专利名称：用于核酸测试的改良方法
用于核酸测试的改良方法
背景技术：
本申请涉及用于在自动化系统中分析核酸的改良方法及用于进行此类改良分析的分析系统。核酸分析领域中使用的系统需要加工含有核酸的样品。此类加工牵涉分选样品，转移容器，或将液体样品和试剂从一个容器转移至另一个和分析。对于较高通量，同时加工经常用多种消耗品，诸如移液管头和单一容器或多孔板实施。对整合的且自动实施从样品制备到获得分析方法的结果必需的所有或至少大多数步骤的分析仪也有兴趣。发明概述用于核酸分析的方法，牵涉下列步骤:接受各含有样品的样品管，接受每份样品的测试请求，所述测试请求规定要对所述样品进行的一种或多种测定法，根据是否要进行一种或多种测定法，生成每份样品的一份或多份样品等分试样，依照要对所述样品等分试样进行的测定法，将每份样品等分试样归入一个或多个测试类，将属于同一测试类的样品等分试样组合入同一批次中，所述批次包含要进行第一测定法的样品和要进行第二测定法的样品，同时扩增所述批次中含有的核酸，进行所述样品等分试样的分析以测定所述样品等分试样中核酸的存在和/或浓度。用于分析含有核酸的样品的系统，其包含:样品接受单元，其中接受各含有样品的样品管，阅读器，其阅读所述样品管上的标识，数据管理单元，其接受样品的测试请求，所述测试请求规定要对所述样品进行的测定法，所述数据管理单元进一步自所述阅读器接受样品管标识，所述数据管理单元确定多少份样品等分试样是必需的，将所述样品等分试样归入测试类，并将所述归入提供给控制单元，所述控制单元控制吸移器以将归入同一测试类的样品等分试样移液入同一批次孔中，同一或别的吸移器，其用于将试剂移液入所述批次孔中，热单元，其用于将所述批次孔进行热概况处理以扩增核酸，检测单元，其检测来自所述批次孔的信号，评估单元，其测定所述批次的各孔中核酸的存在和/或数量。发明详述核酸分析例如对于检测疾病、测定遗传状况(遗传病症和素因)及对于法医目的具有不断增加的重要性。在谈论核酸分析时，通常意味着检测样品中某些核酸的存在及也可以是浓度。为了这样做，通常处理样品材料以释放样品中含有的核酸材料，并且经常还纯化有待检测的核酸。然而，鉴于样品中存在的少量核酸和经常可用的非常有限量的样品，此类检测是不容易的。替代越来越提高测定法的灵敏性，已经证明了增加初始样品中含有的核酸材料以使核酸的存在或数量适当检测可行是更有用的。一种用于实现此类增加的标准规程(经常称作“扩增”)是公知的聚合酶链式反应(PCR)。对于此扩增规程，将样品材料(通常在一些预处理后，用于释放核酸并将其纯化)与合适的试剂混合，然后进行温度循环处理。每个温度循环(在最佳条件下)使样品中存在的核酸(NA)量加倍。可以在扩增结束时或者在扩增过程期间完成核酸的存在和/或浓度的检测，如下文会描述的。凭借已知的扩增仪，仅将测试相同核酸的样品一起进行温度循环处理。对于扩增，将样品与扩增试剂混合(以获得扩增混合物)，并且经常在微孔板(MWP)的孔中分配。然后，将整个MWP进行温度循环处理。这意味着分批加工扩增混合物。MWP中的孔数目决定可以在一个批次中一起循环的反应混合物的数目。经常使用的MWP形式是每板为48、96、356和1536 孔。若没有足够必须测试相同NA的样品可用，则现在存在两种选项。一直等待直至可用更多样品填充批次(即，完成使用的MWP中的开放位置)或者用较少的样品作为板中可用的位置运行批次(即，用空的孔循环MWP)。选项I延长时间到可得到结果，而选项2浪费消耗品。因此，这两种选项都降低测试效率。发现了提及的缺点(等待更多样品或运行不完整的批次)可以通过容许在同一批次内对不同核酸运行分析(即，不同测定法)的方法和系统减轻。此类用于核酸分析的改良方法牵涉下列步骤:接受各含有样品的样品管，并接受每份样品的测试请求,所述测试请求规定要对所述样品进行的一种或多种测定法。根据是否要用所述样品进行一种或多种测定法，获得每份样品的一份或多份样品等分试样。对于每份样品等分试样，然后测定其属于哪一个或多个测试类。依照测试请求进行此测定，所述测试请求规定要对特定的样品等分试样进行的一种或多种测定法。将属于同一测试类的要进行测定法的样品等分试样在一个批次中组合，所述批次至少包含要进行第一测定法的一份样品等分试样和要进行与第一测定法不同的第二测定法的第二样品等分试样。然后，将所述批次中的样品等分试样进行相同温度概况处理以扩增样品等分试样中含有的核酸。然后，依照第一和第二测定法进行核酸的检测，其可以在扩增过程期间或在完成扩增过程后发生。如本文中所使用的，术语“样品”不仅用于初始样品，而且还指已经加工过(移液、稀释、与试剂混合、经过纯化、经过扩增，等等)的样品。样品等分试样是测试采用的样品部分。通常如下生成样品等分试样，即将样品部分移液入孔中，然后在那里进行进一步处理。在需要两份或更多份样品等分试样时，例如有可能吸出一定体积的所述样品，并将所述体积的部分释放入两个或更多个孔中。术语样品等分试样意图还覆盖与试剂和测定样品等分试样通常必需的其它流体混合的样品等分试样。
现今，核酸分析是一种测定感染(HIV、HCV等)、遗传疾病和素因及家庭关系和出于法医目的鉴定个人的有力工具。由于典型的样品中微量的核酸，通常必需扩增样品中含有的核酸。已知几种用于此类扩增的方法，如聚合酶链式反应(PCR)、连接酶链式反应(LCR)、转录介导的分析(TMA)，等等。这些方法是本领域中公知的，并且因此在本文中没有详细描述。然而，此类方法的一项共同要求是在检测前扩增患者样品中的核酸。对于此类扩增，样品及试剂的某种热处理是必需的(即，生成样品混合物)。在平行分析多份样品的自动化系统中，此类扩增混合物的热处理一起(逐批)完成。用于扩增的热处理牵涉某种温度对时间概况，其实现核酸的优化的且可重复的扩增。简言之，这称作热概况。在PCR的情况中，热概况包括以循环方式的多个加热和冷却步骤。单独的循环包括在某个时间中将反应混合物自基线温度(例如40° C)加热至较高水平温度(例如，70° C)，然后保持该较高水平温度，冷却至基线温度，然后将基线温度保持预定的时间。此领域的测定法开发意味着寻找实现有待检测的核酸的足够的且可再现的扩增的合适的热概况，等等。LCR和TMA需要不同的，而且明确规定的热概况以获得可再现的扩增，其继而容许标准化的检测过程。如本文中使用的，批次/批是同时进行相同热概况处理以进行核酸扩增的许多样品等分试样。这意味着样品等分试样以如下的方式集中在一起，使得单独的样品等分试样在扩增期间进行相同热概况处理。实际上，这经常如下完成，即将属于同一批次的样品等分试样移液入微孔板的孔中，然后，将所述微孔板通过热单元用热概况处理。这意味着每份样品等分试样具有其自身的孔，并且没有混合样品等分试样(即，流体)。在用于NA扩增的相同热处理外，可以将属于一个批次的样品等分试样平行移液，并且可以以其它方式同时加工(如下文所描述的)。这意味着可以在核酸扩增前已经将样品等分试样分批在一起以进行那些步骤。然而，分批在一起并不意味着将样品等分试样混合，而是将一个批次的等分试样各自定位于不同孔中，并同时加工。此类同时加工至少包括将一个批次的样品等分试样进行相同热概况处理以扩增核酸。对于进行提及的测定法，系统包含一个或多个分析单元或分析仪。应当理解，可以通过也实施其它功能的仪器单元实施用于测定分析物的存在和/或浓度的分析功能，如例如，可以或多或少以分析为唯一目的通过仪器实施预分析步骤或分析。在本申请的上下文中，术语“分析仪”应当涵盖所有此类实施方案。分析仪具有传感器，其检测鉴定有待测定的分析物的存在和/或浓度的信号。在核酸分析领域中，传感器通常是荧光传感器，其能够检测由与分析物结合的荧光标记物发射的荧光。在其它实施方案中，传感器可以例如是光电倍增管，其检测透射通过样品的放射。对于平行测定多份样品等分试样，经常采用成像传感器，例如CCD阵列。此类传感器通常与光滤光片组合采用。用于在扩增期间检测来自经标记核酸的荧光的分析仪设置例如记载于 EP-B-1681555。分析物是进行分析检测的分子。经常，分析物的存在或缺乏容许医生做出诊断决定，即确定患者是否具有某种疾病。然而，在许多情况中，此类诊断决定基于单独的一种分析物不能得出，而是必须将两种或更多种分析物一起察看或者必须在患者的临床情况的背景中察看分析物的结果。依照本申请的分析物是核酸及其衍生物。核酸衍生物是与容许检测核酸的标记物结合的核酸，等等。例如，此类标记物是荧光染料。用于测定分析物的存在和/或浓度的特定测试称作测定法类型。对于同一分析物，超过一类测定法可能是可用的，如例如检测不同样品流体中(例如，血液和尿液中)的分析物的情况。在对特定样品应用此类测定法类型时，就说对所述样品进行所述测定法。为了实施分析物的检测采取的特定措施称作测定方案。测定方案包括使用的试剂的类型和量、加工步骤、使用的消耗品和如何实施检测。如提及的，在核酸分析前，样品处理经常是必需的。典型的样品处理步骤是裂解细胞、纯化和/或分离有待检测的核酸、核酸扩增和与检测试剂混合。如本文中随后会描述的，此类样品处理步骤的性质对于测定样品是否可以归入相同测试类是枢要的。依照本说明书的系统具有接受其中具有样品的样品管输入的输入部分。经常，样品管位于架中，每个架容纳例如5个样品管。在一些实施方案中，对输入部分中的输入手动完成，但是也涵盖自动化输入，例如经由机器人臂或输送机。样品管是用于容纳样品的容器(通常是管形瓶)。此类样品管具有封闭物以防止样品损失并防止运输期间的样品污染。封闭物在样品管进入输入部分时可以已经除去或者可以给系统提供启盖器以打开或除去封闭物。在另一个实施方案中，封闭物仍然在样品管上，并且穿过封闭物(例如，通过用钢针穿透)取出样品。样品管进一步具有附于其的管标识。此类管标识可以是条形码、字母数字代码、电子存储器芯片(例如，RFID标签)、磁性代码，等等。此类代码的阅读器是本领域中公知的(例如，条形码阅读器和RFID阅读器)。系统可以进一步包含用于控制分析仪的控制单元(CU)。此类控制单元可以是分开的单元或者可以是分析仪的整合部分。控制单元以如下的方式控制分析仪，使得测定方案的必需步骤由分析仪进行。那意味着控制单元例如指导分析仪进行某些移液步骤以混合样品与试剂，或者控制单元控制分析仪将样品混合物温育某个时间，等等。控制单元自数据管理器接受哪项测试必须用某份样品完成的信息，并且基于其确定分析仪(并且也可以是样品制备单元)必须实施的步骤。在某些实施方案中，控制单元与数据管理单元可以是整合的或者可以由常见的硬件体现。系统进一步包含数据管理单元及测试请求数据库。此类数据库容许将样品管标识与要用样品管中含有的样品进行的测定法联系起来。要用特定样品进行的一种或多种分析测试称作测试请求。许多实施方案中的数据管理单元与LIS (实验室信息系统)和/或HIS(医院信息系统)连接。数据管理单元(DMU)可以是分析仪内或与分析仪共定位的单元，例如，它可以是控制单元的部分。或者，DMU可以是与分析仪远程定位的单元，例如，可以在经由网络与分析仪连接的计算机中体现。在典型的工作流中，医生决定要对患者进行的分析测试(测定法)，并在纸上或在计算机上在表格中填写。然后，将此测试请求传送给医学技术助理(MTA)以进一步加工。如本文中所使用的，术语MTA不应限于经历过作为MTA的正规教育的人，而且意图还覆盖其他人，如例如履行如下文所描述的责任的护士和非正规训练的助理。MTA依照测试请求自患者获得样品(血液、尿液、脊髓液，等等)，进入一个或多个样品管中。可以将样品管预标记或者可以以如下的方式由MTA标记，使得患者标识符与样品管联系起来。对于秘密性和隐私，这通常通过附于管的独特标识符(所谓的样品管标识)完成。独特的标识符在数据库(例如，属于上文提及的LIS的数据库)中存储，所述数据库将其与患者的名字联系起来。独特的标识符通常是条形码、数字或字母数字代码。出于秘密性原因，独特的标识符通常不以明语显示患者名字。若医生尚未将测试请求输入数据库中，则MTA会基于接受的表格将其输入。因而，数据库已经在其中存储样品管的独特标识符和测试请求的关系，即要用特定的样品进行的一种或多种分析测试(测定法)。此部分中提及的数据库可以是本申请的系统的数据管理单元或者可以是LIS、HIS或另一数据库。在后面的情况中，会将独特的样品标识和要进行的一种或多种测试的关系传送给系统的数据库。样品的测试请求确定要用样品进行的一种或多种分析测试(测定法)。将每种测定法归入至少一个测试类。此归入可以通过数据管理单元、控制单元或具有计算性能的另一单元完成。归入至少一个测试类基于稍后会解释的归入规则完成。基于测试请求，数据管理单元确定需要多少份样品等分试样(至少是要对所述样品进行的不同测定法的数目)，并将此类样品归入至少一个测试类。通常，等分试样此时尚不是物理上可用的，但是数据管理单元在为此类等分试样作计划，并且会指导控制单元生成等分试样。测定法需要进行一系列步骤，其在所述测定法的测定方案中限定。测定法通常含有下列步骤:若特定测试需要裂解样品:为了裂解要对样品添加的一种或多种裂解试剂、一种或多种裂解试剂的体积和样品与一种或多种裂解试剂的温育期。若特定测试需要分离核酸:用于分离有待检测的核酸的试剂的类型和体积、温育期、混合或摇动动作、分开期望的核酸与其它流体/样品组分的步骤和释放有待检测的核酸以进一步加工的步骤。有待检测的核酸的扩增:扩增试剂的类型和体积、用于扩增核酸的温度概况。在PCR的情况中，为了扩增添加的试剂是核苷酸和温度抗性聚合物。PCR进一步需要交替加热和冷却反应混合物的温度概况。此类温度概况可以经由高温和低温、此类高温和低温保持的时间及变速(ramping)概况(其是通常以每秒的开尔文(Kelvin)给出的加热或冷却速率)限定。对于检测分析物，添加合适的试剂，其在大多数情况中在照明后提供荧光信号。例如，此类检测试剂是结合有待检测的核酸的经标记的探针。其它试剂是插入核酸双链中的插入染料，如SybGreen。使分析物可检出的各种技术是本领域中已知的，其通过标记分析物或者通过结合可检测实体来进行。在一种测定方案中，进一步规定要使用的消耗品。例如，此类消耗品是一次性移液管头和容器(例如，微孔板或单独的容器)。采用检测单元来进行检测。此类检测单元包含照明位于一个批次的各孔中的样品等分试样的光源和自样品等分试样获得信号的检测器，所述信号容许测定分析物是否存在于样品等分试样中。检测器通常是光学检测器，其检测照明后由样品等分试样发射的荧光。经常采用具有许多灵敏区，使得可以记录该批次的二维图像的检测器。检测单元可以进一步包含各种光学元件，如透镜、滤光片、二色性镜，等等。评估单元评估自检测器获得的信号以测定分析物是否存在于样品等分试样中。评估单元通常是计算单元，其比较来自检测器的信号与存储的参照值或阈值。在这之前，评估单元可以对接受的信号校正偏移和伪像，并且甚至可以分析图像信息以提取代表来自分析物的信号的某些区域的信号。评估单元可以进一步随时间记录来自检测器的信号。可以通过拟合曲线或其它数学算法来分析此类强度随时间的信息以测定样品等分试样中分析物的存在和/或浓度。依照本说明书的测试类指示哪些样品等分试样可以在一个批次中一起加工。至少依照要对核酸扩增采用的热概况(温育温度、时间概况、扩增步骤的数目)选择特定样品等分试样归入的测试类。这意味着若样品等分试样的扩增热概况是相同的，则它们归入同一测试类，即使会用同一批次的样品等分试样进行不同测定法。必须理解，在扩增的热处理夕卜，还可以用同一批次的样品等分试样一起进行测定法的其它步骤。若核酸扩增要采用的热概况对于两份样品等分试样是相同的，则这两份样品等分试样归入同一测试类。作为用于将两份样品等分试样归入同一测试类的进一步要求，可以要求样品加工步骤对于两份样品等分试样是相同的，和/或两份样品等分试样都需要相同消耗品以进行加工。然而，仅在所有三项标准(扩增的热概况、样品加工步骤、采用的消耗品)相同时将两份样品等分试样归入同一测试类是有利的。然而，上文提及的数据库不需要在测试请求每次进入系统时检查这些标准。如上文提及的，测定方案已经含有用 于NA扩增的热概况的详情，并且因此可以在测定法水平确定其属于哪个测试类。或者换言之，可以对可用于系统的测定法类型检查NA扩增需要的热概况，并且因此将其归入测试类。那意味着将需要相同热概况进行NA扩增的测定法归入同一测试类，而将具有不同热概况的测定法归入不同测试类。这意味着测试类的数目等于测定法类型的数目或更低。然而，本文中所描述的方法的优点仅可以在测试类的数目低于测定法类型的数目时实现。仅在此情况中，可以将要进行不同测定法的样品等分试样分批在一起以进行扩增。方便的是，将每个测定法类型归入相应的测试类，并将测定法类型与查找表中的测试类的关系存储。然后，可以如下将样品等分试样归入测试类，即检查要对所述样品等分试样进行的测定法类型的测试命令，并对查找表中的相应测试类查找所述测定法类型。此类查找表可以仅具有下表的前两栏，而其它栏仅为了解释而显示:
权利要求
1.用于核酸分析的方法，牵涉下列步骤: -接受各含有样品的样品管， -接受每份样品的测试请求，所述测试请求规定要对所述样品进行的一种或多种测定法， -根据是否要进行一种或多种测定法，获得每份样品的一份或多份样品等分试样， -依照要对所述样品等分试样进行的测定法，将每份样品等分试样归入一个或多个测试类， -将属于同一测试类的样品等分试样组合入同一批次中，所述批次包含要进行第一测定法的样品和要进行第二测定法的样品， -同时扩增所述批次中含有的核酸， -进行所述样品等分试样的分析以测定所述样品等分试样中核酸的存在和/或浓度。
2.依照权利要求1的方法，其中所述归入步骤牵涉检查查找表，该查找表显示要进行的测定法的相应测试类。
3.依照权利要求1的方法，其中若对于第一和第二样品等分试样， a.)样品加工步骤是相同的，或 b.)采用相同的核酸分离热概况处理，或 c.)采用相同的消耗品， 则将所述第一和第二样品等分试样归入同一测试类。
4.依照权利要求1的方法，其中第一和第二样品等分试样属于同一批次，其中测试所述第一和所述第二样品等分试样采用的试剂是不同的。
5.依照权利要求1的方法，其中通过吸出一定体积的样品，并将所述体积或其部分释放入孔中来完成所述获得样品等分试样。
6.依照权利要求1的方法，其中通过将所述样品等分试样移液入同一微孔板的不同孔中来完成所述将样品等分试样组合入一批次中。
7.依照权利要求6的方法，其中通过将所述微孔板进行热概况处理，使得所述微孔板中的所有样品等分试样进行相同热概况处理，从而实施所述一起加工样品等分试样。
8.依照权利要求1的方法，其中所述分析牵涉检测来自所述样品等分试样的荧光。
9.用于分析含有核酸的样品的系统(1)，其包含: -样品接受单元(10)，其中接受各含有样品的样品管(3)， -阅读器(5)，其阅读所述样品管上的标识， -数据管理单元￠)，其接受样品的测试请求，所述测试请求规定要对所述样品进行的测定法，所述数据管理单元进一步自所述阅读器接受样品管标识， -所述数据管理单元确定多少份样品等分试样是必需的，将所述样品等分试样归入测试类，并将所述归入提供给控制单元(7)， -所述控制单元控制吸移器(8)以将归入同一测试类的样品等分试样移液入同一批孔(101，，101”)中， -同一或别的吸移器，其用于将试剂移液入所述批次孔中， -热单元(102，210a, 210b)，其用于将所述批次孔进行热概况处理以扩增核酸， -检测单元(300)，其检测来自所述批次孔的信号，-评估单元，其测定所述批次的各孔中核酸的存在和/或数量。
10.依照权利要求9的系统，其进一步包含纯化单元，其纯化所述孔中含有的核酸。
11.依照权利要求9的系统，其中所述数据管理单元已经在其中存储查找表，该查找表将每类测定法归入至少一个测试类。
12.依照权利要求9的系统，其中所述热单元具有实施不同热概况处理的两个或更多个部分。
13.依照权利要求9的系统，其中所述批次孔由单一微孔板提供。
14.依照权利要求9的系统，其中所述检测系统是荧光检测系统，其包含用于照明位于样品孔中的样品等分试样的照 明单元，而且进一步包含用于检测自所述样品孔发射的荧光的检测器。
15.依照权利要求9的系统，其中所述数据管理单元自实验室信息系统(LIS)接受样品命令。
全文摘要
用于核酸分析的方法牵涉下列步骤接受含有样品的样品管，接受每份样品的测试请求(所述测试请求规定要对所述样品进行的一种或多种测定法)，根据是否要进行一种或多种测定法，获得每份样品的一份或多份样品等分试样，依照要对所述样品等分试样进行的测定法，将每份样品等分试样归入一个或多个测试类，并将属于同一测试类的样品等分试样组合入同一批次中，其中所述批次包含要进行第一测定法的样品和要进行第二测定法的样品。以如下的方式加工所述批次，使得一起完成所述样品等分试样中含有的核酸的扩增，并且进行样品等分试样的分析以测定所述样品等分试样中核酸的存在和/或浓度。此外，描述了实施此类方法的系统。
文档编号G01N21/64GK103175811SQ20121055511
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月19日 优先权日2011年12月20日
发明者P.弗兰克, A.吉斯勒, A.莫特尔赛德, S.罗里格 申请人:霍夫曼-拉罗奇有限公司