微陣列基板上的生化分子的分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及微陣列基板上的生化分子的分尚方法，和所述分子的分尚系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微陣列合成技術(shù)是用于同時(shí)平行地合成各種不同生化分子的技術(shù)。各種生化分子固定在所合成微陣列的固體基板上，并保持?jǐn)?shù)厘米(cm)至數(shù)微米(ym)的合適間隔。將所合成的生化分子文庫以固定在固體基板上的狀態(tài)使用或從所述基板上除去后以溶液狀態(tài)使用。例如，將所合成的生化分子文庫用于各種遺傳信息分析，例如基因組測序、單核苷酸多態(tài)性(SNP)分析、全基因組關(guān)聯(lián)研宄(GWAS)和基因表達(dá)分析等，并且所述生化分子文庫的應(yīng)用作為關(guān)鍵要素通過shRNA文庫制造和篩選以及基因合成等，已經(jīng)促進(jìn)了與基因功能分析相關(guān)的生命科學(xué)、生物技術(shù)和生化領(lǐng)域的開發(fā)。但是，在大多數(shù)領(lǐng)域未引入有效地分離構(gòu)成合成文庫的不同種類的分子的方法。因此，在通常使用合成文庫的情況下不同種類的生化分子必須批次處理。目前，這對于拓展生化分子文庫的應(yīng)用而言是主要的障礙。
[0003]例如，2004年報(bào)道了使用在微陣列上合成的DNA文庫組裝基因的研宄[Jingdong Tian 等,Accurate multiplex gene synthesis from programmable DNAmicrochips, Nature 432, 1050-1054(2004)]。但是，由于溶液中混合的不同DNA序列種類的復(fù)雜性，難以將該研宄放大為經(jīng)濟(jì)規(guī)模。對于生化分子文庫中的DNA文庫，當(dāng)通過聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)使用特異性引物選擇性地?cái)U(kuò)增特定序列時(shí)，能夠提供與分離不同種類的序列相同的效果。報(bào)道了通過此類方法進(jìn)行的成功基因組裝[Sriram Kosuri等，Scalablegene synthesis by selective amplificat1n of DNA pools from high-fidelitymicrochips, Nature B1technology 28, 1295-1299(2010)]。但是，將此類方法應(yīng)用于所有不同序列在經(jīng)濟(jì)上是不可行的，并且該方法僅適用于DNA文庫。即，不利的是，該方法不能應(yīng)用于肽或蛋白文庫。因此，本發(fā)明人提出了在微陣列上的合成生化分子中僅對存在于特定斑點(diǎn)上的所需生化分子進(jìn)行選擇性分離和收集的技術(shù)，以克服這種技術(shù)限制，并單獨(dú)地應(yīng)用不同種類的生化分子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)方案
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，以上和其他目標(biāo)可以通過提供微陣列基板上生化分子的分離方法來實(shí)現(xiàn)，所述方法包括:提供微陣列基板，所述微陣列基板上附著有根據(jù)各個(gè)斑點(diǎn)單元(spot unit)而分類的不同種類的生化分子的簇，所述各個(gè)斑點(diǎn)規(guī)則地布置在所述微陣列基板上；獲得所述生化分子的簇中的所需簇所位于的各個(gè)斑點(diǎn)的位置信息；根據(jù)所述位置信息將用于施加能量的提取工具定位以分離該所需簇；并使用所述提取工具通過以接觸或非接觸的方式施加能量，從而從所述微陣列基板上分離該所需簇。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于在微陣列上分離生化分子的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:配備有微陣列基板的載臺(stage)，所述微陣列基板上附著有根據(jù)各斑點(diǎn)單元(spot unit)而分類的不同種類的生化分子的簇，所述各個(gè)斑點(diǎn)規(guī)則地布置在所述微陣列基板上；提取裝置，所述提取裝置用于以接觸或非接觸的方式施加能量，從而從所述微陣列基板上分離所述生化分子的簇中的所需簇；和控制裝置，所述控制裝置用于將所述微陣列基板的特定區(qū)域定位以使所述區(qū)域?qū)?yīng)于所述提取裝置，從而分離所需簇。
[0007]有益效果
[0008]本發(fā)明涉及單個(gè)地分離微陣列基板上的生化分子的方法，和用于該方法的系統(tǒng)。雖然已經(jīng)不斷地開發(fā)用于在微陣列基板上合成各種分子的技術(shù)，但是尚未開發(fā)出用于有效地分離所合成的分子的技術(shù)。因此，微陣列的使用受限制，并且不利的是其應(yīng)用效率在特定情況下較低。將位于特定斑點(diǎn)中的基板部分與微陣列分離的效果與從文庫選擇性的分離特定生化分子的效果相同。隨后，將選擇性收集的生化分子以對于另外的后處理而言足夠的物理間隔點(diǎn)成點(diǎn)的方式，或者以在分子間放置特定結(jié)構(gòu)使所述分子不混合的方式，可以單獨(dú)地使用文庫組分。結(jié)果，減少了生化分子的復(fù)雜性，因此可以更容易地使用所述文庫，由此增加化學(xué)反應(yīng)的效率。所以，通過本發(fā)明能夠進(jìn)一步擴(kuò)展微陣列的應(yīng)用。并且在諸如靶向再測序和基因合成等之前已經(jīng)使用的領(lǐng)域中能夠進(jìn)一步提高使用微陣列的頻率。
【附圖說明】
[0009]從以下【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖會更清楚地理解本發(fā)明的以上和其他目的、特征和其他優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0010]圖1是圖示根據(jù)本說明書中公開的技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的分離方法的工藝流程圖；
[0011]圖2是圖示根據(jù)本說明書中公開的一個(gè)實(shí)施方式的分離方法的示意圖；
[0012]圖3圖示根據(jù)本圖示書中公開的一個(gè)實(shí)施方式的微陣列基板上的生化分子的分離方法。
[0013]圖4是圖示根據(jù)本圖示書中公開的一個(gè)實(shí)施方式的用于在微陣列基板上分離生化分子的系統(tǒng)的示意圖；
[0014]圖5是圖示微陣列上的生化分子的分離原理的示意圖；
[0015]圖6圖示使用微陣列上的生化分子的分離系統(tǒng)提取所需生化分子的各種實(shí)施方式；
[0016]圖7圖示實(shí)驗(yàn)中使用的DNA序列的實(shí)施方式；
[0017]圖8圖示基板的連接有生化分子的部分，所述生化分子由于通過微陣列上的生化分子的分尚系統(tǒng)所施加的能量而分尚;
[0018]圖9圖示由微陣列上的合成生化分子結(jié)合的不同生化分子文庫；
[0019]圖10圖示當(dāng)基板的連接有生化分子的部分通過用于在微陣列基板上分離生化分子的系統(tǒng)所施加的能量而分離時(shí)，微陣列上的合成生化分子和由所述生化分子結(jié)合的其他生化分子文庫的分離；
[0020]圖11圖示的結(jié)果證明，當(dāng)使用所述系統(tǒng)分離微陣列上的生化分子，特別是DNA時(shí)，雖然進(jìn)行脈沖激光照射，但是分離的DNA可以穩(wěn)定地?cái)U(kuò)增而沒有生化突變；
[0021]圖12圖示的結(jié)果證明，微陣列上的全部分子中只有所需生化分子可以被選擇性地分離和擴(kuò)增；
[0022]圖13圖示的結(jié)果證明，微陣列上的不同DNA序列中，僅所需DNA序列可以被選擇性地分離，并且所分離的DNA序列與所需的DNA匹配；和
[0023]圖14圖示的結(jié)果證明，微陣列上的不同DNA序列中，僅所需DNA序列可以被選擇性地分離，并且所分離的DNA序列與所需的DNA匹配。
【具體實(shí)施方式】
[0024]由于微陣列上的合成生化分子文庫的物理坐標(biāo)彼此鄰近，因此難以通過常規(guī)方法單個(gè)地分離，該文庫通常與其他文庫類型一樣被批次處理。本發(fā)明中公開的技術(shù)涉及用于通過微結(jié)構(gòu)操作技術(shù)將微陣列基板的一部分選擇性地與微陣列分離，從而單獨(dú)地分離和收集生化分子。這是可行的，因?yàn)榇嬖谟谖㈥嚵猩系乃枭肿右晕锢砘蚧瘜W(xué)方式與微陣列基板結(jié)合。因此，將具有特定斑點(diǎn)的基板部分與微陣列分離的效果與從文庫中選擇性分離特定生化分子的效果相同。
[0025]隨后，將選擇性收集的生化分子以可以進(jìn)行另外的后處理的足夠的物理間隔點(diǎn)成點(diǎn)，或者在分子間放置特定結(jié)構(gòu)使所述分子不混合，可以單獨(dú)地使用文庫組分。
[0026]下文中，本發(fā)明會通過參照附圖解釋本發(fā)明的實(shí)施方式而詳細(xì)地進(jìn)行描述。出于說明目的，提供足以對本領(lǐng)域技術(shù)人員傳遞本發(fā)明范圍的下述實(shí)施方式。因此，本發(fā)明不限于下述實(shí)施方式，并且可以通過其他實(shí)施方式規(guī)定。此外，在圖中，可以夸大構(gòu)成要素的寬度、長度和厚度等。通常，從觀察者的角度對圖進(jìn)行解釋，當(dāng)提到一個(gè)要素在另一要素“上”時(shí)，其可以“直接”在另一要素上，或可以“間接”形成從而使得還存在中間要素。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供微陣列基板上的生化分子的分離方法。圖1是圖示根據(jù)本說明書中公開的技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的分離方法的工藝流程圖。在步驟SI中，不同種類的生化分子的簇以各斑點(diǎn)單元的形式附著在微陣列基板上，并且提供其上規(guī)則地布置有各個(gè)斑點(diǎn)的微陣列基板。表達(dá)“不同種類的生化分子”可以表示基于通常的生化分類而完全不同的生化分子，如核酸和蛋白質(zhì)之間的關(guān)系。作為選擇，表達(dá)“不同種類的生化分子”可以表示具有相似生化組成但是部分不同的生化分子，如腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶或胸腺嘧啶那樣。作為選擇，表達(dá)“不同種類的生化分子”可以表示具有不同序列的核酸分子，但不限于此。
[0028]表達(dá)“簇”是指具有相同生化結(jié)構(gòu)或通過不完全化學(xué)反應(yīng)等稍微修飾的結(jié)構(gòu)的分子的集合。通常而言，將簇歸類在斑點(diǎn)單元中，所述斑點(diǎn)可以具有Inm?5_，優(yōu)選10nm?Imm,更優(yōu)選300nm?1_，還更優(yōu)選I μ m?500 μ m，特別是5 μ m?100 μ m的直徑或主軸。
[0029]表達(dá)“各斑點(diǎn)”可以具有優(yōu)選以1:1的比例與所述簇對應(yīng)的結(jié)構(gòu)。所述斑點(diǎn)可以具有Inm?5_，優(yōu)選10nm?1_，更優(yōu)選300nm?1_，還更優(yōu)選I μ m?500 μ m，特別是
5μ m?100 μ m的直徑或主軸。
[0030]表達(dá)“規(guī)則地布置”是指布置的