RU86090U1

RU86090U1 - BIOCHIP FOR DETERMINING SURFACE CELL MOLECULES

Info

Publication number: RU86090U1
Application number: RU2009114758/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Валентинович Шишкин
Original assignee: Александр Валентинович Шишкин
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2009-08-27

Abstract

1. Биочип для определения поверхностных молекул клеток, содержащий подложку с иммобилизованными в заданных участках антителами, специфичными к поверхностным антигенам клеток, отличающийся тем, что имеет, по меньшей мере, один контрольный участок, обеспечивающий прочность связывания клеток, заведомо меньшую, чем прочность их специфического связывания в области любого из участков с иммобилизованными антителами, но заведомо большую, чем прочность неспецифического связывания клеток с подложкой. ! 2. Биочип по п.1, отличающийся тем, что имеет, по меньшей мере, один контрольный участок, не содержащий иммобилизованных антител и предназначенный для контроля качества отмывки биочипа от не связавшихся с антителами клеток. ! 3. Биочип по п.1, отличающийся тем, что на подложке нанесена разметка и(или) имеется один или несколько участков, указывающих на порядок считывания результата. ! 4. Биочип по п.1, отличающийся тем, что на подложке имеется один или несколько участков, в которых иммобилизованы молекулы, способные связываться с поверхностными молекулами клеток, но не являющиеся антителами. ! 5. Биочип по п.1, отличающийся тем, что имеет один или несколько участков контроля специфичности связывания клеток. ! 6. Биочип по п.1, отличающийся тем, что подложка является прозрачной.1. A biochip for determining surface cell molecules, containing a substrate with antibodies specific for surface antigens of cells immobilized in predetermined sites, characterized in that it has at least one control site providing cell binding strength that is known to be lower than their specific strength binding in the region of any of the sites with immobilized antibodies, but obviously greater than the strength of nonspecific binding of cells to the substrate. ! 2. The biochip according to claim 1, characterized in that it has at least one control area that does not contain immobilized antibodies and is intended to control the quality of washing the biochip from cells that are not bound to antibodies. ! 3. The biochip according to claim 1, characterized in that there is a marking on the substrate and (or) there is one or more sections indicating the reading order of the result. ! 4. The biochip according to claim 1, characterized in that on the substrate there is one or more sites in which molecules are immobilized, capable of binding to surface cell molecules, but not being antibodies. ! 5. The biochip according to claim 1, characterized in that it has one or more sites for monitoring the specificity of cell binding. ! 6. The biochip according to claim 1, characterized in that the substrate is transparent.

Description

Полезная модель относится к области медицины и может быть использована для диагностических и исследовательских целей в гематологии, онкологии и других отраслях медицины, а также в ветеринарии и биологии.The utility model relates to medicine and can be used for diagnostic and research purposes in hematology, oncology and other branches of medicine, as well as in veterinary medicine and biology.

Известен биочип для определения поверхностных антигенов клеток (см. Belov L., Huang P., Barber N., Mulligan S.P., Christopherson R.I. Identification of repertoires of surface antigens on leukemias using an antibody microarray // Proteomics. - 2003. - Vol.3. - P.2147-2154.), представляющий собой нитроцеллюлозную пленку на которой в строго определенных участках (пятнах) иммобилизованы антитела, специфичные к различным поверхностным антигенам клеток. Причем в каждом пятне антитела имеют специфичность к одному антигену. Пятна биочипа отделены друг от друга фоновыми участками, в которых иммобилизованные антитела отсутствуют.A biochip is known for determining surface cell antigens (see Belov L., Huang P., Barber N., Mulligan SP, Christopherson RI Identification of repertoires of surface antigens on leukemias using an antibody microarray // Proteomics. - 2003. - Vol. 3. . - P.2147-2154.), Which is a nitrocellulose film on which antibodies specific to various cell surface antigens are immobilized in strictly defined areas (spots). Moreover, in each spot, antibodies have specificity for one antigen. Biochip spots are separated from each other by background areas in which there are no immobilized antibodies.

Недостатком данного биочипа является невозможность контроля качества отмывки от не связавшихся с антителами клеток с использованием микроскопии в проходящем свете. Это может искажать результаты анализа и быть причиной ошибок.The disadvantage of this biochip is the inability to control the quality of washing from cells not bound to antibodies using microscopy in transmitted light. This can distort the results of the analysis and cause errors.

Известен биочип, позволяющий определять поверхностные антигены клеток (см. А.В.Шишкин, И.И.Шмырев, С.А.Кузнецова, Н.Г.Овчинина, А.А.Бутылин, Ф.И.Атауллаханов, Иммунологические биочипы для исследования эритроцитов человека «Биологические мембраны». - 2008. - том 25 - №4 - С.267-276.). Биочип, представляет собой твердую прозрачную подложку, на которой в строго определенных участках (пятнах) иммобилизованы антитела, специфичные к поверхностным клеток. Пятна биочипа отделены друг от друга фоновыми участками, в которых иммобилизация антител не проводилась.A biochip is known that allows one to determine surface antigens of cells (see A.V. Shishkin, I.I. Shmyrev, S.A. Kuznetsova, N.G. Ovchinina, A.A. Butylin, F.I. Ataullakhanov, Immunological biochips for studies of human red blood cells “Biological membranes.” - 2008. - Volume 25 - No. 4 - S.267-276.). The biochip is a solid transparent substrate on which antibodies specific to surface cells are immobilized in strictly defined areas (spots). Biochip spots are separated from each other by background areas in which antibody immobilization was not carried out.

Недостатком биочипа является сложность контроля адекватности условий отмывки и выбор таких условий, при которых слабо связанные с антителами клетки еще остаются в области пятен биочипа, а клетки из фоновых участков полностью устраняются.The disadvantage of the biochip is the difficulty of controlling the adequacy of the washing conditions and the choice of such conditions under which cells weakly associated with antibodies still remain in the area of the biochip spots, and cells from the background areas are completely eliminated.

Задачей заявленной полезной модели является повышение точности анализа и исключение возможных ошибок за счет повышения надежности контроля качества отмывки биочипа.The objective of the claimed utility model is to increase the accuracy of the analysis and eliminate possible errors by increasing the reliability of the quality control of washing the biochip.

Поставленная задача решается за счет того, биочип для определения поверхностных молекул клеток, содержащий подложку с иммобилизованными в заданных участках антителами, специфичными к поверхностным антигенам клеток, имеет, по меньшей мере, один контрольный участок, обеспечивающий прочность связывания клеток, заведомо, меньшую, чем прочность их специфического связывания в области любого из участков с иммобилизованными антителами, но заведомо большую, чем прочность неспецифического связывания клеток с подложкой.The problem is solved due to the fact that the biochip for determining surface cell molecules, containing a substrate with antibodies specific for surface antigens of cells immobilized in predetermined sites, has at least one control site, which ensures the binding strength of the cells, obviously less than the strength their specific binding in the region of any of the sites with immobilized antibodies, but obviously greater than the strength of nonspecific binding of cells to the substrate.

Биочип имеет, по меньшей мере, один контрольный участок, не содержащий иммобилизованных антител и предназначенный для контроля качества отмывки биочипа от не связавшихся с антителами клеток.The biochip has at least one control site that does not contain immobilized antibodies and is designed to control the quality of washing the biochip from cells that are not bound to antibodies.

На подложке нанесена разметка и(или) имеется один или несколько участков, указывающих на порядок считывания результата.Markings are applied to the substrate and (or) there is one or more sections indicating the order in which the result is read.

На подложке имеется один или несколько участков, в которых иммобилизованы молекулы, способные связываться с поверхностными молекулами клеток, но не являющиеся антителами.On the substrate, there is one or more sites in which molecules are immobilized that are capable of binding to surface cell molecules, but which are not antibodies.

Биочип имеет один или несколько участков контроля специфичности связывания клеток.The biochip has one or more control sites for the specificity of cell binding.

Подложка биочипа является прозрачной.The biochip substrate is transparent.

Преимуществом полезной модели является повышение точности контроля качества, отмывки биочипа от клеток, не связавшихся с антителами. При этом исключается риск отрыва клеток, специфически связавшихся с антителами в области пятен биочипа. Процесс контроля качества отмывки биочипа становится более простым.The advantage of the utility model is to increase the accuracy of quality control, washing the biochip from cells that are not bound to antibodies. This eliminates the risk of separation of cells that specifically bind to antibodies in the area of biochip spots. The process of quality control washing the biochip becomes simpler.

Заявленная полезная модель поясняется чертежом, на котором изображено:The claimed utility model is illustrated in the drawing, which shows:

фиг.1 биочип (вид сверху)1 biochip (top view)

фиг.2 Разрез А-А на фиг.1 (проходящий через участок с иммобилизованными антителами и фоновый участок» демонстрирующий молекулярную структуру поверхности).figure 2 Section AA in figure 1 (passing through the area with immobilized antibodies and the background area "showing the molecular structure of the surface).

Биочип содержит подложку 1 (фиг.2), которая может состоять из одного материала, образующего один слой, либо из нескольких материалов, образующих несколько слоев. Па поверхности подложки 1 ковалентно или за счет адсорбции иммобилизованы молекулы антител 2 и молекулы вещества 3, блокирующего сайты неспецифического связывания (например, молекулы бычьего сывороточного альбумина или овальбумина) и ослабляющего прочность неспецифического связывания клеток с подложкой. Молекулы антител 2 с известной специфичностью иммобилизованы в строго определенных участках 4 (пятнах биочипа) на поверхности подложки. В разных пятнах 4 (фиг.1) биочипа находятся антитела 2 (фиг.2), имеющие специфичность к разным антигенам. При этом в каждом отдельно взятом расположены антитела специфичные к одному антигену. Часть пятен может дублироваться, кроме того, могут присутствовать одно или несколько дополнительных пятен 5 (фиг.1), необходимых, например, для отрицательного или положительного контроля или изотипического контроля. Кроме того, на подложке могут находиться реперные участки (точки) 6, указывающие на порядок считывания результата. Пятна биочипа отделены друг от друга фоновыми участками 7, на которых нет иммобилизованных антител, а вместо них иммобилизованы молекулы вещества 3 (фиг.2), блокирующего сайты неспецифического связывания. Эти молекулы, могут быть иммобилизованы на подложке биочипа его изготовлении, либо могут наноситься уже в процессе проведения анализа на этапе, предшествующем инкубации биочипа с клеточной суспензией. На подложке биочипа может быть нанесена разметка 8 (фиг.1), облегчающая нахождение нужных участков при неавтоматизированном считывании результата. На поверхности биочипа может находиться, по меньшей мере, один контрольный участок 9, не имеющий иммобилизованных антител и предназначенный для контроля качества отмывки биочипа от не связавшихся с антителами клеток. Поверхность участка 9 может быть покрыта иммобилизованными молекулами вещества, блокирующего сайты неспецифического связывания или молекулами иного вещества обеспечивающего прочность неспецифического связывания клеток, меньшую, чем прочность их специфического с иммобилизованными антителами в области 4. Участок 9 (фиг.1) имеет большие размеры по сравнению с фоновыми участками 7. Кроме того, на поверхности биочипа имеется контрольный участок 10, предназначенный для контроля достижения предельно допустимой скорости потока жидкости при отмывке биочипа. В этом участке на подложке биочипа иммобилизованы молекулы антител или иных веществ, с которыми способны связываться любые клетки, присутствующие в исследуемом образце. При этом прочность связывания клеток в области участка 10 заведомо меньше, чем прочность специфического связывания клеток в области пятен 4, но больше, чем в области фоновых участков 7 и в области контрольного участка 9. Расстояние между пятнами 4 биочипа и контрольными участками 9 и 10 составляет не менее половины диаметра пятен 4. Необходимость этого обусловлена тем, что вокруг пятен биочипа 4 (фиг.2) в фоновых участках 7 образуются области 11, в которых связывается небольшое количество молекул антител. Связывание этих молекул в сколько-нибудь значимых количествах происходит в непосредственной близости от 4, и уменьшается, по мере удаления от них. Это происходит вследствие вымывания избытка антител из области пятен биочипа и адсорбции вокруг них при контакте биочипа с жидкостью. Этот процесс может происходить перед иммобилизацией молекул вещества 3, блокирующего сайты неспецифического связывания при изготовлении биочипа или на этапе выполнения анализа. Границы контрольных участков 9 (фиг.1) и 10 могут быть отмечены линиями разметки 8 для удобства их нахождения при микроскопическом исследовании. На поверхности подложки также может находиться одно или несколько пятен 12, содержащих иммобилизованные молекулы (например, селектинов, интегринов или иных молекул адгезии) не являющихся антителами, но способных связываться с поверхностными молекулами клеток.The biochip contains a substrate 1 (figure 2), which may consist of one material forming one layer, or of several materials forming several layers. Antibody molecules 2 and molecules of substance 3 blocking non-specific binding sites (for example, bovine serum albumin or ovalbumin molecules) and weakening the strength of non-specific binding of cells to the substrate are covalently or due to adsorption on the surface of substrate 1. Antibody molecules 2 with known specificity are immobilized in strictly defined regions 4 (biochip spots) on the surface of the substrate. In different spots 4 (FIG. 1) of the biochip are antibodies 2 (FIG. 2) having specificity for different antigens. Moreover, in each separately located antibodies specific to one antigen are located. Part of the spots can be duplicated, in addition, there may be one or more additional spots 5 (figure 1), necessary, for example, for negative or positive control or isotypic control. In addition, on the substrate can be reference sections (points) 6, indicating the reading order of the result. The biochip spots are separated from each other by background sections 7, on which there are no immobilized antibodies, and instead of them molecules of substance 3 are immobilized (Fig. 2), which blocks nonspecific binding sites. These molecules can be immobilized on the substrate of the biochip and manufactured, or can be applied already during the analysis at the stage prior to the incubation of the biochip with cell suspension. On the substrate of the biochip can be applied marking 8 (figure 1), which facilitates the finding of the desired areas in the manual reading of the result. At least one control section 9 may be located on the surface of the biochip, which does not have immobilized antibodies and is intended to control the quality of washing the biochip from cells that are not bound to antibodies. The surface of section 9 can be coated with immobilized molecules of a substance that blocks nonspecific binding sites or with molecules of another substance that provides nonspecific binding of cells less than the strength of their specific with immobilized antibodies in region 4. Section 9 (Fig. 1) is larger in comparison with background sections 7. In addition, on the surface of the biochip there is a control section 10, designed to monitor the achievement of the maximum permissible fluid flow rate at yvke biochip. In this area, on the substrate of the biochip, molecules of antibodies or other substances are immobilized, with which any cells present in the test sample are able to bind. Moreover, the binding strength of cells in the region of section 10 is obviously less than the strength of specific binding of cells in the region of spots 4, but greater than in the region of background sections 7 and in the region of control region 9. The distance between the biochip spots 4 and control regions 9 and 10 is at least half the diameter of the spots 4. The need for this is due to the fact that around the spots of the biochip 4 (figure 2) in the background sections 7, regions 11 are formed in which a small number of antibody molecules bind. The binding of these molecules in any significant quantities occurs in the immediate vicinity of 4, and decreases with distance from them. This is due to leaching of excess antibodies from the area of the biochip spots and adsorption around them upon contact of the biochip with liquid. This process can occur before immobilization of the molecules of substance 3, which blocks nonspecific binding sites during the manufacture of the biochip or at the stage of analysis. The boundaries of the control sections 9 (Fig. 1) and 10 can be marked by marking lines 8 for the convenience of their finding during microscopic examination. One or more spots 12 containing immobilized molecules (for example, selectins, integrins, or other adhesion molecules) that are not antibodies, but which can bind to surface cell molecules, can also be on the surface of the substrate.

Анализ с помощью биочипа осуществляется следующим образом. Биочип последовательно инкубируют с необходимыми растворами, а затем осуществляют инкубацию с исследуемой клеточной суспензией. Затем отмывают биочип от не связавшихся с антителами клеток. Отмывку биочипа осуществляют при таких условиях и до тех пор, пока не будут смыты все клетки из контрольного участка 9, но не при этом не начнется отрыв клеток из контрольного участка 10, признаком которого является нарушение монослоя клеток в этом участке. Качество отмывки биочипа оценивают с помощью микроскопии. После завершения отмывки биочипа выполняют считывание результата.Analysis using a biochip is as follows. The biochip is sequentially incubated with the necessary solutions, and then incubated with the studied cell suspension. Then, the biochip is washed from cells that do not bind to antibodies. The biochip is washed under these conditions and until all cells from the control section 9 are washed off, but at the same time cells do not begin to detach from the control section 10, the sign of which is a violation of the monolayer of cells in this section. The quality of washing the biochip is evaluated using microscopy. After the washing of the biochip is completed, the result is read.

Claims

1. A biochip for determining surface cell molecules, containing a substrate with antibodies specific for surface antigens of cells immobilized in predetermined sites, characterized in that it has at least one control site providing cell binding strength that is known to be lower than their specific strength binding in the region of any of the sites with immobilized antibodies, but obviously greater than the strength of nonspecific binding of cells to the substrate.

2. The biochip according to claim 1, characterized in that it has at least one control area that does not contain immobilized antibodies and is intended to control the quality of washing the biochip from cells that are not bound to antibodies.

3. The biochip according to claim 1, characterized in that there is a marking on the substrate and (or) there is one or more sections indicating the reading order of the result.

4. The biochip according to claim 1, characterized in that on the substrate there is one or more sites in which molecules are immobilized, capable of binding to surface cell molecules, but not being antibodies.

5. The biochip according to claim 1, characterized in that it has one or more sites for monitoring the specificity of cell binding.

6. The biochip according to claim 1, characterized in that the substrate is transparent.