用于微阵列的组合编码方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年7月20日递交的英国专利申请No. 1212902.9的优先权权益， 为所有目的将其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
[0003] 本发明总体上涉及一种用于编码和解码微阵列的方法。本发明还涉及一种微阵 列。
[0004] 发明背景
[0005] 微阵列是用于研宄和临床环境（clinical setting)的诊断应用的重要工具。微 阵列制造中的一个主要过程是将生物分子（如蛋白和DNA)以受控的方式构图至固相支持 物上。在传统的微阵列中，通过点样技术将生物分子（如蛋白和DNA)直接引入至固相基底 表面上。但是，点样技术精确度差和可重复性低导致产生带有众多不准确的微阵列。
[0006] 另一方面，珠微阵列携带依次被缀合至生物分子的微珠。相比传统点样微阵列，珠 微阵列具有显著优点，如一致性、灵活性和更快的动力学。珠微阵列提供更大的灵活性，因 为可调整珠的表面化学以满足生物分子被缀合至珠上。潜在地，任何微阵列（如药物微阵 列、代谢物微阵列、脂质微阵列或碳水化合物微阵列）可采用珠制备。此外，因为珠的尺寸 可以被制成相同的，珠微阵列确保一致性的结果。
[0007] 但是，珠微阵列的主要问题之一是，编码和解码单个珠以确定珠的身份和珠所携 带的分子的类型。
[0008]目前，珠阵列通常以"液体阵列"或"平面阵列"的形式出现。在液体阵列中，珠 保持在悬液中并通过物理标记（例如颜色标签）在基于流式细胞仪（如，VeraCode?分 析(assays), Illumina Inc. , San Diego, California, United States of America ；和 xMAP?配准（referencing)，Luminex Corporation of Austin, Texas, United States of America)的分析过程中被读出并解码。
[0009] 在平面阵列中，珠沉积于基底材料上并通常通过物理标记（例如颜色标签、寡核 苷酸序列、珠形状和大小或其它方式）被识别。所述阵列通常采用显微镜或微阵列扫描仪 通过采集图片进行分析。
[0010] 两种方法均受制于需要针对每个微珠的物理标签以区别其表面上携带不同功能 分子的不同珠群体。制备不同标签或具有所需大小的1000-100000种不同标签的标签文库 是复杂的，并且迄今为止仅被部分地解决。目前，市售的是最大数量约500种标签的文库。 此外，标签的使用增加了微阵列制造的复杂性和成本。标签还可能干扰分析物结合以及随 后珠的读出。
[0011] 因此，需要提供一种用于不需要标签的微阵列编码和解码的方法，所述方法克服 或至少缓解上述一个或多个缺点。
[0012] 还需要提供一种微阵列，其克服或至少缓解上述一个或多个缺点。
[0013] 发明概述
[0014] 根据第一个方面，提供一种编码微阵列的方法。所述方法包括a)将至少一个批次 的颗粒沉积到微阵列的基底上，其中每个批次的颗粒包含至少两个子批次的颗粒，并且其 中在沉积超过一个批次的颗粒的情况下每个批次的颗粒分别沉积，并且在沉积之后对所述 微阵列上每个批次的颗粒采集图像，以识别每个批次的颗粒在所述微阵列上的位置，其中 (i)在只有一个批次的颗粒沉积的情况下，每个子批次的颗粒的数量对该子批次的颗粒是 独一无二的，这导致对于所述一个批次独一无二的颗粒数量比；或（ii)在至少两个批次的 颗粒沉积的情况下，对于每个批次颗粒数量比是相同的或者互相不同；其中沉积在所述微 阵列上的每个子批次的颗粒能够结合特异性的靶分析物，其中与各自批次的所有其它子批 次相比，一个批次的每个子批次结合不同的靶分析物；以及b)记录关于一个或多个批次的 颗粒的位置信息和在a)中针对根据该方法产生的每个微阵列所获得的一个或多个批次的 颗粒数量比的信息；其中批次内的颗粒位置和颗粒数量比允许确定哪种靶分析物存在于要 用该微阵列分析的测试样品中，或者在仅有一个批次沉积的情况下该批次的颗粒数量比允 许确定哪种靶分析物存在于要用该微阵列分析的测试样品中。
[0015] 根据第二个方面，本发明提供了解码通过上述方法获得的微阵列的方法。其中所 述方法包括：a.分析从一个实体获得的图像，所述实体采用根据权利要求1中所述的微阵 列进行筛选测试；其中所述图像的分析包括：（i)确定可检测信号的位置和数量或强度，所 述可检测信号获取自所述靶分析物与沉积在所述微阵列上的颗粒的结合；以及（ii)通过 将在（i)中所获得的信息与权利要求1的步骤b)中所记录的信息进行比较来对（i)中所 获得的信息进行解码，以识别与所述微阵列的颗粒结合的靶分析物。
[0016] 根据第三个方面，本发明提供了用于检测样品中一种或多种靶分析物的存在的微 阵列，所述微阵列包含：
[0017] 其上具有一个或多个用于与所述样品中存在的所述一种或多种靶分析物结合的 结合位点的颗粒的阵列，其中所述颗粒阵列包含至少两个颗粒子集，每个子集具有针对一 种或多种对该子集是独一无二的靶分析物的至少一个结合位点，并且其中每个子集的颗粒 数量是已知的，并且每个子集的已知的颗粒数量用于产生颗粒子集的比值，以检测在该样 品中两种或更多种靶分析物的存在。
[0018] 在一个实施方案中，提供了如本文所述的微阵列，其中所述比值在100/1和1/1之 间。
[0019] 在另一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中所述比值在11/1和 1/1之间。
[0020] 在一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中所述比值是质数。
[0021] 在另一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中每个子集的已知的颗 粒数量对该子集是独一无二的。
[0022] 在一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中当靶分析物结合颗粒的 至少一个结合位点时每个颗粒发射可检测信号的变化。
[0023] 在一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中所述颗粒的可检测信号 的变化是光学信号。
[0024] 在一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中一个子集的颗粒的结合 位点仅结合一种祀分析物。
[0025] 在一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中所述颗粒选自微珠和生 物实体。
[0026] 在一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中所述微珠具有选自以下 形状：微球、微胶囊、微棒、微立方体和微管。
[0027] 在一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中所述微珠由选自以下的 材料形成：塑料、陶瓷、玻璃、金属、金属氧化物、二氧化娃、聚苯乙稀、甲基苯乙稀、丙稀酸 聚合物、琼脂糖、纤维素、尼龙、交联的胶束、特氟龙、顺磁材料、氧化钍溶胶、碳石墨、二氧化 钛、乳胶、交联的葡聚糖和用于肽、核酸和有机部分合成的组合物或其混合物如金属填充的 聚合物颗粒。
[0028] 在一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中所述生物实体选自：细 胞、细菌或病毒颗粒。
[0029] 在一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中所述颗粒大小为 0? 1-500 ym、或 0? 1-200 ym、或 0? 1-100 ym、或 1-100 ym、或 1-10 ym。
[0030] 在一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中每个颗粒包含一种或多 种能够与一种或多种靶分析物结合的活性剂。
[0031] 在一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中每个颗粒上一种或多种 活性剂的结合位点数量是已知的，并用于产生结合位点的比值，以表明两种或更多种靶分 析物的存在。
[0032] 在又一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中所述颗粒包含能够检 测至少两种靶分析物的至少两种活性剂，并且其中每个颗粒上的结合位点数量是已知的， 并用于产生结合位点的比值，以表明所述样品中两种或更多种靶分析物的存在。
[0033] 在另一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中所述活性剂是化学活 性剂或生物活性剂。
[0034] 在又一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中所述活性剂选自：肽、 蛋白、核酸、代谢物、碳水化合物、酶、抗体、激素、凝集素、药物、农药（pesticide)、过敏原、 抗原、受体、脂肪酸、寡肽、有机小分子、配位复合物、适体、细胞、细胞碎片、病毒颗粒、多糖、 多核苷酸、脂质及其混合物。
[0035] 在一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中所述颗粒用标识加标签。
[0036] 在另一个实施方案中，提供了如本文所定义的微阵列，其中所述标识选自：荧光标 签、条形码、化学标识、量子点、微结构、核酸标识、雕刻和射频标签。
[0037] 在第四个方面中，提供了确定样品中一种或多种靶分析物的存在的系统，所述系 统包括：
[0038] 微阵列，其具有颗粒的阵列，所述颗粒上具有一个或多个用于与所述样品中存在 的所述一种或多种靶分析物结合的结合位点，其中所述颗粒阵列包含至少两个颗粒子集， 每个子集具有针对一种或多种对该子集是独一无二的靶分析物的至少一个共同的结合位 点，并且其中每个子集的颗粒数量是已知的，并且每个子集的已知的颗粒数量用于产生颗 粒子集的比值，以表明在该样品中两种或更多种靶分析物的存在；
[0039] 检测器，其被配置为用于检测由所述颗粒发射的可检测信号的变化；
[0040] 处理器，其被配置为基于在可检测信号中所检测到的变化对发射可检测信号的变 化的颗粒计数，以确定对所述颗粒子集是独一无二的一种或多种靶分析物的存在或不存 在。
[0041] 在一个实施方案中，提供了如本文所定义的系统，还包括：
[0042] 成像器，被配置为用于对所述微阵列成像；
[0043] 存储器，被配置为用于基于由成像器获得的图像记录每个颗粒的位置；以及
[0044] 其中所述处理器被配置为用于查询存储器，并将所记录的每个颗粒的位置与从检 测器所接收的数据进行比较，以识别对所述颗粒子集是独一无二的一种或多种靶分析物的 存在或不存在。
[0045] 在又一个实施方案中，提供了如本文所定义的系统，其中当靶分析物结合颗粒的 至少一个结合位点时，每个颗粒发射可检测信号的变化。
[0046] 在另一个实施方案中，提供了如本文所定义的系统，其中所述颗粒的可检测信号 的变化是光学信号。
[0047] 在另一个实施方案中，提供了如本文所定义的系统，其中所述检测器是光学检测 器。
[0048] 在一个实施方案中，提供了如本文所定义的系统，其中所述比值在100/1和1/1之 间。
[0049] 在另一个实施方案中，提供了如本文所定义的系统，其中所述比值在11/1和1/1 之间。
[0050] 在另一个实施方案中，提供了如本文所定义的系统，其中所述比值是质数。
[0051] 在又一个实施方案中，提供了如本文所定义的系统，其中每个子集的已知