Способ селективного анализа на основе иммунологических реакций с использованием биочипов

Изобретение относится к медицине, в частности к средствам исследования и диагностики с помощью биочипов. Способ селективного анализа на основе иммунологических реакций с использованием биочипов включает подготовку пробы, смешение антигенов пробы с суперпарамагнитными частицами, соединенными с антителами к указанным антигенам пробы, транспортировку смеси в зону селективного детектирования по имуннологическим реакциям через капилляры и воздействие на смесь магнитным полем. При этом воздействие магнитным полем осуществляют во время прохождения смеси через капилляры, перемещая его вдоль капилляров по направлению от входа в них смеси до выхода, причем используют изменяющееся во времени и в пространстве неоднородное магнитное поле. После прохождения по капиллярам смесь последовательно перемещают магнитным полем через все зоны селективного детектирования по имуннологическим реакциям. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности. 1 ил.

 

Изобретение относится к медицине, частности к средствам исследования и диагностики с помощью биочипов.

Биологические микрочипы широко используются в диагностике. В основе механизма действия биочипов лежит молекулярное распознавание анализируемых молекул молекулами биополимерами, нанесенными на чип. Это распознавание построено либо на взаимодействии рецепторов с лигандами (например, антител с антигенами), либо на гибридизации комплементарных цепей ДНК. В частности, разработаны биочипы, распознающие короткие олигонуклеотидные последовательности и позволяющие детектировать единичные мутации в генах. Известен способ исследования нуклеиновых кислот и белков с использованием биочипов (DE 10314746). Способ предусматривает подготовку биологической пробы и добавление в нее магнитных частиц с антителами, селективно связывающихся с возбудителями инфекций. В результате перемешивания смеси антитела селективно соединяются с возбудителями инфекций.

После окончания перемешивания смесь перемещают в зону селекции, представляющую собой подложку, на различных частях поверхности которой размещены различные группы антител (моно- или поликлональных) селективно связывающихся с возбудителями инфекций. Измеряя в микроскоп сравнительно (относительно возбудителей инфекций) крупные магнитные частицы через антитела и антигены, связанные с подложкой, определяют тип возбудителей инфекций.

Недостатком известного способа является низкая чувствительность из-за высокого уровня помех, создаваемых антигенами, несвязавшимися при перемешивании с соответствующими антителами соединенными с магнитными частицами.

Известен способ проведения анализов с помощью биочипа (KR 20130093323).

Способ предусматривает подготовку пробы и добавление в нее магнитных наночастиц. Полученная смесь помещается в зону селекции, например на подложку, под которой размещают постоянный магнит. В результате частицы аналита с со-соединенными с ними магнитными частицами фиксируются на подложке, подложка высушивается, а ее содержимое исследуется. Распределение анализируемых частиц на подложке зависит от целого ряда факторов. Это и вещество, форма и размеры наночастиц, параметры магнитного поля и т.д, что увеличивает вероятность ошибки при распознавании типа возбудителей инфекции.

Наиболее близким к заявляемому является известный способ анализа заболеваний или патогенных микроорганизмов с применением биочипа и с использованием существующих методов хемилюминесцентного биотестирования, используемых в крупных клинических лабораторных системах (US 2005221281).

Способ предусматривает подготовку пробы, смешение пробы с суперпарамагнитными частицами, соединенными антителами с биоматериалом пробы, транспортировку смеси в зону селекции через капилляры. При этом, чтобы обеспечить транспорт смеси через капилляр, используют средства создания давления на жидкость (шприц, вантуз, микроактюатор и т.д.). После прохождения капилляров и попадания зону селекции на смесь воздействуют магнитным полем, в результате чего комплексы из суперпарамагнитных частиц, соединенных антителами с биоматериалом пробы, «прилипают» к поверхности кюветы. После прохождения пробы поверхность кюветы промывается для удаления непрореагировавших остатков и выделенные частицы подвергаются анализу.

Недостатками данного способа являются большой уровень помех, создаваемых антигенами, несоединившимися через антитела с магнитными частицами в зоне пробоподготовки. Данные частицы захватываются антителами, фиксированными на подложке в зоне селективного детектирования, и блокируют в данном месте захват антител с магнитными частицами, которые детектируются в микроскопе. В результате размер зоны детектирования уменьшается, что приводит к уменьшению чувствительности детектирования данным способом.

Заявляемый способ направлен на повышение чувствительности детектирования.

Указанный результат достигается тем, что способ селективного анализа на основе иммунологических реакций с использованием биочипов включает подготовку пробы, смешение суперпарамагнитных частиц, соединенных антителами с антигенами пробы, транспортировку смеси в зону селективного детектирования по имуннологическим реакциям через капилляры и воздействие на смесь магнитным полем. При этом воздействие магнитным полем осуществляют во время прохождения смеси через капилляры, перемещая его вдоль капилляров по направлению от входа в них смеси до выхода и используя изменяющееся во времени и в пространстве неоднородное магнитное поле.

Отличительными признаками заявляемого способа являются:

- воздействие магнитным полем осуществляют во время прохождения смеси через капилляры, перемещая его вдоль капилляров по направлению от входа в них смеси до выхода;

- используют изменяющееся во времени и в пространстве неоднородное магнитное поле, перемещаемое вдоль капилляров по направлению от входа в них смеси до выхода.

После перемешивания в зоне пробоподготовки часть антигенов пробы может быть не соединена через антитела с суперпарамагнитными частицами. На данные комплексы магнитное поле не действует, и большая их часть останавливается в мертвой пристеночной зоне капилляров, не достигая зоны селективного детектирования по имуннологическим реакциям. На другую часть, с суперпарамагнитными частицами, действует внешнее магнитное поле, перемещающее суперпарамагнитные частицы, соединенные через антитела с антигенами пробы. В результате действия данной фильтрации в зоне селективного детектирования по имуннологическим реакциям уменьшается количество антигенов пробы без суперпарамагнитных частиц, уменьшающих чувствительность данного способа детектирования.

Повышение чувствительности обеспечивается наличием «микрофлюидного эффекта» - формирования мертвой зоны на стенках капилляров. Эффект заключается в следующем.

Все материалы из зоны пробоподготовки перемещаются по капиллярам в зону диагностики. Перемещение осуществляется под воздействием диффузии, градиента давления, межатомного взаимодействия. Движение внутри капилляра характеризуется возникновением пристеночной мертвой зоны, в которой частицы практически не перемещаются, поскольку силы взаимодействия с неподвижными атомами стенки препятствуют перемещению частиц.

Однако воздействие магнитного поля на суперпарамагнитные частицы создает силы, превосходящие силы взаимодействия, препятствующие перемещению частиц вдоль капилляра. В результате перемещающееся вдоль капилляра магнитное поле будет «тянуть» за собой суперпарамагнитную частицу и соединенные с ней антигены пробы и антитела. Скорость перемещения суперпарамагнитных частиц в результате многократно превышает скорости перемещения непрореагировавших частиц. В результате концентрация суперпарамагнитных частиц на выходе из капилляра становится многократно большей, что уменьшает вероятность ошибки при диагностировании.

Таким образом осуществляется фильтрация (отсев, селекция) непрореагировавших частиц, перемещаемых к зоне селективной детектирования по имуннологическим реакциям.

Воздействие неоднородным магнитным полем осуществляют во все время прохождения смеси по капиллярам, перемещая его вдоль капилляров по направлению от входа в них смеси до выхода.

В каждой из областей селективного детектирования по имуннологическим реакциям находятся антитела только определенного типа. Для дальнейшего повышения чувствительности смесь после прохождения по капиллярам последовательно перемещают магнитным полем через все зоны селективного детектирования по имуннологическим реакциям. Таким образом уменьшаются потери антигенов пробы по сравнению с традиционным методом анализа, при котором анализируемые антигены пробы равномерно распределялись по всем областям селективного детектирования.

Сущность заявленного способа поясняется примером реализации и фиг.1, на которой схематично показано течение пробы от зоны подготовки к зоне селекции по капилляру (микроканалу). На фиг.1 цифрами обозначены: 1 - капилляр; 2 - мертвая зона для микрофлюидного потока; 3 - отдельная суперпарамагнитная частица; 4 - антитело; 5 - антиген пробы; 6 - комплекс, состоящий из антигена пробы, антитела и суперпарамагнитной частицы; 7 - направление вектора силы, воздействующего на суперпарамагнитную частицу в результате воздействия поля.

Способ реализуется следующим образом.

Биочип состоит из 3-х зон:

- пробоподготовки,

- селекции по суперпарамагнитным частицам (обеспечивается пропуск только их и соединенных с ними антигенами пробы и антителами дальше),

- селекции по имуннологическим реакциям и оптического детектирования.

В зону пробоподготовки вводят:

- антитела, соединенные посредством стрептавидина с суперпарамагнитными частицами;

- антигены пробы.

Ввод данных биологических материалов осуществляют шприцем.

В зоне пробоподготовки осуществляют перемешивание антигенов пробы и соединение их с антителами (предварительно соединенными с суперпарамагнитными частицами). Перемешивание осуществляют перемещающимся внешним магнитным полем.

В зоне селекции по суперпарамагнитным частицам осуществляется перемещение комплексов 6 «суперпарамагнитная частица + антиген пробы + с антитело». Перемещение этих комплексов с суперпарамагнитными частицами осуществляют транспортировкой по капиллярам при воздействии на поток внешним перемещающимся магнитным полем. Остальные частицы вследствие микрофлюидного эффекта задерживаются в «мертвом» пристеночном слое.

Из данной зоны селекции выходят в основном только суперпарамагнитные частицы, соединенные с антигенами пробы.

В зоне селекции и детектирования проходят имуннологические селективные реакции соединения антигенов пробы и антител. Для этого осуществляют последовательное перемещение суперпарамагнитных частиц (связанных с антителами и антигенами пробы) внешним магнитным полем через различные секции с антителами. При перемещении через секции производятся селективные имуннологические реакции и их соединение с антителами, закрепленными на подложке. В результате данных реакций закрепленными на подложке становятся и суперпарамагнитные частицы. Размеры суперпарамагнитных частиц и их оптический контраст многократно превышают по данным характеристикам бактерии и вирусы. Измеряя оптическим способом наличие закрепленных на подложке суперпарамагнитных частиц и их концентрацию, определяют количественные и качественные результаты имуннологических реакций.

В современных биочипах антигены пробы распределяют равномерно по зонам детектирования. При этом доля антигенов пробы в ячейке с соответствующими антителами уменьшается в количество секций раз. С целью повышения чувствительности антигены пробы, соединенные с суперпарамагнитными частицами, перемещают последовательно от одной детектирующей секции к другой и т.д. Поэтому при перемещении антигенов пробы через соответствующую зону концентрация антигенов пробы, перемещенных в соответствующую зону, не уменьшается.

Способ селективного анализа на основе иммунологических реакций с использованием биочипов, включающий подготовку пробы, смешение антигенов пробы с суперпарамагнитными частицами, соединенными с антителами к указанным антигенам пробы, транспортировку смеси в зону селективного детектирования по имуннологическим реакциям через капилляры и воздействие на смесь магнитным полем, отличающийся тем, что воздействие магнитным полем осуществляют во время прохождения смеси через капилляры, перемещая его вдоль капилляров по направлению от входа в них смеси до выхода, при этом используют изменяющееся во времени и в пространстве неоднородное магнитное поле, причем после прохождения по капиллярам смесь последовательно перемещают магнитным полем через все зоны селективного детектирования по имуннологическим реакциям.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области биотехнологии, конкретно к применению выделенного антитела к CXCR4 в диагностике рака, что может быть использовано в медицине. В частности, раскрыты способы диагностики и/или прогнозирования онкогенного расстройства, связанного с экспрессией CXCR4, определения, является ли указанное расстройство или пациент, страдающий им восприимчивым к лечению анти-CXCR4 антителом, способы определения эффективной схемы лечения и наборы для лечения указанных заболеваний.

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к электрохимическому иммуноанализу. Предложен способ определения содержания грамотрицательных бактерий в анализируемой среде.

Настоящее изобретение относится к области иммунологии. Предложено антитело и его антигенсвязывающий фрагмент, способные связываться с дельта-подобным лигандом 4 (DLL4) человека, в том числе в форме меченого антитела или его антигенсвязывающего фрагмента, конструкции с константным доменом иммуноглобулина, конъюгата с терапевтическим или цитотоксическим средством и в кристаллизованной форме.

Настоящее изобретение относится к области биотехнологии. Предложены варианты гуманизированного анти-CD79b антитела, каждый из которых характеризуется наличием легкой и тяжелой цепи и набором 6 CDR с установленной аминокислотной последовательностью и по меньшей мере одним свободным цистеиновым аминокислотным остатком, выбранным из А118С (по Европейской нумерации) в тяжелой цепи и V205C (по нумерации Кэбат) в легкой цепи.

Группа изобретений относится к медицине и касается способа определения в образце индивидуума белка нейтрофильного происхождения липокалина, связанного с желатиназой (NGAL), для определения острого повреждения почек у индивидуума, где преобладающее количество мономерной и/или гетеродимерной форм белка NGAL, по сравнению с димерной формой белка NGAL, указывает, что белок NGAL происходит из почек индивидуума и что у индивидуума наблюдается острое повреждение почек, тогда как равное или преобладающее количество димерной формы белка NGAL, по сравнению с мономерной или гетеродимерной формой белка NGAL, указывает, что белок NGAL происходит из нейтрофилов индивидуума и что указанный индивидуум не имеет острого повреждения почек; набора для определения в образце относительных количеств мономерной, димерной и гетеродимерной форм NGAL; применения набора в указанном способе.

Способ одновременного определения двух аналитов биолюминесцентным молекулярным микроанализом относится к биохимии, а именно к способам проведения иммуноферментного и ДНК гибридизационного анализа.

Изобретение относится к медицине, в частности к гистологии, морфометрии, абдоминальной хирургии. .

Изобретение относится к области медицины, а именно к нейрохирургии. .

Изобретение относится к биохимии, а именно к способам проведения иммуноферментного и ДНК-гибридизационного анализа. .

Предложенная группа изобретений относится к области медицины, в частности к онкологии. Предложены способ диагностики рака предстательной железы и способ мониторинга реакции на терапию рака предстательной железы, включающие контактирование раковых клеток эпителиального происхождения с анти-STEAP-l антителом, которое специфически связывается с простата-специфическим маркером STEAP-1 с KD≤1000 нМ, где анти-STEAP-1 антитело представляет собой антитело 15А5, продуцированное клеткой гибридомы, имеющей номер депонирования микроорганизмов РТА-12259.
Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для определения степени индивидуального генетического риска атеросклероза, ишемической болезни сердца и инфаркта миокарда.

Изобретение относится к медицине, в частности к неврологии, патологической анатомии, а также к гистологии, цитологии и клеточной биологии, и может быть использовано в диагностике в миопатии центрального стержня.

Изобретение относится к области медицины, в частности к акушерству и гинекологии. Предложен способ морфологической диагностики тяжести преэклампсии.

Изобретение относится к области биотехнологии, конкретно к бис-Met-гистонам, и может быть использовано в медицине. Молекула нуклеиновой кислоты кодирует полипептид, состоящий из двух остатков метионина в качестве первого и второго N-концевых аминокислотных остатков, соединенных через пептидную связь со зрелым эукариотическим гистоном H1.
Изобретение используют в медицине, педиатрии, инфекционных болезнях и касается способа оценки активности инфекции, вызванной вирусами герпеса 4, 5, 6 типа у детей. Сущность способа: у детей с подозрением на герпесвирусную инфекцию (ГВИ) 4, 5, 6 типа определяют количество ДНК вируса методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) в соскобе из эпителия ротоглотки и при количестве ДНК более 1000 копий на 105 клеток для 4 типа ГВИ, и более 10000 копий на 105 клеток для 5 и 6 типа ГВИ, определяют активную стадию инфекции.

Изобретение относится к области иммунологии. Предложено гуманизированное антитело, специфичное к STEAP-1, и его антигенсвязывающий фрагмент.

Настоящее изобретение относится к иммунологии. Предложены антитело и его фрагмент, которые связываются с фосфо-эпитопом на белке Тау, а также кодирующие их полинуклеотиды; линии клеток, продуцирующие антитела; вектор, содержащая его клетка-хозяин и способ получения антитела и его функционального фрагмента.

Способ определения стадии грибовидного микоза относится к медицине, а именно к дерматовенерологии, и может быть использован для определения стадии грибовидного микоза - наиболее часто встречаемой нозологической разновидности первичных кожных лимфом.

Изобретение относится к медицине, а именно к акушерству, перинатологии и клинической иммунологии, и предназначено для прогнозирования эффективности стандартного лечения задержки роста плода.

Изобретение относится к биохимии. Предложены способы обнаружения человеческого антитела изотипа IgE против омализумаба. Также рассмотрены наборы, способы идентификации пациента, имеющего риск анафилактической реакции на омализумаб, и способ лечения пациента, имеющего IgE-опосредованное нарушение. Данное изобретение позволяет своевременно обнаруживать аллергические реакции на омализумаб и может найти применение в терапии и предупреждении развития анафилаксии. 9 н. и 43 з.п. ф-лы, 27 ил., 7 табл., 7 пр.

Изобретение относится к медицине, в частности к средствам исследования и диагностики с помощью биочипов. Способ селективного анализа на основе иммунологических реакций с использованием биочипов включает подготовку пробы, смешение антигенов пробы с суперпарамагнитными частицами, соединенными с антителами к указанным антигенам пробы, транспортировку смеси в зону селективного детектирования по имуннологическим реакциям через капилляры и воздействие на смесь магнитным полем. При этом воздействие магнитным полем осуществляют во время прохождения смеси через капилляры, перемещая его вдоль капилляров по направлению от входа в них смеси до выхода, причем используют изменяющееся во времени и в пространстве неоднородное магнитное поле. После прохождения по капиллярам смесь последовательно перемещают магнитным полем через все зоны селективного детектирования по имуннологическим реакциям. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности. 1 ил.

Наверх