专利名称：校准微阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及提高诊断鉴定中的微阵列(microarray)的性能，特别是用于定量免疫测定的微阵列。
背景技术：
免疫测定是利用一种抗体特定识别分析物的特定结合位点的配体结合测定。所述免疫测定通常包括将配体(抗体、其它蛋白、半抗原等)固定在固相(支持物材料)上，其依次被待测分析物所识别。通过利用特定标记检测试剂可以实现对含水样品中的分析物的测定和定量分析。所述样品中的分析物含量是被结合的标记检测试剂的函数在竞争试验中成反比以及在非竞争试验中成正比。
曾经报道过各种的免疫测定，在该免疫测定中含有配体的固相是塑料管(US 3646 346)、盘(J.Lab和Clin.Med.，70820，1967)、多孔支持物(US 4708932，US 4459360)和珠子(Clin Chem.371521，1991)。这些系统中的分析物的定量分析是通过以下步骤来进行的建立各自的外标曲线(external calibration curve)；确定独立固相单元中的每个分析物的浓度。这些校准曲线被储存起来并被用于控制样品的测定，其中所述样品中的特定分析物有待于进行测定。
目前愈来愈意识到利用基于微阵列的技术测定多分析物的优势。这些系统提供了更多的灵活性和多用途，同时具有很高的效率和灵敏度。可以在支持物表面处理多个配体，每一个配体限定了所规定小体积(pl或nl)的各自离散测试区域(DTR)，从而允许同时多通道测定和定量分析一种样品中的多个分析物。还大大减少了每次测定试验所需的样品量。
GB-A-2324866公开了可在免疫测定中使用的合适微阵列。
发明概述本发明基于对内校系统(internal calibration)可被当作部分微阵列来提高测定系统的精确度的认识。内校系统能够校正分析测定使其在一种微阵列的范围内进行而同时测定样品中目标分析物的未知浓度。
根据本发明的一个方面，支持物物质含有第一离散反应位点的阵列，每个反应位点包含第一固定化分析物或对第一分析物具有亲和力的分子，以及一系列第二反应位点，这些第二反应位点上具有各种已知浓度的第二分析物。
所述各种已知浓度的系列反应位点能够使校准曲线建立起来，该校准曲线可被用于对发生在第一反应位点上的反应进行定量分析。
根据本发明的第二个方面，用于测定样品中第一分析物的含量的测定方法包括以下步骤(i)使样品与含有一个或多个第一反应位点和系列第二反应位点的装置接触，其中所述第一反应位点含有对第一分析物具有亲和力的第一配体，所述系列第二反应位点含有各种已知浓度的被固定化的第二分析物；(ii)除去未结合的第一分析物；(iii)使所述装置于第二配体和第三配体接触，其中所述第二配体进行了检测性标记并且对第一分析物具有亲和力，其中所述第三配体进行了检测性标记并对第二分析物具有亲和力；(iv)除去未结合的第二和第三配体；和(v)测定与支持物结合的第二和第三配体的含量，其中第三配体的测定被用来建立校准曲线，该校准曲线被用于测定存在于样品中的第一分析物的含量。第一和第二分析物可以是相同的也可以是不同的。
根据本发明的第三个方面，用于改善测定第一分析物与被固定化在微阵列装置上的第一配体结合的方法包括通过微阵列装置上的含有多种已知浓度的第二分析物的系列反应位点来校准测定。
根据本发明的第四个方面，在支持物物质上提供了系列反应位点，这些反应位点含有多种已知浓度的分析物，并且这些反应位点在结合试验中被用于提供内部校准对照。
本发明以简单、方便和有效的方式建立起了用于结合试验的校准对照。将校准对照反应置于与被用于检测生物学样品中的目标分析物的相同载体上，降低了对独立支持物的需要程度并且使得所有反应同时开始。
附图描述结合附图对本发明进行描述，其中

图1是测定存在于微阵列上的IgM的图示；图2是测定存在于微阵列上的IgG的图示；图3是测定存在于微阵列上的促卵泡激素(FSH)的图示，和图4表示测定针对以下每种物质的IgE的图示禾本科植物花粉和花生(a/a′)、花生(b/b′)、禾本科植物花粉(c/c)和树木花粉(d/d′)、横轴代表以kU/L每DTR表示的IgE浓度，以及纵轴代表相对光单位(RLU)。
发明描述本发明利用了常规微阵列装置。这些装置一般包括适当的支持物材料如硅、塑料、陶瓷或玻璃，离散反应位点定位在该支持物材料上，每个位点含有一种被固定化的分析物。合适的装置公开于GB-A-2324866中，其中的内容被引入本文作为参考。
本发明中所使用的支持物材料可以是任何适当尺寸或形状的，优选地小于2cm2，更优选地约为或小于1cm2。所述离散反应位点能以任何常规方式进行定位。优选地，所述反应位点之间的间隔距离小于200μm，更优选地小于100μm，最优选地为10-15μm。所述支持物材料优选地具有一平面，分析物被固定化在该平面上。
利用常规手段可以将分析物固定在所述材料的表面上。共价固定是优选的。也可以采用被动吸附，但是这种形式的固定化易受pH、温度和离子强度变化的影响，并且在某些情况下导致弱结合分子在温育和冲洗步骤中被释放出来，因而造成较差的重复性。在被固定化以后分子仍保留最大活性当然是理想的。
共价固定化可以利用常规技术来实现，典型地是利用能在特定条件下被活化的化学反应连接分子来实现。合适连接分子的实例被记载在GB-A-2324866中。
被用于校准系统的分析物可以是相同的或者不同于源自测定试验中的测试样品中的待测分析物。所述分析物可以是任何对特定配体具有亲和力的分子。例如，所述分析物可以是多核苷酸，例如DNA，RNA或其功能类似物。或者，可以使用蛋白或肽，例如酶、抗体、受体或激素。所述分子还可以是病毒或有机化合物。
所述装置的优选用途在于免疫测定，其中分析物是一种抗体或抗原。免疫测定技术被广泛用于本技术领域，用于实施它们的方法是显而易见的。在本文中，微阵列含有形成校准系统的系列(第二)反应位点和已知浓度的分析物，和各自含有一种固定化配体的系列(第一)反应位点，所述配体对存在于目标样品中的分子物具有亲和力。
所述固定化配体可以是例如被测试样品中的分析物所靶向的特定抗体、变应原或特定酶。在常规技术的基础上，所有这些对技术人员都是显而易见的。
对测试样品中的分析物和/或校准系统中的分析物进行测定是通过分别加入另外的检测标记的和对分析物具有亲和力的配体来实现的。例如，所述分析物可以是抗体IgE，而且检测配体可以是用荧光标记物标记了的抗-IgE抗体。这种形式的检测与常规免疫测定中使用的检测是相同的，因此如何实施这些步骤对技术人员来说是显而易见的。
基于常规的检测系统，适当的标记对于本技术领域的技术人员来说是显而易见的。例如，所述标记可以是荧光、化学发光、比色或生物发光的。
每一装置包含一系列离散反应位点，这些位点含有不同已知量的分析物。这通常被用来建立内标曲线。
在本文中，每一反应位点上的用于本发明所必需的分析物的浓度可以由技术人员根据分析物的特性等来确定。为了避免不确定性，组成校准系统的每一反应位点处于同一支持物上，而且没有被分界物或屏障间隔开，所述分界物或屏障防止所述位点与相同液体样品接触。
技术人员非常清楚怎样范围的分析物浓度应当被用于校准对照。所述浓度范围通常包括用于分析试验的固定化分析物的最大浓度。在一个优选的实施方案中，所述浓度范围是从2×10-4ng至40ng。
利用微阵列装置并以所需的多个反应位点能够建立起内部标准。通常，采用3至20个反应位点。优选地，采用4至15个反应位点，并且最优选地采用4至10个反应位点。
系列的校准反应位点被定位在微阵列装置的已知位点，通常定位在一个角中以便容易鉴定。
下列实施例阐明了本发明。
实施例1利用一个生物芯片(微阵列)检测递增浓度的人IgM在该实验中，将20nl体积的每种含有浓度递增的人纯化IgM的离散测试区域DTR直接施加到含0.5M NaCl的50mM碳酸盐缓冲液(pH 9.5)中的生物芯片上。所施加的浓度范围是每个DTR 0，0.07，0.15，0.30，0.60，1.25，2.5，5，10，20，40ng。然后加入检测试剂，抗人IgM过氧化物酶标记的抗体。用含Tween 20去污剂的Tris缓冲盐水冲洗和化学发光显影后，在生物芯片上测定人IgM的校准曲线。图1阐明实施例1。图示(a，b)和直观描述(a′，b′)表示生物芯片上的人纯化IgM的校准(标准)曲线。表示符a，a′表示GOPS激活的表面；以及表示符b，b′表示ICPTES激活的表面(GB-A-2324866)。所示曲线是通过针对每个DTR以ng计的纯IgM的量沿着纵坐标绘出相对光单位(RLU)而得到的。
实施例2利用一个生物芯片检测递增浓度的人IgG
在该实验中，将10nl体积的每种含有浓度渐增的人纯化IgG的DTR直接施加到含0.5M NaCl的50mM碳酸盐缓冲液(pH 9.5)中的生物芯片上。所施加的浓度范围是每个DTR 0，0.042，0.085，0.17，0.34，0.68，1.36，5.46，10.92，21.85ng。然后加入检测试剂，抗人IgG过氧化物酶标记的抗体。用TBST洗涤和化学发光显影后，在生物芯片上产生了人IgG的校准曲线。
图2阐明实施例2。图示(a)和直观描述(a′)表示生物芯片中的GOPS-激活表面上的人纯化IgG的校准(标准)曲线。
实施例3利用一个生物芯片检测递增浓度的人FSH在该实验中，将20nl体积的每种含有浓度渐增的人FSH的DTR直接施加到含0.5M NaCl的50mM碳酸盐缓冲液(pH 9.5)中的生物芯片上。所施加的浓度范围是0，0.32，0.64，1.28，2.6mIU/DTR。然后加入检测试剂，抗人FSH过氧化物酶标记的抗体。用TBST洗涤和化学发光显影后，在生物芯片上同时检测了四个递增的人FSH浓度。图3阐明实施例3。
实施例4利用生物芯片同时检测一系列样品中的高纯度人IgE标准物、总IgE和特定IgE。
在该实验中，两个系列的10nl反应位点限定了DTR。第一个系列由三个DTR表示并且含有特异结合目的分析物的配体总IgE和针对花生以及禾本植物花粉的混合物的特异IgE。第二个系列的反应位点是由六个DTR所限定的，所述六个DTR含有浓度增加的高纯度来源于骨髓瘤的人IgE标准物0，50，200，700，1000，2000IgEkU/L/DTR。将所述配体和IgE标准物施加到50mM碳酸盐缓冲液(pH 9.5)中的生物芯片上。
与患者样品一起温育并用Tris缓冲盐水-Tween 20(TBST)冲洗后，加入检测试剂，抗人IgE过氧化物酶标记的抗体。
免疫反应完成后，再进行冲洗以便去除未结合的反应物。
化学发光显影实现了在微阵列生物芯片上同时进行总IgE和特定IgE的检测、目测、校准和测定。
利用本发明的装置同时定量的过敏性病人的总IgE和特定IgE的结果样品1禾本科植物花粉和花生阳性样品总IgE968kU/L，禾本科植物花粉IgE88kUA/L，花生IgE62kUA/L。
样品2花生阳性样品总IgE717.5kU/L，禾本科植物花粉IgE0，花生IgE99.5kUA/L。
样品3禾本科植物花粉阳性样品总IgE883kU/L，禾本科植物花粉IgE128kUA/L，花生IgE0。
样品4树木花粉阳性样品总IgE415kU/L，禾本科植物花粉IgE0，花生IgE0。
图4说明了实施例4的结果。
权利要求
1.一种支持物物质，含有第一离散反应位点的阵列以及一系列第二反应位点，每个第一反应位点包含固定化的第一分析物或对第一分析物具有亲和力的配体，第二反应位点含有不同已知浓度的固定在所述支持物上的第二分析物。
2.如权利要求1所述的支持物，其中所述第一或第二分析物是抗原或抗体。
3.如权利要求1或2所述的支持物，其中所述第二分析物是通过共价键被固定在所述支持物上。
4.如前述任一项权利要求所述的支持物，其中所述第二分析物是能够结合抗体的蛋白或肽。
5.如前述任一项权利要求所述的支持物，其中所述支持物大约为1cm2。
6.如前述任一项权利要求所述的支持物，其中所述第二分析物的浓度为2×10-4ng至40ng。
7.如前述任一项权利要求所述的支持物，其中存在3至20个第二反应位点。
8.如前述任一项权利要求所述的支持物，其中存在5至15个第二反应位点。
9.如前述任一项权利要求所述的支持物，其中存在7至10个第二反应位点。
10.前述任一项权利要求所述支持物上的第二反应位点作为内校对照的用途。
11.改善对第一分析物与固定在微阵列装置上的第一配体的结合进行检测的方法，包括借助微阵列装置上的系列反应位点来校准检测方法，所述反应位点含有不同已知浓度的第二分析物。
12.用于测定样品中的第一分析物含量的分析方法，包括以下步骤(i)使样品与含有一个或多个第一反应位点和一系列第二反应位点的装置接触，其中所述第一反应位点含有对第一分析物具有亲和力的第一配体，所述一系列第二反应位点含有不同已知浓度的固定化的第二分析物；(ii)除去任何未结合的第一分析物；(iii)使所述装置与第二配体和第三配体接触，其中所述第二配体进行了检测性标记并且对第一分析物具有亲和力，所述第三配体进行了检测性标记并且对第二分析物具有亲和力；(iv)除去任何未结合的第二和第三配体；和(v)测定与支持物结合的第二和第三配体的量，其中第三配体的测定被用来建立校准曲线，该校准曲线被用于测定存在于样品中的第一分析物的含量。
13.如权利要求12所述的分析方法，其中所述装置是如权利要求1至9中的任一项权利要求所述的支持物。
全文摘要
一种用于测定样品中的第一分析物含量的分析方法，包括以下步骤(i)使样品与含有一个或多个第一反应位点和系列第二反应位点的装置接触，其中所述第一反应位点含有对第一分析物具有亲和力的第一配体，所述系列第二反应位点含有各种已知浓度的固定化的第二分析物；(ii)除去未结合的第一分析物；(iii)使所述装置与第二配体和第三配体接触，其中所述第二配体进行了检测性标记并且对第一分析物具有亲和力，所述第三配体进行了检测性标记并且对第二分析物具有亲和力；(iv)除去未结合的第二和第三配体；和(v)测定第二和第三配体的含量，其中第三配体的测定被用来建立校准曲线，该校准曲线被用于测定存在于样品中的第一分析物的含量。
文档编号G01N33/543GK1589404SQ02822956
公开日2005年3月2日 申请日期2002年10月10日 优先权日2001年10月10日
发明者J·V·拉蒙, R·I·麦康尼尔, S·P·菲茨杰拉德, M·L·罗德里盖茨 申请人:兰道克斯实验有限公司