KR20140125367A - 생물학적 샘플을 처리하기 위한 디바이스, 장치, 키트 및 방법 - Google Patents

생물학적 샘플을 처리하기 위한 디바이스, 장치, 키트 및 방법 Download PDF

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KR20140125367A
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알렉스 칼랑카
지안니 메도로
니꼴로 마나레지
쥬세페 조르지니
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실리콘 바이오시스템스 에스.피.에이.
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Abstract

적어도 하나의 세포(C) 및 액체 성분(D)을 포함하는 생물학적 샘플(B)의 처리 방법이 제공된다. 이 방법에 따르면, 2nm 내지 1㎛ 직경의 기공을 갖는 필터(9)를 향해 중공 디바이스(2)의 내부 챔버(3) 내에 삽입된 샘플(B)에 힘을 가하여, 상기 액체 성분(D)의 적어도 일부가 필터(9)를 통과하고, 상기 세포(C)는 내부 챔버(3) 내에 체류하며, 따라서 농축 샘플(A)이 얻어지고; 상기 필터는 12.6㎟ 미만의 내부 챔버(3)에 면한 표면을 갖는다.

Description

생물학적 샘플을 처리하기 위한 디바이스, 장치, 키트 및 방법{DEVICES, APPARATUS, KIT AND METHOD FOR TREATING A BIOLOGICAL SAMPLE}
본 발명은 샘플을 처리하기 위한 중공 디바이스, 커버 디바이스, 장치, 키트 및 방법에 관한 것이다.
생물학적 샘플들은 특정 형태의 입자들(보통은 세포들)의 분리물을 얻기 위해 다른 방법으로 처리하는 것으로 알려져 있다.
이와 관련된 예는 특허 출원 PCT/IB2010/000615, PCT/IB2010/000580에 기술된 디바이스 및 방법(DEPArrayTM 시스템에 관해)이다.
통상적으로 상기 언급한 처리 끝에, 입자들이 액체 성분에 저농도로 삽입된 샘플이 수득된다. 이와 관련하여, 상기 액체 성분은 보통 후속의 분석 단계에서 사용할 수 없는 완충액이며, 상기 샘플의 양이 통상 너무 많은 점에 유의할 필요가 있다. 예를 들어, DEPArrayTM 시스템의 사용에 따라 수득된 샘플의 양은 대략 38㎕인데, 이에 반해, 후속 단계(WGA-전체 게놈 증폭과 같은)에는 1㎕ 보다 적은 양이 필요하다.
따라서, 상기 샘플은 고속 원심분리에 의해 처리해야 하며, 조작자는 피펫을 사용하여(또한 상기 샘플이 들어있는 시험관을 경사시켜) 수동으로 과잉의 액체를 매우 조심스럽게 빼내야 한다. 이 절차와 관련하여 다음과 같은 많은 문제가 따른다:
ㆍ조작의 성공 여부는 조작자의 능력에 크게 좌우된다; 조작자가 정확하게 조작하지 않으면, 과잉의 액체와 함께 입자를 제거할 위험이 클 수 있다. 상기 절차의 성공율은 신뢰할 수 없으며, 언제나 재현할 수 있는 것은 아니고, 사용된 완충액의 형태에 의존한다;
ㆍ조작이 비교적 느리다;
ㆍ절차에는 조작자가 취급하는 동안 샘플이 오염될 위험을 줄이기 위해 이중 필터의 오염 없는 팁 및 전용 피펫을 사용하는 등의 각별한 주의가 요구된다;
ㆍ입자(들)가 언급한 바와 같이 비교적 고속(따라서, 입자(들)에 비교적 높은 스트레스를 줌)에서 실행되는 원심분리로 인해 손상을 받게 될 위험성이 비교적 높다.
본 발명의 목적은 알려진 기술의 결점을 적어도 부분적으로 해결하고, 가능하다면, 동시에 간편하고 저렴하게 생산하는 중공 디바이스, 커버 디바이스, 장치, 키트 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 후술하는 독립항, 및 바람직하게는 상기 독립항에 직접적으로 또는 간접적으로 종속되는 항들 중 어느 한 항에 기재된 바와 같이, 중공 디바이스, 커버 디바이스, 장치, 키트, 및 방법이 제공된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하며, 도면에는 일부 실시형태가 도시되는데, 이들에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따라 생산된 장치의 측면도이다.
도 2는 도 1의 장치에 관한 측단면도이다.
도 3은 도 1의 장치를 다른 조작 구성으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 장치에 관한 투시도이다.
도 5는 도 3의 도면의 측단면도이다.
도 6은 본 발명에 따라 생산된 장치의 다른 실시형태에 관한 측면도이다.
도 7은 도 6의 장치에 관한 측단면도이다.
도 8은 도 6의 장치를 다른 조작 구성으로 도시한 도면이다.
도 9는 도 6의 장치에 관한 투시도이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명에 따른 도 1의 장치의 일부인 디바이스의 사용에 관한 다른 단계를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 15는 도 14의 하단 동그라미를 세부적으로 확대한 도면이다.
도 1 내지 도 5 및 도 10 내지 도 14에서, 부호 1은 샘플 A(생물학적)의 처리를 위한 장치를 전체로서 나타낸다(특히, 도 13 및 도 14 참조).
장치(1)는 예를 들어, 이 장치(1)가 내부에 삽입되는 PCR기(그 자체로 알려져 있으며, 도시하지 않음)에 의해, 샘플 A에 함유된 DNA/RNA(의 일부)를 증폭(예를 들면, PCR/RT-PCR을 통해)시키기 위해 사용된다.
본 발명의 한 관점에 따르면, 중공 디바이스(2)가 제공된다. 중공 디바이스(2)는 샘플 B(생물학적) 및/또는 상기 언급한 샘플 A의 처리에 적합하다.
특히, 상기 샘플 B(도 10 및 도 11)는 적어도 하나의 입자(유리하게는 적어도 하나의 세포) C 및 액체 성분 D(더 엄밀히 말하면, 완충액, 여기에 상기 세포가 액침됨)를 포함한다. 상기 샘플 A(특히, 도 13 및 도 14)는 샘플 B의 농축에 의해 얻어지며, 샘플 A는 따라서, 적어도 상기 입자 C를 포함한다.
본 명세서에서, 입자란 1000㎛ 미만(유리하게는 100㎛ 미만)의 최대 치수를 갖는 혈구를 의미한다. 입자의 예로는 세포, 세포 잔해(특히, 세포 단편), 세포 응집물(예를 들면, 신경구 또는 유방구와 같은 줄기 세포에서 유도되는 작은 세포군), 박테리아, 리포구, 미소구(폴리스티렌 중 및/또는 자기) 및 세포에 연결된 미소구가 있으며, 이들에 한정되는 것은 아니다. 상기 입자로서는 세포가 바람직하다.
일부 실시형태에 따르면, 상기 입자들은 1㎛보다 큰 최소 치수를 갖는다.
본 명세서에서 입자의 치수란, 상기 입자의 길이, 폭, 및 두께를 말한다.
장치(1)는 중공 디바이스(2)를 포함한다(특히, 도 5 및 도 13 내지 도 15 참조). 중공 디바이스(2)는 차례로 내부 챔버(3); 이 내부 챔버(3)의 경계를 정하는 벽(4); 및 내부 챔버(3)와 외부 환경 간의 소통을 이루는 개구(5)를 갖는다. 내부 챔버(3)는 상기 언급한 샘플 A(및/또는 B)를 수용하기에 적합하다.
중공 디바이스(2)는 장치(1)의 일부로 사용되는 외에, 또한 입자 C와 액체 성분 D를 서로 분리시키기 위해 사용된다(도 10 내지 도 12). 이렇게 하여, 샘플 A가 수득되며(샘플 B에 관해 농축됨-도 12), 이는 실제로 장치(1)에 의해 처리된 것이다(도 13 및 도 14).
특히, 중공 디바이스(2)는 가늘고 긴(원통형) 형태를 취하고, 개구(5)가 배치되는 영역의 단부(6); 및 폐쇄 단부(7)(단부(6)의 반대쪽에 있음)를 갖는다. 더 엄밀히 말하면, 중공 디바이스(2)는 실질적으로 관 형태(한쪽 단부가 폐쇄됨)를 갖는다. 내부 챔버(3)는 실질적으로 원형의 횡단면을 갖는다.
바람직하게, 중공 디바이스(2)는 (단부(7)를 향해) 점점 좁아지는 부분(8)(중공이기도 함)을 적어도 포함한다. 더 엄밀히 말하면, 부분(8)은 실질적으로 원뿔대의 형태를 갖는다. 마찬가지로, 내부 챔버(3)는 적어도 하나의 (단부(7)를 향해) 점점 좁아지는 부분을 포함한다. 더 엄밀히 말하면, 내부 챔버(3)는 실질적으로 원뿔대의 형태를 갖는다(부분(8)의 영역에서). 단부(7)는 또한 부분(8)의 단부이기도 하다.
일부 실시형태에 따르면, 중공 디바이스(2)는 부분(8')을 포함하고, 이는 부분(8)이 내장되며(더 엄밀히 말하면, 부분(8)과 하나로 됨), 실질적으로 관형(원통형)이고, 실질적으로 일정한 단면(또는 부분(8)의 점점 좁아지는 정도보다 좁아지는 정도가 더 낮음)을 갖는다. 단부(6)는 또한 부분(8')의 단부이기도 하다.
도시하지 않은 대체 실시형태에 따르면, 중공 디바이스(2)는 부분(8')을 포함하지 않는다(달리 말하면, 중공 디바이스(2)는 부분(8)으로 이루어진다). 이들 경우에, 부분(8')은 샘플 A(및/또는 B)를 처리하는 특정 단계에 중공 디바이스(2)에 부가될 수 있는 별도의 디바이스이다. 예를 들면, 중공 디바이스(2)를 실질적으로 고정된 위치(예를 들면, 도 14에 도시된 바와 같이)로 유지하기 위해서 중공 디바이스(2)가 장치(1)의 일부가 될 때, (예를 들어, PCR에 의한)유전자 증폭 단계 중에, 부분(8')을 부가할 수 있다.
내부 챔버(3)는 실질적으로 원형의 횡단면을 갖는다.
내부 챔버(3)는 10㎟ 내지 80㎟(특히, 20㎟ 내지 35㎟)의 면적을 갖는 횡단면을 갖는다.
중공 디바이스(2)는 필터(9)를 또한 포함하며, 필터(9)는 단부(7)의 영역에 배치되고, 내부 챔버(3)를 외부 환경과 분리시킨다. 필터(9)는 공극을 가지며, 사용시에 이 공극을 통해 샘플 B 중 액체 성분 D의 적어도 일부가 필터(9)를 통과할 수 있고(내부 챔버(3)로부터 나옴), 입자 C는 필터(9)를 통과하지 못하게 한다. 유리하게는, 필터(9)는 DNA/RNA 단편의 통과를 실질적으로 허용하지 않는다.
필터(9)는 직경 1㎛ 이하의 기공을 가지며, 구체적으로는, 필터(9)는 직경이 1㎛보다 큰 기공은 갖지 않는다. 유리하게는, 필터(9)는 직경 600nm 이하의 기공을 가지며, 구체적으로는, 필터(9)는 600nm보다 큰 직경의 기공은 갖지 않는다. 유리하게는, 필터(9)는 직경 500nm 이하의 기공을 가지며, 구체적으로는, 필터(9)는 직경이 500nm보다 큰 기공은 갖지 않는다. 유리하게는, 필터(9)는 직경 450nm 이하의 기공을 가지며, 구체적으로는, 필터(9)는 직경이 450nm보다 큰 기공은 갖지 않는다.
특히, 필터(9)는 직경이 적어도 2nm(더 엄밀히 말하면, 적어도 15nm)인 기공을 가지며; 구체적으로는 필터(9)는 대다수의 기공이 적어도 2nm(더 엄밀히 말하면, 적어도 15nm)의 직경을 갖는다. 유리하게는, 필터(9)는 직경이 적어도 100nm(더 엄밀히 말하면, 적어도 250nm)인 기공을 가지며; 구체적으로는 필터(9)는 대다수의 기공이 적어도 100nm(더 엄밀히 말하면, 적어도 250nm)의 직경을 갖는다. 유리하게는, 필터(9)는 직경이 적어도 300nm인 기공을 가지며; 구체적으로는 필터(9)는 대다수의 기공이 적어도 300nm의 직경을 갖는다. 더욱 유리하게는, 필터(9)는 직경이 적어도 350nm인 기공을 가지며; 구체적으로는 필터(9)는 대다수의 기공이 적어도 350nm의 직경을 갖는다.
일부 실시형태에 따르면, 필터(9)는 직경이 2nm보다 더 작은(더 엄밀히 말하면, 15nm보다 더 작은, 유리하게는 100nm보다 더 작은, 특히 250nm보다 더 작은, 더욱 유리하게는 300nm보다 더 작은, 특히 350nm보다 더 작은) 기공을 갖지 않는다.
상기 언급한 직경보다 더 작은 직경을 갖는 기공은 액체의 통과를 지나치게 감소시키는 것으로 실험에 의해 관찰되었다. 적당한 시간에 액체를 유출시키기 위해, 입자(들) C에 손상을 입히는 압력을 적용할 필요가 있다.
상기 언급한 직경보다 더 큰 치수를 갖는 기공은 입자(들) C가 필터(9)를 통과하여 분산될 위험성에 관련되는 것이 또한 관찰되었다. 따라서, 기공의 치수는 바람직하게는 공동에 체류될 입자들의 치수보다 더 작아야 한다. 또한, 기공이 너무 크면, 후속의 분석 단계(예를 들면, PCR에 의해)에서 관심 대상의 생물학적 물질(예를 들어, 유전적 물질)의 손실을 가져올 수 있다.
달리 반대의 언급이 없으면, 본 명세서에서 기공의 직경이란, 제한적인 직경, 즉 기공의 최소 (횡)단면과 같은 면적을 갖는 환의 직경을 말한다.
특히, 상기 제한적인 직경은 ASTM F316 - 03(2011)에 기재된 방법(Standard Test Methods for Pore Size Characteristics of Membrane Filters by Bubble Point and Mean Flow Pore Test)에 의해 측정된다.
유리하게는, 필터(9)는 500㎛ 미만의 두께를 갖는다. 일부 실시형태에 따르면, 필터(9)는 250㎛ 미만(유리하게는 100㎛ 미만, 특히 50㎛ 미만, 더욱 정확하게는 40㎛ 미만)의 두께를 갖는다. 이렇게 하여, 다른 것들 중에서도, 필터(9)의 통과는 비교적 용이하고, 필터(9) 내부에 축적될 수 있는 물질은 비교적 적을 수 있다.
유리하게는, 필터(9)는 1㎛보다 큰(특히, 10㎛보다 큰, 더 엄밀히 말하면, 15㎛보다 큰) 두께를 갖는다. 이렇게 하여, 다른 것들 중에서, 필터(9)는 충분한 기계적 강도를 가지며, 정확하게 작동할 수 있다.
필터(9)는 2㎕ 미만(유리하게는 1㎕ 미만)의 체류 용량, 즉 필터(9) 내에 수용될 수 있는 액체의 용량을 갖는 것이 유리하다.
이와 관련하여, 체류 용량이 큰 경우, 원하는 핵산 분석 절차(예, DNA 또는 RNA)에 정한 개시 용량보다 크면, 적어도 상기 절차의 첫 단계에서 사양의 활성 시약의 농도를 유지하기 위해 상기 반응 용량을 감소시켜야 하는 점에 유의해야 한다. 이로 인해 반응은 비효율적으로 될 수 있다.
특히, 체류 용량은 다음과 같이 측정한다: 초기의 기지 용량의 용액을 중공 디바이스(2)에 넣고; 중공 디바이스(2)를 배출 요소(22)(후술하는 도 10 내지 도 12에 도시)에 배치하며; 이를 원심분리(대략 2000rpm으로 2분간)하여 내부 챔버(3) 내의 용액이 더 이상 존재하지 않도록 하고; 수집된 액체의 용량을 측정하여, 측정된 용량을 초기 용량에서 차감한다.
필터(9)는 PC(폴리카보네이트), PP(폴리프로필렌), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에틸렌(PE), PVDF(폴리비닐리덴 플루오라이드), 나일론, 실리콘, SiO2 , 질화 규소, 유리섬유 또는 이의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택된 물질을 포함한다(구체적으로, 이 선택된 물질로 구성된다).
일부 실시형태에 따르면, 필터(9)는 PC(폴리카보네이트), PP(폴리프로필렌), 폴리에테르술폰(PES), PVDF(폴리비닐리덴 플루오라이드), 나일론, 실리콘, SiO2 , 질화 규소, 유리섬유 또는 이의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택된 물질을 포함한다(구체적으로, 이 선택된 물질로 구성된다).
일부 실시형태에 따르면, 필터(9)는 유기 중합체를 포함한다(특히, 유기 중합체로 구성된다).
유리하게는, 필터(9)는 DNA (또는 RNA)가 부착되지 않도록 하는 물질로 제조된다. 특히, 필터(9)는 산화 알루미늄을 함유하지 않는다.
유리하게는, 필터(9)는 PC, PES로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함한다(특히, 이 선택된 물질로 이루어진다). 특히, 필터(9)는 PC를 포함한다(특히, PC로 이루어진다).
일부 특정 실시형태에 따르면, 필터(9)는 NucleporeTM (폴리카보네이트 막) 및/또는 Supor®(PES 막)을 포함한다(특히, 이들로 이루어진다).
내부 챔버(3)는 2ml 이하(유리하게는 1ml 이하; 특히 0.5ml 이하; 더 엄밀히 말하면, 0.2ml 이하)의 용량을 갖는다. 유리하게는, 내부 챔버(3)는 적어도 40㎕(특히, 적어도 50㎕; 더 엄밀히 말하면, 적어도 60㎕)의 용량을 갖는다.
개구(5)는 적어도 9㎟(유리하게는 적어도 12㎟; 특히 적어도 18㎟)의 면적을 갖는다. 일부 실시형태에 따르면, 개구(5)는 80㎟ 이하(유리하게는 70㎟ 이하; 특히 18㎟ 이하)의 면적을 갖는다.
벽(4)은 추가의 개구(10)를 가지며, 이 개구(10)는 단부(7)에 상응하도록 배치된다. 특히, 개구(10)는 개구(5)의 반대쪽에 있다. 개구(10)는 적어도 0.2㎟(유리하게는 적어도 0.7㎟; 특히 적어도 2.5㎟)의 면적을 갖는다. 개구(10)는 13㎟ 이하(특히, 7㎟ 이하)의 면적을 갖는다.
필터(9)는 개구(10)를 실질적으로 완전히 커버하도록 배치된다. 유리하게는, 필터(9)는 12.6㎟ 이하(특히, 10㎟ 이하)의 내부 챔버(3)에 면한 면적(S)(도 15)을 갖는다. 이는 중공 디바이스(2)가 PCR의 단계에 사용될 때 특히 유리하다. 이들 경우에, 용액의 용량은 비교적 소량이므로, 필터(9)의 대면적(S)은 표면(S) 상에 용액의 과잉 분포를 초래한다. 이는 PCR의 효율을 감소시킨다.
일부 경우에, 면적(S)은 적어도 0.1㎟(유리하게는 적어도 0.7㎟; 특히 적어도 1.2㎟)이다.
본 명세서에서 지시된 치수는 프로필러미터로 측정할 수 있다.
유리하게는, 필터(9)는 벽(4)에 단단히 연결되어 있다. 특히, 필터(9)와 벽(4) 간의 연결은 다음 기술 중 하나에 의해 제공된다: 열 결합, 용매 결합, 초음파 결합, 레이저 결합, 풀칠, 기계 연동 또는 이의 조합.
유리하게는, 벽(4)은 적어도 0.08W/mK(특히, 적어도 0.12W/mK)의 열전도율을 갖는다. 이들 한계치 이상의 전도성은 열(예를 들어, PCR)의 발생을 수반하는 샘플 A의 처리 단계를 정확히 실행하도록 하는데 유용하다.
일부 실시형태에 따르면, 벽(4)은 0.7W/mK 이하(특히 0.2W/mK 이하)의 열전도율을 갖는다.
열전도율은 공통의 기술 표준에 따라 측정한다. 특히, 열전도율은 ISO 22007에 의해 확립된 방법론에 따라 측정한다. 이 표준에 따라 실행된 측정들이 ASTM 1225-09에 따라 실행된 측정들과 상당히 호환성이 있는 점에 유의해야 할 필요가 있다.
유리하게는, 벽(4)은 700㎛ 이하(특히 600㎛ 이하)의 두께를 갖는다. 더 엄밀히 말하면, 벽(4)은 520㎛ 이하(특히, 450㎛ 이하)의 두께를 갖는다. 이들 한계치 이하의 두께는 열(예를 들면, PCR)의 발생을 수반하는 샘플 A의 처리 단계를 정확하게 실행하도록 하는데 유용하다.
일부 실시형태에 따르면, 벽(4)은 적어도 40㎛(특히, 적어도 170㎛)의 두께를 갖는다. 더 엄밀히 말하면, 벽(4)은 적어도 200㎛(특히, 적어도 250㎛)의 두께를 갖는다.
유리하게는 중공 디바이스(2)가 표준 PCR기에 사용하기에 (치수적으로 또한 구조적으로) 적합하다는 점이 중요하다.
이와 관련하여, 유리하게는 DNA/RNA 단편의 흡수를 피하도록 상기 물질 및 거칠기를 선택하는 것이 강조된다. 상기 물질은 WGA 프로세스를 방해하지 않도록 선택된다. 상기 물질은 PCR 열 사이클 동안에 도달된 바와 같은, 고온(100℃보다 높은)에 견디도록 선택된다.
특히, 중공 디바이스(2)는 PCR용 시험관의 상부 및 시험관의 선단을 커팅(및 제거)하여 얻을 수 있음에 유의해야 한다. 상기 선단에 상응하게 얻어진 구멍(개구(4))은 열 결합에 의해 시험관에 연결된 막(따라서, 필터(9)로서 작용함)에 의해 폐쇄된다.
도 6 내지 도 9는 장치(1) 및 중공 디바이스(2)의 다른 실시형태를 도시한다. 더 엄밀히 말하면, (도 6 내지 도 9의) 중공 디바이스(2)는 도 1 내지 도 4 및 도 10 내지 도 14를 참조하여 상술한 중공 디바이스(2)와 실질적으로 동일하고, 부분(8)의 형태만이 다르다. 부분(8)은 축소된 단면의 단부(8a)(단부(7)에 상응하게 배치됨)를 갖는다.
본 발명의 한 관점에 따르면, 커버 디바이스(11)가 제공된다.
도 1 내지 도 4를 특별히 참조하여, 장치(1)는 커버 디바이스(11)를 또한 포함한다. 커버 디바이스(11)는 중공 디바이스(2)에서 액체의 유출을 방지하기에 적합하다. 특히, 커버 디바이스(11)는 액체가 개구(10)를 통과하지 못하도록 하기에 적합하다. 더 엄밀히 말하면, 커버 디바이스(11)는 단부(7)에 유체 밀착 연결하기에 적합하다.
커버 디바이스(11)는 (따라서) 필터(9)를 실질적으로 막도록 중공 디바이스(2)와 커플링하기에 적합하다. 이렇게 하여, 물질(특히, DNA/RNA단편과 같은 생물학적 물질)이 내부 챔버(3)로부터 필터(9)를 통해 외부로 실질적으로 통과하지 못하게 된다.
도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 커버 디바이스(11)는 장치(1)를 얻도록 중공 디바이스(2)와 조합할 수도 있고(도 1, 도 2 및 도 4), 또는 중공 디바이스(2)와 분리할 수도 있다(도 3 및 도 5).
더 엄밀히 말하면, 커버 디바이스(11)는 개구(13)(특히, 개방 단부)가 구비된 공동(12)을 갖는다. 공동(12)은 중공 디바이스(2)의 적어도 일부(일부 경우에는, 모두)를 수용하기에 적합하도록 하는 형태를 갖는다. 특히, 공동(12)은 중공 디바이스(2)의 외형에 실질적으로 상보적인 형태를 갖는다.
커버 디바이스(11)는 또한 공동(12)의 경계를 정하는 외벽(14)을 포함한다.
더 엄밀히 말하면, 공동(12)은 (중공 디바이스(2)가 공동(12)에 수용될 때) 벽(14)이 중공 디바이스(2)와(특히, 벽(4) 및 벽(8)과) (실질적으로 완전히) 접촉하도록 하는 형태를 갖는다.
유리하게는, 벽(14)은 적어도 0.08W/mK(특히, 적어도 0.12W/mK)의 열전도율을 갖는다. 이들 한계치보다 높은 전도율은 열(예를 들면, PCR)의 발생을 수반하는 샘플 A의 처리 단계를 정확하게 실행하도록 하기에 유용하다.
일부 실시형태에 따르면, 벽(14)은 0.7W/mK 이하(특히, 0.2W/mK 이하)의 열전도율을 갖는다.
유리하게는, 벽(14)은 700㎛ 이하(특히, 600㎛ 이하)의 두께를 갖는다. 더 엄밀히 말하면, 벽(14)은 520㎛ 이하(특히, 450㎛ 이하)의 두께를 갖는다. 이들 한계치 이하의 두께는 열(예를 들면, PCR)의 발생을 수반하는 샘플 A의 처리 단계를 정확하게 실행하도록 하기에 유용하다.
일부 실시형태에 따르면, 벽(14)은 적어도 40㎛(특히, 적어도 170㎛)의 두께를 갖는다. 더 엄밀히 말하면, 벽(14)은 적어도 200㎛(특히, 적어도 250㎛)의 두께를 갖는다.
유리하게는, 커버 디바이스(11)가 표준 PCR기에서 사용하기에 (치수적으로 또한 구조적으로) 적합하다는 점은 중요하다.
공동(12)은 2ml 이하(유리하게는 1ml 이하; 특히, 0.5ml 이하; 더 엄밀히 말하면, 0.2ml 이하)의 용량을 갖는다. 유리하게는, 공동(12)은 적어도 40㎕(특히, 적어도 50㎕; 더 엄밀히 말하면, 적어도 60㎕)의 용량을 갖는다.
도 1 내지 도 6의 실시형태에 있어서, 공동(12)은 전체 중공 디바이스(2)를 수용하기에 적합하고(도 3 및 도 5), 또한 그를 수용한다(도 1, 도 2 및 도 4). 이 경우에, 중공 디바이스(2)는 파지 디바이스(gripping device, 15)(특히, 공동(12) 내로 삽입 및/또는 공동(12)으로부터 추출을 용이하게 하기에 적합한 탭)를 포함한다.
도 6 내지 도 9에 도시된 실시형태에 따르면, 공동(12)은 중공 디바이스(2)의 일부(특히, 부분(8a))만을 수용하기에 적합하고(도 8), 또한 그를 수용한다(도 6, 도 7 및 도 9).
사용시에 개구(13)를 통해 중공 디바이스(2)(또는 그의 일부)를 공동(12) 안에 삽입한다. 개구(13)는 커버 디바이스(11)의 일 단부(16)에 상응하게 배치된다.
특히, 커버 디바이스(11)는 가늘고 긴(원통형) 형태 및 폐쇄 단부(17)(단부(16)의 반대쪽에 있음)을 갖는다. 중공 디바이스(2)의 적어도 일부가 공동(12)에 삽입될 때, 단부(7)는 단부(17)에 상응하게 배치된다.
더 엄밀히 말하면, 커버 디바이스(11)는 실질적으로 관형 형태(한쪽 단부는 폐쇄됨)를 갖는다. 공동(12)은 실질적으로 원형의 횡단면을 갖는다.
유리하게는, 커버 디바이스(11)는 (단부(17)를 향해) 점점 좁아지는 적어도 하나의 부분(18)(중공이기도 함)을 포함한다. 더 엄밀히 말하면, 부분(18)은 실질적으로 원뿔대의 형태를 갖는다. 마찬가지로, 공동(12)은 적어도 하나의 (단부(17)를 향해)점점 좁아지는 부분을 포함한다. 더 엄밀히 말하면, 공동(12)은 실질적으로 원뿔대의 형태를 갖는다(부분(18)에 해당). 단부(17)는 또한 부분(18)의 단부이기도 하다.
유리하게는 커버 디바이스(11)는 적어도 하나의 조정 요소(19)를 또한 포함한다.
조정 요소(19)는 공동(12) 내에 배치된다. 조정 요소(19)는 (다른 것들 중에서) 중공 디바이스와 커플링 디바이스 사이에 공기의 존재를 감소시키기 위해 중공 디바이스(2)의 형태에 공동(12)의 형태를 맞추도록 그의 형태를 변화시키기에 적합하다. 이렇게 하여, 외부로부터의 열 전달 및 외부를 향한 열 전달이 개선된다. 이는 온도를 올리는 사이클에 관련되는 유전자 증폭을 실행할 때 특히 유용하다.
특히, 조정 요소(19)는 단부(17)에 상응하게 배치된다(따라서, 단부(7)의 형태에 맞추도록 그의 형태를 변화시키는데 적합하다).
조정 요소(19)는 (또한) 필터(9)(또는 개구(10))를 통해 액체가 통과하는 것을 방지하기에 적합하다. 더 엄밀히 말하면, 조정 요소(19)는 필터(9)와(또는 개구(10)와) 유체 밀착 커플링에 적합하다.
유리하게는 조정 요소(19)는 적어도 0.08W/mK(특히, 적어도 0.12W/mK)의 열전도율을 갖는다. 이들 한계치보다 높은 전도율은 열(예를 들면, PCR)의 발생을 수반하는 샘플 A의 처리 단계를 정확하게 실행하도록 하는데 유용하다.
일부 실시형태에 따르면, 조정 요소(19)는 0.7W/mK 이하(특히, 0.2W/mK 이하)의 열전도율을 갖는다.
유리하게는, 조정 요소(19)는 탄성 물질, 엘라스토-플라스틱 물질 및 액체 물질로 이루어진 군 중에서 선택된 물질을 포함한다(특히, 이 선택된 물질로 이루어진다).
일부 실시형태에 따르면, 조정 요소(19)는 실리콘, 고무(천연), 중합체(합성), 윤활제, 오일 또는 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택된 물질을 포함한다(특히, 이 선택된 물질로 이루어진다). 일부 경우에, 조정 요소(19)는 실리콘 및 오일로 이루어진 군 중에서 선택된 물질을 포함한다(특히, 이 선택된 물질로 이루어진다).
특히, 실리콘(고무 및 중합체)는 적어도 10(더 엄밀히 말하면, 적어도 15)의 쇼어A 경도를 갖는다. 실리콘(고무 및 중합체)는 적어도 80 이하(더 엄밀히 말하면, 적어도 70)의 경도를 갖는다. 오일(및 윤활제)는 1 mPa·s 내지 10000 Pa·s의 점도를 갖는다.
상기 경도는 공통의 표준 기술에 따라 측정된다. 특히, 경도는 ISO 868에 의해 확립된 방법에 따라 측정된다.
상기 점도는 공통의 표준 기술에 따라 측정된다. 특히, 점도는 ISO 3104에 의해 확립된 방법에 따라 측정된다. 이 표준에 따라 실행된 측정들은 ASTM D445에 따라 실행된 측정들과 실질적으로 호환되는 것에 유의해야 한다.
일부 경우에, 오일(및 윤활제)는 0.05g/ml 내지 10g/ml의 밀도를 갖는다. 더 엄밀히 말하면, 오일은 광유(특히, PCR용 오일)을 말한다.
도 6 내지 도 9에 도시된 실시형태에 따르면, 조정 요소의 기능은 중공 디바이스(2)(더 엄밀히 말하면, 부분(8) 및 상대 부분(8a))에 맞도록 형태를 갖는 벽(14)에 의해 직접 실행된다.
특별히 도 13 및 도 14를 참조하여, 커버 디바이스(11)는 공동(12) 내의 위치에 중공 디바이스(2)를 유지하기 위해 적어도 하나의 유지 부재(20)를 포함하는 것에 유의해야 한다.
유지 부재(20)는 벽(14)에서 (공동(12) 내부를 향해) 돌출하며, 벽(4)과 접촉하기에 적합한 하나 이상의 돌기를 포함한다.
일부 실시형태에 따르면, 벽(4)은 하나 이상의 홈을 가지며, 이들 홈은 유지 부재(20)의 돌기와 맞물리기에 적합하다. 대안적으로 또는 덧붙여, 벽(4)은 벽(14)(특히, 유지 부재(20))와 커플링하기에 적합한 돌기(도시하지 않음)를 갖는다. 이러한 방식으로, 중공 디바이스(2)는 공동(12) 내에 단단하게 고정되어 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 중공 디바이스(2) 및 커버 디바이스(11)를 포함하는 키트가 제공된다.
유리하게는 상기 키트는 어댑터(21)를 또한 포함하며(도 10 내지 도 12), 어댑터(21)는 배출 요소(22)(특히, 비교적 큰 시험관) 내에 중공 디바이스(2)를 제 위치에 유지하기에 적합하다. 어댑터(21)는 관형 형태(특히 고리형)를 가지며, 중공 디바이스(2)의 수용부에 적합한 내부 구멍(23)을 갖는다.
특히, 어댑터(21)는 벽(4)과 접촉하여 커플링되고 고정된다. 어댑터는 또한 배출 요소(22)에 삽입되고, 상기 요소(22)의 내부 표면과 접촉하여 고정하기에 적합하다.
유리하게는, 상기 키트는 배출 요소(22)를 또한 포함한다.
상기 요소(22)는 개방 단부(24), 폐쇄 단부(25) 및 하우징(26)(중공 디바이스(2) 및 어댑터(21)를 위한)을 갖는 실질적으로 관형 형태를 취한다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, (생물학적)샘플 B(특히, 적어도 입자 C 및 액체 성분 D를 포함)를 처리하는 방법이 제공된다. 샘플 B는 장치(1) 및 중공 디바이스(2)와 관련하여 상기 설명에 따라 정의된다.
상기 방법은 삽입 단계를 포함하며, 삽입 단계 중에 샘플 B가 중공 디바이스(2) 안에 삽입된다. 도 10 및 도 11에 도시한 바에 따르면, 삽입 단계 중에, 중공 디바이스(2)가 배출 요소(22) 내에 배치된다.
도시되지 않은 실시형태에 따르면, 중공 디바이스(2)는 삽입 단계 중에 상기 요소(22)에 외부적으로 배치된다. 이 경우에, 삽입 단계 이후에, 중공 디바이스(2)는 상기 요소(22) 내에 위치한다(도 11에 도시된 바와 같음).
상기 방법은 농축 단계를 또한 포함하며(도 11 및 도 12), 농축 단계 중에 필터(9)를 향해 중공 디바이스(2) 내에 삽입된 샘플 B에 힘(화살표 F의 방향으로)이 적용되어, 액체 성분 D의 적어도 일부가 필터(9)를 통과하고, 입자 C는 내부 챔버(3) 내에 체류하게 되어, 샘플 A(농축됨)가 얻어진다. 필터(9)를 통과한 액체 성분 D의 일부가 단부(25)에 해당하는 영역에 용착된다.
일부 실시형태에 따르면, 상기 농축 단계는 샘플 B에 원심력을 적용함으로써 성취된다. 상기 언급한 경우에, 중공 디바이스(2)(및 상기 요소(22))를 축을 중심으로(중공 디바이스(2)의 종축에 대해 직각으로) 회전시킨다.
상기 적용된 힘은 비교적 낮은 점에 유의해야 한다. 이러한 방식으로, 입자 C에 대한 손상 위험도 낮다. 특히, 중공 디바이스를 대략 300g(2000rpm)로 회전시키기에 충분하다.
상기 농축 단계 후에, 중공 디바이스(2)는 상기 요소(22)에서 떼어내어 상기 필터(9)를 실질적으로 막고, 또한 내부 챔버(3)로부터 물질(특히, DNA/RNA 단편)이 필터(9)를 통해 외부로 통과하지 못하도록 커버 디바이스(11)와 커플링된다(특히 안에 삽입된다). 이런 방식으로, 장치(1)가 얻어진다.
이 시점에서, 샘플 A의 추가 처리 단계가 실행되고, 더욱 엄밀히 말하면, 입자 C는 유전자 증폭(예를 들면, PCR 사용)을 얻기에 필요한 처리가 이루어진다. 특히, 제1의 추가 단계로서, 그 목적에 적합한 완충액 T를 중공 디바이스에 삽입한다(도 14).
본 명세서에 기술된 정보는 생물학적 물질의 각종 처리 형태의 하류에 사용할 수 있으며, 예를 들면, 다음과 같다:
ㆍDEPArrayTM에 의해 선별;
ㆍ다른 유형의 선별 작업(현미 조작, 광 핀셋, 레이저 현미 해부 등);
ㆍ형광 활성 세포 선별-FACS;
ㆍ피펫으로 분주;
ㆍ주사기로 분주.
또한, 본 명세서에 기술된 정보는 각종 처리 형태의 상류에 사용할 수 있으며, 예를 들면 다음과 같다:
ㆍ전체 게놈의 증폭(WGA);
ㆍ전체 전사체의 증폭(WTA);
ㆍ중합효소 연쇄 반응-PCR;
ㆍ고정, 투과화 및 염색 또는 이의 조합.
본 명세서의 내용이 본 분야의 기술 상태에 관하여 현저한 이점을 제공하는 것이 중요하다. 상기 이점은 다음을 포함한다:
ㆍ조작이 매우 신속하고 간편하다(이는 또한 다른 것들 중에서, 오염의 위험을 감소시킨다);
ㆍ중공 디바이스(2)가 항상 사용된다; 따라서, (샘플의 손상 또는 손실의 위험 및 오염의 위험 양자에 기인하는) 위험이 따르는 샘플의 이송을 행할 필요가 없다;
ㆍ결과를 재현가능하다(이들은 조작자의 능력에 좌우되지 않는다);
ㆍ조작은 "온화하다": 샘플(및 특히, 세포)을 높은 힘을 가할 필요 없이 섬세하게 취급한다.
확실하게 별도의 언급이 없으면, 본 명세서에 인용된 참조 문헌(논문, 서적, 특허 출원 등)의 내용은 전부 여기에 참조한다. 특히, 상기 언급한 참조 문헌들은 참고로 여기에 원용한다.
이하에서는 2개의 실시예를 들어 본 발명의 특징을 더 설명하는데, 이들 실시예는 단지 예시에 지나지 않으며, 이들로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
도 10에 도시한 것과 유사한 구조를 얻기 위해 대략 150㎕의 중공 디바이스(2)를 어댑터(21)가 구비된 2ml 시험관(에펜도르프)에 삽입했다. 완충액 및 세포를 함유하는 샘플 38㎕를 중공 디바이스(2)에 삽입했다. 상기 시험관을 폐쇄하고 2000rpm에서 2분간 원심분리하였다(실질적으로, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같음).
중공 디바이스(2)를 추출하고, 수 마이크로리터의 PCR용 오일이 들어있는 커버 디바이스(11)(더 엄밀히 말하면, 200㎕ PCR용 시험관)에 삽입했다. 2ml 시험관(에펜도르프)을 버렸다.
이때, 상기 디바이스의 내용물을 Ampli1TM WGA 키트(실리콘 바이오시스템즈) 및 STR (Short Tandem Repeat 짧은 반복 서열) 분석을 사용하여 전체 게놈의 증폭을 행하였다.
상기 절차를 10회 반복하여, 대립형질 콜 레이트(Allele Call Rate)를 갖는 결과는 모든 경우에 90% 이상이었다.
공지의 절차를 또한 실행하는데, 상술한 바와 같이 10개의 샘플(각각 완충액 및 세포를 함유하는 샘플 38㎕)을 고속으로 원심분리로 처리하고 경험이 풍부한 조작자가 많은 관심과 주의를 가지고, 피펫을 사용하여(또한, 상기 샘플이 들어있는 시험관을 기울여서) 과잉의 액체를 수동으로 빼냈다. 이 경우에, 수행된 10회의 시험중 9번째 시험만이 90% 이상의 대립형질 콜 레이트를 갖는 결과를 보였다. 또한, 이들 경우에 걸린 시간은 중공 디바이스(2)를 사용하여 걸린 시간보다 현저히 더 길었다.

Claims (18)

  1. 생물학적 샘플(A, B)을 처리하기 위한, 특히 적어도 하나의 입자(C) 및 적어도 일부의 액체(D)를 서로 분리하기 위한 중공 디바이스로서, 이 중공 디바이스(2)는 2ml 이하의 용량을 갖는 내부 챔버(3); 제1 단부(6); 제1 단부(6)의 영역에 배치되고, 내부 챔버(3)와 외부 간의 소통을 이루며, 적어도 9㎟의 면적을 갖는 제1 개구(5); 및 제2 단부(7)를 포함하고,
    상기 중공 디바이스(2)는, 제2 단부(7)의 영역에 배치되며, 내부 챔버(3)를 외부와 분리시키고, 직경 2nm 내지 1㎛ 범위의 기공을 가지며, 내부 챔버(3)에 면한 면적(S)이 12.6㎟ 이하이고, 두께가 500㎛인 필터(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터(9)가 2㎕보다 낮은 체류 용량 및 적어도 0.1㎟의 내부 챔버(3)에 면한 면적(S)을 갖는 것인 중공 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    내부 챔버(3)의 경계를 정하고, 제1 개구(5)의 반대쪽에 제2 개구(10)를 가지며, 제2 개구(10)는 0.2㎟ 내지 13㎟의 면적을 갖는 적어도 하나의 벽(4); 및 두께가 1㎛ 내지 250㎛이고, 제2 개구(10)를 실질적으로 완전하게 커버하는 필터(9)를 포함하고; 벽(4)은 0.08W/mK 내지 0.7W/mK의 열전도율과 700㎛ 이하의 두께를 가지며; 내부 챔버(3)는 면적 10㎟ 내지 80㎟의 횡단면을 가지고; 필터(9)는 직경 250nm 내지 600nm 범위의 기공을 갖는 것인 중공 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    중공 디바이스(2)가 실질적으로 관형 형태, 적어도 부분적으로 원뿔대의 형태를 가지며, 특히 내부 챔버(3)는 실질적으로 원형의 횡단면을 갖는 것인 중공 디바이스.
  5. 필터(9)를 실질적으로 막고, 내부 챔버(3)로부터 물질이 필터(9)를 통해 외부로 통과하지 못하도록 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 중공 디바이스(2)에 외부에서 커플링하도록 구성된 커버 디바이스로서, 커버 디바이스(11)는 중공 디바이스(2)를 공동(12) 안에 삽입하도록 구성된 개방 단부(16)와 폐쇄 단부(17)가 구비된 공동(12); 및 자신의 형태를 변형시키도록 구성되어 중공 디바이스(2)의 형태로 조정되는 조정 요소(19)를 갖는 커버 디바이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 공동(12)은 중공 디바이스(2)의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 형태를 가지며, 상기 조정 요소(19)는 폐쇄 단부(17)의 영역에 배치되고, 중공 디바이스(2)와 커버 디바이스(11) 사이에 존재하는 공기를 감소시키도록 자신의 형태를 변화시키도록 구성된 것인 커버 디바이스.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    조정 요소(19)가 탄성 물질, 엘라스토-플라스틱 물질 및 액체 물질로 이루어진 군 중에서 선택된 물질을 포함하는 것인 커버 디바이스.
  8. 제7항에 있어서,
    조정 요소(19)가 실리콘, 천연 고무, 합성 중합체, 윤활제, 오일 및 이의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택된 물질을 포함하고, 실리콘, 고무 및 중합체는 10 내지 80 범위의 쇼어A 경도를 가지며, 오일 및 윤활제는 0.05g/ml 내지 5g/ml 범위의 밀도 및 1mPa·s 내지 10000 Ps·s 범위의 점도를 갖는 것인 커버 디바이스.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    공동(12)의 경계를 적어도 부분적으로 정하고, 0.08W/mK 내지 0.7W/mK의 열전도율 및 40㎛ 내지 700㎛의 두께를 갖는 외벽(14)을 적어도 포함하는 커버 디바이스.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 중공 디바이스(2), 및 상기 필터(9)를 실질적으로 막고, 내부 챔버(3)로부터 물질이 필터(9)를 통해 외부로 통과하지 못하도록 중공 디바이스(2)에 외부에서 커플링된 커버 디바이스(11)를 포함하고; 상기 커버 디바이스(11)는 개방 단부(16) 및 폐쇄 단부(17)가 구비된 공동(12)을 가지며; 상기 중공 디바이스(12)는 공동(12) 안에 적어도 부분적으로 배치되고; 제2 단부(7)가 폐쇄 단부(17)의 영역에 배치되는 것인, 샘플(A)를 처리하기 위한, 특히 PCR용 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    커버 디바이스(11)가 외벽(14)을 포함하며, 중공 디바이스(11)는 상기 외벽(14)과 접촉하여 배치되는 것인 샘플 처리 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    커버 디바이스(11)는 제 5항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 것인 샘플 처리 장치.
  13. 적어도 하나의 입자(C) 및 액체 성분(D)를 포함하는 샘플(B)의 처리 방법으로서,
    샘플(B)을 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 중공 디바이스(2) 내부에 삽입하는 삽입 단계; 및
    필터(9)를 향해 중공 디바이스(2) 안에 삽입된 샘플(B)에 힘을 가하여, 액체 성분(D)의 적어도 일부가 필터(9)를 통과하고, 입자(C)는 내부 챔버(3) 내에 체류하도록 하는 농축 단계;
    를 포함하는 샘플 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 농축 단계 이후에 일어나는 커플링 단계를 포함하며, 커플링 단계 중에 상기 필터(9)를 실질적으로 막고, 내부 챔버(3)로부터 물질이 필터(9)를 통해 외부로 통과하지 못하도록 중공 디바이스(2)에 커버 디바이스(11)가 커플링되고; 커버 디바이스(11)는 개방 단부(16) 및 폐쇄 단부(17)가 구비된 공동(12)을 가지며, 개방 단부(16)를 통해 중공 디바이스(12)의 적어도 일부가 공동(12) 안에 삽입되고; 제2 단부(7)가 폐쇄 단부(17)의 영역에 배치되는 것인 샘플 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    커버 디바이스(11)가 제 5항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 것인 샘플 처리 방법.
  16. 제13 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커플링 단계 이후에 수행되는 유전자 증폭 단계를 포함하며, 유전자 증폭 단계에서 입자(C) 중 핵산의 적어도 일부가 증폭되는 것인 샘플 처리 방법.
  17. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 중공 디바이스(2), 및 필터(9)를 실질적으로 막고, 내부 챔버(3)로부터 물질이 필터(9)를 통해 외부로 통과하지 못하도록 중공 디바이스(2)에 외부에서 커플링하도록 구성된 커버 디바이스(11)를 포함하고; 상기 커버 디바이스(11)는 개방 단부(16) 및 폐쇄 단부(17)가 구비된 공동(12)을 가지며, 개방 단부(16)를 통해 중공 디바이스(12)의 적어도 일부가 사용시에 공동(12) 안에 삽입되고; 상기 공동(12)은 중공 디바이스(2)의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 형태를 갖는 것인 키트.
  18. 제17항에 있어서,
    커버 디바이스(11)가 제 5항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 것인 키트.
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