ДНК-ПАТТЕРН БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА

Полезная модель относится к биологии, а именно к области биометрии и может быть использовано для изучения цепочек ДНК-кода биологических объектов с целью расширения идентификационных возможностей.
Из уровня техники известен ДНК-чип полученный путем иммобилизации олигонуклеотидных зондов на капроновой мембране с помощью ульрафиолетового облучения с последующей отмывкой мембраны от неприсоединившихся компонентов и высушиванием - RU2340677C1, C12Q 1/68, 10.12.2008.
Из уровня техники известен носитель биометрической информации об образах разнородных биометрических объектов, одним из которых является лицо, а вторым - ладонь или пальцы, которые размещены в одном кадре или в соответствующих кадрах, входящих в серию последовательных кадров, и предназначены для идентификационной экспертизы, указанный носитель связан с устройством отображения, позволяющим визуализировать образы биометрических объектов, причем возможно отображать лицо и ладонь в разном масштабе. (RU2336018, A61B 5/117, 20.10.2008).
Также известен носитель биометрической информации, на котором размещено одно или несколько средств идентификации и средств отображения биометрической информации, выполненное в виде универсального биометрического удостоверения личности, объединяющего в себе функции идентификационного документа, контроля доступа и измерительного устройства, например, в виде персонального радиационного дозиметра (RU 2241257, G06K 19/10, 27.11.2004).
Недостатком всех указанных технических решений является недостаточная точность фиксирования и ненадежность сохранения данных, узкая область применения, сложность анализирования и изучения биометрических параметров.
Задачей, на решение которой направлено техническое решение, является создание простого в изготовлении, долговечного и удобного в использовании средства отображения индивидуальной информации, позволяющего персонализировать биологический объект по одному или нескольким биометрическим параметрам, полученным и спроецированным с повышенной степенью достоверности, для изучения и анализа генетического материала.
Поставленная задача решается за счет того, что ДНК-паттерн, согласно полезной модели, выполнен в виде твердого материального многослойного носителя информации, на один слой которого в центральной его части нанесена проекция копий участков генома ДНК, выделенного из биологического материала объекта, причем копии участков генома получены путем полимеразной цепной реакции с многократным копированием участков генома, последующего нанесения на гель, проведения электрофореза и фиксирования проекций образованного уникального графического паттерна молекул ДНК, а, по крайней мере, с одной стороны от проекции размещены эталонные метки или риски, соответствующие нелокусным высокомолекулярным стандартам ДНК биологического объекта.
Многослойный носитель может быть выполнен прямоугольным в плане, а также плоским и прямоугольным в плане с отступом от его краев с образованием полей.
Проекция копий участков генома ДНК может быть нанесена на один из слоев многослойного носителя информации, образуя участки различной яркости и интенсивности, соответствующие ДНК-коду биологического объекта.
2
Слой, на который нанесена проекция копий участков генома ДНК, может обладать поверхностным натяжением не менее 20 дин/см, кроме того, он может быть обработан абразивно или самостоятельным электрическим разрядом, а также ламинирован или покрыт прозрачным или цветным полимерным слоем.
Многослойный носитель информации может быть выполнен плоским или выпуклым.
Слой, на который нанесена проекция копий участков генома ДНК, может быть выполнен в виде листа целлулозного материала, например, бумаги или картона, а также из полимерного материала в виде, например, полимерной пластины или пленки, или из силикатного материала, например, прозрачного или непрозрачного стекла, кроме того он может быть выполнен из композитного материала.
ДНК-паттерн может быть снабжен подсветкой, предпочтительно из диодов, размещенных по периметру носителя информации.
Фиксирование проекций образованного уникального графического паттерна молекул ДНК может быть выполнено методом видеозахвата или сканированием гелей с нанесенным на них раствором копий участков генома ДНК с использованием, при необходимости, оранжевого или интерференционного светофильтра и перенесено на твердый материальный многослойный носитель информации методом струйной, лазерной, термопечати, шелкографии, флексографии или флексопечати.
ДНК-паттерн может быть дополнительно снабжен рамкой, включающей средства, для установки в нее твердого материального многослойного носителя информации.
Твердый материальный многослойный носитель информации может быть заключен в пластиковый контейнер из прозрачного пластика, включающий две соединенные между собой по трем сторонам стенки, по меньшей мере, одна из которых выполнена прозрачной, при этом на другой стороне имеется между стенками имеется зазор для вставки носителя, а на одной из стенок выполнен вырез для извлечения носителя с помощью пальцев рук.
Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, заключается в создании простого в изготовлении, долговечного и удобного в использовании средства отображения индивидуальной информации за счет выполнения его в виде твердого материального (в отличие от цифрового и аналогового вариантов) многослойного носителя информации, позволяющего персонализировать биологический объект по одному или нескольким биометрическим параметрам, нанесенным в центральную часть одного из слоев многослойного носителя, полученным и спроецированным с повышенной степенью достоверности, при этом облегченное изучение и анализ копий участков генома ДНК обеспечивается за счет размещения, по крайней мере, с одной стороны от проекции эталонных меток или рисок, соответствующих нелокусным высокомолекулярным стандартам ДНК биологического объекта.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
ДНК-паттерн выполнен в виде твердого материального многослойного носителя информации. На один из его слоев, в центральной части слоя, нанесена проекция копий участков генома ДНК, выделенного из биологического материала объекта. В качестве биологического материала объекта может служить соскоб буккальных клеток слизистой щеки специальной щеточкой или любой другой биологический материал - кровь, пятна крови, слюна и др. Копии участков генома ДНК получены путем полимеразной цепной реакции с многократным копированием участков генома и нанесены на гель, к которому подведено напряжение с целью проведения электрофореза. Зафиксированная проекция образованного после электрофореза уникального графического паттерна молекул ДНК и нанесена на один из слоев твердого материального многослойного носителя информации. По крайней мере, с одной стороны от проекции копий участков генома ДНК на твердом материальном многослойном носителе информации размещены эталонные метки или риски, соответствующие нелокусным высокомолекулярным стандартам ДНК исследуемого биологического объекта. При этом фиксирование проекций образованного уникального графического паттерна молекул ДНК может быть выполнено методом видеозахвата или сканированием гелей с нанесенным на них раствором копий участков генома ДНК с использованием, при необходимости, оранжевого или интерференционного светофильтра. А его перенос на слой твердого материального многослойного носителя информации может быть осуществлен методом струйной, лазерной, или термопечати, шелкографии, флексографии или флексопечати.
Для обеспечения оптимальной формы носителя для отображения ДНК в том виде, как она представлена в соответствии с методом ее получения, многослойный носитель, в предпочтительном варианте исполнения выполнен плоским и прямоугольным в плане с отступом от его краев с образованием полей. В другом варианте исполнения допустимо выполнение многослойного носителя информации выпуклым.
Проекция копий участков генома ДНК, нанесенная на один из слоев многослойного носителя информации, образует участки различной яркости и интенсивности, соответствующие ДНК-коду биологического объекта.
2
Слой, на который нанесена проекция копий участков генома ДНК, может быть выполнен в виде листа целлулозного материала, например, бумаги или картона, а также из полимерного материала в виде, например, полимерной пластины или пленки. Кроме того, возможно выполнение многослойного носителя из силикатного материала, например, прозрачного или непрозрачного стекла, или из композитного материала. Для улучшения сцепления частиц чернил с поверхностью слоя и повышения удобства пользования паттерном этот материал слоя должен обладать поверхностным натяжением не менее 20 дин/см. С целью обеспечения вышеуказанного улучшения сцепления слой может быть обработан либо абразивно, либо самостоятельным электрическим разрядом. Для продления срока службы ДНК-паттерна после нанесения на слой проекции копий участков генома ДНК, этот слой может быть ламинирован или покрыт прозрачным или цветным полимерным слоем.
Для улучшения условий хранения и повышения визуальной наглядности ДНК-паттерн может быть снабжен подсветкой, предпочтительно из диодов, размещенных по периметру носителя информации, а также снабжен рамкой, включающей средства, для установки в нее твердого материального многослойного носителя информации или заключен в пластиковый контейнер. Пластиковый контейнер может быть выполнен из прозрачного пластика и может включать две соединенные между собой по трем сторонам стенки, по меньшей мере, одна из которых выполнена прозрачной. На другой стороне между стенками должен быть зазор для вставки носителя, а на одной из стенок выполнен вырез для извлечения носителя с помощью пальцев рук.
Приводим пример изготовления ДНК-паттерна биологического объекта, не охватывающий и тем более не ограничивающий весь объем притязаний данного технического решения, а являющийся лишь частным случаем, поясняющим его сущность.
В качестве биологического материала объекта берется соскоб буккальных клеток слизистой щеки человека специальной щеточкой. Выделенная из этого биологического материала ДНК в лаборатории подвергается полимеразной цепной реакции (далее ПЦР), в ходе которой определенные участки генома многократно копируются.
Объем вносимого в реакционную смесь образца ДНК зависит от метода выделения, концентрации ДНК, а также от возможного наличия ингибиторов, но предпочтительно используются малые количества (20-100 нг) и объемы (1-5 мкл) образцов ДНК. В последнем случае концентрация вносимых потенциальных ингибиторов и изменения рН реакционной смеси оказываются минимальными.
При этом на первом этапе метода полимеразной цепной реакции проводится амплификация, то есть многократная сверхрепликация двенадцати независимых полиморфных локусов геномной ДНК человека в монолокусном формате. На втором этапе проводится рестрикция (процесс расщепления) отдельных продуктов ПЦР только для шести локусов, под действием одной общей рестриктазы (специфического бактериального фермента).
Для получения максимально «чистых» изображений с минимальным количеством неспецифических фрагментов ДНК рекомендуется проводить 30 циклов ПЦР. Для получения более «художественных» изображений с дополнительными неспецифическими полосами следует проводить 30 или 35 циклов ПЦР.
При регулярном недостаточном количественном выходе продуктов реакции число циклов ПЦР может быть увеличено, например, до 45.
На третьем этапе продукты ПЦР и рестрикции попарно смешиваются и полученные смеси разделяются в агарозных или неденатурирующих полиакриламидных гелях (ПАГ), наносятся на дорожки гелей с добавлением буфера для нанесения на гель. Присутствие красителей в буфере облегчает нанесение образцов на гель и позволяет в процессе электрофореза контролировать, в какой части геля находятся фрагменты ДНК нужного размера. По крайней мере, на одну крайнюю дорожку гелей наносятся специальные метки, соответствующие нелокусным высокомолекулярным стандартам ДНК человека, служащим для облегчения изучения и анализа копий участков генома ДНК данного человека. Все гелевые дорожки одновременно подвергаются электрофорезу в вертикальной камере размером 20×20 см (VE-20, «Хеликон», Россия) при напряжении 500B в течение двух часов.
По окончании электрофореза гелевые дорожки окрашиваются в растворе бромистого этидия в течение 20 мин, промываются в дистиллированной воде и просматриваются в ультрафиолетовом свете на трансиллюминаторе (длина волны 254 или 302 нм). После этого полученные результаты фикструются сканированием гелей с использованием оранжевого или интерференционного светофильтра с длиной волны 594 нм. Полученные изображения гелей обрабатываются в графических редакторах для улучшения качества изображения.
2
После обработки изображение методом флексопечати наносят на один из слоев твердого материального многослойного носителя информации, выполненный из полимерного материала в виде пленки с поверхностным натяжением 60 дин/см, обработанной для этого самостоятельным электрическим коронным разрядом. Для дополнительной фиксации слой с нанесенным изображением ламинируется прозрачным полимерным слоем.
Так как полученные описанным методом результаты представляют собой вертикальные дорожки, содержащие основные фрагмент ДНК, то оптимальная форма твердого материального многослойного носителя информации, согласно данному примеру выполнения, принята прямоугольной с размещением вертикальных дорожек параллельно малым сторонам вдоль длинной стороны и перпендикулярно ей. Твердый материальный многослойный носитель информации прямоугольной формы заключается в пластиковый контейнер из прозрачного пластика. Для этого он вставляется в контейнер через зазор между его стенками. ДНК-паттерн готов.
Таким образом, получаем простое в изготовлении, долговечное и удобное в использовании средство отображения индивидуальной информации, позволяющее персонализировать биологический объект по одному или нескольким биометрическим параметрам, полученным и спроецированным с повышенной степенью достоверности, для изучения и анализа генетического материала биологического объекта.