Способ проведения групповых анализов биологических образцов в жидкой форме

 

Изобретение относится к медицине, биотехнологии и генной инженерии и может быть использовано при проведении, например, полимеразной цепной реакции (ПЦР), т. е. реакции амплификации. Способ включает локализацию жидких образцов, программируемый нагрев и охлаждение образцов в реакционной камере, последующее электрофоретическое разделение в пластинах геля и идентификацию. При этом локализацию жидких образцов проводят на гигроскопичных участках полосок с чередующимися гигроскопичными и негигроскопичными участками. Полоски после обработки в реакционной камере помещают на пластины геля короткой стороной вдоль направления электрического поля, причем гигроскопичные участки располагают в плоскости сечения пластины геля. Способ обеспечивает повышение однородности условий прохождения реакции во всех образцах. 3 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к медицине, биотехнологии и генной инженерии и может быть использовано при проведении, например, полимеразной цепной реакции (ПЦР), т.е. реакции амплификации.

Известен способ групповых анализов биологических образцов в жидкой форме, патент РФ N 2081700, кл. В 01 L 7/00, бюл. N 17 от 20.06.97 г., включающий локализацию жидких образцов в пробирках, программируемый нагрев и охлаждение образцов в реакционной камере с целью осуществления полимеразной цепной реакции (ПЦР).

Недостатком известного способа является низкая эффективность теплопередачи через стенки пробирок, что снижает управляемость процессами нагрева и охлаждения биологических образцов, влияющую на стабильность поддержания температуры в каждом цикле проведения процедур нагрева и охлаждения образцов. При этом снижается качество, например, реакции амплификации (ПЦР). Известно, что при амплификации ДНК необходимо стремиться к минимальному времени перехода температуры биообразца от 93-96^oC к температуре 35-37^oC, которая в идеале должна составлять 2-3 сек, но не более 20 сек. При увеличении этого времени цепи ДНК могут ренатурировать, вследствие чего неэффективно пройдет "отжиг" и полимеризация. Существенна стабильность температуры в каждом цикле амплификации. От этого зависит воспроизводимость и специфичность ПЦР (+/- 0,2^oC). Кроме того, низкая управляемость процессами нагрева и охлаждения образцов отрицательно влияет на стабильность времени циклов, которая должна составлять +/- 1сек. От этого зависит гомогенность новосинтезируемой ДНК по длине.

Наиболее близким способом (прототипом) является способ проведения групповых анализов биологических образцов в жидкой форме, включающий локализацию жидких образцов, программируемый нагрев и охлаждение образцов в реакционной камере, последующее электрофоретическое разделение и идентификацию (S.Hummel et all "Improves Short Tandem Repeat Amplifications of Higly Degraded DNA" в журн. "Amplifications, The PCR Newsletter from PE Applied Byosistems Issue 14, 1996, vol. 1, p. 5-6) при проведении полимеразной цепной реакции.

Недостатком способа проведения групповых анализов биологических образцов в жидкой форме (прототипа) является низкая эффективность и неравномерность теплопередачи через стенки пробирок, установленных в гнездах термоциклера, что приводит к неодинаковому температурному воздействию на биообразцы. В этой связи снижается управляемость процессами нагрева и охлаждения образцов, что в свою очередь отрицательно влияет на стабильность поддержания температуры в каждом цикле амплификации и увеличивает время перехода (особенно при охлаждении) образца от одной температуры к другой. От этого снижается воспроизводимость и специфичность ПЦР. Недостатком способа-прототипа является также сложность переноса образцов из пробирок на пластину геля, для чего требуется применение специальных устройств.

В основу предлагаемого изобретения поставлена задача создания такого способа проведения групповых анализов биологических образцов в жидкой форме, который обеспечил бы повышение однородности условий прохождения реакции во всех образцах, уменьшил время перехода образцов от одной температуры к другой с одновременным упрощением процедуры переноса образцов из реакционной камеры на пластину геля.

Поставленная задача решается тем, что в способе проведения групповых анализов биологических образцов в жидкой форме, включающем локализацию жидких образцов, программируемый нагрев и охлаждение образцов в реакционной камере, последующее электрофоретическое разделение в пластинах геля и идентификацию, согласно изобретению, локализацию жидких образцов проводят на гигроскопичных участках полосок с чередующимися гигроскопичными и негигроскопичными участками, полоски после обработки в реакционной камере помещают на пластины геля короткой стороной вдоль направления электрического поля, причем гигроскопичные участки располагают в плоскости сечения пластины геля.

На фиг. 1 изображена полоска с чередующимися гигроскопичными и негигроскопичными участками.

На фиг. 2 изображена реакционная камера термоциклера.

На фиг. 3 изображена электрофоретическая камера с вертикальной пластиной геля.

Полоска, изображенная на фиг. 1, выполнена из тонкого негигроскопичного 1 пластика, к которому приклеены кусочки крупнопористой гигроскопичной 2 фильтровальной бумаги. Она может быть заранее пропитана реагентами и высушена с целью длительного хранения. Для проведения реакции могут быть одновременно использованы несколько таких полосок. Перед проведением реакции сухие фильтры с реагентами смачиваются растворителем, содержащим исследуемый образец. В случае "незаряженных" полосок все компоненты наносятся на фильтры непосредственно перед реакцией.

Реакционная камера термоциклера, изображенная на фиг. 2, снабжена держателем 3, металлическими пластинами с термоэлементами 4, осуществляющими нагревание и охлаждение полосок, при этом полоски со стороны, противоположной подложке, закрепляются тонкой пленкой 5.

В электрофоретической камере 6 с горизонтальной пластиной 7 геля, имеющей прямоугольные углубления, размещается полоска 1 у края пластины 7, короткой стороной вдоль направления электрического поля, пластиковой подложкой вверх, при этом фильтры с образцами размещаются в прямоугольных углублениях, выполненных в пластине геля.

Благодаря тому, что реакция амплификации (ПЦР) проходит в тонком слое, теплообмен между жидкими образцами и тепловыми элементами происходит с высокой эффективностью, при этом благодаря тому, что все образцы размещаются в одной плоскости между тепловыми элементами, во всех образцах обеспечивается одинаковый температурный режим. После завершения реакции полоска с образцами легко переносится на пластину геля с целью электрофоретического разделения образца и последующей идентификации.

Таким образом, предлагаемый способ проведения групповых анализов биологических образцов в жидкой форме обеспечивает повышение однородности условий прохождения реакции во всех образцах, уменьшает время перехода образцов от одной температуры к другой и упрощает процедуру переноса образцов из реакционной камеры на пластину геля.

Формула изобретения

Способ проведения групповых анализов биологических образцов в жидкой форме, включающий локализацию жидких образцов, программируемый нагрев и охлаждение образцов в реакционной камере, последующее электрофоретическое разделение в пластинах геля и идентификацию, отличающийся тем, что локализацию жидких образцов проводят на гигроскопичных участках полосок с чередующимися гигроскопичными и негигроскопичными участками, полоски после обработки в реакционной камере помещают на пластины геля короткой стороной вдоль направления электрического поля, причем гигроскопичные участки располагают в плоскости сечения пластины геля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3