用于组合的核酸纯化和扩增的组件和方法与流程

本发明涉及用于从生物样品中进行核酸纯化和扩增的组合测试的组件和相应的方法，特别是用于制备下一代测序的文库的组件和相应的方法。

背景技术：

1、下一代测序(ngs)已发展为用于对核酸进行高通量测序的强大工具，从而使得在如基因组鉴定、基因检测、药物发现和疾病诊断的各种应用中取得快速进展(例如在以下的文献中所评述的：goodwin，s.等人(2016)nat.rev.genet.17，333-351；slatko，b.e.等人(2018)curr.protoc.mol.biol.122，e59；hess，j.f.等人(2020)biotechnol.adv.41，107537)。

2、随着ngs技术不断进步，可一次测序的核酸量逐渐增加。这使得不仅能够处理更大且更复杂的样品，还能够增加每个样品的读段(reads)的数量，从而检测该样品内甚至非常小的序列变化。

3、在当前用于诊断应用的ngs设置中，自动化通过减少操作时间并降低由所需复杂程序引起的样品混淆风险而在加速样品处理方面发挥着重要作用。

4、ngs文库制备过程在很大程度上仍然是手动的，需要大量的实验工作和熟练的操作员，周转时间长达数天。事实上，大型自动化液体处理仪可用于促进制备，但这些仪器通常分批处理样品，并且需要昂贵的塑料耗材，例如样品吸头和板。因此，ngs分析通常在专业实验室进行。

5、为了使ngs技术作为常规检测得到更广泛的应用，工作流程需要以简单且分散方式进行，以便于可能进行就近患者检测的临床环境。特别地，需要能够在不需要样品分批的情况下制备ngs文库的仪器，即尤其能够进行组合的核酸纯化和扩增的仪器。同时，该方法应易于处理且具有成本效益。

6、因此，本发明的目的是提供用于组合的核酸纯化和扩增(特别是在下一代测序应用的背景下)的这类仪器以及相应的方法。

技术实现思路

1、在一个方面，本发明涉及一种用于从生物样品中进行核酸纯化和扩增的组合测试的组件，所述组件包括：(i)一个或多个盘形的流体卡盒(card)，其布置在旋转平台上；(ii)磁性混合装置，其布置在一个或多个流体卡盒下方；以及(iii)用于对旋转平台上的一个或多个流体卡盒进行分度转位(indexing)的装置，该装置包括电子控制的步进电机，所述步进电机与旋转平台接合，以便以预定角度产生旋转平台的间歇性旋转运动；其中，一个或多个盘形的流体卡盒包括：(x.i)一个或多个接收室，其用于接收生物样品和一种或多种用于核酸纯化的试剂；(x.ii)纯化室，其用于纯化核酸，所述纯化室具有凹形底表面，位于流体卡盒的中央，并且通过从一个或多个接收室到纯化室的下降坡度与一个或多个接收室流体连通；(x.iii)一个或多个反应室，其用于扩增核酸，所述一个或多个反应室具有凹形底表面，位于流体卡盒的纯化室一侧的外部，并且每个反应室通过从反应室到纯化室的下降坡度与纯化室流体连通；以及(x.iv)废料室，其用于收集测试废料，所述废料室包括吸收性材料，位于流体卡盒的与一个或多个接收室基本上相反的外部，并且与一个或多个反应室中的每个反应室以及纯化室流体连通；并且其中，磁性混合装置布置在一个或多个流体卡盒的纯化室下方，从而能够通过使用磁性固体载体来纯化核酸。

2、在优选的实施方案中，一个或多个盘形的流体卡盒进一步包括以下室中的一种或多种：(x.v)一个或多个接收室，其用于接收一种或多种用于核酸扩增的试剂，所述一个或多个接收室通过从所述一个或多个接收室到一个或多个反应室的下降坡度与一个或多个反应室流体连通；(x.vi)一个或多个洗脱室，其用于稀释纯化的核酸，所述一个或多个洗脱室位于与纯化室相邻的位置并且与纯化室和一个或多个反应室流体连通；(x.vii)一个或多个混样和/或收集室，其用于混样和收集在一个或多个反应室中产生的扩增的核酸，所述一个或多个混样和/或收集室位于流体卡盒的与一个或多个反应室相邻的外部并且与一个或多个反应室流体连通；(x.viii)一个或多个通风室，其与一个或多个反应室和/或废料室流体连通。

3、在具体的实施方案中，一个或多个接收室(x.i)包括样品接收室和试剂接收室，并且在特定的实施方案中，从样品接收室到纯化室的流体连通部与从试剂接收室到纯化室的流体连通部合并。

4、在进一步特定的实施方案中，(i)从一个或多个接收室(x.i)到纯化室的流体连通部基本上垂直于从纯化室到废料室的流体连通部；和/或(ii)从一个或多个接收室(x.i)到纯化室的流体连通部基本上垂直于从纯化室到一个或多个反应室的流体连通部；和/或(iii)从一个或多个混样和/或收集室到一个或多个反应室的流体连通部基本上垂直于从纯化室到一个或多个反应室的流体连通部；和/或(iv)从一个或多个反应室到纯化室的流体连通部基本上垂直于从纯化室到废料室的流体连通部；和/或(v)在存在一个或多个洗脱室的情况下，从一个或多个洗脱室到一个或多个反应室的流体连通部基本上垂直于从纯化室到一个或多个洗脱室的流体连通部，从一个或多个接收室(x.i)到纯化室的流体连通部基本上垂直于从纯化室到一个或多个洗脱室的流体连通部，并且从一个或多个混样和/或收集室到一个或多个反应室的流体连通部基本上垂直于从一个或多个洗脱室到一个或多个反应室的流体连通部。

5、在进一步特定的实施方案中，一个或多个反应室设置有：(i)一个或多个加热和/或冷却元件，其能够控制一个或多个反应室中的温度，具体地，其中，所述一个或多个加热和/或冷却元件通过磁感应工作；和/或(ii)能够密封一个或多个反应室的装置，其配置为能够控制通向一个或多个反应室以及源自一个或多个反应室的流体连通，具体地，其中，用于密封的装置选自旋转盖、球形盖和油覆盖层。

6、在优选的实施方案中，所述组件进一步包括用于将测试试剂分配至一个或多个接收室和/或一个或多个反应室的一个或多个装置，其中，所述一个或多个装置布置在一个或多个流体卡盒上方，并且具体地，其中，所述一个或多个装置为用于分配多种试剂的一个或多个转盘(carousel)。

7、在进一步优选的实施方案中，所述组件为用于进行下一代测序的集成平台的一部分。

8、在另一个方面，本发明涉及一种用于从生物样品中进行核酸纯化和扩增的组合测试的方法，所述方法包括：(i)提供如上文所限定的组件；(ii)使得向一个或多个接收室(x.i)提供的生物样品和一种或多种用于核酸纯化的试剂经由从一个或多个接收室到纯化室的下降坡度行进至纯化室；(iii)在纯化室中通过将纯化的核酸固定至磁性固体载体来从生物样品中纯化核酸；(iv)将一个或多个流体卡盒分度转位，使得废料室径向向外定向，并且向旋转平台施加旋转运动，从而使测试废料通过离心流动从纯化室行进至废料室；(v)将一个或多个流体卡盒分度转位，使得一个或多个反应室径向向外定向，并且向旋转平台施加旋转运动，从而使纯化的核酸通过离心流动从纯化室行进至一个或多个反应室；或者在存在一个或多个洗脱室的情况下，将一个或多个流体卡盒分度转位，使得一个或多个洗脱室径向向外定向，并且向旋转平台施加旋转运动，从而使纯化的核酸通过离心流动从纯化室行进至一个或多个洗脱室，并且在稀释纯化的核酸之后，将一个或多个流体卡盒分度转位，使得一个或多个反应室径向向外定向，并且向旋转平台施加旋转运动，从而使纯化的核酸通过离心流动从一个或多个洗脱室行进至一个或多个反应室；(vi)在一个或多个反应室中扩增核酸；以及(vii)将一个或多个流体卡盒分度转位，使得一个或多个混样和/或收集室径向向外定向，并且向旋转平台施加旋转运动，从而使扩增的核酸通过离心流动从一个或多个反应室行进至一个或多个混样和/或收集室。

9、在具体的实施方案中，生物样品选自血液、血浆、血清、唾液、尿液、鼻咽拭子、口咽拭子和组织样本。

10、在优选的实施方案中，用于纯化核酸的磁性固体载体为顺磁珠。在该方面特别优选地，所述方法进一步包括以下步骤中的一个或多个步骤：(i)通过将用于细胞裂解的试剂提供至一个或多个接收室(x.i)并使其行进至纯化室，从生物样品中释放核酸；和/或(ii)通过将洗涤试剂提供至一个或多个接收室(x.i)并使其行进至纯化室，对固定的核酸的一个或多个洗涤步骤；和/或(iii)通过将洗脱试剂提供至一个或多个接收室(x.i)并使其行进至纯化室，从磁性固体载体洗脱固定的核酸。

11、在进一步优选的实施方案中，在一个或多个反应室中通过进行聚合酶链式反应来扩增核酸，具体地，其中，聚合酶链式反应期间的热循环通过磁感应来实现。

12、在特定的实施方案中，在进行步骤(vi)之前向一个或多个反应室提供用于核酸扩增的试剂，其中，将一种或多种用于核酸扩增的试剂提供至一个或多个接收室(x.v)并使其经由从一个或多个接收室到一个或多个反应室的下降坡度行进至一个或多个反应室。

13、在进一步特定的实施方案中，所述方法进一步包括：通过将稀释试剂提供至一个或多个接收室(x.v)并使其行进至一个或多个反应室，稀释扩增的核酸。

14、在优选的实施方案中，以多重形式进行核酸纯化和扩增的组合测试；和/或其中，扩增的核酸代表用于下一代测序的核酸文库。