組立品を固定した。ルアーロック接続部を上に有するキャップをフィルターカラムにねじ込んで密封した。次いで、組み立てられたフィルターカラムを有するキャップを空の50mlプラスチック製使い捨て遠心管にねじ込んで密封した。以後、本明細書中で、前述のデバイス全体をMOE(手動操作抽出:Manually Operated Extraction)デバイスと呼ぶ。MOEフィルターカラムを下に有するルアーロックキャップは、50mlのプラスチック製使い捨て遠心管にねじ込まれて密封される。以下の実施例で用いられる複数のMOEフィルターデバイスも同じように構築することができる。
本実験では、市販の凍結仔ウシ血清(BCS)を、これは経済的で充分なソースであり、天然起源のウシ無細胞核酸を含むので、実験的モデル生体材料として用いた。検出された核酸配列に関して、このBCSの定量的結果の解釈は、このロットに限定されるべきである。使用したBCS、HyClone(商標)仔ウシ血清(Cat. SH30072.03)はフィッシャーサイエンティフィック社(マサチューセッツ州)により供給された。到着後、BCSを振盪しながら室温で解凍した。完全に解凍された後、BCSを分注(aliquot)し、使用時まで再度凍結した。一貫性を得るために、全てのBCSのアリコートは室温で使用直前に1度だけ解凍した。
本実施例では、MOEフィルターカラムのみを以下のバッファー及びプロトコールで用いた:
バッファー:
溶解バッファー(LB):4Mチオシアン酸グアニジン(GITC)、8%トリトンX100、100μl/ml LBのQiagen Proteinase K(cat. 19131、キアゲン社、カリフォルニア州)を含む。
結合バッファー(BB):3M GITC、40%イソプロパノール(IPA、終濃度)を含む。非常によく混合する。
洗浄バッファー(WB):10mM Tris、2mM EDTA、10mM NaCl、70%エタノール、pH7.0を含む。
溶出バッファー:Qiagen Buffer AVE(QIAamp Circulating Nucleic Acidキットに含まれる)。
プロトコール:
1.溶解:長針を付けた10mlシリンジで、2mlの解凍したBCSを、2mlのLBを含む50mlのプラスチック製の遠心管へと抜き取り、ボルテックスでよく混合し、60℃のヒートブロック中で30分間インキュベートする。室温で冷却する。
2.結合:10mlのBBをサンプル溶解産物チューブへと抜き取り、ボルテックスで混合し、室温に10分間維持する。
3.結合及び抽出:50ml溶解産物チューブの全内容物を、長針を付けた20〜30mlのルアーロックシリンジ中へと抜き取り、約5mlの空気がシリンジ中に抜き取られるまで続け、ルアーロックシリンジを、ラックにしっかりと取り付けた組み立てられたMOEデバイス400のキャップ上のメスルアーロックコネクターにねじ込む。シリンジ中の全ての液体及び空気がフィルターカラムを通過するまでシリンジのプランジャーを押し下げる。廃物をMOEデバイスの50mlチューブ中に回収する。この手順には1〜2分かかり得る。20mlシリンジを回して外す。
4.4mlのWBを10mlのルアーロックシリンジ中に抜き取り、プランジャーを押してWBをカラムに通す。10mlシリンジを回して外す。
5.4mlの100%エタノールを10mlシリンジ中に抜き取り、プランジャーを押してエタノールをカラムに通す。
6.MOEデバイスのキャップを回して外し、フィルターカラムをキャップから取り外す。1.5〜2mlのRNase及びDNaseを含まない微小遠心管にカラムを挿入し、カラム中のエタノール残渣を完全に風乾する。
7.100μlの溶出バッファーAVEをフィルターカラム中の吸収マトリックスに直接加え、取扱い中の汚染を防ぐためにフィルターカラムにキャップをねじ込む。結合したNAが再度水和されて吸収マトリックスから放出されるまで10〜30分待つ。
8.カラムが中に挿入されたマイクロチューブを15,000〜20,000Gで3分間遠心する。溶出液を回収して、下流での利用に用いるか、−20〜−80℃で保存する。
新鮮なヒト末梢血液を、2名の成人対象(健康対照及び潜在性結核感染の疑い対象;それぞれHC及びLTBI)から採取した。LTBI対象は、PPD皮膚テスト陽性と判定され、TB低負担国(low−burden country)に25年住んでいるが、最近、最後の2年間に、TB高負担国でのTB接触歴がある。最後の2年間の間に、対象はCT X線検査により3回、喀痰スミアテストにより4回、及びTB培養により3回検査された。これらのテストは全て陰性であったが、ツベルクリン皮膚テスト(PPD)は陰性から陽性(1.8cm)に転換した。対象は結核に関連する症状を示さなかった。対象は、医療従事者によりLTBIであると推定された。LTBI診断にはいくつかの大きな障害があることがよく知られており、特に、現在の技術を用いて体内の細菌感染症の直接的証拠を得る手段はない。このケースでは、LTBI診断のためのその他の更なるテストは行われていなかった。
Claims (38)
- 核酸のサンプルを回収するためのシステムであって、
内部容積部を規定する入れ物;
前記入れ物用の着脱可能なキャップであって、前記入れ物の前記内部容積部に面する内側及び前記内部容積部から離れる方向を向いた外側を有し、前記内側と前記外側とを連通するブリーザーポート及び前記内側と前記外側とを連通するサンプル接続ポートを備え、前記サンプル接続ポートが、協同する第2のインターロック要素に前記サンプル接続ポートを解除可能にロックするための第1のインターロック要素を備え、前記キャップの前記内側が、前記サンプル接続ポートと流体連通する接続インターフェイスを備える、キャップ;
前記入れ物キャップの前記接続インターフェイスに着脱可能に取り付けられるようになっているフィルターカラムであって、開いた第1の末端、開いた第2の末端、及び核酸を回収するための基質を含むその間の内部通路を有する、フィルターカラム;
前記入れ物キャップの前記サンプル回収ポートの前記第1のインターロック要素に接続するようになっている前記第2のインターロック要素を備える、サンプル回収容器;
開いた末端を有し、前記フィルターカラムを含めるようになっている容積を規定する輸送容器であって、前記入れ物キャップの前記接続インターフェイスから前記フィルターカラムを取り外すために前記フィルターカラムに解除可能に係合するようになっており、前記輸送容器内で前記フィルターカラムを一時的に密封するための着脱可能な蓋を更に備える、輸送容器、
を備える、システム。 - 前記フィルターカラムの基質が、フィルター、前記フィルターの上流のフリット、及び前記フィルターの下流の保持リングを備える、請求項1に記載の回収システム。
- 前記サンプル接続ポートが、前記キャップの前記外側から突き出ている、請求項1に記載の回収システム。
- 前記サンプル接続ポートの前記第1のインターロック要素が、ルアーロックフィッティングの一方の末端を備える、請求項3に記載の回収システム。
- 前記ブリーザーポートが、前記キャップの前記外側から突き出ている、請求項1に記載の回収システム。
- 真空チャンバーを更に備え、前記真空チャンバーが、真空源に接続されるようになっている内部部分、各ウェルが前記入れ物の1つを受容するようになっている1又は複数のウェルを有する外部部分、及び前記チャンバーの前記内部部分と連通し、柔軟な導管を介して前記入れ物の前記ブリーザーポートに接続されるようになっている1又は複数の真空接続ポートを有する、請求項1に記載の回収システム。
- 前記輸送容器中に乾燥剤を更に備え、請求項1に記載の回収システム。
- 前記フィルターカラムが、ねじ状インターフェイスの第1の構成要素を備え、前記入れ物キャップが、前記ねじ状インターフェイスの第2の構成要素を備える、請求項1に記載の回収システム。
- 前記フィルターカラムが、前記輸送容器の内部表面に配置された協同する第2の部材によって解除可能に係合されるようになっている、その外部表面に配置された第1の部材を更に備え、前記第2の部材が、前記入れ物キャップとのねじ接続から前記フィルターカラムを回して外す方向で前記フィルターカラムにねじれ力が印加された時に前記第1の部材に力を伝えるようになっている、請求項8に記載の回収システム。
- 前記第1及び第2の部材がそれぞれタブを備える、請求項9に記載の回収システム。
- 前記入れ物キャップの前記サンプル接続ポートに配置されるようになっている第1のポート、前記回収容器に接続されるようになっている第2のポート、及び前記サンプルが回収された後に前記サンプルを処置するための流体を含む流体源に接続されるようになっている第3のポートを有する三方ポートを更に備える、請求項1に記載の回収システム。
- 前記第3のポートに接続されるようになっている流体の1又は複数の容器を更に備える、請求項11に記載の回収システム。
- 前記流体が、前記サンプルを洗浄するための流体を含む、請求項12に記載の回収システム。
- 前記流体がエタノールを含む、請求項13に記載の回収システム。
- 前記回収容器が、シリンジを備え、前記三方ポートが、前記サンプル回収容器と前記入れ物との間に正の相対圧力が存在する時に前記回収容器から前記入れ物への流れのみを許すように及び前記サンプル回収容器と前記流体源との間に負の相対圧力が存在する時に前記流体源から前記回収容器への流れをのみを許すようになっている逆止め弁を備える、請求項11に記載の回収システム。
- 複数のフィルターカラムを受容するための、前記複数のフィルターカラムを遠心するための遠心機に嵌合するようになっているサンプルホルダーを更に備える、請求項1に記載の回収システム。
- 入れ物用の無菌の着脱可能なキャップであって、前記入れ物の内部容積部に面する内側及び前記内側とは反対側の外側を有し、前記内側と前記外側とを連通するブリーザーポート及び前記内側と前記外側とを連通するサンプル接続ポートを備え、前記サンプル接続ポートが、協同する第2のインターロック要素に前記サンプル接続ポートを解除可能にロックするための第1のインターロック要素を備え、前記キャップの前記内側が、前記サンプル接続ポートと流体連通する接続インターフェイスを備え、
ねじ接続によって入れ物キャップの接続インターフェイスに着脱可能に取り付けられた無菌フィルターカラムを備え、前記フィルターカラムは、開いた第1の末端、開いた第2の末端、及び核酸を回収するための基質を含むその間の内部通路を有し、前記フィルターカラムは、その外部表面に配置された第1の部材を有し、当該第1の部材は、入れ物キャップとのねじ接続から前記フィルターカラムを回して外す方向で前記フィルターカラムにねじれ力を受けるように適合されている、着脱可能なキャップ。 - 核酸のサンプルを回収する方法であって、
(a)
(i)内部容積部を規定する入れ物;
(ii)前記入れ物用の着脱可能なキャップであって、前記入れ物の前記内部容積部に面する内側及び前記内部容積部から離れる方向を向いた外側を有し、前記内側と前記外側とを連通するブリーザーポート及び前記内側と前記外側とを連通するサンプル接続ポートを備え、前記サンプル接続ポートが、協同する第2の手段に前記サンプル接続ポートを解除可能にロックするための第1の手段を備え、前記キャップの前記内側が、前記サンプル接続ポートと流体連通する接続インターフェイスを備える、キャップ;
(iii)前記入れ物キャップの前記接続インターフェイスに着脱可能に取り付けられたフィルターカラムであって、開いた第1の末端、開いた第2の末端、及び前記核酸を回収するための基質を含むその間の内部通路を有する、フィルターカラム;
(iv)前記サンプル回収ポート入れ物キャップの前記第1の手段に接続するようになっている前記第2の手段を備えるサンプル回収容器;
(v)開いた末端を有し、前記フィルターカラムを含めるようになっている容積部を規定する、輸送容器であって、前記入れ物キャップの前記接続インターフェイスから前記フィルターカラムを取り外すために前記フィルターカラムに解除可能に係合するようになっており、前記輸送容器内で前記フィルターカラムを一時的に密封するための着脱可能な蓋を更に備える、輸送容器;
を備える回収システムを用意するステップ;
(b)前記サンプル回収容器中に1容積の(a volume of)サンプル含有流体を回収するステップ;
(c)前記サンプル回収ポートを介して前記サンプル回収容器を前記入れ物に接続するステップ;
(d)前記フィルターカラムに前記サンプル回収容器から前記容積のサンプル含有流体を通すことにより、前記基質上に前記サンプルを回収し、前記入れ物に残りを回収するステップ;
(e)前記フィルターカラムに被せて前記輸送容器の開いた末端を配置して、前記フィルターカラムを前記輸送容器と係合させ、前記入れ物キャップから前記フィルターカラムを取り外すステップ;
(f)前記着脱可能な蓋で前記輸送容器を一時的に密封するステップ
を含む、方法。 - 前記サンプル含有流体が、患者から採取した体液の抽出物を含む溶解産物を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記サンプル回収容器が、シリンジを備え、前記容積を前記フィルターカラムに通す方法が、前記シリンジのプランジャーに手動で圧力を印加することを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記サンプル回収容器が、シリンジを備え、前記容積を前記フィルターカラムに通す方法が、前記入れ物キャップの前記ブリーザーポートを真空源に取り付けた後、前記真空源を用いて前記フィルターカラムに陰圧を印加することを含む、請求項18に記載の方法。
- ステップ(d)の後に前記基質上に回収されたサンプルを、ステップ(e)を行う前に1又は複数容積の流体を前記フィルターカラムに通すことにより処置することを更に含む、請求項18に記載の方法。
- 前記処置流体が洗浄流体を含む、請求項22に記載の方法。
- 前記洗浄流体が、100%エタノール又は100%アセトンを含む、請求項23に記載の方法。
- 前記輸送容器の中に乾燥剤を配置することを更に含む、請求項24に記載の方法。
- 周囲の非気候調節条件下で前記輸送容器を運搬することを更に含む、請求項25に記載の方法。
- ステップ(f)の完了から最大4週間後に前記核酸を更に処理することを更に含む、請求項26に記載の方法。
- 前記更なる処理が、疾患を検出するために前記核酸を処理することを含む、請求項27に記載の方法。
- 前記疾患が結核である、請求項28に記載の方法。
- 前記処理が、潜在性結核を検出するためである、請求項29に記載の方法。
- 前記洗浄流体が、1〜10mlの100%エタノールを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記洗浄流体が、少なくとも2mlの100%エタノールを含む、請求項31に記載の方法。
- 前記洗浄流体が、2〜6mlの100%エタノールを含む、請求項32に記載の方法。
- 前記サンプル含有流体が、血漿又は血清を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記回収されるサンプル含有流体の容積が1〜20mlである、請求項34に記載の方法。
- 前記回収されるサンプル含有流体の容積が少なくとも2mlである、請求項35に記載の方法。
- 前記回収されるサンプル含有流体の容積が2〜10mlである、請求項36に記載の方法。
- 前記回収されるサンプル含有流体の容積が2〜5mlである、請求項37に記載の方法。
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