СПОСОБ КАЛИБРОВКИ И ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И/ИЛИ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЦЕЛЕВЫХ БАКТЕРИЙ (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF CALIBRATING AND MEASURING SIGNAL AND DEVICE FOR DETECTING AND/OR IDENTIFYING TARGET BACTERIA (OPTIONS)

Перекрестная ссылка на родственные заявки
По настоящей заявке испрашивается приоритет заявки на патент США № 13/802461, озаглавленной «Systems and Methods for Detection of Cells using Engineered Transduction Particles», поданной 13 марта 2013, по которой испрашивается приоритет предварительной заявки на патент США № 61/779177, озаглавленной «Non-Replicative Transduction Particles and Transduction Particle-Based Reporter Systems», поданной 13 марта 2013, каждая из которых включена в настоящее описание посредством ссылки во всей ее полноте.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Варианты осуществления, описанные в настоящем описании, относятся к системам и способам для обнаружения клеток с применением сконструированных трансдукционных частиц. Более конкретно, варианты осуществления, описанные в настоящем описании, относятся к способам для обнаружения бактерий с применением дефектных по репликации трансдукционных частиц в качестве репортерной системы. Варианты осуществления, описанные в настоящем описании, также относятся к контейнеру и устройству, в пределах которого обнаружение бактерий может быть выполнено в интегрированной замкнутой системе с функциональностью ухода.
Обнаружение бактерий, особенно, устойчивых к лекарственным препаратам, является критическим шагом в диагностировании и ограничении распространения бактериальных инфекций. Например, MRSA является устойчивой к лекарственным препаратам версией обычных бактерий Staphylococcus aureus, носителями которых является значительная часть населения в США. Большинство инфекций MRSA возникает в больницах, и может давать высокую смертность (инфекции MRSA убивают приблизительно 19000 человек в США каждый год). Соответственно, существует потребность в эффективной, точной и быстрой идентификации бактериальных штаммов (включая их фенотип и/или генотип и другие молекулярные мишени), которые вызывают инфекцию, таких как MRSA. Особенно важной является возможность идентификации бактериального фенотипа и/или генотипа и других молекулярных мишеней для множества различных образцов (например, человеческие образцы, экологические образцы, растительные образцы, ветеринарные образцы, пищевые образцы и т.п.), с тем чтобы соответствующий курс лечения и контроля мог быть начат своевременно.
Один известный способ для идентификации бактерий включает культивирование бактерий. Культивирование имеет высокую чувствительность, но часто занимает от двух до трех дней (или даже дольше) до получения результата, и поэтому является неподходящим для целей быстрой диагностики или эффективного скрининга. Известные способы культивирования часто выполняются с применением систем, требующих для выполнения анализов хорошо обученного персонала, и поэтому являются неподходящими для применения в множестве различных ситуаций. Известные способы культивирования также являются подверженными загрязнению, которое может привести к ложным положительным результатам и/или ошибочной идентификации бактерий. Кроме того, известные способы культивирования используют специально настроенные протоколы культивирования для идентификации различных видов бактерий, таким образом, проверка широкой бактериальной панели может быстро повысить стоимость.
Прямой бактериальный иммунологический анализ, то есть обнаружение с применением реакции антитела-антигена, представляет собой еще один способ для обнаружения бактерий. Известные способы иммунологического анализа могут выдавать результаты быстрее и с более низкой стоимостью, чем культивирование, но они часто ограничены доступностью селективных антител для представляющего интерес бактериального штамма, и доступные антитела являются подверженными перекрестной реактивности. Такие известные способы также являются менее чувствительными, чем культивирование, в результате чего часто, при этом, имеется требование бактериальной амплификации, которое может увеличить время анализа.
Другие известные способы для обнаружения бактериальных клеток включают выделение и анализ нуклеиновой кислоты, такой как ДНК или РНК. Известные способы для выделения нуклеиновых кислот из образца часто включают несколько обязательных этапов приготовления образцов, для которых требуется дорогое и специализированное оборудование. В частности, такие этапы включают 1) удаление белков из образца, содержащего бактерии или клетки, посредством добавления протеазы; 2) разрушение оставшегося объемного образца с целью высвобождения нуклеиновых кислот, содержавшихся в нем (также называемое лизисом клетки); 3) осаждение нуклеиновой кислоты из образца; 4) промывание и/или другая подготовка нуклеиновой кислоты к дальнейшему анализу; 5) анализ нуклеиновой кислоты с целью идентификации вида. После подготовки образца известные способы анализа могут включать полимеразную цепную реакцию (PCR), генное секвенирование, генный "фингерпринтинг", флуоресценцию, иммунологическое обследование, электрохимическое иммунологическое исследование, микрочипы, любой другой соответствующий способ или комбинацию указанного. PCR имеет широкое коммерческое применение, но часто требует множество этапов, включающих использование дорогих реагентов и аппаратуры. Множество известных способов, включающих PCR, не являются подходящими для «настольного» тестирования (например, они требуют относительно квалифицированного персонала). Кроме того, известные способы PCR используют термоциклирование и/или повышенные температуры, которые могут повысить стоимость, время и/или сложность анализа. Наконец, поскольку в способах PCR для обнаружения последовательностей ДНК лизируются клетки образца, такие способы не могут различить живые и мертвые клетки.
Некоторые известные системы и способы для идентификации клеток включают использование бактериофагов для идентификации и/или обнаружения определенных бактерий. В некоторых известных способах фаги, которые помечены репортерными молекулами, могут применяться для нацеливания и инфицирования конкретного бактериального штамма. После инфицирования фаги могут проходить литический цикл (то есть повреждать клеточную стенку, уничтожая целевые бактерии) и/или лизогенный цикл (то есть репликацию фага вместе с бактериями без уничтожения бактерий), после которого производится обнаружение амплифицированного потомства фага. Такие известные способы, полагающиеся на обнаружение фага, часто включают ограничивающие или сложные этапы шаги. Например, некоторые известные основанные на обнаружении фагов способы для идентификации полагаются на репликацию фага (во время которой бактерии могут подвергаться лизированию), и обычно требуют культивирования клеток для способствования данному процессу. Некоторые известные основанные на обнаружении фагов способы требуют удаления или "развязывания" специфично связанных фагов из образцов с использованием тщательно измеренных и/или контролируемых по pH реагентов. Кроме того, некоторые известные основанные на обнаружении фагов способы полагаются на тщательное измерение количества добавленного фага и/или включают открытие или закрытие реакционной камеры для добавления/удаления реагентов, что может привести к загрязнению и/или преждевременному смешиванию реагентов, что приведет к ошибочным результатам и сделает анализ сложным по своей природе.
Другие основанные на фагах способы используют бактериофагов, которые сконструированы для доставки в целевые бактерии нуклеотида, который может содержать репортерный ген, который вызывает в целевой бактерии экспрессию репортерной молекулы. Некоторые известные способы включают фаги, которые реплицируются во время анализа, однако, это может привести к нежелательному лизированию клеток, внутри которых должны продуцироваться репортерные молекулы. Другие известные основанные на фагах способы используют бактериофаги, в которых функции репликации подавляются в условиях анализа. Такие известные способы, однако, являются трудными для реализации вследствие жесткого диапазона условий (например, температурных условий), при которых функции репликации останутся подавленными. Такие способы не являются легко управляемыми, и, таким образом, могут привести к литической активности. Другие способы предлагают использовать умеренных фагов, которые проходят лизогенный цикл вместо литического цикла. Такие известные способы, однако, также являются подверженными спорадической литической активности. Внедрение нативных жизненных циклов фагов также может привести к ограничению спектра хозяев репортерного фага вследствие иммунитета к вторичной инфекции целевыми клетками, которые могут быть лизогенизированы с профагом. Таким образом, хотя известные способы данного типа были выполнены в академических условиях, они неприменимы в клинических условиях.
В дополнение к вышеописанным недостаткам относительно использования основанных на фагах способов методов способы не используют автоматизацию или аппаратуру для того, чтобы предоставить "блужданию" систему идентификации бактериофага. Например, множество известных систем не обеспечивают эксплуатацию закрытой системы и/или измерение сигнала, который продуцируется определенными репортерными молекулами, например, в качестве примера, реакции флэш-люминесценции. Таким образом, известные системы и способы требуют квалифицированного персонала и тщательного обращения с образцами, что может повысить вероятность ложных положительных или отрицательных результатов.
Таким образом, существует потребность в улучшенном устройстве и способах для быстрого, экономически выгодного и гибкого обнаружения и идентификации бактериальных видов в клинических образцах.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Системы и способы для обнаружения и/или идентификации целевых клеток (например, бактерий) с применением сконструированных вирусных векторов и/или трансдукционных частиц описаны в настоящем описании. В некоторых вариантах осуществления способ включает смешивание некоторого количества трансдукционных частиц в пределах образца. Трансдукционные частицы ассоциированы с целевой клеткой. Трансдукционные частицы являются нереплицируемыми, и сконструированы как содержащие молекулу нуклеиновой кислоты, разработанную с тем, чтобы вызывать продуцирование группы репортерных молекул в целевой клетке. В образце и трансдукционных частицах поддерживается экспрессия группы репортерных молекул, когда целевая клетка присутствует в образце. Принимают сигнал, ассоциированный с количеством репортерных молекул. В некоторых вариантах осуществления величина сигнала не зависит от количества трансдукционных частиц, превышающего предварительно заданное количество.
В некоторых вариантах осуществления контейнер содержит корпус, элемент доставки и привод. Корпус, который может быть съемно соединен с реакционной камерой, задает объем реагента. Элемент доставки соединен с корпусом и задает канал между объемом реагента и реакционной камерой, когда корпус соединен с реакционной камерой. Первая концевая часть элемента доставки расположена в пределах объема реагента, и вторая концевая часть элемента доставки расположена за пределами объема реагента. Привод имеет блок плунжера, расположенный в пределах объема реагента, который может перемещаться в пределах объема реагента вдоль продольной оси корпуса с целью формирования потока или реагент из объема реагента через канал. Элемент доставки сконфигурирован для направления потока реагента, выходящего из второй концевой части элемента доставки в выходном направлении, не параллельном продольной оси корпуса.
В некоторых вариантах осуществления устройство содержит узел удержания, узел активации и привод. Узел удержания включает первое захватное устройство, второе захватное устройство и смещающий элемент. Первое захватное устройство и второе захватное устройство сконфигурированы для контактирования с первой частью контейнера для образцов с целью ограничения перемещения контейнера для образцов. Контейнер для образцов задает реакционный объем и объем реагента. Элемент активации подвижно соединен с узлом удержания и сконфигурирован для зацепления второй части контейнера для образцов с целью передачи реагента из объема реагента в реакционный объем. Привод сконфигурирован для перемещения элемента активации относительно узла удержания между первым положением и вторым положением. В первом положении поверхность элемента активации контактирует с поверхностью узла удержания с целью поддержания первого захватного устройства и второго захватного устройства в открытой конфигурации. Во втором положении поверхность элемента активации находится на расстоянии от поверхности узла удержания с тем, чтобы смещающий элемент приводил первое захватное устройство и второе захватное устройство в закрытую конфигурацию. Блок плунжера элемента активации сконфигурирован для перемещения в пределах объема реагента, когда элемент активации перемещается в направлении второго положения.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой блочную диаграмму системы для идентификации бактерий согласно варианту осуществления
Фиг. 2 и 3 представляют собой схематические иллюстрации картриджа согласно варианту осуществления, в первой конфигурации и второй конфигурации.
Фиг. 4 иллюстрирует блок-схему способа для обнаружения целевой клетки в образце, согласно варианту осуществления.
Фиг. 5 представляет собой схематическую иллюстрацию трансдукционной частицы и сконструированной молекулы нуклеиновой кислоты, содержащейся в ней, согласно варианту осуществления.
На фиг. 6 показана схематическая иллюстрация способа для идентификации целевой клетки, согласно варианту осуществления.
На фиг. 7A и 7B показана схематическая иллюстрация трансдукционных частиц, взаимодействующих с целевыми клетками в первый раз (фиг. 7A) и во второй раз (фиг. 7B), согласно варианту осуществления.
Фиг. 8 иллюстрирует блок-схему способа для идентификации жизнеспособной целевой клетки, согласно варианту осуществления.
Фиг. 9 представляет собой схематическую иллюстрацию состава сконструированной нуклеиновой кислоты, согласно варианту осуществления.
Фиг. 10 иллюстрирует блок-схему способа для генотипной идентификации целевой клетки, согласно варианту осуществления.
На фиг. 11 показана схематическая иллюстрация генотипного способа для идентификации целевой клетки, согласно варианту осуществления.
Фиг. 12-14 представляют собой схематические поперечные разрезы контейнера для образцов согласно варианту осуществления, в первой конфигурации, второй конфигурации и третьей конфигурации, соответственно.
Фиг. 15-17 представляют собой виды сбоку контейнера в сборе согласно варианту осуществления, в первой конфигурации, второй конфигурации и третьей конфигурации, соответственно.
Фиг. 18 представляет собой вид в перспективе контейнера в сборе согласно варианту осуществления.
На фиг. 19 показано покомпонентное изображение контейнера в сборе с фиг. 18.
На фиг. 20 показан вид сверху корпуса, входящего в состав контейнера в сборе с фиг. 19.
На фиг. 21 вид снизу в перспективе корпуса, входящего в состав контейнера в сборе с фиг. 19.
На фиг. 22 показан вид в перспективе контейнера для реагентов, входящего в состав контейнера в сборе с фиг. 19, согласно варианту осуществления.
Фиг. 23-25 представляют собой боковые виды в разрезе части контейнера с фиг. 19 в первой конфигурации, второй конфигурации и третьей конфигурации, соответственно.
На фиг. 26 показан вид в перспективе контейнера в сборе, согласно варианту осуществления.
На фиг. 27 показан вид снизу в перспективе корпуса, входящего в состав контейнера в сборе с фиг. 26.
На фиг. 28 показан боковой вид в разрезе контейнера в сборе с фиг. 26.
Фиг. 29 представляет собой боковой вид в разрезе контейнера в сборе, согласно варианту осуществления.
Фиг. 30-32 представляют собой боковые виды в разрезе контейнера в сборе согласно варианту осуществления, в первой конфигурации, второй конфигурации и третьей конфигурации, соответственно.
На фиг. 33 показано покомпонентный боковой вид в разрезе контейнера в сборе, согласно варианту осуществления.
Фиг. 34-36 представляют собой боковые виды в разрезе контейнера в сборе с фиг. 33 в первой конфигурации, второй конфигурации и третьей конфигурации, соответственно.
Фиг. 37 и 38 представляют собой боковые поперечные схематические иллюстрации контейнера в сборе согласно варианту осуществления в первой конфигурации и второй конфигурации, соответственно.
Фиг. 39 и 40 представляют собой боковые поперечные схематические иллюстрации контейнера в сборе согласно варианту осуществления в первой конфигурации и второй конфигурации, соответственно.
Фиг. 41 представляет собой боковую поперечную схематическую иллюстрацию контейнера в сборе, согласно варианту осуществления.
Фиг. 42 иллюстрирует блок-схему способа обнаружения сигнала, согласно варианту осуществления.
Фиг. 43-45 представляют собой схематические виды сбоку части устройства согласно варианту осуществления, в первой конфигурации, второй конфигурации и третьей конфигурации, соответственно.
Фиг. 46-48 представляют собой схематические виды сбоку части устройства согласно варианту осуществления, в первой конфигурации, второй конфигурации и третьей конфигурации, соответственно.
Фиг. 49 и 50 представляют собой схематические виды сбоку блока обнаружения устройства согласно варианту осуществления, в первой конфигурации и второй конфигурации, соответственно.
На фиг. 51 показан вид в перспективе устройства, согласно варианту осуществления.
На фиг. 52 показан наклонный вид спереди устройства с фиг. 51 с открытой крышкой.
На фиг. 53 показан наклонный вид спереди корпуса, входящего в состав устройства с фиг. 51.
На фиг. 54 показан вид сзади корпуса, показанного на фиг. 53.
На фиг. 55-57 показаны виды в перспективе части внутренних компонентов и подсистем устройства с фиг. 51 с корпусом, удаленным для ясности.
На фиг. 58 показан вид в перспективе источника питания, входящего в состав устройства с фиг. 51.
На фиг. 59 показан вид в перспективе процессора, входящего в состав устройства с фиг. 51.
На фиг. 60 показан вид в перспективе коммуникационного модуля, входящего в состав устройства с фиг. 51.
На фиг. 61 показан вид в перспективе устройства с фиг. 51 в первой конфигурации.
На фиг. 62 показан вид в перспективе картриджа, входящего в состав устройства с фиг. 51.
На фиг. 63 показан вид в перспективе приемника картриджа, входящего в состав устройства с фиг. 51.
Фиг. 64 представляет собой вид сбоку картриджа с фиг. 62 и приемника картриджа с фиг. 63 в соединенной конфигурации.
На фиг. 65 показан вид в перспективе узла нагревателя, входящего в состав устройства с фиг. 51.
Фиг. 66 представляет собой частичное изображение в разобранном виде узла нагревателя с фиг. 65.
На фиг. 67 показан вид сзади блока нагревателя с фиг. 65.
Фиг. 68 представляет собой вид в перспективе узла привода, входящего в состав устройства с фиг. 51, согласно варианту осуществления.
На фиг. 69 показан вид спереди узла привода с фиг. 68.
На фиг. 70 и 71 показан узел привода с фиг. 68 в первой конфигурации и второй конфигурации, соответственно.
На фиг. 72 показан вид в перспективе системы электронной схемы для управления узлом привода, входящим в состав устройства с фиг. 51.
На фиг. 73 показан вид в перспективе узла манипулятора согласно варианту осуществления, входящему в состав устройства с фиг. 51.
На фиг. 74 показано покомпонентное изображение узла манипулятора Фиг. 73.
На фиг. 75 показан вид сбоку узла манипулятора с фиг. 73 в первой (или «открытое захватное устройство») конфигурации.
На фиг. 76 показан вид сбоку узла манипулятора с фиг. 73 во второй (или «закрытое захватное устройство») конфигурации.
На фиг. 77 показан вид в перспективе узла манипулятора с фиг. 73 во второй («закрытое захватное устройство») конфигурации и транспортировка контейнера.
На фиг. 78 и 79 показан вид сбоку узла манипулятора с фиг. 73 в первой («открытое захватное устройство») конфигурации и зацепление контейнера.
На фиг. 80 показано боковое поперечное сечение узла манипулятора с фиг. 78 в открытой конфигурации и зацепление контейнера в операции «первого погружения».
На фиг. 81 показано боковое поперечное сечение узла манипулятора с фиг. 73 во второй («закрытое захватное устройство») конфигурации.
Фиг. 82 и 83 представляют собой виды сбоку и в перспективе, соответственно, узла манипулятора с фиг. 73 в третьей конфигурации («закрытое захватное устройство») конфигурации, зацепляющей контейнер в операции «второго погружения».
На фиг. 84 показано боковое сечение узла манипулятора с фиг. 82.
На фиг. 85 показан вид в перспективе узла детектора, согласно варианту осуществления, входящему в состав устройства с фиг. 51.
На фиг. 86 показан вид сверху части узла детектора с фиг. 85.
На фиг. 87 показан вид в перспективе узла детектора с фиг. 85 с удаленным корпусом.
На фиг. 88 показано покомпонентное изображение узла детектора с фиг. 85 с удаленным корпусом.
На фиг. 89 показан вид в перспективе заслонки, включенной в состав узла детектора с фиг. 85, согласно варианту осуществления.
На фиг. 90 показано боковое поперечное сечение заслонки с фиг. 89.
Фиг. 91-94 представляют собой боковые виды в разрезе узла детектора с фиг. 85 в первой конфигурации, второй конфигурации, третьей конфигурации и четвертой конфигурации, соответственно.
На фиг. 95 показан вид в перспективе электрической схемы, включенной в состав устройства с фиг. 51 для управления узлом детектора с фиг. 85, согласно варианту осуществления.
Фиг. 96 иллюстрирует блок-схему способа для приема сигнала, согласно варианту осуществления.
Фиг. 97 иллюстрирует блок-схему способа для манипулирования контейнером, согласно варианту осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Системы и способы для обнаружения и/или идентификации целевых клеток (например, бактерий) с применением сконструированных вирусных векторов и/или трансдукционных частиц описаны в настоящем описании. В некоторых вариантах осуществления способ включает смешивание некоторого количества трансдукционных частиц в пределах образца. Трансдукционные частицы ассоциированы с целевой клеткой. Другими словами, трансдукционные частицы разработаны для связывания и доставки молекулы нуклеиновой кислоты в целевую клетку. Трансдукционные частицы являются нереплицируемыми, и сконструированы как содержащие молекулу нуклеиновой кислоты, разработанную для вызывания продуцирования группы репортерных молекул в целевой клетке. В образце и трансдукционных частицах поддерживается экспрессия группы репортерных молекул, когда целевая клетка присутствует в образце. Принимают сигнал, ассоциированный с количеством репортерных молекул. В некоторых вариантах осуществления величина сигнала не зависит от количества трансдукционных частиц, когда оно превышает предварительно заданное количество.
В некоторых вариантах осуществления способ для обнаружения целевой клетки включает смешивание с образцом группы трансдукционных частиц, ассоциированных с целевой клеткой. Трансдукционные частицы сконструированы как содержащие молекулу нуклеиновой кислоты, разработанную для вызывания продуцирования группы репортерных молекул в целевой клетке. Трансдукционные частицы свободны от ДНК дикого типа, которая способна демонстрировать вирусные функции дикого типа, ассоциированные с вирусом, из которого получена группа трансдукционных частиц. Образец и группа трансдукционных частиц поддерживаются таким образом, что группа репортерных молекул экспрессируется только тогда, когда целевая клетка присутствует в образце. Затем принимают сигнал, ассоциированный с некоторым количеством репортерных молекул. В некоторых вариантах осуществления величина сигнала не зависит от количества трансдукционных частиц, когда оно превышает предварительно заданное количество. Другими словами, в некоторых вариантах осуществления, мощность сигнала по существу независима от количества группы трансдукционных частиц.
В некоторых вариантах осуществления способ для обнаружения целевой клетки включает смешивание в пределах образца группы трансдукционных частиц, ассоциированных с целевой клеткой. Группа трансдукционных частиц разработана как неспособная к лизогенной репликации, и как содержащая молекулу нуклеиновой кислоты, разработанную для вызывания. Образец и группа трансдукционных частиц поддерживаются таким образом, что группа репортерных молекул экспрессируется только тогда, когда целевая клетка присутствует в образце. Способ также включает прием сигнала, ассоциированного с количеством репортерных молекул в группе.
В некоторых вариантах осуществления контейнер содержит корпус, первый привод и второй привод. Корпус сконфигурирован для съемного соединения с реакционной камерой (которая, например, может содержать образец, включающий целевую клетку). Корпус задает первый объем реагента и второй объем реагента, и содержит элемент доставки, который задает первый канал между первым объемом реагента и реакционной камерой и второй канал между вторым объемом реагента и реакционной камерой. Первый привода имеет блок плунжера, расположенный в пределах первого объема реагента, и блок зацепления, сконфигурированный с возможностью манипулирования им с целью перемещения блока плунжера в пределах первого объема реагента. Второй привод имеет блок плунжера, расположенный в пределах второго объема реагента, и блок зацепления второго привода, сконфигурированный с возможностью манипулирования им с целью перемещения блока плунжера в пределах второго объема реагента. Блок зацепления второго привода, по меньшей мере, частично окружает блок зацепления первого привода.
В некоторых вариантах осуществления контейнер содержит корпус, элемент доставки и привод. Корпус, который может быть съемно соединен с реакционной камерой (которая, например, содержит целевую клетку), задает объем реагента. Элемент доставки соединен с корпусом и задает канал между объемом реагента и реакционной камерой, когда корпус соединен с реакционной камерой. Первая концевая часть элемента доставки расположена в пределах объема реагента, и вторая концевая часть элемента доставки расположена за пределами объема реагента. Привод имеет блок плунжера, расположенный в пределах объема реагента, который может быть перемещен в пределах объема реагента вдоль продольной оси корпуса с целью создания потока или реагент из объема реагента через канал. Элемент доставки сконфигурирован для направления потока реагента, выходящего из второй концевой части элемента доставки в выходном направлении, не параллельном продольной оси корпуса.
В некоторых вариантах осуществления контейнер содержит корпус, элемент доставки, и привод. Корпус задает объем реагента и съемно соединен с реакционной камерой. Элемент доставки соединен с корпусом и задает канал между объемом реагента и реакционной камерой, когда корпус соединен с реакционной камерой. Первая концевая часть элемента доставки расположена в пределах объема реагента и задает первую часть канала. Вторая концевая часть элемента доставки расположена вне корпуса и задает вторую часть канала. Центральная линия второй части канала имеет угловое смещение относительно центральной линии первой части канала. Привод имеет блок плунжера, расположенный в пределах объема реагента, и сконфигурирован с возможностью перемещения в пределах камеры реагента вдоль продольной оси корпуса с целью создания потока реагента от объема реагента через канал.
В некоторых вариантах осуществления способ для обнаружения целевой клетки включает размещение реакционной камеры, содержащей образец и группу репортерных молекул, в функциональном соединении с детектором. Реагент передают в реакционную камеру через элемент доставки таким образом, что реагент протекает вдоль поверхности реакционной камеры и в образец. Таким образом минимизируется аэрация образца и реагента и/или образование пузырьков в пределах образца. Реагент разработан для реагирования с группой репортерных молекул с целью обеспечения возможности и/или улучшения выдачи сигнала, ассоциированного с количеством групп репортерных молекул. Сигнал принимается детектором.
В некоторых вариантах осуществления устройство содержит элемент удержания, элемент активации и привод. Элемент удержания сконфигурирован для контактирования с первой частью контейнера для образцов, который задает реакционный объем и объем реагента, с целью ограничения перемещения контейнера для образцов. Элемент активации соединен с элементом удержания и сконфигурирован для зацепления второй части контейнера для образцов с целью передачи реагента из объема реагента в реакционный объем. Привод сконфигурирован для перемещения элемента активации относительно элемента удержания между первым положением, вторым положением и третьим положением. В первом положении элемент удержания сконфигурирован с расположением на расстоянии от первой части контейнера для образцов. Во втором положении элемент активации сконфигурирован с расположением на расстоянии от второй части контейнера для образцов, и элемент удержания сконфигурирован для контактирования с первой частью контейнера для образцов. В третьем положении элемент активации сконфигурирован для зацепления со второй частью контейнера для образцов с целью передачи реагента таким образом, чтобы элемент удержания находился в контакте с первой частью контейнера для образцов.
В некоторых вариантах осуществления устройство содержит узел удержания, узел активации и привод. Узел удержания включает первое захватное устройство, второе захватное устройство и смещающий элемент. Первое захватное устройство и второе захватное устройство сконфигурированы для контактирования с первой частью контейнера для образцов с целью ограничения перемещения контейнера для образцов. Контейнер для образцов задает реакционный объем и объем реагента. Элемент активации подвижно соединен с узлом задержания и сконфигурирован для зацепления второй части контейнера для образцов с целью передачи реагента от объема реагента в реакционный объем. Привод сконфигурирован для перемещения элемента активации относительно узла удержания между первым положением и вторым положением. В первом положении поверхность элемента активации контактирует с поверхностью узла удержания с целью поддержания обслужить первого захватного устройства и второго захватного устройства в открытой конфигурации. Во втором положении поверхность элемента активации размещена на расстоянии от поверхности узла удержания таким образом, чтобы смещающий элемент приводил первое захватное устройство и второе захватное устройство в закрытую конфигурацию. Блок плунжера элемента активации сконфигурирован для перемещения в пределах объема реагента, когда элемент активации перемещается в направлении второго положения.
В некоторых вариантах осуществления устройство содержит корпус и заслонку, имеющую часть, подвижно размещаемую в пределах корпуса между первым положением заслонки и вторым положением заслонки. Корпус задает канал, сконфигурированный для приема контейнера для образцов, и дополнительно задает объем обнаружения, сконфигурированный для приведения канала во взаимодействие с детектором. Корпус содержит первую уплотняющую поверхность и вторую уплотняющую поверхность. Первая часть контейнера для образцов и первая уплотняющая поверхность сконфигурированы для изолирования объема обнаружения от объема за пределами корпуса, когда вторая часть (например, дальняя концевая часть) контейнера для образцов расположена в пределах объема обнаружения. Уплотняющая поверхность заслонки и вторая уплотняющая поверхность корпуса сконфигурированы для изолирования объема обнаружения от канала корпуса, когда заслонка находится в первом положении заслонки. Канал корпуса находится во взаимодействии с объемом обнаружения, когда заслонка находится во втором положении заслонки.
В некоторых вариантах осуществления устройство содержит корпус и заслонку, имеющую часть, размещен с возможностью перемещения в пределах корпуса между первым положением заслонки и вторым положением заслонки. Корпус задает канал, сконфигурированный для приема контейнера для образцов, и также задает объем обнаружения, сконфигурированный для помещения канала во взаимодействие с детектором. Блок активизации заслонки сконфигурирован для зацепления дальней концевой части контейнера для образцов с целью перемещения заслонки из первого положения заслонки во второе положение заслонки, когда дальняя концевая часть контейнера перемещается в направлении объема обнаружения. Уплотняющая поверхность заслонки и уплотняющая поверхность корпуса сконфигурированы для изолирования объема обнаружения от канала корпуса, когда заслонка находится в первом положении заслонки. Канал корпуса находится во взаимодействии с объемом обнаружения, когда заслонка находится во втором положении заслонки.
В некоторых вариантах осуществления устройство содержит корпус и заслонку, расположенную в пределах корпуса между первым положением заслонки и вторым положением заслонки. Корпус задает канал, сконфигурированный для приема контейнера для образцов, и также задает объем обнаружения, сконфигурированный для помещения канала во взаимодействие с детектором. Заслонка задает калибровочный разъем, сконфигурированный для приема калибровочного источника света, такого как, например, LED. Уплотняющая поверхность заслонки и соответствующая уплотняющая поверхность корпуса сконфигурированы для изолирования объема обнаружения от канала корпуса, когда заслонка находится в первом положении заслонки. Калибровочный разъем находится во взаимодействии с объемом обнаружения, когда заслонка находится в первом положении заслонки. Канал корпуса находится во взаимодействии с объемом обнаружения, и калибровочный разъем изолирован от объема обнаружения, когда заслонка находится во втором положении заслонки.
В некоторых вариантах осуществления способ для приема сигнала включает прием первого сигнала, ассоциированного с величиной светового излучения в объеме обнаружения в первый раз. Объем обнаружения оптически изолирован от канала подвижной заслонкой, которая находится в первом положении. Способ также включает приложение силы к контейнеру для образцов, по меньшей мере, частично расположенному в пределах канала, таким образов, что дальняя концевая часть контейнера для образцов перемещает заслонку из первого положения во второе положение, и таким образом, что дальняя концевая часть контейнера для образцов располагается в пределах объема обнаружения. В этой конфигурации канал находится в оптической связи с объемом обнаружения. Способ также включает прием второго сигнала, ассоциированного с величиной светового излучения в объеме обнаружения во второй раз, когда дальняя концевая часть контейнера для образцов находится в объеме обнаружения.
Как описано в настоящем описании, термины "ген", "ДНК" и "нуклеотид" означают целую генетическую последовательность или часть генетической последовательности целевых бактерий или вектора.
Как описано в настоящем описании, термин "плазмида" означает сконструированный ген, последовательность и/или молекулу, содержащуюся в пределах вектора, который содержит регуляторные элементы, последовательности нуклеиновых кислот, гомологичные целевым генам, и различные репортерные конструкции для вызывания экспрессии репортерных молекул в пределах жизнеспособной клетки и/или когда внутриклеточная молекула присутствует в пределах целевой клетки.
Системы, устройства и способы для обнаружения и идентификации целевых клеток (например, бактерий) могут включать трансдукционную частицу, которая может идентифицировать и связываться с целевой клеткой и доставлять в целевую клетку сконструированный нуклеотид. Как показано на блочной диаграмме с фиг. 1, в некоторых вариантах осуществления система 100 содержит генетически сконструированную трансдукционную частицу 110, контейнер 120, репортер 130, и устройство 140 обнаружения. Как подробно описано в настоящем описании, система 100 сконфигурирована для манипулирования, обслуживания и/или активизации контейнера 120 и/или устройства 140 обнаружения таким образом, чтобы трансдукционная частица 110 могла, при смешивании с образцом S, который содержит конкретную цель, производить репортер 130. Таким образом, система 100 и способы, ассоциированные с ней, могут считаться "переключаемым" анализом, что означает отсутствие какого-либо количества репортера 130 в образце до появления условий (например, присутствия целевой клетки) для продуцирования репортера 130.
Трансдукционная частица 110 может представлять собой любую подходящую частицу, способную доставлять посредством трансдукции невирусную ДНК и/или РНК в целевую клетку. Например, в некоторых вариантах осуществления, трансдукционная частица может быть получена из бактериофага, или может являться небиологически полученным вектором, который способен к введению молекул нуклеиновой кислоты в целевые бактерии в образце S. Трансдукционная частица 110 дополнительно сконструирована и/или сконфигурирована для переноса сконструированной молекулы, например, рекомбинантной ДНК, РНК, нуклеотида, плазмиды, рибозима, аптамера и/или белка. В некоторых вариантах осуществления трансдукционная частица 110 не содержит ДНК из вирусного вектора (например, бактериофага), из которого она была получено. Другими словами, в некоторых вариантах осуществления трансдукционная частица представляет собой вирусный вектор, свободный от ДНК дикого типа, способной демонстрировать вирусные функции дикого типа, ассоциированные с вирусом, из которого получен вирусный вектор. В некоторых вариантах осуществления трансдукционная частица включает любую из трансдукционных частиц, описанных в настоящем описании.
В некоторых вариантах осуществления трансдукционная частица 110 неспособна к репликации через литический или через лизогенный цикл. Посредство удаления всех форм репликации из трансдукционной частицы, целевые клетки будут поддерживаться (то есть не будут разрушены, уничтожены или лизированы) во время продуцирования репортерных молекул, в результате чего повышается точность и надежность способов, выполняемых с их помощью. Таким образом, анализы, описанные в настоящем описании, снижают и/или устраняют вероятность ложного отрицательного результата, что делает способы применимыми в клинических условиях. В частности, поскольку вирусные функции или вирусные частицы дикого типа могут демонстрировать лизогенную репликацию и требовать возможности литической репликации, попытки подавить функции репликации (например, литический цикл), возможно, не обеспечивают достаточную уверенность в том, что литический цикл не будет происходить в некоторой совокупности анализов. Для того, чтобы продемонстрировать преимущества применения трансдукционной частицы, в которой устранена возможность репликации, литическое действие двух умеренных фагов S. aureus на десять клинических штаммов MRSA была исследована в анализе образования бляшек. Как показано в таблице 1, фаг phi11 продемонстрировала литическое действие на каждом из десяти клинических штаммов MRSA, и фаг phi80alpha продемонстрировал литическое действие на шести из десяти клинических штаммов MRSA Как показано, в анализах, полагающихся на естественный лизогенный цикл фагов (например, умеренных фагов, которые были протестированы), можно ожидать спорадического проявления литической активности. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления, трансдукционная частица 110, и другие трансдукционные частицы, описанные в настоящем описании, сконструированы как нереплицируемые или лишенные репликации (то есть неспособные к репликации).
Таблица 1
Штамм MRSA
Тип PFFGE phi11
phi80alpha
1.
USA200
x
2.
USA1000
x
3.
USA800
x
x
4.
USA300
x
x
5.
USA300
x
x
6.
USA100
x
7.
USA300
x
x
8.
USA100
x
9.
USA300
x
x
10.
USA100
x
x
Трансдукционная частица 110 характеризуется, как ассоциированная и/или специфичная для одной или более целевых клеток. Другими словами, трансдукционная частица 110 разработана для связывания с молекулой нуклеиновой кислоты и ее доставки в целевую клетку. Например, трансдукционная частица может быть выбрана, сконструирована и/или продуцирована для связывания с любыми бактериями, например, Escherichia, Mycobacterium, Staphylococcus, Listeria, Clostridium, Enterococcus, Streptococcus, Helicobacter, Rickettsia, Haemophilus, Xenorhabdus, Acinetobacter, Bordetella, Pseudomonas, Aeromonas, Actinobacillus, Pasteurella, Vibrio, Legionella, Bacillus, Calothrix, Methanococcus, Stenotrophomonas, Chlamydia, Neisseria, Salmonella, Shigella, Campylobacter и Yersinia.
В некоторых вариантах осуществления нереплицируемая трансдукционная частица 110, так же как любая из нереплицируемых трансдукционных частиц, описанных в настоящем описании, может быть разработана посредством упаковки нуклеиновой кислоты в структурные компоненты вируса и/или бактериофага, при этом упакованная нуклеиновая кислота не демонстрирует нативные функции вируса и/или бактериофага, которые позволяют вирусу и/или бактериофагу реплицироваться через литический или лизогенный путь.
В одном из вариантов осуществления может быть разработана система упаковки плазмиды, в котором ген малой терминазы, содержащий pac-сайт или профага pac-типа, удаляется и затем комплементарно дополняется через плазмиду. Когда индуцируется литический цикл лизогенизированного профага, система упаковки бактериофага упаковывает ДНК плазмиды в структурные компоненты бактериофага-потомка вместо того, чтобы упаковать собственную ДНК бактериофага. Система упаковки таким образом продуцирует нереплицируемые трансдукционные частицы, несущие плазмидную ДНК.
В другом варианте осуществления системы упаковки геномных островов (GI) могут быть использованы таким образом, чтобы последовательности экзогенных нуклеиновых кислот упаковываются бактериофагом. Это может быть выполнено посредством включения таких последовательностей экзогенных нуклеиновых кислот в GI. Природные системы GI-упаковки в результате дают как нереплицируемые GI-содержащие трансдукционные частицы, так и собственного репликативного фага, таким образом, в целях исключения собственного фага из этого процесса, удаляют ген малой терминазы профага. Последовательность гена малой терминазы содержит последовательность pac-сайта нативного фага, и, таким образом, это удаление обеспечивает эффект предотвращения упаковки ДНК собственного фага. Если в то же время GI, который будет упакован, будет содержать свой собственный pac-сайт и ген малой терминазы, который экспрессирует соответствующий белок малой терминазы, то только ДНК GI будет поддаваться упаковке в этой системе. Посредством включения экзогенной ДНК в эту систему, могут продуцироваться нереплицируемые трансдукционные частицы, которые содержат ДНК GI и экзогенную ДНК.
Трансдукционная частица 110 может быть также продуцирована и/или сконструирована как содержащая гены и/или молекулу нуклеиновой кислоты для экспрессии репортера 130, который может быть обнаружен (например, с помощью устройства 140). Репортер 130 может быть любой молекулой бактериальной люциферазы, эукариотической люциферазы, флуоресцентным белком (например, GFP, и т.д.), ферментом, подходящим для колориметрического обнаружения (например, пероксидаза хрена), белком, подходящим для иммунологического анализа (например, белок A, и т.д.), пептид или пептидная метка, подходящие для иммунологического анализа (например, 3X FLAG, и т.д.) и/или нуклеиновая кислота, которая функционирует как аптамер или которая демонстрирует ферментную активность. Более подробно, трансдукционная частица 110 не производит репортер 130 автономно и/или не содержит репортер 130. Вместо этого трансдукционная частица 110 сконфигурирована для передачи сконструированной молекулы нуклеиновой кислоты, содержащейся в ней, в целевую клетку, например, бактерии, с тем чтобы сконструированная молекула нуклеиновой кислоты использовала естественные функции транскрипции и трансляции бактериальной ДНК для продуцирования репортера 130. Таким образом, репортер 130 может считаться "переключаемым" репортером, что означает отсутствие какого-либо количества репортера 130 в образце до появления условий (например, присутствия целевой клетки) для продуцирования репортера 130. Таким образом, способы, описанные в настоящем описании, не включают промывку от несвязанного репортера 130, какое-либо вычитание сигнала в целях учета начальных количеств репортера и т.п. Таким образом, система 100 и способы, ассоциированные с ней, позволяют разработать гомогенный анализ. Кроме того, не требуется какое-либо циклическое изменение температуры, и нагревание при низкой температуре, например, 37 градусов Цельсия, в течение короткого периода времени может быть достаточным.
Репортерная система, разработанная для вызывания экспрессии репортера 130, и любая из репортерных систем, раскрытых в настоящем описании, может быть разработана для сообщения о присутствии жизнеспособных бактерий и/или целевых клеток, посредством внедрения в нереплицируемую трансдукционную частицу 110 (или любую другую трансдукционную частицу, раскрытую в настоящем описании) репортерной молекулы под управлением промотора. Когда эта трансдукционная частица 110 вводит репортерную систему в клетку в пределах круга хозяев трансдукционной частицы 110, промотор способен управлять экспрессией репортерных молекул.
В одном из вариантов осуществления репортерный анализ MSSA/MRSA может быть разработан и/или выполнен с применением любой соответствующей системы и способа в соответствии с описанным в настоящем описании (такой как, например, система 1000). В таких вариантах осуществления нереплицируемая трансдукционная частица (например, трансдукционная частица 110, трансдукционная частица 160 и т.п.) разработана из S. aureus-специфичного бактериофага, и в нее встроены гены бактериальной люциферазы luxAB под управлением конститутивного промотора. Когда эта трансдукционная частица вводит репортерную систему в S. aureus, конститутивный промотор может экспрессировать luxAB, подходящую для сообщения относительно наличия жизнеспособного S. aureus. Если, кроме того, антибиотик цефокситин, или подобный антибиотик, также добавляется до или одновременно со смешиванием трансдукционных частиц с клетками S. aureus, если клетки не содержат и не экспрессируют ген mecA, то luxAB не будет экспрессироваться в анализе, таким образом указывая, что клетки представляют собой MSSA (то есть чувствительны к ингибированию цефокситином). Если, однако, клетки действительно будут содержать и экспрессировать ген mecA, то luxAB будет экспрессироваться в анализе, таким образом указывая, что клетки представляют собой MRSA (то есть устойчивы к ингибированию цефокситином).
Хотя он описан как разрабатываемый для сообщения относительно наличия жизнеспособных бактерий, в других вариантах осуществления репортер 130 и любая из применимых репортерных систем (например, репортер 630) может быть разработана для сообщения относительно наличия целевых генов в пределах целевых бактерий. В этой системе репортерный ген без промотора размещается в направлении по ходу транскрипции относительно последовательности нуклеиновой кислоты, которая гомологична к последовательности целевого гена, и эта конструкция репортера встраивается в нереплицируемую трансдукционную частицу. Когда трансдукционная частица вводит конструкцию репортера в целевую клетку, репортерный ген не будет экспрессирован, если целевая клетка не содержит целевой ген, и событие гомологичной рекомбинации интегрирует репортерный ген в пределах локусов целевых генов в целевой клетке таким образом, что репортерный ген становится функционально связанным с промотором целевого гена в пределах целевой клетки.
В одном таком варианте осуществления репортерная система MRSA может быть разработана посредством встраивания в специфичную для S. aureus нереплицируемую трансдукционную частицу (например, трансдукционную частицу 110, трансдукционную частицу 160 и т.п.) репортерной конструкции, состоящей из последовательности нуклеиновой кислоты, которая гомологична гену mecA в направлении против хода транскрипции от не имеющих промотора генов бактериальной люциферазы, luxAB. Когда трансдукционная частица вводит конструкцию репортера в целевую клетку S. aureus, репортерный ген не будет экспрессироваться, если целевая клетка не содержит целевой ген mecA, и событие гомологичной рекомбинации встраивает гены luxAB в пределах локусов mecA в целевой клетке таким образом, что репортерный ген становится функционально связанным с промотором гена mecA в пределах целевой клетки.
В некоторых вариантах осуществления трансдукционная частица 110, молекула нуклеиновой кислоты, содержащаяся в пределах трансдукционной частицы 110 и/или репортерные системы, ассоциированные с ней, могут содержать любую из частей рекомбинантных бактериофагов, показанных и описанных в публикации патента США № 2010/0112549, озаглавленной «Microorganism Detection Method and Apparatus», зарегистрированной в качестве международной заявки на патент 18 апреля 2008, которая включена в настоящее описание посредством ссылки во всей ее полноте.
Образец S может являться любым образцом, который, возможно, содержит целевые бактерии, например, человеческий носовой мазок, кровь, мочу, ветеринарные образцы, продовольственные образца, и/или экологические образцы. В некоторых вариантах осуществления образец S может представлять собой необработанный образец, полученный из источника, который не нуждается ни в какой подготовке, например, какие-либо этапы разделения или промывания не являются необходимыми. Таким образом, система 100 и способы, ассоциированные с ней, являются гомогенными. В некоторых вариантах осуществления образец S может содержать низкую концентрацию целевых клеток (например, носовой мазок для обнаружения MRSA). При применении для таких образцов, система 100 и способы, ассоциированные с ней, могут включать период нагревателя и/или инкубации для способствования клеточной репликации, которая приводит к более высокому продуцированию репортерных молекул 130, например, с целью генерации сигнала, который превышает минимальный порог сигнала.
В других вариантах осуществления образец S может иметь более высокую концентрацию целевых клеток (например, положительная бактериальная гемокультура). В таких случаях репликации клетки не является необходимой для выдачи положительного сигнала, достаточного для идентификации целевой клетки. В некоторых таких вариантах осуществления, образец может выдерживаться при особых условиях, например, выдерживаться при температуре, превышающей либо равной приблизительно комнатной температуре, 25 градусам Цельсия, или 37 градусам Цельсия в течение предварительно заданного интервала времени, например, менее чем приблизительно 4 часа. В таких вариантах осуществления температура и интервал времени, при которых выдерживается образец S, являются такими, чтобы количество продуцированных репортерных молекул 130 было достаточным для генерации измеримого сигнала независимо от репликации клетки. В таких вариантах осуществления, образец может выдерживаться при предварительно заданной температуре в течение более длинного интервала времени, например, 6 часов, 8 часов, до 18 часов, или даже дольше.
В некоторых вариантах осуществления, контейнер 120, который может содержать первый реагент, например, бактериальное питательное вещество или питательную среду (например, минимальную питательную среду) и/или соответствующий буфер (например, Amies, PBS, TRIS, HEPES, и т.д.) для поддержания целевой клетки в жизнеспособном состоянии, способствования росту бактериальных клеток и т.п. В некоторых вариантах осуществления антибиотик, например, цефокситин, также может быть включен в первый реагент, например, когда планируется анализ жизнеспособных клеток. Образец S, содержащий целевую клетку, может быть добавлен в контейнер для образцов 120 до добавления трансдукционной частицы 110 в контейнер для образцов 120 согласно любому из способов и с применением любого из устройств, описанных в настоящем описании. Если целевые клетки присутствуют, трансдукционная частица 110 переносит последовательность нуклеиновой кислоты, содержащуюся в ней, в целевую клетку, с тем чтобы нуклеотид, содержавшийся в трансдукционной частице 110, интегрировался с генами целевой клетки, например, бактерии-хозяина. В некоторых вариантах осуществления контейнер 120 сконфигурирован для жидкостной изоляции образца S от области вне контейнера 120. В таких вариантах осуществления трансдукционная частица 110 поддерживается в жидкостной изоляции от образца S до того, как трансдукционная частица 110 будет смешана с ним. В некоторых вариантах осуществления поддержание может включать поддержание образца S в течение такого периода времени, чтобы количество молекул из множества репортерных молекул 130 было достаточным для выдачи сигнала независимо от репликации целевой клетки. Как описано в настоящем описании, смешивание включает размещение трансдукционной частицы 110 в образце S в условиях поддержания изоляции между областью и контейнером 120.
В некоторых вариантах осуществления контейнер 120 может быть сконфигурирован для содержания любого дополнительного реагента, который разработан для реагирования с репортерными молекулами 130 с целью выдачи, катализации или улучшения генерации сигнала. Например, репортерная молекула 130 может являться люциферазой, и контейнер 120 может быть сконфигурирован для содержания альдегидного реагента, разработанного для вызова инициирования и/или катализирования реакции люминесценции, которая может быть обнаружена по выдаче сигнала. В некоторых вариантах осуществления реагент может содержать 6-углеродный альдегид (гексанал), 13-углеродный альдегид (тридеканал) и/или 14-углеродный альдегид (тетрадеканал), включая все переменные длины углеродных цепей в интервале между ними. В некоторых вариантах осуществления контейнер 120 может быть сконфигурирован для поддержания дополнительного реагента в жидкостной изоляции от образца S до помещения в образец S. Таким образом, сроки доставки дополнительного реагента в образец S можно контролировать. В некоторых вариантах осуществления система 100 может содержать механизм для добавления дополнительного реагент в любое соответствующее время и/или любым соответствующим способом с целью индуцирования обнаруживаемого сигнала. Например, как описано более подробно в настоящем описании, в некоторых вариантах осуществления система 100 и/или контейнер 120 может содержать механизм для передачи дополнительного реагента в образец S с предварительно заданной скоростью (или объемной скоростью потока) для способствования требуемому уровню смешивания.
Устройство 140 может представлять собой любой соответствующий устройство для обнаружения молекулы репортера 130 и/или реакции, катализируемой молекулой репортера 130. Например, устройство 140 может содержать оптические (например, трубки фотоумножителя, флуорометры, спектрометры, колориметрическое обнаружение в анализе бокового сдвига, основанное на визуализации обнаружение, CCD, детекторы люминесценции для обнаружения обнаружить биолюминесценцию, колориметрические или флуорометрические микрочипы) и/или электрические средства обнаружения (например, электрохимические амперометрические, потенциометрические, кондуктометрические, импедиметрические и/или любые другие электрохимические чувствительные элементы).
В некоторых вариантах осуществления система 100 и/или способы, ассоциированные с ней, могут быть сконфигурированы для выполнения быстрого тестирования, которое не требует какой-либо амплификации целевых клеток. При применении системы 100 и способов, описанных в настоящем описании, относительно небольшое время, например, 1 час, 2 часа, 3 часа или 4 часа, вплоть до 18 часов может быть необходимым для того, чтобы целевая клетка, содержащая последовательность нуклеиновой кислоты из трансдукционной частицы 110, продуцировала достаточное количество репортерных молекул 130, которое может быть обнаружено. В некоторых вариантах осуществления система 100 может быть сконфигурирована как замкнутая система после сбора образца S и/или добавления трансдукционной частицы 110. Другими словами, в некоторых вариантах осуществления, контейнер поддерживается в жидкостной изоляции от внешней среды после добавления образца S. Это может, например, снизить вероятность загрязнения. Как описано выше, поскольку в системе 100 может быть размещен необработанный образец, система 100 и способы, ассоциированные с ней, не требуют каких-либо этапов промывания или отвода жидкости от образца S. Поэтому систему 100 легко эксплуатировать, она является быстрой, недорогой и легко автоматизируемой. В некоторых вариантах осуществления система 100 может представлять собой платформенную систему, которая может быть сконфигурирована для функционирования в различных режимах, например, сообщения о жизнеспособных клетках, сообщения о генах, измерения бактериальной устойчивости и/или чувствительности к антибиотикам и/или обнаружения бактериального токсина, и т.д. Дополнительные примеры компонентов и способов, ассоциированных с системой 100 и/или дополнительных для системы 100, описаны далее.
Фиг. 2 и 3 представляют собой схематические иллюстрации системы 1000 согласно варианту осуществления. Система 1000 сконфигурирована для коммуникационного соединения с любой соответствующей лабораторной информационной системой (LIS) 1900, и содержит устройство 1100, который сконфигурирован для манипулирования и/или приема контейнера 1700. Система 1000 может применяться для идентификации целевых клеток в клинической среде согласно любому соответствующему способу, такому как любой из способов, описанных в настоящем описании.
Контейнер 1700 может представлять собой любой соответствующей контейнер, которым может манипулировать и/или который может приводить в движение устройство 1100 или любые другие устройства, описанные в настоящем описании. Контейнер 1700 определяет внутренний объем, в пределах которого образец S может быть размещен, как показано стрелкой AA. В некоторых вариантах осуществления контейнер 1700 может содержать раствор 1702, расположенный во внутреннем объеме контейнера 1700 для взаимодействия с образцом S. Раствор 1702 может быть предварительно размещен во внутреннем объеме, заданном контейнером 1700, или может добавляться после того, как образец S был передан в контейнер 1700. Раствор 1702 может содержать, например, бактериальное питательное вещество и/или питательную среду (например, среду неопределенного состава, среду определенного состава, дифференциальную среду, минимальную среду, селективную среду, и т.д.) для обеспечения возможности роста и размножения бактерий, буфер для поддержания pH (например, Amies, PBS, HEPES, TRIS, TAPSO, Bicine, ME, MOPS, Tricine, PIPES, SSC, янтарная кислота, и т.д.) и/или поверхностно-активное вещество (например, Tween 20, Tween 80, TritonX, X-114, CHAP, DOC, NP-40 CTAB, SDS, и т.д.). В некоторых вариантах осуществления раствор 1702 может также содержать антибиотики (например, цефокситин, оксациллин, цефотетан, амоксициллин, пенициллин, эритромицин, азитромицин, цефалоспорины, карбапенемы, аминогликозиды, сульфамиды, хинолоны, оксазолидиноны, и т.д.). Включение антибиотиков может уничтожить или другим образом предотвратить экспрессию и/или генерацию сигнала от репортерных молекул для всех восприимчивых к лекарственному препарату бактерий, например, в типах анализов жизнеспособности бактериальных клеток и/или анализа чувствительности, показанных и описанных в настоящем описании.
В некоторых вариантах осуществления раствор 1702 может быть приспособлен для усиления роста, сокращения латентной фазы, подержания и/или воздействия на конкретную целевую клетку, например, бактерию. В некоторых вариантах осуществления конкретные версии раствора 1702 могут использоваться для конкретных целевых клеток и/или образцов. Например, первая подготовка раствора 1702 может быть приспособлена для носовых образцов носового мазка, содержащих MRSA, вторая подготовка раствора 1702 может быть приспособлена для образцов мочи, содержащих E. coli, третья подготовка раствора 1702 может быть приспособлена для образцов кала, содержащих C. difficile, и т.п.
Контейнер 1700 может быть сконфигурирован для приема первого реагента 1710, содержащего трансдукционную частицу и/или сконструированный вирусный вектор, как показано стрелкой BB (фиг. 2). В некоторых вариантах осуществления контейнер 1700 может дополнительно принимать любые другие реагенты в связи с реализацией любого из способов, описанных в настоящем описании. В некоторых вариантах осуществления трансдукционная частица 1710 и/или любые другие реагенты могут быть предварительно помещены в контейнер 1700 таким образом, чтобы, например, вектор 1710 или любые другие реагенты не нужно было отдельно добавлять в контейнер 1700 после того, как в него был помещен образец S. Например, в некоторых вариантах осуществления, трансдукционная частица 1710 может быть размещена в крышке или отдельной части (не показана) контейнера 1700 таким образом, чтобы соответствующие растворы (например, раствор 1702, образец S и трансдукционная частица 1710) могли оставаться изолированными друг от друга во время перевозки, начальной обработки, и т.п. Контейнер 1700 может быть дополнительно сконфигурирован для передачи соответствующих растворов во внутренний объем контейнера 1700 в соответствующее время. Например, в некоторых вариантах осуществления, крышка может иметь хрупкие заглушки, которые могут быть сломаны устройством 1100 и/или пользователем в требуемое время. Например, хрупкие заглушки могут быть взломаны с применением плунжеров, ручного взлома или любого другого соответствующего механизма. В некоторых вариантах осуществления контейнер 1700 может являться контейнером, состоящим из множества частей, таким образом, например, контейнер 1700 может иметь хрупкие заглушки, при этом каждая часть содержит отдельную жидкость. Контейнер 1700 может быть сконфигурирован таким образом, чтобы, хотя жидкости могут быть предварительно помещены в контейнер 1700 и их смешивание может начинаться в конкретные моменты времени, контейнер 1700 не содержит каких-либо каналов передачи жидкости, механизмов передачи жидкости (например, электрофоретическая передача, электрокинетическая передача, насосы, и т.д.), ламп и/или любых сложных схем транспортировки жидкостей.
Контейнер 1700 может представлять собой любой соответствующей контейнер для содержания образца S таким образом, который позволяет провести контроль, идентификацию и/или обнаружение целевой клетки, например, бактерии, в пределах образца S. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть контейнера 1700 может быть по существу прозрачной, например, чтобы обеспечить возможность просмотра и/или оптического контроля его содержимого. Контейнер 1700 может иметь любой соответствующий размер или форму, например, цилиндрический квадратный, прямоугольный, эллиптический, конический, и т.д. Контейнер 1700 может быть сконструирован из любого соответствующего материала, например, стекла, пластика, акрила и т.д. В некоторых вариантах осуществления контейнер 1700 может являться имеющимся в продаже контейнером, например, пробиркой для центрифуги, пробиркой эппендорф, стеклянной пробиркой, пробиркой/трубкой с плоским дном, пробиркой/трубкой с круглым дном или любым другим соответствующим контейнером. В некоторых вариантах осуществления контейнер 1700 может также содержать дополнительные компоненты, например, тампоны для взятия образцов у пациентов, крышку для защиты контейнера 1700 от атмосферы и/или может содержать реагенты для анализа, наклейки для идентификации, штрихкоды, метки RFID, и т.д.
Образец S и любые другие образцы, описанные в настоящем описании, могут представлять собой любой соответствующий образец S, который потенциально может содержать целевую клетку, например, бактерии. Например, образец S может быть человеческим образцом (например, носовой мазок, мазок слизистой оболочки, образец слюны, образец крови, образец мочи, образец фекалий, биопсия ткани, костный мозг и/или спинномозговая жидкость), ветеринарный образец, продовольственный образец, растительный образец и/или экологический образец. В некоторых вариантах осуществления образец S может представлять собой «сырой» или по существу необработанный образец. В таких вариантах осуществления система 1000 (включая контейнер 1700 и/или устройство 1100) сконфигурирована таким образом, чтобы никакие изменения в образце не требовались для выполнения ассоциированных способов, описанных в связи с системой 1000. В других вариантах осуществления, однако, образец S может подвергаться незначительной обработке, например, фильтрации, отстаиванию или любому другому процессу, требующемуся для получения подходящего образца. Такая обработка может быть выполнена посредством любого соответствующего механизма устройства 1100.
Трансдукционная частица и/или сконструированный вирусный вектор 1710 и любая из трансдукционных частиц и/или векторов, раскрытых в настоящем описании, могут представлять собой любую соответствующую трансдукционную частицу, которая может специфично идентифицировать и связаться с целевой клеткой, и выполнить функции, описанные в настоящем описании. В некоторых вариантах осуществления трансдукционная частица 1710 может быть получена из бактериофага. Примеры соответствующих трансдукционных частиц 1710 могут включать векторы, биологически полученные, например, из T2, T4, T7, T12, R17, M13, MS2, G4, p1, энтеробактериального фага P4, Phi X 174, N4, фага pseudomonas, лямбда-фага и/или любого другого вектора. В некоторых вариантах осуществления трансдукционная частица 1710 содержит модифицированную ДНК из фага, из которого получен вектор 1710. В некоторых вариантах осуществления биологически полученная трансдукционная частица 1710 не содержит ДНК, ассоциированную с фагом, из которого она была получено. Другими словами, трансдукционная частица 1710, например, вектор, свободна от ДНК дикого типа, способного к демонстрации вирусных функций дикого типа, ассоциированных с вирусом, из которого получена трансдукционная частица 1710. В некоторых вариантах осуществления отсутствие какой-либо ДНК фага устраняет возможность репродукции, репликации или распространения трансдукционной частицы 1710. Другими словами, после инфицирования бактерий, ни литический цикл, ни лизогенный цикл трансдукционной частицы 1710 и/или целевых бактерий не могут вызвать размножение или амплификацию трансдукционной частицы 1710. Другими словами, в некоторых вариантах осуществления трансдукционная частица и/или сконструированный вирусный вектор 1710 являются нереплицируемыми, то есть не могут подвергаться литической или лизогенной репликации.
В некоторых вариантах осуществления трансдукционная частица и/или сконструированный вирусный вектор 1710 могут быть разработаны, выбраны и/или сконструированы как содержащие и/или переносящие сконструированную молекулу, например, рекомбинантную ДНК, РНК, последовательность нуклеиновой кислоты, нуклеотид, плазмиду, рибозим, аптамер и/или белок. В некоторых вариантах осуществления трансдукционная частица 1710 может быть сконфигурирована для специфичной идентификации и обнаружения наличия жизнеспособных целевых бактерий, например, Escherichia, Mycobacterium, Staphylococcus, Listeria, Clostridium, Enterococcus, Streptococcus, Helicobacter, Rickettsia, Haemophilus, Xenorhabdus, Acinetobacter, Bordetella, Pseudomonas, Aeromonas, Actinobacillus, Pasteurella, Vibrio, Legionella, Bacillus, Calothrix, Methanococcus, Stenotrophomonas, Chlamydia, Neisseria, Salmonella, Shigella, Campylobacter и Yersinia. В некоторых вариантах осуществления трансдукционная частица 1710 может быть сконфигурирована для специфичной идентификации генотипа бактерий, включая специфичные гены-мишени и другие молекулярные мишени, показательные относительно генотипа и/или фенотипа бактерий, например, устойчивого к метициллину Staphylococcus aureus (MRSA), E. coli, Salmonella, C. difficile, устойчивые к ванкомицину энтерококки (VRE), или любые другие бактерии. В одном таком варианте осуществления плазмида может содержать молекулу нуклеиновой кислоты, которая гомологична для специфичной последовательности гена, ассоциированной с ДНК целевых бактерий. Например, трансдукционная частица 1710 может быть сконструирована и/или сконфигурирована как содержащая плазмиду, которая включает последовательности нуклеиновой кислоты, гомологичные гену mecA, найденному в MRSA, например, в анализе для обнаружения MRSA (как описано выше).
Трансдукционная частица 1710 может быть дополнительно сконфигурирована как содержащая гены и/или молекулу нуклеиновой кислоты для экспрессирования детектируемой репортерной молекулы 1730. Репортерная молекула 1730 может быть любой молекулой из бактериальной люциферазы, эукариотической люциферазы, флуоресцентного белка, фермента, подходящего для колориметрического обнаружения, белка, подходящего для иммунологического анализа, пептида, подходящего для иммунологического анализа, или нуклеиновой кислоты, которая функционирует как аптамер или которая демонстрирует ферментную активность. В некоторых вариантах осуществления реагент (или субстрат, не показан на фиг. 2 и 3) может быть добавлен к раствору 1702 с целью обеспечения выдачи репортерной молекулой 1730 обнаруживаемого сигнала. Например, в некоторых вариантах осуществления, тридеканал может быть добавлен для обеспечения люциферазе возможности катализировать реакцию люминесценции, которая может быть обнаружена. В некоторых вариантах осуществления две или более трансдукционных частиц 1710, специфичные для двух отдельных целевых клеток, могут использоваться вместе в одном и том же реагенте, например, для того, чтобы одновременно обнаружить множество бактерий.
Устройство 1100 содержит детектор 1200, и сконфигурирован для приема, манипулирования и/или оперирования с контейнером 1700 с целью передачи, смешивания и/или добавления образца S, раствора 1702 и/или трансдукционных частиц 1710, и обнаружения и/или идентификации компонента в пределах образца S. В частности, устройство 1100 может содержать любые соответствующие системы/механизмы (не показаны на фиг. 2 и 3) для того, чтобы оперировать/манипулировать контейнером 1700. Например, устройство 1100 может содержать хранилища, держатели, зажимы, захваты, захватные устройства или любой другой механизм, подходящий для приема с возможностью съема контейнера 1700. В некоторых вариантах осуществления устройство 1100 может содержать механизмы для управления и/или изменения конфигурации контейнера 1700. Например, устройство 1100 может содержать плунжеры, конвейерные ленты, шаговые двигатели (например, для перемещения и позиционирования контейнера 1700 в плоскости X/Y/Z), роллеры, встряхиватели, зажимные муфты, подвижные в X/Y столы, кодировщики, и любую другую аппаратура для позиционирования или управления контейнером 1700, или комбинацию указанного. Например, контейнер 1700 может быть расположен в приемном резервуаре, являющемся частью устройства 1100, который может транспортировать контейнер 1700 с помощью конвейерной ленты к местоположению в устройстве 1100 (см. например, фиг. 3), где детектор 1200 может взаимодействовать с контейнером 1700 и обнаруживать сигнал, произведенный молекулой репортера 1730, который показывает наличие целевой клетки (например, бактерии). В некоторых вариантах осуществления устройство 1100 может содержать захватное устройство и механизм привода, сконфигурированные таким образом, чтобы захватное устройство предотвращало и/или ограничивало перемещение контейнера 1700, когда сигнал обнаруживается детектором 1200. Таким образом, устройство 1100 может минимизировать шум сигнала посредством захвата и удержания контейнера 1700 на предварительно заданном расстоянии от детектора 1200. Кроме того, такой механизм может гарантировать, что положение контейнера 1700 поддерживается, когда привод активизирует контейнер 1700, например, с целью передачи жидкости из одной части контейнера 1700 в другую.
В некоторых вариантах осуществления контейнер 1700 и/или устройство 1100 может также содержать светостойкие механизмы затвора, например, заслонки, чтобы закрыть от света контейнер 1700. Таким образом, устройство может ограничить и/или препятствовать тому, чтобы рассеянный свет создавал помехи для сигнала, произведенного репортером 1730. Такие системы могут также ограничить и/или предотвратить любое нежелательное движение контейнера 1700 во время обнаружения сигнала. В некоторых вариантах осуществления контейнер 1700 и устройство 1100 сконфигурированы таким образом, чтобы весь процесс, включая загрузку контейнера 1700, оперирование/манипулирование контейнером 1700 посредством устройства 1100, и обнаружение сигнала детектором 1200 происходило в замкнутом процессе. Другими словами, обнаружение бактерий в контейнере 1700 устройством 1100 может быть выполнено без открытия контейнера 1700, не требует обработчиков жидкости или любых реагентов в устройстве, и не требует никакого манипулирования образцом.
Хотя только один контейнер 1700 показан на фиг. 2 и фиг. 3, в других вариантах осуществления устройство 1100 может быть сконфигурирован для приема группы контейнеров 1700. Например, устройство 1100 может содержать контейнерную стойку или хранилище, в пределах которого пользователь может размещать с возможностью удаления множество контейнеров 1700, которые могут содержать множество образцов S для анализа. В некоторых вариантах осуществления контейнеры 1700 могут загружаться в устройство 1100 в периодическом процессе. В других вариантах осуществления контейнеры 1700 могут доставляться в устройство 1100 в процессе "с непрерывным потоком". Например, контейнеры 1700 могут быть размещены на конвейерной ленте, которая может доставлять множество контейнеров 1700 последовательно в считыватель устройства 1100. В некоторых вариантах осуществления устройство 1100 может быть автоматизировано и сконфигурировано для анализа "с уходом". Например, пользователь может загрузить множество контейнеров 1700 для анализа на устройстве 1100 и уйти. Устройство 1100 может автоматически выполнять манипулирование контейнерами 1700 и обнаружение для всех контейнеров 1700.
Детектор 1200 может представлять собой любой соответствующий детектор, которые может обнаруживать сигнал, произведенный молекулой репортера 1730. Например, детектор 1200 может являться оптическим детектором, таким как, например, детектор флуоресценции (например, для обнаружения флуоресцентной молекулы репортера, такой как GFP, и т.д.) детектор люминесценции (например, для обнаружения биолюминесценцию, произведенной молекулой репортера, такой как люцифераза), детектор цвета (например, для обнаружения цветного осадка, произведенного репортерным ферментом, таким как HRP), спектрометр и/или устройство захвата изображения. В некоторых вариантах осуществления детектор 1200 может дополнительно содержать источник света, ассоциированный с механизмом для обнаружения. Хотя он описан как являющийся прежде всего основанным на оптическом обнаружении, в некоторых вариантах осуществления детектор 1200 может являться электрохимическим детектором. Например, детектор 1200 может содержать амперометрический детектор, потенциометрический детектор, кондуктометрический и/или импедометрический детектор, сконфигурированный для обнаружения тока, напряжения или проводимости, изменения сопротивления/импеданса, вызванного репортерными молекулами 1730. В некоторых вариантах осуществления, использующих электрохимическое обнаружение, детектор 1200 может быть сконфигурирован для прихождения в физический контакт с раствором 1706 образца (фиг. 3), который содержит образец S, раствор 1702, трансдукционную частицу 1710, репортерную молекулу 1730 и/или любой другой субстрат, который может являться необходимым для индуцирования сигнала от репортерной молекулы.
В некоторых вариантах осуществления детектор 1200 может применять другие способы обнаружения, например, поверхностную акустическую волну, поверхностный плазмонный резонанс, спектроскопию комбинационного рассеивания, магнитные чувствительные элементы и/или любой другой соответствующий способ обнаружения, известный в технике. В некоторых вариантах осуществления детектор 1200 может выдавать только качественный ответ, например, ответ ДА/НЕТ относительно наличия целевой клетки. В других вариантах осуществления, однако, детектор 1200 может определять количество целевых клеток, например, определять кое/мл целевых бактерий в образце S согласно любому из способов, описанных в настоящем описании. В некоторых вариантах осуществления детектор 1200 может содержать систему торцевого считывания, например, чтобы обеспечить универсальное размещение этикетки на контейнере 1700. В некоторых вариантах осуществления систем торцевого считывания включает прямой контакт прозрачного конца контейнера 1700 с детектором, например, с целью минимизации помех от оптических устройств и/или фонового сигнала. В некоторых вариантах осуществления детектор 1200 не имеет источника падающего света. Другими словами, какой-либо внешний свет не является необходимым для обнаружения сигнала от репортерных молекул 1730, произведенного целевой клеткой, размещенной в контейнере 1700.
В некоторых вариантах осуществления системы 100, 1000, или любые другие системы, описанные в настоящем описании, могут применяться для идентификации и/или обнаружения целевой клетки, такой как бактерии. В частности, в некоторых вариантах осуществления система 1000 может применяться совместно с дефектной по репликации трансдукционной частицей с целью идентификации и/или обнаружения целевой клетки. Посредством использования дефектной по репликации трансдукционной частицы вероятность ложного отрицательного результата (например, вызванного разрушением клетки в результате литического цикла) минимизируется и/или устраняется, таким образом, приводя к результату, который является подходящим в клинических условиях. Такие способы могут применяться, например, как инструмент скрининга в больницах. В частности, фиг. 4 представляет собой блок-схему способа 150 согласно варианту осуществления.
Как показано на фиг. 4, способ 150 включает смешивание с образцом вещества, содержащего трансдукционные частицы, ассоциированные с целевой клеткой 152. Другими словами, трансдукционные частицы разработаны для связывания и доставки молекулы нуклеиновой кислоты в целевую клетку. Трансдукционные частицы сконструированы как содержащие молекулу нуклеиновой кислоты, разработанную для вызывания продуцирования групп репортерных молекул в целевой клетке. Группы трансдукционных частиц являются нереплицируемыми. Другими словами, трансдукционные частицы могут быть разработаны и/или сконструированы как не способные к лизогенной или литической репликации. Таким образом, целевой клетки будут поддерживаться (то есть не будут разрушены, уничтожены или растворены) во время продуцирования репортерных молекул. Таким образом, способ 150 снижает и/или устраняет вероятность ложного отрицательного результата, который может возникнуть, когда целевые клетки лизируются, в результате чего предотвращается и/или сокращается продуцирование репортерных молекул.
Трансдукционные частицы могут представлять собой любые соответствующие материальными трансдукционные частицы, показанные и описанных в настоящем описании. Например, в некоторых вариантах осуществления трансдукционные частицы могут являться сконструированным вирусным вектором, свободным от ДНК дикого типа, способной к демонстрации вирусных функций дикого типа, ассоциированных с вирусом, из которого получен вирусный вектор. В некоторых вариантах осуществления трансдукционные частицы могут быть сконструированы как получаемые из бактериофага. Например, в некоторых вариантах осуществления, трансдукционные частицы могут быть разработаны посредством упаковки нуклеиновой кислоты в структурные компоненты вируса и/или бактериофага, при этом упакованная нуклеиновая кислота не демонстрирует собственные функции вируса и/или бактериофага, которые позволяют вирусу и/или бактериофагу реплицироваться через репликацию по литическому или лизогенному пути.
В одном из вариантов осуществления может быть разработана система упаковки плазмиды, в котором ген малой терминазы, содержащий pac-сайт или профага pac-типа, удаляется и затем комплементарно дополняется через плазмиду. Когда индуцируется литический цикл лизогенизированного профага, система упаковки бактериофага упаковывает ДНК плазмиды в структурные компоненты бактериофага-потомка вместо того, чтобы упаковать собственную ДНК бактериофага. Система упаковки таким образом продуцирует нереплицируемые трансдукционные частицы, несущие плазмидную ДНК.
В другом варианте осуществления системы упаковки геномных островов (GI) могут быть использованы таким образом, чтобы последовательности экзогенных нуклеиновых кислот упаковываются бактериофагом. Это может быть выполнено посредством включения таких последовательностей экзогенных нуклеиновых кислот в GI. Природные системы GI-упаковки в результате дают как нереплицируемые GI-содержащие трансдукционные частицы, так и собственного репликативного фага, таким образом, в целях исключения собственного фага из этого процесса, удаляют ген малой терминазы профага. Последовательность гена малой терминазы содержит последовательность pac-сайта нативного фага, и, таким образом, это удаление обеспечивает эффект предотвращения упаковки ДНК собственного фага. Если в то же время GI, который будет упакован, будет содержать свой собственный pac-сайт и ген малой терминазы, который экспрессирует соответствующий белок малой терминазы, то только ДНК GI будет поддаваться упаковке в этой системе. Посредством включения экзогенной ДНК в эту систему, могут продуцироваться нереплицируемые трансдукционные частицы, которые содержат ДНК GI и экзогенную ДНК.
В некоторых вариантах осуществления трансдукционные частицы могут быть выбраны, сконструированы и/или разработаны для специфичного связывания и переноса молекулы нуклеиновой кислоты, содержащейся в них, в жизнеспособные клетки. Например, трансдукционные частицы могут быть выбраны, сконструированы и/или продуцированы как связывающиеся и доставляющие молекулу нуклеиновой кислоты в любые бактерии, например, Escherichia, Mycobacterium, Staphylococcus, Listeria, Clostridium, Enterococcus, Streptococcus, Helicobacter, Rickettsia, Haemophilus, Xenorhabdus, Acinetobacter, Bordetella, Pseudomonas, Aeromonas, Actinobacillus, Pasteurella, Vibrio, Legionella, Bacillus, Calothrix, Methanococcus, Stenotrophomonas, Chlamydia, Neisseria, Salmonella, Shigella, Campylobacter и Yersinia.
Образец и группа трансдукционных частиц поддерживаются таким образом, чтобы группа репортерных молекул продуцировалась, когда образец содержит целевую клетку, 154. Другими словами, образец и группа трансдукционных частиц поддерживаются таким образом, чтобы они экспрессировали множество репортерных молекул, когда целевая клетка присутствует в образце. Таким образом, продуцирование репортерных молекул и их обнаружение показывает, что целевая клетка присутствует в образце. Более подробно, трансдукционные частицы не продуцируют репортерные молекулы автономно и/или не содержат репортерные молекулы. Вместо этого трансдукционные частицы сконструированы, сконфигурированы и/или разработаны для передачи молекулы нуклеиновой кислоты, содержащейся в них (то есть сконструированной плазмиды) в целевую клетку. После доставки в целевую клетку репортерные молекулы продуцируются с применением естественных функций транскрипции и трансляции целевой клетки и через экспрессию репортерного гена, который функционально связан с промотором, который включен в молекулу нуклеиновой кислоты. Таким образом, способ 150 использует "переключаемый" репортер, что означает отсутствие какого-либо количества репортерных молекул в образце до появления условий (например, присутствия целевой клетки) для продуцирования репортерных молекул. Следует отметить, что поскольку способ 150 использует "переключаемую" молекулу репортера, какая-либо промывка и/или удаление трансдукционных частиц и/или других компонентов в пределах образца не является необходимой. Репортерная молекула может являться любой молекулой из бактериальной люциферазы, эукариотической люциферазы, флуоресцентного белка, фермента, подходящего для колориметрического обнаружения, белка, подходящего для иммунологического анализа, пептида, подходящего для иммунологического анализа, или нуклеиновой кислоты, которая функционирует как аптамер или которая демонстрирует ферментную активность.
В некоторых вариантах осуществления способ 150 может применяться в качестве репортерного анализа жизнеспособных клеток. Когда способ 150 применяется в качестве репортерного анализа жизнеспособных клеток, в некоторых вариантах осуществления антибиотики (например, цефокситин) могут быть добавлены и/или смешаны с образцом с целью уничтожения и/или устранения всех чувствительных к лекарственному препарату целевых клеток (например, в бактерии), в результате чего способ 150 может применяться для идентификации конкретного устойчивого к лекарственному препарату фенотипа целевой клетки (например, устойчивого к метициллину Staphylococcus aureus (MRSA), устойчивых к сальмонеллаванкомицину Enterococci (VRE)) в пределах образца.
Например, в некоторых вариантах осуществления, репортерный анализ MSSA/MRSA может быть разработан в соответствии со способом 150. В таких вариантах осуществления нереплицируемая трансдукционная частица (например, трансдукционная частица 110, трансдукционная частица 160 и т.п.) разрабатывается на основе S. aureus-специфичного бактериофага, и в нее встраивают гены бактериальной люциферазы luxAB под управлением конститутивного промотора. Когда эту трансдукционную частицу смешивают с образцом (операция 152), таким образом, вводя репортерную систему в S. aureus, конститутивный промотор может экспрессировать luxAB, подходящую для сообщения относительно наличия жизнеспособного S. aureus, как обсуждено ниже в отношении операций 154 и 158. Если, кроме того, антибиотик цефокситин также добавлен до или одновременно со смешиванием трансдукционных частиц с клетками S. aureus, если клетки не содержат и не экспрессируют ген mecA, то luxAB не будет экспрессироваться в анализе, таким образом, показывая, что клетки представляют собой MSSA. Если, однако, клетки действительно будут содержать и экспрессировать ген mecA, то luxAB будет экспрессироваться в анализе, таким образом, показывая, что клетки представляют собой MRSA.
В других вариантах осуществления молекула нуклеиновой кислоты может быть разработана для вызывания продуцирования в целевой клетке группы репортерных молекул только в случае, когда целевая клетка содержит конкретный целевой ген (например, ген устойчивости к лекарственному препарату, ген чувствительности к лекарственному препарату, токсин или специфичный для вида ген). Например, в некоторых вариантах осуществления, способ 150 может быть выполнен вместе с трансдукционной частицей и/или репортерной системой, в которой не имеющий промотора репортерный ген помещается в направлении по ходу транскрипции относительно последовательности нуклеиновой кислоты, которая гомологична последовательности целевого гена, и эта конструкция репортера встраивается в нереплицируемую трансдукционную частицу. Когда трансдукционная частица вводит конструкцию репортера в целевую клетку, репортерный ген не будет экспрессироваться, если целевая клетка не содержит целевой ген, и событие гомологичной рекомбинации встраивает репортерный ген в пределах локусов целевых генов в целевой клетке таким образом, что репортерный ген становится функционально связанным с промотором целевого гена в пределах целевой клетки, что обеспечивает возможность экспрессии репортерных генов, управляемых промотором целевого гена.
В одном таком варианте осуществления репортерная система MRSA может быть разработана посредством встраивания в S. aureus-специфичную нереплицируемую трансдукционную частицу (например, трансдукционную частицу 110, трансдукционную частицу 160 и т.п.) репортерной конструкции, состоящей из последовательности нуклеиновой кислоты, которая гомологична гену mecA в направлении против хода транскрипции относительно генов не имеющей промотора бактериальной люциферазы, luxAB. Когда трансдукционная частица вводит конструкцию репортера в целевую клетку S. aureus, репортерный ген не будет экспрессироваться, если целевая клетка не содержит целевой ген mecA, и событие гомологичной рекомбинации встраивает гены luxAB гены в пределах mecA локусов в целевой клетке таким образом, что репортерный ген становится функционально связанным с промотором гена mecA в пределах целевой клетки, обеспечивая возможность экспрессии luxAB, управляемого промотором гена mecA.
Образец с трансдукционными частицами, смешанными с ним, может поддерживаться при любой соответствующей температуре и в течение любого соответствующего времени с целях способствования продуцированию репортерных молекул и/или росту целевых клеток в пределах образца. Например, в некоторых вариантах осуществления образец и трансдукционные частицы поддерживают при температуре, превышающей либо равной комнатной температуре, 25 градусов Цельсия или 37 градусов Цельсия, и для предварительно заданного интервала времени, меньшего чем 2 часа, 2 часа, 3 часа, 4 часа, 6 часов, вплоть до 18 часов или даже больше, включая любые диапазоны между указанными значениями. Таким образом, поддержание образца при предварительно заданной температуре в течение предварительно заданного интервала времени является достаточным для генерации количества групп репортерных молекул, достаточного для выдачи измеримого сигнала. В некоторых вариантах осуществления поддержание должно быть достаточным только для способствования продуцированию репортерных молекул в целевых клетках, исходно представленных в образце. Другими словами, в некоторых вариантах осуществления, условия, при которых поддерживается образец (например, температура и/или продолжительность) до операции обнаружения, не обязательно должны быть достаточными для способствования многократной репликации целевой клетки.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает размещение второго вещества в образце 156. Второе вещество может быть разработано для реагирования с группой репортерных молекул с целью катализации, улучшения выдачи и/или выдачи измеримого сигнала, такого как, например, сигнал люминесценции, сигнал флуоресценции, основанный на цвете сигнал, химический сигнал или электрохимический сигнал. Например, в некоторых вариантах осуществления, молекула нуклеиновой кислоты может содержать последовательности luxA/luxB, в результате чего продуцируемая репортерная молекула может представлять собой люциферазу. В таких вариантах осуществления второе вещество (или реагент) может представлять собой альдегидный реагент (например, тридеканал). Тридеканал вызывает продуцирование люциферазой люминесценции, которая может быть измерена. В некоторых вариантах осуществления реагент может содержать 6-углеродный альдегид (гексанал), 13-углеродный альдегид (тридеканал) и/или 14-углеродный альдегид (тетрадеканал), включая все переменные длины углеродных цепей в интервале между ними. В некоторых вариантах осуществления состав реагента может также включать поддерживающую среду и/или буфер, например, жидкую среду TSB, лимоннокислый буфер, и т.д., поверхностно-активное вещество, например, Tween 20, и быть настроен на предварительно заданное значение pH, например, pH=3.
Идентификация целевой клетки выполняется посредством приема сигнала, ассоциированного с числом групп репортерных молекул, 158. Сигнал может быть измерен с применением любого соответствующего детектора, как описано в настоящем описании, (например, детектора 1200 устройства 1100, описанного выше, детектора 11200 устройства 11000, описанного ниже, и т.п.). В некоторых вариантах осуществления величина сигнала не зависит от количества трансдукционных частиц, смешанных с образцом. Более подробно, поскольку трансдукционные частицы не "помечены" молекулой репортера (то есть они не содержат молекулу репортера), мощность сигнала зависит не от исходного количества трансдукционных репортеров, а от продуцирования репортерных молекул целевой клеткой. Таким образом, сигнал не зависит от количества трансдукционных частицы (когда количество выше некоторого минимального количества или нижнего порога).
Любой из этапов способа 150 может быть выполнен с использованием любого из контейнеров и/или устройств, описанных в настоящем описании. Например, способ 150 может быть выполнен с использованием контейнера 1700, 2700, 3700, 4700, и т.д. и устройства 1100, 11000 и т.п. Например, в некоторых вариантах осуществления, образец может быть размещен в пределах части контейнера, которая находится в жидкостной изоляции от области вне контейнера. Например, образец может быть размещен или удержан в реакционной камере (например, в реакционной камере 3732 или 4732 контейнеров в сборе 3700 и 4700, соответственно), которое герметизировано и/или закрыто с помощью модуля реагента (например, модуля 3740 реагента или 4740). В некоторых вариантах осуществления трансдукционные частицы могут также удерживаться в жидкостной изоляции от образца перед смешиванием, например, во внутреннем объеме контейнера в сборе (например, таком как модуль 3740 реагента или 4740). В некоторых вариантах осуществления смешивание включает помещение трансдукционных частиц в образец в условиях поддержания жидкостной изоляции между контейнером и внешней областью. Таким образом, способ может быть выполнен в замкнутой системе и/или гомогенном анализе. В некоторых вариантах осуществления реагент может также поддерживаться в жидкостной изоляции от образца перед размещением, например, храниться во внутреннем объеме контейнера. В некоторых вариантах осуществления реагент может также быть помещен в образец в условиях поддержания жидкостной изоляции между контейнером и внешней областью.
В некоторых вариантах осуществления система 1000 и/или способ 150 (или любые другие системы и способы, описанные в настоящем описании), могут применяться для идентификации и/или обнаружения устойчивого к лекарственному препарату штамма бактерий. В некоторых вариантах осуществления способ согласно варианту осуществления может использовать жизнеспособность бактерий в качестве способа идентификации, используя вирусные векторы и/или трансдукционные частицы, ассоциированные с конкретными целевыми бактериями. Более подробно, в некоторых вариантах осуществления, трансдукционные частицы могут быть биологически полученным вирусным вектором, сконструированным, выбранным и/или разработанным для выполнения функции обнаружения. Например, как показано на фиг. 5, в некоторых вариантах осуществления, трансдукционная частица 160 может быть получена из бактериофага в соответствии с любым из способов и описаний в настоящем описании. Другими словами, трансдукционная частица 160 может содержать структурные белки и/или оболочку бактериофага. В частности, трансдукционная частица 160 может быть сконструирована как содержащая капсид 162 фага, сконструированного для сохранения способности связываться с целевыми бактериями (например, через оболочку 164, волокна хвоста 166 и/или опорная плита 168. Таким образом, трансдукционная частица 160 может селективно идентифицировать, связывать и доставлять молекулу нуклеиновой кислоты 170 в требуемые целевые бактерии.
Как показано на фиг. 5, трансдукционная частица 160 содержит молекулу нуклеиновой кислоты 170, разработанную для вызывания продуцирования целевой клеткой множества репортерных молекул. В некоторых вариантах осуществления трансдукционная частица 160 и/или молекула нуклеиновой кислоты 170 по существу свободна от собственной ДНК фага, из которого получена трансдукционная частица 160. Другими словами, ДНК фага, из которого получена трансдукционная частица 160, замещают сконструированной плазмидой или молекулой нуклеиновой кислоты 170. Другими словами, трансдукционная частица 160 по существу лишена ДНК дикого типа, способной к демонстрации вирусных функций дикого типа, таких как функция репликации, ассоциированная с фагом, из которого получена трансдукционная частица 160. Таким образом, в таких вариантах осуществления, трансдукционная частица 160 является "дефектной по репликации" или неспособной к репродуцированию или репликации каким-либо способом (например, посредством лизогенной и/или литической репликации).
Как показано на фиг. 5, сконструированная молекула нуклеиновой кислоты 170 в трансдукционной частице 160 содержит последовательность репортера 174, которая предоставляет инструкции для целевых бактерий на экспрессирование молекулы репортера. Например, последовательность репортера 174 может содержать не имеющие промотора последовательности luxA/luxB для экспрессии люциферазы, которая не может быть экспрессирована трансдукционной частицей 160 автономно. Вместо этого, после того, как последовательности luxA/luxB были вставлены в целевые бактерии трансдукционной частицей 160 и стали функционально связанными с ДНК целевых бактерий, естественные механизмы транскрипции целевых бактерий используются для экспрессии молекулы репортера, то есть люциферазы. В других вариантах осуществления последовательность репортера 174 может также содержать промотор, включенный с последовательностями luxA/luxB. В таких вариантах осуществления, после того, как соединенные с промотором последовательности luxA/luxB были вставлены в целевые бактерии трансдукционной частицей 160, соединенные с промотором последовательности luxA/luxB могут экспрессировать люциферазу, не соединяясь с ДНК целевых бактерий.
Как описано в настоящем описании, в некоторых вариантах осуществления трансдукционная частица 160 может быть сконструирована для сообщения о наличии жизнеспособных бактерий. В таких вариантах осуществления трансдукционная частица 160 сконструирована для идентификации и/или распознавания целевых бактерий, присоединения к ним и передачи сконструированной нуклеиновой кислоты 170 в целевые бактерии. После того, как она была передана в целевые бактерии, сконструированная нуклеиновая кислота 170 может продуцировать репортерные молекулы вследствие встраивания промотора, функционально связанного с репортерными генами (например, последовательность репортера luxA/luxB, как описано ранее в настоящем описании) в пределах сконструированной нуклеиновой кислоты. Сконструированная нуклеиновая кислота 170 затем вызывает продуцирование целевыми бактериями репортерных молекул с использованием естественных систем транскрипции и трансляции целевых бактерий. В таких вариантах осуществления репортера жизнеспособных клеток дальнейшая специфичность может быть достигнута посредством исключения всех других фенотипов. Например, в некоторых вариантах осуществления, MRSA может быть идентифицирован в анализе жизнеспособности клетки путем уничтожения или подавления другим способов генерации сигнала от всех не являющихся устойчивыми к лекарственному препарату фенотипов в пределах образца при использовании антибиотиков.
Как схематично показано на фиг. 6, трансдукционная частица 160 может применяться для обнаружения целевых бактерий 180 в любом образце S. В первой операции (показанной схематической иллюстрацией 192), трансдукционная частица 160 приведена в контакт и/или смешана с образцом S, содержащим целевые бактерии 180. Трансдукционная частица 160 может быть смешана с образцом S и/или введена в образец S с применением любых соответствующих способов или механизмом, как описано в настоящем описании. Трансдукционная частица 160 выбрана, разработана и/или сконструирована для специфичной идентификации и связывания клеточной стенки целевых бактерий 180, как показано стрелкой A. В операции 194, трансдукционная частица 160 передает сконструированную нуклеиновую кислоту 170, содержащуюся в ней, в цитоплазму целевых бактерий 180, как показано стрелкой B. В некоторых вариантах осуществления, когда жизнеспособная выполняется сообщение о жизнеспособных клетках, сконструированная нуклеиновая кислота 170 может содержать последовательность репортера 174 (например, luxA/luxB), соединенную с промотором и сконфигурированную для вызывания продуцирования репортерных молекул в целевой клетке 180, как показано в операции 196.
Присутствие репортерных молекул 130 показывает, что целевые бактерии 180 присутствуют в образце S. Соответственно, репортерные молекулы 130 "переключаемыми" (то есть присутствуют только при определенных условиях). Кроме того, поскольку в некоторых вариантах осуществления трансдукционная частица 160 является нереплицируемой (то есть не способной к литической или лизогенной репликации), целевые бактерии 180 остаются живыми или неингибированными другим образом во время анализа. Следовательно, системы и способы, описанные в настоящем описании, могут применяться для обнаружения живых бактерий. Кроме того, хотя это и не показано на фиг. 6, антибиотик (например, цефокситин) может быть добавлен к образцу S, например, до добавления трансдукционной частицы 160. Антибиотик может устранить или другим способом ингибировать не устойчивые к антибиотику бактерии (например, MSSA) таким образом, что только устойчивые к антибиотику штаммы (например, MRSA) остаются жизнеспособными в образце S. Таким образом, только устойчивые к антибиотику бактерии, например, целевые бактерии 180, в состоянии произвести обнаруживаемый сигнал.
В некоторых вариантах осуществления сигнал, произведенный репортерными молекулами 130, не зависит от количества трансдукционных частиц 160, смешанных с образцом (когда количество выше некоторого минимального количества или предварительно заданного количества). Это иллюстрируется на фиг. 7A и 7B. На фиг. 7A схематически показан образец S, содержащий целевые бактерии 180, и который был смешан с группой трансдукционных частиц 160. Часть трансдукционных частиц 160 связана с клетками целевых бактерий 180 в образце S, в результате чего сконструированная нуклеиновая кислота 170 передается в целевые клетки бактерий 180, как описано выше. Сконструированная нуклеиновая кислота 170 может затем опосредовать продуцирование репортерных молекул (например, или через репортерные способы жизнеспособных клеток, или через способы генных репортеров). После первого интервала времени T1 первое количество репортерных молекул 130 было спродуцировано целевыми бактериями 180. Как показано на фиг. 7B, после второго интервала времени T2, большего, чем первый интервал времени, число репортерных молекул 130 увеличилось до второго количества, большего, чем первое количество. Поскольку репортерные молекулы 130 не помечены и/или не содержатся в пределах трансдукционных частиц 160, количество репортерных молекул по существу не зависит от числа трансдукционных частиц 160, первоначально смешанных с образцом S. Кроме того, как показано на фиг. 7B, трансдукционные частицы 160 являются нереплицируемыми, и отсутствует какое-либо увеличение количества трансдукционных частиц 160 между первым интервалом времени T1 и вторым интервалом времени T2. Поскольку трансдукционные частицы 160 не способны к литической репликации, отсутствует какое-либо уменьшение количества целевых бактерий.
Фиг. 8 представляет собой блок-схему способа 200 идентификации жизнеспособных бактерий в биологических образцах, согласно варианту осуществления. Способ 200 может быть выполнен с использованием любого из контейнеров, описанных в настоящем описании (например, контейнера 1700, 2700, 3700, 4700 и т.п.), и любого из устройств (например, устройства 1100, 11000) и/или любые компонентов, показанных и описанных в настоящем описании. Способ 200 также может быть выполнен с применением любых трансдукционных частиц и/или вирусных векторов, описанных в настоящем описании, таких как, например, трансдукционная частица 160. Более подробно, операции способа 200, описанного ниже, могут быть выполнены в контейнере, не подвергая воздействию внешних условий образец и/или реагенты. Для целей описания способ 200 описан как выполняемый с контейнером 1700 и устройством 1100, показанными и описанными выше в отношении фиг. 2-3.
Способ 200 включает передачу собранного образца, который может содержать целевые бактерии, например, носового мазка пациента, в контейнер 202. В некоторых вариантах осуществления эта операция может быть необязательной. Например, в некоторых вариантах осуществления, контейнер может быть получен пользователем с образцом, предварительно размещенном в нем. Контейнер может представлять собой любой соответствующий контейнер, такой как, например, контейнер 1700 или любой другой контейнер, описанный в настоящем описании. Контейнер может содержать раствор, размещенный во внутренней области контейнера. Раствор может содержать, например, бактериальные питательные среды, буферы, поверхностно-активные вещества или любое другой компонент для способствования росту целевых бактерий, продуцированию репортерных молекул в пределах целевых бактерий, обнаружению бактерий и т.п. В некоторых вариантах осуществления раствор может быть добавлен после того, как образец был передан в контейнер. В некоторых вариантах осуществления раствор может быть предварительно размещен в контейнере, изолированном от образца, например, в отдельной камере в контейнера или в крышке контейнера, таким образом, чтобы он мог быть передан к образцу по требованию и/или в среде замкнутой системы.
Контейнер затем герметизируется, 204, например, с помощью крышки, модуля реагента и т.п. В некоторых вариантах осуществления герметизация может быть осуществлена модулем реагента (см. например, модули реагента 3740 и 4740, описанные ниже), который может содержать камеры, хрупкие заглушки, реагенты, приводы, и/или форсунки. В некоторых вариантах осуществления, антибиотик или группа антибиотиков дополнительно добавляют к образцу, размещенному в контейнере, 206. Антибиотики могут быть выбраны и/или разработаны для уничтожения других нецелевых штаммов бактерий, например, не устойчивых к лекарственному препарату штаммов, с тем чтобы выживали только штаммы, устойчивые к лекарственному препарату. Таким образом, продуцируемые репортерные молекулы обязательно продуцируются оставшимися целевыми бактериальными штаммами. В некоторых вариантах осуществления антибиотик/группа антибиотиков может быть предварительно помещен в контейнер (например, в растворе). В других вариантах осуществления антибиотик/группа антибиотиков может быть размещен в отдельной камере (например, в корпусе или крышке контейнера в сборе) и может быть передан в раствор образца по требованию или в предварительно заданное время.
Первый реагент или вещество, содержащие трансдукционные частицы, передают в образец и/или смешивают с образцом, 208. Трансдукционные частицы могут представлять собой любую из трансдукционных частиц, описанных в настоящем описании, такую как, например трансдукционная частица 160. В частности, трансдукционные частицы содержат молекулу нуклеиновой кислоты, которая содержит последовательность репортера, которая предоставляет инструкции для целевых бактерий на экспрессирование молекулы репортера. В некоторых вариантах осуществления трансдукционные частицы должны быть не добавлены к раствору, а предварительно помещены в раствор. В таких вариантах осуществления трансдукционные частицы смешивают с образцом с целью обеспечения возможности идентификации целевой бактерии посредством трансдукционных частиц. В некоторых вариантах осуществления, например, трансдукционные частицы размещены в отдельной камере крышки контейнера, и высвобождаются и/или смешиваются с образцом по требованию или в предварительно заданный момент времени.
В некоторых вариантах осуществления раствор в контейнере может дополнительно быть перемешан, 210, чтобы эффективно смешать трансдукционные частицы и раствор в целях способствования взаимодействию. Способы смешивания могут включать перемешивание вихревым способом, ручное встряхивание, размешивание и т.п., автоматизированное перемешивание (например, с помощью аппарата для встряхивания), или любой другой соответствующий способ перемешивания. Контейнер затем размещают в устройстве или части устройства, 212, и поддерживают в течение предварительно заданного времени и/или при предварительно заданной температуре, 214. Такие условия могут включать, например, поддержания образца в течение менее 2 часов, приблизительно 2 часов, 4 часов, 6 часов, 8 часов, вплоть до 18 часов, или даже больше, при температуре, например, меньшей чем или равной приблизительно 37 градусам Цельсия. Условия, которые поддерживаются для образца, задают таким образом, чтобы обеспечить трансдукционной частице возможность связывания с целевыми бактериями и передачи сконструированной нуклеиновой кислоты целевым бактериям, и чтобы способствовать экспрессии репортерных молекул (например, люциферазы). В варианте осуществления репортера жизнеспособных клеток сконструированная нуклеиновая кислота может быть введена во все целевые бактерии независимо, например, от присутствия гена, придающего устойчивость к лекарственному препарату бактериям. Дальнейшая специфичность может быть достигнута, например, посредством исключения всех других фенотипов, передаваемых конкретными генотипами, например, посредством добавления антибиотика к образцу, как описано выше в отношении операции 206, и, таким образом, исключения или предотвращения другим образом генерации сигнала от клеток, не имеющих гена устойчивости к лекарственному препарату и/или не экспрессирующих устойчивый к лекарственному препарату генотип.
В некоторых вариантах осуществления реагент затем передается в образец в целях усиления, катализирования и/или способствования выдаче сигнала от репортерных молекул, 216. Например, реагент может являться субстратом, разработанным для катализирования выдачи светового сигнала репортерными молекулами. Такие субстраты могут включать активный ингредиент, например, тридеканал, который может взаимодействовать с молекулой репортера с целью выдачи обнаруживаемого сигнала, например, люминесценции. В некоторых вариантах осуществления субстрат может содержать 6-углеродный альдегид (гексанал), 13-углеродный альдегид (тридеканал) и/или 14-углеродный альдегид (тетрадеканал), включая все переменные длины углеродных цепей в интервале между ними. В некоторых вариантах осуществления реагент может быть разработан как содержащий Tween 20 или другие поверхностно-активные вещества, тридеканал или другие альдегиды, и настроен на конкретное значение pH. В некоторых вариантах осуществления субстрат может храниться в контейнере, например, в изолированной камере в крышке контейнера, и может быть доставлен в образец по требованию или в предварительно заданное время.
Сигнал обнаруживают, 218, с применением любого соответствующего детектора. Детектор может представлять собой, например, детектор 1200, размещенный в устройстве 1100, или детектор (PMT) 11200, показанный и описанный ниже. Если измеримый сигнал обнаружен, то целевые бактерии присутствуют в образце, 220. Если какой-либо сигнал не обнаружен, то образец является свободным от целевых бактерий, 222.
Хотя способ 200, показанный и описанный выше, может применяться для обнаружения жизнеспособных бактерий и идентификации (например, посредством дополнительного добавления антибиотиков с целью исключения нецелевых штаммов), в других вариантах осуществления способы могут включать трансдукционные частицы и/или сконструированные вирусные векторы, которые могут селективно идентифицировать и/или распознавать бактерии по генотипу. Другими словами, трансдукционные частицы могут при выполнении условий продуцировать репортерные молекулы только после распознавания и/или идентификации последовательности генов в пределах целевых бактерий, как описано ниже.
Трансдукционная частица может быть сконструирована для заключения в оболочку и доставки сконструированной молекулы нуклеиновой кислоты, такой как молекула нуклеиновой кислоты 170, в целевые бактерии. В некоторых вариантах осуществления молекула нуклеиновой кислоты сконструирована и/или разработана как содержащая последовательность нуклеиновой кислоты, которая гомологична целевому гену, репортерному гену и любым другим соответствующим регуляторным генам. Ген распознавания может быть, например, гомологичным части гена целевых бактерий и может быть сконфигурирован для зондирования и распознавания части бактериального гена, и для функционального соединения себя с бактериальным геном, что приводит к встраиванию репортерного гена в пределах локуса целевого гена, например, с применением гомологичной рекомбинации. В некоторых вариантах осуществления репортерный ген может являться беспромоторным геном и, таким образом, экспрессироваться, только если он становится функционально связанным с промотором целевого гена после вставки репортерного гена в локус целевого гена.
В некоторых вариантах осуществления сконструированная молекула нуклеиновой кислоты может быть разработана и/или сконфигурирована для условной рекомбинации в присутствии целевого гена, присутствующего и/или специфичного для конкретного устойчивого к лекарственному препарату генотипа бактерий. Например, фиг. 9 представляет собой схематическую иллюстрацию состава сконструированной молекулы нуклеиновой кислоты 570 и/или плазмиды, специфичной для MRSA, согласно варианту осуществления. Сконструированная последовательность нуклеиновой кислоты 500 содержит регуляторные элементы 576 плазмиды (например, точку начала репликации, и т.д.), фрагмент гена mecA 572, ген luxA 574a, ген luxB 574b и селектируемый маркер (например, ген устойчивости к тетрациклину, и т.д.) (не показан). Регуляторные элементы 576 плазмиды могут представлять собой любые регуляторные элементы плазмиды, известные в технике. Фрагмент гена mecA 572 гомологичен сегменту гена mecA. После попадания в бактерии, фрагмент гена mecA 572 может зондировать и/или идентифицировать последовательность mecA в гене MRSA и опосредовать встраивание репортерных генов в локус mecA через гомологичную рекомбинацию таким способом, который функционально связывает mecA гена mecA с генами luxAB. В некоторых вариантах осуществления сконструированная нуклеиновая кислота 500 может содержать любую другую последовательность распознавания, например, tcdB, vanA, и т.д., специфичную для любой последовательности генов в любых других бактериях, например, E. coli, Salmonella, C. difficile, VRE, и т.д. Гены luxA 574a и luxB 574b вместе служат в качестве репортерного гена, которым можно управлять посредством естественного цикла транскрипции и трансляции в бактериях с целью экспрессии репортерной молекулы люциферазы. В некоторых вариантах осуществления может использоваться любой другой репортерный ген, например, ген для экспрессии фермента (например, оксидазы глюкозы, пероксидазы хрена) или флуоресцентного белка (например, зеленого флуоресцентного белка, и т.д.).
Фиг. 10 представляет собой блок-схему способа 300 для генотипной идентификации бактерий с применением трансдукционной частицы и/или сконструированного вирусного вектора, например, трансдукционной частицы 160, которая содержит сконструированную молекулу нуклеиновой кислоты (например, молекулу нуклеиновой кислоты 570). Способ 300 может быть выполнен с применением любого из контейнеров, описанных в настоящем описании, например, контейнера 1700, 2700, 3700, 4700 и т.п., и любых устройств и их компонентов, описанных в соответствии с настоящим описанием, таких как, например, устройства 1100 и 11000.
Способ 300 включает добавление трансдукционной частицы в образец, например, носовой мазок пациента, который может содержать целевой генотип бактерий, 302. Образец может быть размещен в контейнере, таком как, например, контейнер 1700, и может дополнительно содержать растворы, такие как, например, бактериальные питательные среды, буферы и/или поверхностно-активные вещества. В некоторых вариантах осуществления трансдукционная частица может быть включена в раствор и размещена в контейнере до добавления образца. Трансдукционные частицы и раствор поддерживаются при таких условиях, чтобы трансдукционные частицы идентифицировали и связывались с целевыми бактериями, присутствующими в образце, 304. Трансдукционная частица затем вставляет сконструированную плазмиду или сконструированную молекулу нуклеиновой кислоты в целевые бактерии, 306.
Часть гена распознания сконструированной молекулы нуклеиновой кислоты, например, фрагмент гена mecA, как описано в настоящем описании, затем зондирует ДНК бактерий относительно гомологичной последовательности, 308. Если гомологичная последовательность присутствует, производится вставка сконструированной молекулы нуклеиновой кислоты, и она функционально связывает последовательности репортерного гена с эндогенным промотором целевого гена 310. Таким образом, целевые бактерии экспрессируют репортерные молекулы, например, люциферазу, через свой естественный процесс транскрипции/трансляции, 312.
Образец затем поддерживают в течение предварительно заданного времени и/или при предварительно заданной температуре, 314. Такие условия могут включать, например, поддержания образца в течение менее чем 2 часов, приблизительно 2 часов, 4 часов, 6 часов, 8 часов, вплоть до 18 часов, или даже больше, при температуре, например, меньшей чем или равной приблизительно 37 градусам Цельсия. Условия, при которых поддерживается образец, задают таким образом, чтобы обеспечить трансдукционной частице возможность связывания с целевыми бактериями и передачи сконструированной нуклеиновой кислоты целевым бактериям, и способствования экспрессии репортерных молекул (например, люциферазы).
В некоторых вариантах осуществления реагент затем передается образец с целью усиления, катализирования и/или способствования выдаче сигнала от репортерных молекул, 316. Например, реагент может являться субстратом, разработанным для вызывания выдачи светового сигнала репортерными молекулами. Такие субстраты могут представлять собой любые соответствующие субстраты, имеющий тип, показанный и описанный в настоящем описании. Сигнал обнаруживают, 318, с помощью любого соответствующего устройства. Если бы образец содержала какой-либо другой генотип бактерий, то последовательность генов, гомологичная гену распознавания, не присутствовала бы в ДНК бактерий. Соответственно, не было бы никакой гомологичной рекомбинации ДНК трансдукционной частицы с ДНК бактерий, и репортерная молекула не была бы продуцирована. Поэтому добавление субстрата к раствору образца 316 не произвело бы обнаруживаемого сигнала, что показывает, что образец не содержит целевой генотип бактерий.
На фиг. 11 показана схематическая иллюстрация частей способа 300 для генотипной идентификации и обнаружения целевых бактерий. Как показано на фиг. 11, трансдукционная частица 660 была добавлена к образцу и/или смешана с образцом S с целью обнаружения конкретного генотипа целевых бактерий 680, который может присутствовать в образце S. В первой операции (обозначенной схематической иллюстрацией 692) трансдукционная частица 660 приводится в контакт с образцом S, содержащим целевые бактерии 680. Трансдукционная частица 660 может специфично идентифицировать и связываться с клеточными стенками целевых бактерий 680, как показано стрелкой C. Трансдукционная частица 660 затем передает сконструированную нуклеиновую кислоту или плазмиду 670, содержащуюся в ней, в цитоплазму целевых бактерий 680, как показано стрелкой D (см. операцию 694).
Сконструированная нуклеиновая кислота 670 может являться любой из сконструированных молекул нуклеиновой кислоты, описанных в настоящем описании, такой как, например, молекула нуклеиновой кислоты 570. В частности, сконструированная молекула нуклеиновой кислоты 670 содержит последовательность распознания 672, сконструированную и/или разработанную для распознавания целевого гена 684 в ДНК 682 целевых бактерий 680. Сконструированная нуклеиновая кислота также содержит последовательность репортерного гена 674 (например, последовательность репортера luxA/luxB). Если целевые бактерии 680 будут содержать целевой ген 684, то сконструированная нуклеиновая кислота 670 распознает целевой ген 684 и вставляет последовательность репортерного гена 674 в локусы целевых генов таким способом, который функционально связывает последовательности репортерного гена 674 с промотором целевого гена 682 (см. операцию 696). Например, сконструированная нуклеиновая кислота 670 может содержать последовательность распознания 672, специфичную для последовательности mecA в ДНК MRSA. В конечной операции (см. схему 698), механизм транскрипции и трансляции целевых бактерий 680 считывает гены, кодирующие последовательность репортера 674, и продуцирует репортерные молекулы 630. Если целевой ген 684 не присутствует, рекомбинация не имеет места, и репортерные молекулы 630 не экспрессируются. Следовательно, присутствие репортерных молекул 630 показывает, что целевой ген присутствует в жизнеспособных бактериях 680 в образце S. Так как трансдукционная частица 660 является нереплицируемой и не способна к литической или лизогенной репликации, то целевые бактерии 680 остаются живыми во время анализа. Следовательно, системы и способы, описанные в настоящем описании, могут применяться для обнаружения генов в пределах живых бактерий.
В некоторых вариантах осуществления система 1000 и/или любой из способов, раскрытых в настоящем описании, может содержать и/или быть выполнен с контейнером, сконфигурированным для способствования передаче раствора (например, питательные среды, буферы, поверхностно-активные вещества), трансдукционных частиц, биологических векторов, таких как сконструированный вирусный вектор, небиологических векторов, состоящих из полимеров, липосом или вирусоподобных частиц и/или реагента (например, субстрата, антибиотиков, и т.д.) в образец. Например, на фиг. 12-14 показан контейнер в сборе 1700 согласно варианту осуществления, в первой конфигурации, второй конфигурации и третьей конфигурации, соответственно. Один или более контейнеров в сборе 1700 может быть размещен в пределах любого соответствующего устройства типа, раскрытого в настоящем описании (см. например, устройство 11000, описанное ниже), сконфигурированного для манипулирования, активизации и/или взаимодействия с контейнерном в сборе 1700 с целью выполнения способов, ассоциированных с идентификацией целевой клетки, описанной в настоящем описании. Контейнер в сборе 1700 позволяет осуществлять эффективное и точное диагностическое тестирование образцов посредством ограничения объема обработки образца во время анализа. Кроме того, модульное размещение контейнерных компонентов (например, реакционная камера 1732 и модуль 1740 реагента) позволяет взаимозаменяемо применять для обнаружения различных типов целевых клеток произвольное количество различных модулей 1740 реагента, каждый из которых содержит различные реагенты и/или соединения. Это размещение также позволяет хранить трансдукционные частицы и реагенты отдельно и передавать их в образец по требованию, как описано ниже. Отдельное хранение может быть полезным, например, если реагенты, содержащиеся в пределах модуля 1740 реагента, имеют требования к хранению (например, сроки годности, требования липофилизации, диапазон температур хранения, и т.д.), отличные от требований для реагентов, раствора и/или образца, содержащегося в пределах реакционной камеры 1732.
Как показано, контейнер в сборе включает реакционную камеру 1732 и модуль 1740 реагента. Реакционная камера 1732 может быть соединена с модулем 1740 реагента с формированием объединенного узла. Реакционная камера 1732 может быть сформирована из любого соответствующего материала, такого как, например, легкие, жесткие и инертные материалы (например, пластмасса). По меньшей мере, часть реакционной камеры 1732 может быть, по меньшей мере, частично прозрачной, чтобы допускать просмотр и/или обнаружение во внутреннем объеме реакционной камеры 1732 (например, просмотр люминесценции в реакционной камере 1732). В некоторых вариантах осуществления реакционная камера 1732 может быть сформирована в виде цилиндра с круглым дном или с плоским дном. В других вариантах осуществления реакционная камера 1732 может иметь любую подходящую форму, например, квадратную, прямоугольную, овальную, многоугольную, и т.д. В некоторых вариантах осуществления реакционная камера 1732 может иметь диаметр, равный 12 мм, и высоту, равную 75 мм. В некоторых вариантах осуществления диаметр реакционной камеры 1732 может быть сделан таким, чтобы оптимально соответствовать поперечному сечению детектора (например, детектора 1200 или 11212, включенного в устройство 11000, или любого другого детектора). В некоторых вариантах осуществления контейнер в сборе 1700 может быть предоставлен с одним или более растворами и/или реагентами, имеющий тип, показанный и описанный в настоящем описании (например, бактериальный питательный раствор, буферы, поверхностно-активные вещества, трансдукционные частицы, и/или антибиотики), предварительно размещенных в пределах реакционной камеры 1732.
Модуль 1740 реагента контейнера 1700 включает корпус 1741, первый привод 1750 и второй привод 1760. Корпус 1741 сконфигурирован для съемного соединения с реакционной камерой 1732 посредством любого соответствующего механизма. Например, в некоторых вариантах осуществления, корпус 1741 может быть соединен с реакционной камерой 1732 посредством резьбового соединения, посадкой с натягом, соединения на защелке, и т.п. В некоторых вариантах осуществления корпус 1741 и реакционная камера 1732 задают по существу жидкое герметичное уплотнение.
Корпус 1741 задает первый объем 1742 реагента и второй объем 1744 реагента. Первый объем 1742 реагента и второй объем 1744 реагента могут быть разделены боковой стенкой 1746. В некоторых вариантах осуществления первый объем 1742 реагента содержит биологические или небиологические векторы, трансдукционные частицы и/или вирусный вектор (например, трансдукционную частицу 110, 160 или любую другую трансдукционную частицу, описанную в настоящем описании), который содержит сконструированную молекулу нуклеиновой кислоты (например, сконструированную молекулу нуклеиновой кислоты 170) разработанный для вызывания продуцирования целевой клеткой (например, бактерии) группы репортерных молекул (например, люциферазы). В некоторых вариантах осуществления трансдукционная частица разработана как нереплицируемая (то есть не способная к репликации), как описано в настоящем описании. В некоторых вариантах осуществления второй объем 1744 реагента может содержать реагент, разработанный для взаимодействия с молекулой репортера с целью катализирования, улучшения выдачи и/или выдачи измеримого сигнала, такого как, например, оптический сигнал. В некоторых вариантах осуществления реагент представляет собой субстрат люциферазы, имеющий тип, показанный и описанный в настоящем описании, такой как, например, композиция, содержащая тридеканал. Хотя трансдукционные частицы и реагент показаны как размещенные непосредственно в пределах первого объема 1742 реагента и второго объема 1744 реагента, соответственно, в других вариантах осуществления трансдукционные частицы и/или реагенты могут быть размещены внутри контейнеров с реагентом (не показаны), имеющих такую форму и размер, чтобы они могли быть размещены по существу внутри первого объема 1742 реагента и/или второго объема 1744 реагента.
В некоторых вариантах осуществления корпус 1741 и/или любые контейнеры для реагента, находящиеся в нем (не показаны) могут содержать хрупкие заглушки, сконфигурированные для разрыва при приведении в действие или сжатии (например, первым приводом 1750 и/или вторым приводом 1760). Таким образом, реагенты и элементы могут храниться отдельно друг от друга и высвобождаться при активизации. В некоторых вариантах осуществления, корпус 1741, первый привод 1750, второй привод 1760 и/или такие контейнеры для реагента могут иметь характеристики для способствования многократной доставке, например, искривленные края, плоское дно, гофрированные стенки или любую другую соответствующую характеристику. В некоторых вариантах осуществления, например, корпус 1741 может содержать прокалыватель или группу прокалывателей (не показаны), размещенную в пределах первого объема 1742 реагента, сконфигурированную для прокалывания части контейнера с реагентом, когда блок 1754 плунжера первого привода 1750 перемещается в пределах первого объема 1742 реагента. В некоторых вариантах осуществления прокалыватель также может быть размещен в пределах второго объема 1744 реагента.
Первый объем 1742 реагента и второй объем 1744 реагента могут иметь любую соответствующую форму, ориентацию и/или размер. В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 12-14, первый объем 1742 реагента и второй объем 1744 реагента могут быть концентрическими. В других вариантах осуществления первый объем 1742 реагента и второй объем 1744 реагента может быть расположены параллельно друг другу. Хотя показаны как имеющие по существу постоянную площадь поперечного сечения, в некоторых вариантах осуществления поперечный размер, например, диаметр или площадь, корпуса 1741 и/или первого объема 1742 реагента и второго объема 1744 реагента могут изменяться с целью увеличения/уменьшения объема реагента, содержащегося в них. Таким образом, корпус 1741 может быть сконфигурирован для предоставления требуемого объема и/или скорости потока реагента, который будет доставлен в реакционную камеру 1732.
Корпус 1741 содержит блок 1770 доставки, которая, когда корпус 1741 соединен с реакционной камерой 1732, задает первый жидкостный канал 1772a между первым объемом 1742 реагента и реакционной камерой 1732, и второй жидкостный канал 1772b между вторым объемом 1744 реагента и реакционной камерой 1732. Как показано, первый жидкостный канал 1772a и второй жидкостный канал 1772b отделены друг от друга. Первый жидкостный канал 1772a и второй жидкостный канал 1772b включают первое выпускное отверстие 1774a и второе выпускное отверстие 1774b, соответственно, каждое из которых открывается в реакционную камеру 1732. Первый жидкостный канал 1772a и второй жидкостный канал 1772b обеспечивают канал для трансдукционных частиц и реагентов, размещенных в первом объеме 1742 реагента и/или втором объеме 1744 реагента, соответственно, для передачи в реакционную камеру 1732.
Блок 1770 доставки может быть сконфигурирован для предоставления любого соответствующего канала и/или механизма для доставки трансдукционных частиц и реагентов, размещенных в первом объеме 1742 реагента и/или втором объеме 1744 реагента, в реакционную камеру 1732. Например, в некоторых вариантах осуществления, блок 1770 доставки может содержать единственный жидкостный канал для передачи жидкости из первого объема 1742 реагента и второго объема 1744 реагента в реакционную камеру 1732. В некоторых вариантах осуществления блок 1770 доставки может быть сконфигурирован для доставки реагентов из первого объема 1742 реагента и/или второго объема 1744 реагента в реакционную камеру 1732 способом, который способствует смешиванию и/или который минимизирует аэрацию, распыление и/или нежелательную турбулентность. В некоторых вариантах осуществления первый жидкостной канал 1772a и/или второй жидкостной канал 1772b может переменную площадь поперечного сечения (или поток) (например, каналы могут напоминать сопла) с целью обеспечения управляемой скорости потока для веществ, протекающих через него. В некоторых вариантах осуществления объемная скорость потока трансдукционных частиц и/или реагентов, может составлять 1 мл/сек, 2 мл/сек, 3 мл/сек, 4 мл/сек, 5 мл/сек, или любую подходящую величину скорости потока для достаточного смешивания вещества и/или минимизирования аэрации.
Модуль 1740 реагента содержит первый привод 1750, по меньшей мере, частично размещенный в корпусе 1741. Первый привод 1750 содержит блок 1752 зацепления и блок 1754 плунжера, который размещен в пределах первого объема 1742 реагента. Блок 1752 зацепления первого привода 1750 сконфигурирован для того, чтобы им манипулировали (например, посредством любого устройства, показанного и описанного в настоящем описании, такого как устройство 11000) с целью перемещения блока 1754 плунжера в пределах первого объема 1742 реагента. В некоторых вариантах осуществления блок 1754 плунжера первого привода 1750 и часть корпуса 1741 задает и/или содержит затвор для жидкостной изоляции первого объема 1742 реагента от объема за пределами корпуса 1741. В некоторых вариантах осуществления затвор может представлять собой, например, уплотнение, уплотнительное кольцо, резиновый сальник, или любой соответствующий затвор. Как показано, блок 1752 зацепления и блок 1754 плунжера первого привода 1750 могут иметь различные поперечные размеры (например, диаметр). В других вариантах осуществления, однако, блок 1752 зацепления и блок 1754 плунжера первого привода 1750 могут иметь одинаковый поперечный размер (например, диаметр). В некоторых вариантах осуществления блок 1752 зацепления может быть смещен относительно блока 1754 плунжера (например, быть некоаксиальным с ним).
Модуль 1740 реагента содержит второй привод 1760, по меньшей мере, частично расположенный в корпусе 1741. Второй привод 1760 содержит блок 1762 зацепления и блок плунжера 1764, который подвижно размещен в пределах второго объема 1744 реагента. Блок 1762 зацепления второго привода 1760 сконфигурирован для того, чтобы им манипулировали (например, посредством любого устройства, показанного и описанного в настоящем описании, такого как устройство 11000) с целью перемещения блока 1764 плунжера второго привода 1760 в пределах второго объема 1744 реагента. В некоторых вариантах осуществления блок плунжера 1764 второго привода 1760 и часть корпуса 1741 задает и/или содержит затвор для жидкостной изоляции первого объема 1742 реагента от объема за пределами корпуса 1741. В некоторых вариантах осуществления затвор может представлять собой, например, уплотнение, уплотнительное кольцо, резиновый сальник, или любой соответствующий затвор, и может быть по существу подобным затвору первого привода 1750. Как показано, блок 1762 зацепления и блок 1764 плунжера второго привода 1760 могут иметь различные поперечные размеры (например, диаметр). В других вариантах осуществления, однако, блок 1762 зацепления и блок 1764 плунжера второго привода 1760 могут иметь одинаковый поперечный размер (например, диаметр). В некоторых вариантах осуществления блок 1762 зацепления может быть смещен относительно блока 1764 плунжера (например, быть некоаксиальным с ним).
Как показано, блок 1762 зацепления второго привода 1760, по меньшей мере, частично окружает блок 1752 зацепления первого привода 1750. Другими словами, по меньшей мере часть первого привода 1750 и часть второго привода 1760 расположены концентрически в корпусе 1741. Таким образом, модуль 1740 реагента может быть соединен с реакционной камерой 1732 и/или размещен в устройстве с любой угловой ориентацией вокруг продольной оси контейнера в сборе 1700. Это размещение позволяет единственному блоку привода манипулировать и первым приводом 1750, и вторым приводом 1760.
Более подробно, второй привод 1760 задает канал 1766, в пределах которого блок 1752 зацепления первого привода 1750 может перемещаться, когда первым приводом 1750 манипулируют с целью перемещения блока 1754 плунжера. В некоторых вариантах осуществления блок 1762 зацепления второго привода 1760 может задавать отверстие, в пределах которого блок 1752 зацепления первого привода 1750 может быть по существу расположен. Хотя продольная ось блока 1754 плунжера первого привода 1750 показана как являющаяся концентрической с продольной осью блока 1764 плунжера второго привода 1760, в других вариантах осуществления продольная ось блока 1754 плунжера может быть смещена и/или может быть неконцентрической относительно продольной оси блока 1764 плунжера. В некоторых вариантах осуществления, например, первый привод 1750 и второй привод 1760 могут быть размещены смежно, но не концентрически относительно друг друга. В некоторых вариантах осуществления первый привод 1750 и второй привод 1760 могут быть расположены параллельно друг другу. В некоторых вариантах осуществления блоки 1752 зацепления и/или блок 1762 зацепления могут быть утоплены в корпусе 1741, например, чтобы предотвратить случайное приведение их в действие.
Первый привод 1750 и второй привод 1760 могут быть перемещены любым соответствующим способом с целью выполнения функций, описанных в настоящем описании. Например, в некоторых вариантах осуществления, блок 1754 плунжера первого привода 1750 может быть перемещен независимо от перемещения блока 1764 плунжера второго привода 1760. В некоторых вариантах осуществления первый привод 1750 и второй привод 1760 могут иметь одну и ту же длину хода. В других вариантах осуществления первый привод 1750 и второй привод 1760 могут иметь различные длины хода. Таким образом, различные объемы (и/или различные скорости потока) трансдукционных частиц или реагентов могут быть переданы в реакционную камеру 1732.
При применении контейнер в сборе 1700 сконфигурирован для манипулирования им с целью выполнения способов и/или анализов, описанных в настоящем описании, при условии поддержания жидкостной изоляции реакционной камеры 1732. Другими словами, реакционная камера 1732 и модуль 1740 реагента контейнера в сборе 1700 могут совместно задавать замкнутую систему, в пределах которой может быть выполнена идентификация целевой клетки (то есть без отсоединения модуля 1740 реагента от реакционной камеры 1732). В частности, контейнер в сборе 1700 может быть предоставлен пользователю в первой конфигурации (фиг. 12), в которой первый привод 1750 и второй привод 1760 находится в своих соответствующих первых положениях. Хотя модуль 1740 реагента показан как соединенный с реакционной камерой 1732 на фиг. 12, модуль 1740 реагента может исходно быть разъединен с реакционной камерой 1732, чтобы обеспечить возможность размещения образца, содержащего целевую клетку (например, бактерии), во внутреннем объеме, заданном реакционной камерой 1732. Модуль 1740 реагента может быть соединен с реакционной камерой 1732 с целью задания влагонепроницаемого затвора.
Для того, чтобы переместить контейнер в сборе 1700 и/или модуль 1740 реагента во вторую конфигурацию (фиг. 13), блоком 1752 зацепления первого привода манипулируют с целью перемещения в пределах канала 1766. Таким образом, блок 1754 плунжера первого привода 1750 перемещается в пределах первого объема 1742 реагента с целью передачи и/или удаления реагента (например, трансдукционных частиц) из первого объема 1742 реагента через первый жидкостный канал 1742a и первое выпускное отверстие 1744a, и в реакционную камеру 1732, как показано стрелкой EE. В некоторых вариантах осуществления реагент содержит трансдукционные частицы, которые взаимодействуют с целевой клеткой, содержащейся в образце, таким образом, что целевые клетки продуцируют группу репортерных молекул согласно любому из способов, описанных в настоящем описании. Манипулирование и/или поддержание контейнера в сборе 1700 (и образца, содержащегося в нем) может быть выполнено устройствами 1100 и/или 11000, как описано в настоящем описании, и/или любыми другими устройствами или компонентами, описанными в настоящем описании.
Для того, чтобы переместить контейнер в сборе 1700 и/или модуль 1740 реагента в третью конфигурацию (фиг. 14), блоком 1762 зацепления второго привода 1760 манипулируют с целью перемещения, по меньшей мере, частично вокруг первого привода 1750. Перемещение блока 1762 зацепления перемещает блок 1764 плунжера второго привода 1760 из первого положения во второе положение в пределах второго объема 1744 реагента. Смещение блока 1764 плунжера передает и/или удаляет реагент (например, субстрат, такой как тридеканал) изнутри второго объема 1744 реагента через второй жидкостный канал 1772b и второе выпускное отверстие 1774b в реакционную камеру 1732, как показано стрелкой FF. В некоторых вариантах осуществления реагент представляет собой субстрат, который может взаимодействовать с продуцированными репортерными молекулами с целью вызывания, катализирования и/или усиления выдачи сигнала репортерными молекулами, например, через реакцию люминесценции.
В некоторых вариантах осуществления контейнер в сборе может содержать механизм для сбора образца и/или размещения образца в контейнере в сборе. Например, в некоторых вариантах осуществления, образец может быть собран с использованием тампона, который затем помещают в реакционную камеру контейнера. На фиг. 15-17 показан контейнер в сборе 2700 в первой конфигурации, второй конфигурации, и третьей конфигурации, соответственно. Контейнер в сборе 2700 содержит реакционную камеру 2732 и временную крышку 2739. Реакционная камера 2732 из контейнера в сборе 2700 может иметь возможность соединения с любым модулем реагента, таким как, например, модуль 1740 реагента, как описано выше, или любым другим модулем реагента, описанным в настоящем описании.
Образец S, содержащий целевую клетку, может быть собран в тампоне 2734, который являться носовым мазком, мазком слюны, экологическим мазком, и т.п. В некоторых вариантах осуществления, после сбора образца S, носовой тампон 2734 разламывается в предварительно заданном положении и/или длине тампона 2734, как показано линией GG (фиг. 15). Реакционная камера 2732 может содержать раствор 2702, например, питательные среды, буферы, поверхностно-активные вещества, и/или любые другие реагенты, разработанные для поддержания целевых клеток, способствования продуцированию репортерных молекул и т.п. Тампон 2734 вставляется в реакционную камеру 2732, как показано стрелкой HH, пока он не будет погружен в растворе 2702.
Временная крышка 2736 может затем быть соединена с реакционной камерой 2732 с целью помещения контейнера в сборе 2700 во вторую конфигурацию (фиг. 16). В некоторых вариантах осуществления временная крышка 2736 может задавать по существу влагонепроницаемый затвор, когда она соединена с реакционной камерой 2732. Таким образом, контейнер в сборе 2700 может быть перемешан, например, перемешан вихревым способом или встряхиванием, чтобы позволить значительной части образца S, содержащей целевой клетки, перейти в раствор 2702 из тампона 2734. В некоторых вариантах осуществления тампон 2734 и протокол сбора образцов может быть определен таким образом, что 50%, 60%, и до 70%, и любое значение между ними или даже выше, собранных целевых клеток переходит в раствор 2702.
В некоторых вариантах осуществления тампон 2734 может быть удален для тестирования. Удаление тампона, в определенных ситуациях, может ограничить помехи, вносимые в измерения образца. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления, временная крышка 2736 может содержать захватное устройство, например, насечки, канавки, рукав, или любой другой элемент для захвата тампона 2734. В таких вариантах осуществления, когда временная крышка 2736 удаляется из реакционной камеры 2732, как показано в третьей конфигурации стрелкой II (фиг. 17), тампон 2734 также удаляется вместе с ней. В некоторых вариантах осуществления реакционная камера 2732 может содержать одну или более наклеек 2738, размещенных на внешней поверхности реакционной камеры 2732. Наклейки 2738 могут содержать информацию, ассоциированную с контейнерном в сборе 2700, например целевую клетку, порядковый номер, номер партии, срок годности и/или предупреждающую информацию. В некоторых вариантах осуществления контейнер 2700 может также содержать механизм отслеживания 2739, например, штрихкоды на наклейках и/или RFID-метки.
На фиг. 18-25 показан контейнер 3700 в сборе согласно варианту осуществления, который содержит реакционную камеру 3732 и модуль 3740 реагента, который может быть соединен с реакционной камерой. Контейнер 3700 в сборе может использоваться и им может манипулировать любое из устройств, описанных в настоящем описании, например, устройство 11000, и/или любым из компонентов, описанных в настоящем описании. Контейнер 3700 в сборе может также применяться для выполнения любого из способов, описанных в настоящем описании, например, таких как способы 150, 200 и 300, описанные выше.
Реакционная камера 3732 сконфигурирована для содержания в ней образца и/или других реагентов, и может быть сформирована из легкого, жесткого и инертного материала. По меньшей мере, часть реакционной камеры 3732 (например, дальняя концевая часть) может являться, по меньшей мере, частично прозрачной, чтобы обеспечить возможность просмотра, оптического доступа и/или обнаружения для внутреннего объема реакционной камеры 3732. Хотя она показана как имеющая форму цилиндра с круглым дном, в других вариантах осуществления реакционная камера 3732 может иметь любую другую соответствующую форму, например, квадратную, прямоугольную, овальную, многоугольную, и т.д. В некоторых вариантах осуществления реакционная камера 3732 может иметь диаметр 12 мм и высоту 75 мм. В некоторых вариантах осуществления контейнер 3700 в сборе может быть предоставлен с одним или более растворов/реагентов (например, бактериальный питательный раствор, буферы, поверхностно-активные вещества, трансдукционную частицу, и/или антибиотики), предварительно размещенными в пределах реакционной камеры 3732.
Модуль 3740 реагента включает корпус 3741, первый привод 3750, второй привод 3760, блок 3770 доставки, первый контейнер 3780a реагента и второй контейнер 3780b реагента. Как показано на фиг. 18, корпус 3741 сконфигурирован для съемного соединения с реакционной камерой 3732 посредством любого соответствующего механизма. Например, в некоторых вариантах осуществления корпус 3741 может быть соединен с реакционной камерой 3732 посредством резьбового соединения, посадки с натягом и т.п. В некоторых вариантах осуществления корпус 3741 и реакционная камера 3732 задают по существу жидкостный герметичный затвор.
На фиг. 20 показан вид сверху корпуса 3741. Корпус 3740 задает первый объем 3742 реагента и второй объем 3744 реагента, которые могут быть разделены боковой стенкой 3746. Корпус 3741 может быть сформирован из легкого и жесткого материала, такого как, например, формованный пластик. В некоторых вариантах осуществления корпус 3741 может иметь диаметр около 24 мм. В некотором варианте осуществления диаметр корпуса 3741 может изменяться с целью увеличения или уменьшения емкости первого объема 3742 реагента и второго объема 3744 реагента. В некоторых вариантах осуществления диаметр первого объема 3742 реагента и/или второго объема 3744 реагента может изменяться (то есть они могут не быть равными друг другу).
Как показано на виде сверху корпуса 3741 на фиг. 20 и наклонном виде снизу корпуса 3741, показанном на фиг. 21, корпус 3741 содержит блок 3770 доставки, который, когда корпус 3741 соединен с реакционной камерой 3732, задает первый жидкостный канал 3772a между первым объемом 3742 реагента и реакционной камерой 3732, и второй жидкостный канал 3772b между вторым объемом 3744 реагента и реакционной камерой 3732. Первый жидкостный канал 3772a и второй жидкостный канал 3772b имеют первое выпускное отверстие 3774a и второе выпускное отверстие 3774b, соответственно, которые открываются в реакционную камеру 3732, когда реакционная камера 3732 соединена с корпусом 3741. Первый жидкостный канал 3772a (и выпускное отверстие 3774a) и второй жидкостный канал 3772b (и выпускное отверстие 3774b) предоставляют канал для реагентов, размещенных в первом объеме 3742 реагента и втором объеме 3744 реагента, с целью их передачи в реакционную камеру 3732. Хотя первый жидкостный канал 3772a и второй жидкостный канал 3772b показаны как являющиеся отдельными друг от друга, в других вариантах осуществления, первый жидкостный канал 3772a и второй жидкостный канал 3772b могут иметь общую границу и/или находиться в жидкостном взаимодействии друг с другом.
Блок 3770 доставки сконфигурирован для предоставления любого подходящего канала и/или механизма для доставки трансдукционных частиц и реагентов, размещенных в первом объеме 3742 реагента и/или втором объеме 3744 реагента, в реакционную камеру 3732. Например, в некоторых вариантах осуществления, первый жидкостный канал 3772a и второй жидкостный канал 3772b могут быть сконфигурированы для доставки реагентов из первого объема реакции 3742 и второго объема реакции 3744, соответственно, в реакционную камеру 3732 таким способом, который способствует смешиванию и/или минимизирует аэрацию, распыление и/или нежелательную турбулентность. Первый жидкостный канал 3772a и второй жидкостный канал 3772b могут поддерживать любую соответствующую скорость потока, например, 1 мл/сек, 2 мл/сек, 3 мл/сек, 4 мл/сек, 5 мл/сек. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, часть блока 3770 доставки может быть размещена в пределах реакционной камеры 3732, когда корпус 3741 соединен с реакционной камерой 3732.
Как показано на фиг. 19 и на боковом поперечном сечении контейнера, показанном на фиг. 23, модуль 3740 реагента включает первый привод 3750, размещенный в корпусе 3741. Первый привод 3740 содержит блок 3752 зацепления и блок 3754 плунжера, который подвижно размещен в пределах первого объема 3742 реагента. Когда он приведен в действие, блок 3752 зацепления первого привода 3750 перемещает блок 3754 плунжера в пределах первого объема 3742 реагента. Как показано, блок 3754 плунжера первого привода 3750 содержит затвор 3769a для жидкостной изоляции первого объема 3742 реагента от объема за пределами корпуса 3741. В некоторых вариантах осуществления затвор 3769a может являться, например, уплотнением, уплотнительным кольцом, резиновым сальником, или любым соответствующим затвором.
Модуль 3740 реагента включает второй привод 3760. Второй привод 3760 содержит блок зацепления 3762 и блок 3764 плунжера, который размещен с возможностью перемещения в пределах второго объема 3744 реагента. Когда он приведен в действие, блок зацепления 3762 второго привода 3760 перемещает блок плунжера 3764 второго привода 3760 в пределах второго объема 3744 реагента. Блок плунжера 3764 второго привода 3760 содержит затвор 3769b для жидкостной изоляции и/или предотвращения утечки любого реагента, содержащегося во втором объеме 3744 реагента.
Первый привод 3750 и второй привод 3760 могут быть расположены во вложенной конфигурации в корпусе 3741. Другими словами, первый привод 3750 и второй привод 3760 могут быть размещены концентрически, в результате чего первый привод 3750 является вложенным в пределах второго привода 3760. Таким образом, модуль 3740 реагента может быть соединен с реакционной камерой 3732 и/или размещен в устройстве на любой угловой ориентации вокруг продольной оси контейнера 3700 в сборе. Более подробно, второй привод 3760 задает канал 3766, в пределах которого блок 3752 зацепления может перемещаться от первого привода 3750, когда первым приводом 3750 манипулируют с целью перемещения блока 3754 плунжера. Кроме того, блок 3762 зацепления второго привода 3760 задает отверстие 3767, в пределах которого по существу размещен блок 3752 зацепления первого привода 3750 (когда модуль 3740 реагента находится в первой конфигурации или третьей конфигурации). Продольная ось блока 3754 плунжера первого привода 3750 сдвинута относительно продольной оси блока 3764 плунжера второго привода 3760 (то есть является некоаксиальной с ней). Блок 3754 плунжера первого привода 3750 может перемещаться независимо от перемещения блока 3764 плунжера второго привода 3760. Кроме того, первый привод 3750 и второй привод 3760 могут быть утоплены в корпусе, например, чтобы предотвратить случайное приведение в действие первого привода 3750 и второго привода 3760.
Первый объем 3742 реагента может содержать первый контейнер 3780a реагента, и второй объем 3744 реагента может содержать второй контейнер 3780b реагента. Как показано на фиг. 22 (на которой показан только первый контейнер 3780a реагента для ясности), первый контейнер 3780a реагента (и второй контейнер 3780b реагента) имеют боковину 3782a и хрупкий элемент 3784a, которые совместно определяют внутренний объем 3786a. В некоторых вариантах осуществления боковая стенка 3782a может также быть хрупкой. Внутренний объем 3786a может быть полностью или частично заполнен реагентом. Например, в некоторых вариантах осуществления, первый контейнер 3780a реагента может содержать трансдукционные частицы (например, трансдукционные частицы 110, 160 или любые другие трансдукционные частицы, описанные в настоящем описании), которые содержат сконструированную нуклеиновую кислоту (например, сконструированную нуклеиновую кислоту 170), разработанную для вызывания продуцирования целевой клеткой (например, бактерии) множества репортерных молекул. Второй контейнер 3780b реагента может содержать второй реагент, разработанный для реагирования с репортерными молекулами с целью усиления выдаваемого сигнала. Например, в некоторых вариантах осуществления, реагент представляет собой субстрат, такой как тридеканал, который может взаимодействовать с молекулой репортера (например, люциферазой) с целью выдачи измеримого сигнала, например, через реакцию люминесценции.
Контейнеры для реагента могут иметь форму и размер для размещения по существу в первом объеме 3742 реагента и втором объеме 3744 реагента. Корпус 3741 содержит первый прокалыватель 3792a и второй прокалыватель 3792b, расположенные в пределах первого объема 3742 реагента и второго объема 3744 реагента, соответственно. Прокалыватели сконфигурированы для разрыва соответствующих хрупких заглушек первых контейнеров 3780a реагента и второго контейнера 3780b для реагента, когда блок 3754 плунжера и блок 3764 плунжера смещаются в пределах первого объема 3742 реагента и второго объема 3744 реагента, соответственно. В некоторых вариантах осуществления контейнеры для реагента могут иметь искривленные края (см., например, искривленный край 3789a), и нижнюю часть (см., например, нижнюю часть 3788a), которая может являться по существу плоской. Плоская нижняя часть и искривленные края могут обеспечить возможность распространения сжимающего усилия, приложенного первым приводом 3750 и вторым приводом 3760 к первому контейнеру 3780a для реагента и второму контейнеру 3780b для реагента, соответственно, чтобы обеспечить многократную доставку.
Контейнеры для реагента могут быть сконструированы из материалов, которые являются по существу непроницаемыми и/или по существу химически инертными для вещества, содержащегося в них, например, для трансдукционной частицы, субстрата, антибиотиков, буферов, поверхностно-активных веществ, или любого другого реагента, который может требоваться для анализа обнаружения. Таким образом, реагенты могут храниться в контейнерах для реагентов в течение длительных периодов времени. Например, боковая стенка 3782a контейнера 3780a для реагента может быть сформирована из гибкого и инертного материала, например, ячеечного пластика, алюминиевой фольги, алюминиевого слоистого листа или любого другого соответствующего материала. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, хрупкий элемент 3784a может быть сделан из материала, имеющего определенные температурные характеристики, в результате чего требуемые свойства и целостность хрупкого элемента 3784a поддерживаются при определенной температуре. Например, в некоторых вариантах осуществления, может требоваться хранение контейнера 3780a для реагента, содержащего реагент или субстрата, в охлажденном состоянии. В некоторых вариантах осуществления хрупкий элемент 3784a может быть сделан из полимерной пленки, такой как любая форма полипропилена. В некоторых вариантах осуществления хрупкий элемент 3784a может быть сделан из биаксиально ориентированного полипропилена (BOP). В некоторых вариантах осуществления хрупкий элемент 3784a может быть сделан из алюминия.
Реакционная камера 3732 и модуль 3740 реагента контейнера 3700 в сборе могут совместно задавать замкнутую систему, в пределах которой может быть выполнена идентификация целевой клетки (то есть без отсоединения модуля 3740 реагента от реакционной камеры 3732). Контейнер 3700 в сборе и/или модуль 3740 реагента может быть перемещаться между множеством различных конфигураций с целью передачи реагентов и/или веществ из первой камеры 3742 реагента и второй камеры 3744 реагента. В частности, на фиг. 23-25 показан модуль 3740 реагента в первой конфигурации, второй конфигурации и третьей конфигурации, соответственно. Реакционная камера 3732 не показана для ясности.
Контейнер 3700 в сборе может быть предоставлен пользователю в первой конфигурации (фиг. 23), в которой первый привод 3750 находится в первом положении, и второй привод 3760 находится в первом положении. Первый объем 3742 реагента содержит контейнер 3780a для реагента, содержащий реагент (например, трансдукционные частицы), и второй объем 3744 реагента содержит второй контейнер 3780b для реагента, который содержит реагент (например, тридеканал, разработанный для реагирования с репортерными молекулами).
Для того, чтобы переместить контейнер 3700 в сборе во вторую конфигурацию (фиг. 24), блоком 3752 зацепления первого привода 3750 манипулируют с целью смещения блока 3754 плунжера первого привода 3750 в пределах первого объема 3742 реагента из первого положения во второе положение. Другими словами, блок 3752 зацепления перемещается в дальнем направлении в пределах канала 3766 и/или отверстия 3767 второго привода 3760. Таким образом, блок 3754 плунжера первого привода 3750 прилагает силу к нижней части 3788a первого контейнера 3780a для реагента. Это подталкивает хрупкую заглушку 3784a первого контейнера 3780a для реагента к прокалывателю 3769a, пока хрупкая часть 3784a не будет разорвана, высвобождая реагент, содержавшийся в ней, например, трансдукционную частицу, в первый объем 3742 реагента. Дальнейшее смещение блока 3754 плунжера первого привода 3750 в направлении второго положения уменьшает внутренний объем 3786a контейнера 3780a для реагента и первый объем 3742 реагента. В результате происходит передача реагента, например, трансдукционной частицы, из первого объема 3742 реагента через первый жидкостный канал 3772a и первое выпускное отверстие 3774a блока 3770 доставки в реакционную камеру 3732. Как показано, первый привод 3750 содержит углубление 3758, сконфигурированное для приема части прокалыватель 3792a в целях предотвращения повреждения прокалывателем первого привода 3750 и/или в целях ограничения перемещения первого привода 3750 в направлении второго положения. В некоторых вариантах осуществления реагент, например, трансдукционная частица, может взаимодействовать с целевой клеткой, содержащейся в образце, и вызывать продуцирование целевой клеткой молекулы репортера, как описано в настоящем описании.
Для того, чтобы переместить контейнер 3700 в сборе в третью конфигурацию (фиг. 25), блоком 3762 зацепления второго привода 3760 манипулируют с целью смещения блока 3764 плунжера второго привода 3760 из первого положения во второе положение в пределах второго объема 3744 реагента. Аналогично второй конфигурации, смещение второго привода 3760 приводит к тому, что прокалыватель 3792b разрывает хрупкую заглушку 3784b второго контейнера 3780b для реагента и передает субстрат, содержавшийся в нем (например, тридеканал), через второй жидкостный канал 3772b и второе выпускное отверстие 3774b в реакционную камеру 3732. Субстрат может взаимодействовать с репортерными молекулами и вызывать, усиливать и/или катализировать выдачу сигнала молекулой репортера, например, через реакцию люминесценции. Как показано, второй привод 3760 содержит углубление 3768, сконфигурированное для приема части прокалыватель 3792b в целях предотвращения повреждения прокалывателем первого привода 3760 и/или в целях ограничения перемещения первого привода 3760 в направлении второго положения. В некоторых вариантах осуществления реагент, например, трансдукционная частица, может взаимодействовать с целевой клеткой, содержащейся в образце, и вызывать продуцирование целевой клеткой молекулы репортера, как описано в настоящем описании.
Хотя выходные части первого жидкостного канала 3772a и второго жидкостного канала 3772b показаны как являющиеся по существу линейными и имеющие по существу постоянную площадь потока, в других вариантах осуществления блок доставки может задавать любые соответствующие каналы потока, через которые реагенты, вещества, трансдукционные частицы и т.п. могут быть доставлены. Например, в некоторых вариантах осуществления, блок доставки может быть сконфигурирован для доставки одного или более реагентов в реакционную камеру таким способом, который способствует смешиванию, которое минимизирует аэрацию, распыление и/или нежелательную турбулентность.
Например, в некоторых вариантах осуществления, модуль реагента может быть сконфигурирован для доставки вещества, содержащего трансдукционные частицы, имеющий тип, показанный и описанный в настоящем описании, в реакционную камеру таким способом, который эффективно смешивает трансдукционные частицы с образцом. Например, в тех вариантах осуществления, в которых тампон (такой как тампон 2734) удерживается в пределах реакционной камеры, модуль реагента может содержать нагнетательное сопло или другой механизм для доставки трансдукционных частиц, который усиливает удаление частей образца из тампона. Таким образом, механизм доставки может повысить производительность анализа посредством улучшения смешивания образца и трансдукционных частиц. Такие механизмы могут включать, например, реактивные сопла высокого давления, сопла, установленные под углом, множественные каналы потока от единственной камеры реагента в реакционную камеру, и т.п.
В других вариантах осуществления модуль реагента может быть сконфигурирован для доставки реагента, разработанного для усиления, катализирования или вызывания выдачи светового сигнала (например, субстрат, имеющий тип, показанный и описанный в настоящем описании) в реакционную камеру таким способом, который улучшает измерение светового сигнала. Например, в некоторых вариантах осуществления, способ обнаружения репортерных молекул включает обнаружение интенсивности (или мощности) реакции люминесценции, вызванной добавлением субстрата в образец, в котором были экспрессированы репортерные молекулы. Более подробно, в некоторых вариантах осуществления, экспрессированные репортерные молекулы и субстрат совместно разрабатываются для продуцирования флэш-реакции в ответ на добавления субстрата к образцу. Флэш-реакции представляют собой реакции люминесценции, в которых явно выраженный пик интенсивности возникает очень быстро после добавления субстрата (например, по существу мгновенно, в пределах нескольких секунд и/или менее чем одной минуты). Хотя флэш-реакции могут давать результаты с очень высокой чувствительностью (которые выгодны для обнаружения небольших количеств, и т.д.), точное измерение таких скоротечных реакций может быть сложным. Напротив, реакции свечения представляют собой более продолжительные реакции люминесценции, характеризуемые устойчивым сигналом, который может поддерживаться в течение часа или более. Хотя они и являются менее чувствительными, чем флэш-реакции, реакции свечения могут дать время для завершения дополнительных операций с образцом (например, смешивание, транспортировка, и т.п.) до того, как сигнал будет обнаружен.
В некоторых вариантах осуществления модуль реагента может быть сконфигурирован для доставки субстрата в реакционную камеру таким способом, который улучшает измерение светового сигнала. Более подробно, в некоторых вариантах осуществления, модуль реагента может быть сконфигурирован для доставки субстрата способом, который позволяет субстрату достаточно смешиваться с образцом, при этом также минимизируя аэрацию образца, образование пузырьков, чрезмерное разбрызгивание, и т.п., каждая из которых может быть вредной для оптического обнаружения, которое будет завершено в пределах нескольких секунд после доставки субстрата. Например, в некоторых вариантах осуществления, модуль реагента может задавать жидкостный канал, который расположен под углом относительно продольной оси реакционной камеры, в результате чего реагент и/или субстрат доставляется к боковой стенке реакционной камеры и затем в раствор образца. В других вариантах осуществления модуль реагента может задавать жидкостный канал, который является по существу параллельным относительно продольной оси реакционной камеры, но это включает установку положения выходного отверстия таким образом, чтобы реагент и/или субстрат доставлялся к боковой стенке реакционной камеры. В других вариантах осуществления модуль реагента может задавать жидкостный канал, который имеет криволинейную, дугообразную и/или спиральную форму. В дополнительных вариантах осуществления модуль реагента может задавать жидкостный канал, который содержит канавки, ребра, слоты, или любые другие корректирующие поток особенности, с целью максимизации смешивания и/или минимизации аэрации.
В качестве другого примера, на фиг. 26-28 показан контейнер в сборе 4700, который содержит реакционную камеру 4732 и модуль 4740 реагента. Контейнер в сборе 4700 может использоваться и/или им может манипулировать любое устройство, описанное в настоящем описании, например, устройство 1100, 11000, и/или любые компоненты, описанные в настоящем описании. Контейнер в сборе 4700 может также применяться для выполнения любых способов, описанных в настоящем описании, например, способов 200 и/или 300.
Модуль 4740 реагента содержит корпус 4741, первый привод 4750, второй привод 4760, первый элемент 4772a доставки и второй элемент 4772b доставки. Как показано на виде сбоку поперечного сечения на фиг. 28, корпус 4741 задает первый объем 4742 реагента и второй объем 4744 реагента. Корпус 4741 может также содержать блок 4770 доставки. Первый объем 4742 реагента может содержать первый контейнер 4780a для реагента, который содержит первый реагент (например, трансдукционную частицу). Второй объем 4744 реагента может содержать второй контейнер 4780b для реагента, который содержит второй реагент (например, субстрат). Корпус 4741 контейнера в сборе 4700 может быть по существу аналогичен корпусу 3741 контейнера 3700 в сборе, описанного ранее, и поэтому подробно не описывается далее в настоящем описании. Первые контейнеры 4780a для реагента и второй контейнер 4780b для реагента также являются по существу аналогичными первому контейнеру 3780a для реагента и второму контейнеру 3780b для реагента, соответственно, контейнера 3700 в сборе и поэтому не описаны подробно в настоящем описании.
Первый привод 4750 содержит блок 4752 зацепления, и блок 4754 плунжера. Второй привод 4760 содержит блок 4762 зацепления, блок 4764 плунжера. Первый привод 4750 и второй привод 4760 являются по существу аналогичными первому приводу 3750 и второму приводу 3760, соответственно, контейнера 3700 в сборе, в соответствии с описанным ранее, по структуре и функциям, и поэтому не описываются подробнее в настоящем описании.
Как показано на виде снизу модуля 4740 реагента на фиг. 27 и боковом поперечном сечении контейнера в сборе 4700 на фиг. 28, блок 4770 доставки корпуса 4741 содержит первый элемент 4772a доставки, который предоставляет трубопровод для жидкостной передачи реагента, например, трансдукционной частицы, из первого объема 4742 реагента в реакционную камеру 4732 через первое выпускное отверстие 4774a. Блок 4770 доставки корпуса 4741 содержит второй элемент 4772b доставки, который предоставляет трубопровод для жидкостной передачи реагента, например, субстрата, из второго объема 4742 реагента в реакционную камеру 4732 через второе выпускное отверстие 4774a.
Как показано на фиг. 28, первый элемент 4772a доставки включает первую часть 4775a и вторую часть 4776a. Первая часть 4775a, по меньшей мере, частично размещена в первом объеме 4742 реагента. Вторая часть 4776a, по меньшей мере, частично размещена в реакционной камере 4732. Первая часть 4775a задает продольную ось, которая по существу параллельна продольной оси, заданной модулем 4740 реагента и/или реакционной камерой 4732. Вторая часть 4776a имеет такое угловое смещение относительно средней линии первой части 4775a, что выпускное отверстие 4774a указывает в направлении боковой стенки реакционной камеры 4732. Другими словами, вторая часть 4776a не параллельна продольной оси, заданной модулем 4740 реагента и/или реакционной камерой 4732. В некоторых вариантах осуществления угол между продольной осью и второй частью 4776a может составлять приблизительно 15-45 градусов, включая все углы между этими значениями. В таких вариантах осуществления и реагент и/или трансдукционные частицы, переданные из первого объема 4742 реагента в реакционную камеру 4732, не падают непосредственно на поверхность образца, но вместо этого продвигаются на боковой стенке реакционной камеры или вдоль нее таким образом, что они могут протекать на управляемой скорости в раствор образца.
Как показано на фиг. 28, второй элемент 4772b доставки содержит первую часть 4775b и вторую часть 4776b. Первая часть 4775b, по меньшей мере, частично размещена во втором объеме 4744 реагента. Вторая часть 4776b, по меньшей мере, частично размещена в реакционной камере 4732. Первая часть 4775b задает продольную ось, которая по существу параллельна продольной оси, заданной модулем 4740 реагента и/или реакционной камерой 4732. Вторая часть 4776b имеет такое угловое смещение относительно средней линии первой части 4775b, что выпускное отверстие 4774b указывает в направлении боковой стенки реакционной камеры 4732. Другими словами, вторая часть 4776b не параллельна продольной оси, заданной модулем 4740 реагента и/или реакционной камерой 4732. В некоторых вариантах осуществления угол между продольной осью и второй частью 4776b может составлять приблизительно 15-45 градусов, включая все углы между этими значениями. В таких вариантах осуществления и реагент и/или трансдукционные частицы, переданные из второго объема 4744 реагента в реакционную камеру 4732, не падают непосредственно на поверхность образца, но вместо этого продвигаются на боковой стенке реакционной камеры или вдоль нее таким образом, что они могут протекать на управляемой скорости в раствор образца.
Первая часть 4775a, 4775b каждого из элементов доставки 4772a, 4772b содержит прокалыватель 4792a, 4792b (соответственно) в своей концевой части. Таким образом, прокалыватель 4792a выступает в первый объем 4742 реагента, и прокалыватель 4792b выступает во второй объем 4744 реагента. В частности, конец жидких каналов элементов доставки может быть заострен или скошен для получения острого края, который служит в качестве прокалывателя. Прокалыватель 4792a и прокалыватель 4792b могут применяться для разрыва хрупкой заглушки 4784a и хрупкой заглушки 4784b, соответственно, контейнеров для реагента с целью высвобождения реагентов, трансдукционных частиц или других веществ, содержавшихся в них. Хотя элемент 4772a доставки и элемент 4772b доставки показаны как сделанные отдельно от корпуса 4741, в некоторых вариантах осуществления элемент доставки может формироваться как неотъемлемая часть блока 4770 доставки, например, производиться на одном этапе производства. В некоторых вариантах осуществления элемент 4772a доставки и/или элемент 4772b доставки могут быть произведены отдельно, и затем размещены в полости 4778a и полости 4778b, соответственно, блока 4770 доставки.
В некоторых вариантах осуществления модуль реагента контейнера может содержать или задавать жидкостные каналы, сконфигурированные для передачи реагентов непосредственно в раствор образца, и имеет выходную точку на любом соответствующем расстоянии в пределах контейнера. Например, на фиг. 29 показан вид сбоку поперечного сечения контейнера в сборе 5700 согласно варианту осуществления. Контейнер в сборе 5700 содержит реакционную камеру 5732 и модуль 5740 реагента. Модуль реагента включает корпус 5741, который задает первый объем 5742 реагента и второй объем реагента 5744. Корпус 5741 содержит первый привод 5750 и второй привод 5760. Корпус 5741 также включает блок доставки 5770. Контейнер в сборе 5700 может использоваться и/или им может манипулировать любое устройство, описанное в настоящем описании, например, устройство 1100, 11000 и/или любые компоненты, описанные в настоящем описании. Контейнер в сборе 5700 может также применяться для выполнения любых способов, описанных в настоящем описании, например, методы 200 и/или 300.
Первый объем 5742 реагента содержит первый контейнер 5780a для реагента, который может содержать первый реагент (например, трансдукционная частица, имеющая тип, показанный и описанный в настоящем описании). Второй объем 5744 реагента содержит второй контейнер 5780b для реагента, который может содержать второй реагент (например, субстрат, имеющий тип, показанный и описанный в настоящем описании). Корпус 5741 контейнера в сборе 5700 может являться по существу аналогичным корпусу 3741 контейнера 3700 в сборе, и поэтому подробно не описывается далее. Контейнеры 5780a, 5780b для реагента по существу аналогичны контейнерам 3780, 3780b для реагента контейнера 3700 в сборе, и поэтому не описаны подробно в настоящем описании. Первый привод 5750 содержит блок зацепления и блок плунжера. Второй привод 5760 содержит блок зацепления и блок плунжера. Первый привод 5750 и второй привод 5760 по существу аналогичны первому приводу 3750 и второму приводу 3760 контейнера 3700 в сборе, и поэтому не описаны подробнее в настоящем описании.
Блок 5770 доставки корпуса 5741 задает первый жидкостный канал 5772a, который предоставляет трубопровод для жидкостной передачи первого реагента, например, трансдукционных частиц, из первого объема 5742 реагента в реакционную камеру 5732 через первое выпускное отверстие 5774a. Блок 5770 доставки корпуса 5741 также содержит второй жидкостный канал 5772b, который предоставляет трубопровод для жидкостной передачи второго реагента, например, субстрата, из второго объема 5744 реагента в реакционную камеру 5732 через второе выпускное отверстие 5774b.
Как показано, жидкостные каналы 5772a, 5772b задают продольную ось, которая параллельна продольной оси, заданной реакционной камерой 5732. Это размещение может позволить реагентам вытекать из первого объема 5742 реагента и второго объема 5744 реагента через выпускное отверстие 5774a и выпускное отверстие 577b, соответственно, и прямо в раствор образца, расположенный в реакционной камере 5732. В некоторых вариантах осуществления диаметр жидкостного канала 5772a и/или жидкостного канала 5772b в соответствующем выпускном отверстии 5774a и 5774b может быть меньше, чем диаметр на поверхности секции жидкостного канала 5772a и/или жидкостного канала 5772b и первого объема 5742 реагента и второго объема 5744 реагента, соответственно. Таким образом, жидкостные каналы 5772a, 5772b функционируют, по существу, как сопла, для ускорения потока трансдукционных частиц, реагентов и т.п. В некоторых вариантах осуществления поперечные сечения могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы реагенты удалялись из выпускного отверстия 5774a и/или выпускного отверстия 5774b с предварительно заданной скоростью потока, например, 1 мл/сек, 2 мл/сек, 3 мл/сек, 4 мл/сек, 5 мл/сек, или с любой другой соответствующей скоростью потока, например, чтобы гарантировать быстрое и полное смешивание и/или минимизировать аэрацию. В некоторых вариантах осуществления жидкостный канал 5772a и/или жидкостный канал 5772b могут быть сконфигурированы таким образом, что выпускное отверстие 5774a и/или выпускное отверстие 5774b располагаются ниже поверхности образца в пределах реакционной камеры 5732.
В некоторых вариантах осуществления корпус 5741 может содержать группу прокалывателей 5792a, 5792b, расположенную в основании первого объема 5742 реагента и второго объема 5744 реагента, соответственно. Группа прокалывателей может быть сконфигурирована для разрыва хрупкой заглушки 5784a, 5784b контейнеров 5780a, 5780b для реагента во множестве мест, например, чтобы гарантировать эффективное выталкивание реагентов, содержавшихся в них.
В некоторых вариантах осуществления модуль реагента контейнера может содержать единственный привод и единственный объем реагента. На фиг. 30-32 показан вид сбоку поперечного сечения контейнера в сборе 6700 согласно варианту осуществления, в первой конфигурации, второй конфигурации и третьей конфигурации, соответственно. Контейнер в сборе 6700 содержит реакционную камеру 6732, обратимо соединяемую с модулем 6740 реагента. Модуль 6740 реагента содержит корпус 6741, который задает объем 6742 реагента, который содержит первый контейнер 6780a для реагента и второй контейнер 6780b для реагента. Корпус также содержит привод 6750, расположенный в объеме 6742 реагента, и блок 6770 доставки. Контейнер в сборе 6700 может использоваться и/или им может манипулировать любое устройство, описанное в настоящем описании, например, устройство 1100, 11000 и/или любые компоненты, описанные в настоящем описании. Контейнер в сборе 6700 может также применяться для выполнения любых способов, описанных в настоящем описании, например способов 200 и/или 300.
В некоторых вариантах осуществления привод 6750 может содержать блок 6752 зацепления, и блок 6754 плунжера. Блок 6752 зацепления привода 6750 может быть сконфигурирован для перемещения блока 6754 плунжера в пределах объема 6742 реагента. В некоторых вариантах осуществления блок 6754 плунжера привода 6750 содержит влагонепроницаемый затвор 6769 для жидкостной изоляции объема 6742 реагента от объема за пределами корпуса 6741. В некоторых вариантах осуществления затвор 6769 может являться, например, уплотнением, уплотнительным кольцом, резиновым сальником, или любым соответствующим затвором.
В некоторых вариантах осуществления контейнеры 6780a, 6780b для реагента могут быть размещены в объеме 6742 реагента таким образом, чтобы первый контейнер 6780a для реагента находился вблизи блока 6770 доставки корпуса 6741. В частности, первый контейнер 6780a для реагента размещен между блоком 6770 доставки и вторым контейнером 6780b для реагента. Первый контейнер для реагента может содержать первый реагент, например, трансдукционную частицу. Второй контейнер 6780b для реагента может быть размещен сверху первого контейнера 6780a для реагента, таким образом, чтобы хрупкая часть 6784b второго контейнера 6780b для реагента граничила с нижней частью 6788a первого контейнера 6780a для реагента, и нижняя часть 6788b второго контейнера 6780b для реагента граничила с блоком 6754 плунжера привода 6750. Второй контейнер 6780b для реагента может содержать второй реагент, например, субстрат, такой как тридеканал. Объем 6742 реагента может также содержать группу прокалывателей 6792, размещенную в объеме 6742 реагента, которая сконфигурирована для разрыва хрупкой заглушки 6784a контейнера 6780a для реагента, и хрупкой заглушки 6784b контейнера 6780b для реагента.
Блок 6770 доставки задает жидкостный канал 6772, который может задавать продольную ось, которая параллельна продольной оси, заданной реакционной камерой 6732. В некоторых вариантах осуществления диаметр жидкостного канала 6772 в выпускном отверстии 6774 может быть меньше, чем диаметр жидкостного канала 6772 на поверхности секции объема 6742 реагента, таким образом, что жидкостный канал 6772 по существу напоминает и/или функционирует как сопло. В некоторых вариантах осуществления жидкостные каналы могут быть сконфигурированы таким образом, что реагенты удаляются из выпускного отверстия 6774 с предварительно заданной скоростью потока, например, 1 мл/сек, 2 мл/сек, 3 мл/сек, 4 мл/сек, 5 мл/сек, или любой другой соответствующей скоростью потока, например, чтобы гарантировать быстрое и полное смешивание и/или минимизировать аэрацию.
При функционировании любое соответствующее устройство может манипулировать блоком 6752 зацепления привода 6750 таким образом, чтобы блок 6754 плунжера смещался из первого положения, как показано в первой конфигурации (фиг. 30), во второе положение, как показано во второй конфигурации (фиг. 31), в пределах объема 6742 реагента. Блок 6754 плунжера прилагает силу к нижней части 6788b второго контейнера 6780b для реагента, смещая второй контейнер 6780b для реагента из первого положения во второе положение. Второй контейнер 6780b для реагента передает давление, приложенное блоком 6754 плунжера, к нижней части 6788a первого контейнера 6780a для реагента через хрупкую заглушку 6784b. Сила заставляет хрупкую заглушку 6784a первого контейнера для реагента 6780a нажимать на группу прокалывателей 6792, в результате чего хрупкая часть 6784a разрывается, и реагент, содержавшейся в ней, передается через выпускное отверстие 6774 из жидкостных каналов 6772 в реакционную камеру 6732.
В третьей конфигурации (фиг. 31) блоком 6752 зацепления привода далее манипулируют таким образом, чтобы блок 6754 плунжера смещался из второго положения в третье положение в пределах объема 6742 реагента. Смещение блока 6754 плунжера к третьему положению также смещает второй контейнер 6780b для реагента из второго положения к третьему положению. В этой конфигурации первый контейнер 6780a для реагента освобождается от содержимого, содержавшегося в нем, и находится в сжатом состоянии, в результате чего прокалыватель 6792 проникает через нижнюю часть 6788a первого контейнера 6780a для реагента и разрывает хрупкую заглушку 6784b второго контейнера 6780b для реагента. Второй контейнер 6780b для реагента, следовательно, помещается в жидкостное соединение с жидким каналом 6772 и передает реагенты, содержащиеся в нем, например, субстрат, через выпускное отверстие 6774 и в реакционную камеру 6732.
В некоторых вариантах осуществления контейнер может содержать единственный привод с поэтапной активизаций для доставки первого реагента (например, биологические или небиологические векторы, трансдукционные частицы, и/или сконструированный вирусный вектор) и второго реагента (например, субстрата) на различных этапах активизации. На фиг. 33 показано покомпонентное изображение контейнера в сборе 7700, который содержит реакционную камеру 7732 и модуль 7740 реагента. На фиг. 34-36 показан контейнер в сборе 7700 в первой конфигурации, второй конфигурации и третьей конфигурации, соответственно. Реакционная камера 7732 может быть обратимо соединена с модулем 7740 реагента. Контейнер в сборе 7700 может использоваться и/или им может манипулировать любое из устройств, описанных в настоящем описании, например, устройство 1100, 11000, и/или любой из компонентов, описанных в настоящем описании. Контейнер в сборе 7700 может также использоваться для выполнения любого из способов, описанных в настоящем описании, например, способов 200 и 300.
Реакционная камера 7732 может быть сформирована из легкого, жесткого и инертного материала, например, пластмассы. По меньшей мере, часть реакционной камеры 7732 может быть частично прозрачной, например, чтобы обеспечить возможность обнаружения и/или просмотра внутреннего объема реакционной камеры 7732, например, обнаружения реакции люминесценции, происходящей в ней. В некоторых вариантах осуществления реакционная камера 7732 может быть сформирована в виде цилиндра с круглым дном или с плоским дном. В других вариантах осуществления реакционная камера 7732 может иметь любую подходящую форму, например, квадратную, прямоугольную, овальную, многоугольную, и т.д. В некоторых вариантах осуществления реакционная камера 7732 может иметь диаметр, равный 12 мм, и высоту, равную 75 мм. В некоторых вариантах осуществления контейнер в сборе 7700 может содержать один или более растворов/реагентов (например, бактериальный питательный раствор, буферы, поверхностно-активные вещества, трансдукционную частицу, и/или антибиотики), предварительно размещенных в пределах реакционной камеры 7732. Реакционная камера 7732 может содержать резьбу 7745 для обратимого соединения с модулем 7740 реагента. В некоторых вариантах осуществления реакционная камера 7732 может быть обратимо соединена с модулем реагента 7740 через защелку, фрикционную посадку, или любой другой соответствующий механизм.
Как показано на фиг. 33, модуль 7740 реагента может содержать корпус 7741. Корпус 7741 может быть сформирован из легкого и твердого материала, например, формованного пластика. Корпус 7741 содержит первую опору сжатия 7748a и вторую опору сжатия 7748b. Опоры сжатия 7748a, 7748b сконфигурированы для неподвижного или съемного прикрепления первого контейнера 7780a для реагента и второго контейнера 7780b для реагента, соответственно, и обеспечивают жесткую опору во время сжатия для первого контейнера 7780a для реагента и второго контейнера 7780b для реагента, как подробнее описано ниже. Опоры сжатия 7748a, 7748b может иметь элементы для прикрепления к ним контейнеров 7780a, 7780b для реагента. Такие элементы для прикрепления могут включать, например, выемки, канавки, фиксаторы, углубления, слот и/или антиадгезионную поверхность. Поверхность каждой опоры сжатия 7748a, 7748b, на которой установлены соответствующие контейнеры 7780a, 7780b для реагента, расположены под углом к продольной оси, заданной корпусом 7741 и/или реакционной камеры 7732. Расположенная под углом поверхность может быть выгодной, например, для обеспечения возможности плавного (например, равномерного и/или управляемого) течения реагента и/или субстрата, а также с низким мертвым объемом, из контейнеров 7780a, 7780b для реагента в реакционную камеру 7732.
Модуль 7740 реагента содержит привод 7750, который сконфигурирован для скольжения в пределах внутреннего объема, определенного корпусом 7741. Привод 7750 сконфигурирован таким образом, что боковая стенка привода 7750 и боковая стенка корпуса 7741 формируют влагонепроницаемый затвор. Таким образом, в процессе работы привод 7750 может смещаться в пределах корпуса 7741, при этом поддерживая по существу влагонепроницаемый затвор. Как показано на фиг. 34, корпус 7741 и привод 7750 могут быть сконфигурированы для задания первого объема 7742 реагента и второго объема 7744 реагента, которые разделены, по меньшей мере частично, боковой стенкой 7746 (фиг. 34-36), и, по меньшей мере частично, боковой стенкой опоры сжатия 7748a, 7748b. Привод содержит блок 7752 зацепления, сконфигурированный для того, чтобы им манипулировало устройство, например, устройство 1100 или любое другое устройство, показанное и описанное в настоящем описании.
Привод 7750 содержит первый элемент 7754 сжатия, который может иметь форму, напоминающую, например, угловой зажим. Первый элемент 7754 сжатия представлять собой отдельный компонент, который может быть сформирован из твердого материала, например, алюминия, стали, нержавеющей стали, или пластмассы. Первый элемент 7754 сжатия имеет блок 7755 зацепления, и блок 7756 сжатия, который наклонен под углом от продольной оси, заданной корпусом 7741. В частности, угол по существу аналогичен углу, заданному расположенной под углом поверхностью первой опоры сжатия 7748a. Первый элемент 7754 сжатия также содержит скользящую часть 7757, которая граничит с боковой стенкой 7746 привода 7750 и сконфигурирована для скольжения в пространстве 7747 между боковой стенкой 7746 и первой опорой сжатия 7748a, как подробнее описано ниже. Блок 7755 зацепления первого элемента 7754 сжатия может содержать зацепляющую пружину 7758 соединенную с блоком 7755 зацепления. Зацепляющая пружина 7758 может являться пружиной сжатия, например, спиральной пружиной, пружиной Белвилла или конусовидной пружиной, и может содержать шайбы (не показаны) для установки в блок 7755 зацепления. Конец зацепляющей пружины 7758, дальний относительно первого элемента 7754 сжатия, может быть соединен с приводом 7750, например, установлен на штифте, шпинделе и т.п., дополнительно сконфигурированном таким образом, что зацепление привода 7750 зацепляет зацепляющую пружину 7758 и первый элемент 7754 сжатия.
Привод 7750 может также включать второй элемент 7760 сжатия, который может являться неотъемлемой частью привода 7750, например, быть сформирован в том же самом процессе полученном инжекционного формования. Второй элемент 7760 сжатия может иметь форму, напоминающую наклонную плоскость, которая находится под углом к продольной оси, заданной корпусом 7741. Угол может быть по существу аналогичен углу, заданному наклонной поверхностью второй опоры 7748b сжатия. В некоторых вариантах осуществления первый элемент 7754 сжатия и/или второй элемент 7760 сжатия могут содержать один или группу прокалывателей, например, шипов, зубцов, стержней, или любой другой соответствующий элемент разрывания для разрыва хрупкой заглушки контейнеров 7780a, 7780b для реагента, как описано в настоящем описании.
Корпус 7741 может также включать первое жидкостное выпускное отверстие 7774a и второе жидкостное выпускное отверстие 7774b для передачи реагентов из первого объема 7742 реагента, например, биологических или небиологических векторов, трансдукционной частицы и/или сконструированного вирусного вектора, и второго объема 7744 реагента, например, субстрата, в реакционную камеру 7732. Жидкостные выпускные отверстия 7774a, 7774b могут представлять собой отверстие и/или пространство между опорами 7748a, 7748b сжатия и боковой стенкой корпуса 7741. В некоторых вариантах осуществления корпус 7741 может содержать жидкостные каналы, например, сопла, установленные под углом сопла, трубки и/или любой другой соответствующий жидкостный трубопровод, например, для способствования быстрому смешиванию и/или минимизированию аэрации, как описано в настоящем описании.
Первый контейнер 7780a для реагента и второй контейнер 7780b для реагента могут быть размещены на первой опоре 7748a сжатия и второй опоре 7748b сжатия, соответственно, как описано ранее. Каждый из контейнеров 7780a, 7780b для реагента может включать боковую стенку 7782a, 7782b и хрупкий элемент 7784a, 7784b, которые совместно задают внутренний объем. Внутренний объем контейнеров для реагента может быть полностью или частично заполнен реагентом, например, первый контейнер 7780a для реагента может содержать трансдукционные частицы (например, трансдукционную частицу 160 или любые другие трансдукционные частицы, описанные в настоящем описании), которые могут содержать сконструированную нуклеиновую кислоту (например, сконструированную нуклеиновую кислоту 170), разработанную для вызывания продуцирования в целевой клетке (например, бактерии) множества или репортерных молекул (например, люциферазы). Второй контейнер 7780b для реагента может содержать субстрат, например, тридеканал, который может взаимодействовать с молекулой репортера, например, люциферазой, с целью вызывания, катализирования, выдачи и/или усиления измеримого сигнала, например, через реакцию люминесценции.
Контейнеры 7780a/b для реагента могут быть сделаны из материалов, которые являются по существу непроницаемыми и/или по существу химически инертными для вещества, содержащегося в них, например, для трансдукционной частицы, субстрата, антибиотиков, буферов, поверхностно-активных веществ или любой другого реагента, который может требоваться для анализа обнаружения. Таким образом, реагенты могут храниться в контейнерах 7780a/b для реагента в течение длительных периодов времени. Например, боковая стенка 7782a/b контейнеров 7780a/b для реагента может быть сделана из гибкого и инертного материала, например, ячеечного пластика, алюминиевой фольги, или любого другого соответствующего материала. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, хрупкий элемент 7784a/b может быть сделан из материала, имеющего определенные температурные характеристики, в результате чего требуемые свойства и целостность хрупкого элемента 7784a/b поддерживаются при заданной температуре. Например, в некоторых вариантах осуществления, может требоваться, чтобы контейнер 7780a/b для реагента, содержащий реагент или субстрат, хранился в условиях охлаждения, или может требоваться, чтобы контейнер 7780a/b для реагента был произведен посредством термического формования хрупкого элемента 7784a/b. В таких вариантах осуществления хрупкий элемент 7784a/b может быть выбран таким образом, что условие охлаждения и/или условие термического формования по существу не ухудшают требуемые свойства и целостность хрупкого элемента 7784a/b для применения по назначению. В некоторых вариантах осуществления хрупкий элемент 7784a/b может быть сделан из полимерной пленки, такой как любая форма полипропилена. В некоторых вариантах осуществления хрупкий элемент 7784a/b может быть сделан из биаксиально ориентированного полипропилена (BOP). В некоторых вариантах осуществления хрупкий элемент 7784a/b может быть сделан из алюминия. Хрупкие заглушки 7784a/b контейнеров реагента могут быть сконфигурированы для разрыва при сжатии, например, посредством элементов 7754/7760 сжатия привода 7750, как подробнее описано ниже, и высвобождения реагента, содержавшегося в них.
Как показано на фиг. 34, контейнер в сборе 7700 может первоначально поддерживаться в первой конфигурации, в которой модуль 7740 реагента соединен с реакционной камерой 7732, и привод 7750 находится в первом положении. Первый элемент 7754 сжатия находится в первом положении, в котором блок 7756 зацепления контактирует с хрупким элементом 7784a первого контейнера 7780a для реагента, но не прилагает какого-либо сжимающего усилия, и зацепляющая пружина 7758 является полностью несжатой. Второй элемент сжатия 7760 также находится в первом положении, в котором второй элемент сжатия не контактирует с хрупким элементом 7784b второго контейнера 7780b для реагента.
Во второй конфигурации (фиг. 35) блоком 7752 зацепления первого привода 7750 манипулируют с целью смещения привода 7750 в пределах корпуса 7741 из первого положения во второе положение. Смещение привода 7750 вызывает сжатие зацепляющей пружины 7758 и приложение ей силы к первому элементу 7754 сжатия. Сила смещает первый элемент 7754 сжатия из первого положения во второе положение, как показано на фиг. 35, при этом скользящая часть 7757 первого элемента 7754 сжатия скользит с боковой стенкой 7746 в отверстие 7747 между первой и второй опорами сжатия 7748a, 7748b. Блок 7756 зацепления первого элемента 7754 сжатия прилагает сжимающее усилие к хрупкой части 7784a первого контейнера 7780a для реагента таким образом, чтобы хрупкая часть 7784a разрывалась, высвобождая свое содержимое (например, трансдукционные частицы) в первый объем 7742 реагента. Реагент затем протекает через первое выпускное отверстие 7774a и в раствор в реакционной камере 7732, например, образец пациента, содержащий целевую клетку. Второй элемент сжатия 7760 также смещается из первого положения во второе положение, при этом он находится рядом с хрупким элементом 7784b второго контейнера 7780b для реагента и/или контактирует с хрупким элементом 7784b, не разрывая его.
В третьей конфигурации (фиг. 36) блоком 7752 зацепления привода 7750 манипулируют с целью смещения в пределах корпуса 7741 из второго положения в третье положение. Смещение привода 7750 также вызывает сжатие зацепляющей пружины 7758 и приложение ей силы к первому элементу 7754 сжатия. В этом положении дальнейшее смещение первого элемента 7754 сжатия предотвращается первой опорой 7748a сжатия, и зацепляющая пружина 7758 является по существу сжатой. Второй элемент 7760 сжатия также смещается из второго положения в третье положение, при этом второй элемент 7760 сжатия прилагает сжимающее усилие к хрупкому элементу 7784b второго контейнера 7780b для реагента. Это приводит к тому, что хрупкая заглушка 7784b разрывается и высвобождает свое содержимое, например, субстрат, во второй объем 7744 реагента. Реагент затем протекает через второе выпускное отверстие 7774b и в раствор в реакционной камере 7732, например, в образец, содержащий целевую клетку и репортерные молекулы, продуцированные целевыми клетками.
Как описано выше, в некоторых вариантах осуществления, блок доставки может быть сконфигурирован для доставки одного или более реагентов в реакционную камеру таким способом, который способствует смешиванию, который минимизирует аэрацию, распыление и/или нежелательную турбулентность. Например, в некоторых вариантах осуществления, модуль реагента контейнера может содержать блок доставки, который является наклонным и/или имеет угловое смещение относительно продольной оси модуля реагента и/или реакционной камеры. Такое размещение может направить поток реагента (например, трансдукционных частиц, субстрата и т.п.) таким способом, который улучшает смешивание, обнаружение и т.п. В частности, на фиг. 37-38 показан схематическое изображение бокового сечения контейнера в сборе 8700 согласно варианту осуществления, в первой конфигурации и второй конфигурации, соответственно. Контейнер в сборе 8700 может использоваться и/или им может манипулировать любое из устройств, описанных в настоящем описании, например, устройство 1100, 11000 и/или любой из компонентов, описанных в настоящем описании. Контейнер в сборе 8700 может также использоваться для выполнения любого из способов, описанных в настоящем описании, например, способов 150, 200 и 300.
Контейнер в сборе 8700 содержит реакционную камеру 8732, которая является обратимо соединимой с модулем 8740 реагента. В реакционной камере 8732 может быть размещен образец S, например, раствор образца, содержащий образец пациента, целевую клетку, трансдукционные частицы и/или репортерные молекулы. В процессе применения контейнер в сборе 8700 может быть функционально соединен с детектором 1200 таким образом, чтобы реакционная камера 8732 находилась во взаимодействии (например, оптическом взаимодействии) с детектором 1200. Хотя варианты осуществления, описанные в настоящем описании, показаны как оптически соединенные с детектором 1200, любой другой детектор, описанный в настоящем описании, может применяться.
Модуль 8740 реагента содержит корпус 8741, элемент 8770 доставки и привод 8750. Корпус 8741 задает объем 8742 реагента, который может содержать реагент, размещенный в нем. Реагент может быть любым соответствующим реагентом, таким как любой из субстратов, описанных в настоящем описании.
Привод 8750 содержит блок 8754 плунжера, сконфигурированный для нахождения в жидкостном взаимодействии с реагентом, размещенным в объеме 8742 реагента. Привод 8750 может быть сконфигурирован для передачи реагента из объема 8742 реагента в реакционную камеру 8732 через элемент 8770 доставки (например, через жидкостный канал 8772). Элемент 8770 доставки содержит первую часть 8774, которая расположена по существу в объеме 8742 реагента и рядом с плунжером. Элемент 8770 доставки также содержит вторую часть 8776, расположенную по существу в реакционной камере 8732, когда реакционная камера 8732 соединена с модулем 8740 реагента.
Элемент 8770 доставки имеет угловое смещение относительно продольной оси модуля 8740 реагента и/или реакционной камеры 8732. Более подробно, как показано на фиг. 37, средняя линия жидкостного канала, который задает ось элемента 8770 доставки, ориентирована под углом θ относительно продольной оси. В некоторых вариантах осуществления угол θ может составлять около 30 градусов. В некотором варианте осуществления угол θ может составлять около 15-45 градусов.
В процессе функционирования приводом 8750 можно манипулировать посредством приложения силы к приводу 8750, как показано стрелкой AA на фиг. 38, например, с использованием механизма манипулирования устройства 1100. Это заставляет блок 8754 плунжера смещаться в пределах объема 8742 реагента из первого положения, как показано в первой конфигурации (фиг. 37), во второе положение, как показано во второй конфигурации (фиг. 38). Блок 8754 плунжера передает и/или удаляет реагент (например, субстрат), содержавшийся в объеме 8742 реагента через жидкостный канал 8772. Другими словами, блок 8754 плунжера перемещается в пределах объема реагента вдоль продольной оси с целью создания потока реагента из объема реагента через жидкостный канал 8772.
Как показано на фиг. 38, наклонная ориентация блока 8770 доставки приводит к тому, что удаленный реагент следует по наклонному каналу, как показано стрелкой BB (фиг. 38), таким образом, чтобы поток реагента падает на боковую стенку реакционной камеры 8732. Поток реагента затем протекает вниз по боковой стенке реакционной камеры 8732, как показано стрелкой CC (фиг. 38), и смешивается с образцом S при более низкой скорости жидкости, посредством чего минимизируется и/или устраняется аэрация и/или образование пузырьков в пределах образца. Уменьшение аэрации может обеспечить возможность смешивания реагента с образцом S и повышения качества сигнала, который обнаруживается детектором 1200. Например, в некоторых вариантах осуществления, контейнер в сборе 8700 может использоваться вместе с репортерной системой и реагентом (например, субстратом), которые совместно разработаны для создания флэш-реакции в ответ на добавление субстрата к образцу, в пределах которого были экспрессированы репортерные молекулы. В таких вариантах осуществления размещение элемента 8770 доставки может позволить субстрату достаточно смешиваться с образцом, при этом также минимизируя аэрацию образца, образование пузырьков, чрезмерное разбрызгивание, и т.п., все из которых могут быть вредными для оптического обнаружения, которое будет завершено в течение короткого периода времени (например, в пределах нескольких секунд) после доставки субстрата.
Хотя модуль 8740 реагента показан и описан выше как содержащий единственный элемент доставки, который направляет поток реагента вдоль части боковой стенки реакционной камеры 8732, в других вариантах осуществления модуль 8740 реагента может содержать множество различных элементов доставки и/или элемент доставки с множеством выходных точек в целях способствованию быстрой выдачи реагента в них, также минимизируя аэрацию, образование пузырьков и т.п. В некоторых вариантах осуществления модуль реагента контейнера может содержать элемент доставки, который сконфигурирован для формирования кольцевого потока реагента, размещенного в модуле реагента, таким образом, чтобы потоки реагента являлись по существу круговыми вокруг боковой стенки реакционной камеры. Например, на фиг. 39-40 показан вид сбоку в разрезе контейнера в сборе 9700 согласно варианту осуществления, в первой конфигурации и второй конфигурации. Контейнер в сборе 9700 содержит реакционную камеру 9732, обратимо соединимую с модулем 9740 реагента. Контейнер в сборе 9700 соединен с детектором 1200 таким образом, что реакционная камера 9732 находится в оптической связи с детектором 1200. Контейнер в сборе 9700 может использоваться и/или им может манипулировать любое устройство, описанное в настоящем описании, например, устройство 1100, 11000 и/или любые компоненты, описанные в настоящем описании. Контейнер в сборе 9700 может также применяться для выполнения любых способов, описанных в настоящем описании, например, способов 150, 200 и/или 300. В некоторых вариантах осуществления контейнер в сборе 9700 может применяться для обнаружения сигнала, произведенного реакцией флэш-люминесценции. В то время как варианты осуществления, описанные в настоящем описании, были показаны как оптически соединенные с детектором 1200, любой другой детектор, описанный в настоящем описании, может применяться.
В реакционной камере 9732 может быть размещен образец S, например, раствор образца, содержащий образец пациента, целевую клетку, трансдукционные частицы, и/или репортерные молекулы. Реакционная камера 9732 может являться аналогичной любому из реакционных камер, описанных в настоящем описании, и поэтому не описывается подробно.
Модуль 9740 реагента содержит корпус 9741, задающий объем 9742 реагента, который может иметь реагент, размещенный в нем, например, субстрат. Корпус 9741 также содержит привод 9750, размещенный в объеме 9742 реагента. Модуль 9740 реагента содержит хрупкую заглушку 9784 и элемент 9770 доставки.
Привод 9750 содержит блок 9754 плунжера в жидкостном взаимодействии с реагентом, размещенным в объеме 9742 реагента. Блок 9754 плунжера сконфигурирован для перемещения в пределах корпуса 9741 с целью передачи реагента из объема 9742 реагента в реакционную камеру 9732 через хрупкую заглушку 9784.
Элемент 9770 доставки сконфигурирован для задания блок 9772 разрыва и округленной и/или криволинейной боковой стенки 9774. В некоторых вариантах осуществления боковые стенки 9774 могут быть конусовидными, контурированными и/или включать градации. Хотя блок 9770 доставки показан как размещенный по существу в реакционной камере 9732, в других вариантах осуществления существенная часть элемента 9770 доставки может быть размещена в пределах и/или соединен с модулем 9740 реагента. Элемент 9770 доставки может являться неотъемлемой частью или реакционной камеры 9732, или модуля 9740 реагента.
Как показано, когда модуль 9740 реагента находится в первой конфигурации (фиг. 39), блок 9772 разрывания контактирует с хрупким элементом 9784, но не прилагает разрывающее усилие к хрупкому элементу 9784. Соответственно, реагент в пределах объема 9742 реагента поддерживается в жидкостной изоляции от реакционной камеры 9732. Когда модуль 9740 реагента перемещается во вторую конфигурацию (фиг. 40), к приводу 9750 прилагается сила в направлении, обозначенном стрелкой DD. Это заставляет блок 9754 плунжера смещаться из первого положения во второе положение. Смещение блока 9754 плунжера прилагает силу к хрупкому элементу 9784 (через реагент). Это заставляет хрупкий элемент нажимать на блок 9772 разрывания блока доставки и разрываться (фиг. 40), посредством чего разрывается хрупкая заглушка 9784. Контур и/или форма элемента 9770 доставки создает кольцевой поток реагента вокруг всей боковой стенки 9774 реакционной камеры 9732, как показано стрелкой EE. Поток реагента может затем течь вниз вдоль боковой стенки реакционной камеры 9732, посредством чего минимизируется и/или устраняется аэрация, образование пузырьков и т.п.
В некоторых вариантах осуществления модуль реагента контейнера может содержать блок доставки или элемент доставки, который является криволинейным. На фиг. 41 показано боковое поперечное сечение контейнера в сборе 10700 согласно варианту осуществления. Контейнер в сборе 10700 содержит реакционную камеру 10732, обратимо соединимую с модулем 10740 реагента. Модуль 10740 реагента содержит корпус 10741, задающий объем 10742 реагента, в котором может быть размещен реагент, например, субстрат. Корпус также содержит привод 10750 расположенный в объеме 10742 реагента. Контейнер в сборе 10700 содержит элемент 10770 доставки. Контейнер в сборе 10700 может использоваться и/или им может манипулировать любое устройство, описанное в настоящем описании, например, устройство 1100, 11000 и/или любые компоненты, описанные в настоящем описании. Контейнер в сборе 10700 может также применяться для выполнения любых способов, описанных в настоящем описании, например, способов 150, 200 и/или 300. В некоторых вариантах осуществления контейнер в сборе 10700 может применяться для обнаружения сигнала, выдаваемого реакцией флэш-люминесценции.
Привод 10750 содержит блок плунжера в жидкостном соединении с реагентом, например, субстратом, расположенным в объеме 10742 реагента. Блок 10754 плунжера сконфигурирован для смещения в пределах объема 10742 реагента с целью передачи реагента из объема 10742 реагента в реакционную камеру 10732 через блок 10770 доставки.
Элемент 10770 доставки имеет такую форму, что он задает криволинейный жидкостный канал 10772. Криволинейный жидкостный канал 10772 сконфигурирован таким образом, что реагент подается из жидкостного канала в образующем водоворот движении. Образующее водоворот движение может, например, создавать турбулентность в потоке реагента, которая может, например, усиливать смешивание реагента с образцом, содержащемся в реакционной камере 10732. В некоторых вариантах осуществления криволинейные жидкостные каналы 10772 могут заставить реагент падать на боковую стенку реакционной камеры. Реагент может затем протекать вдоль боковой стенки контейнера, чтобы достигнуть образца на более низкой скорости, например, для минимизации аэрации.
Контейнер в сборе 4700 или любой из контейнеров в сборе, описанных в настоящем описании, может быть функционально соединен с детектором любого соответствующего типа с целью обнаружения сигнала, произведенного и/или усиленного посредством взаимодействия репортерной молекулы (например, люциферазы) с субстратом (например, тридеканалом). Как описано выше, в некоторых вариантах осуществления, способы обнаружения могут включать обнаружение сигнала, произведенного реакцией флэш-люминесценции. Такие способы могут включать, например, направление потока реагента (например, субстрата) таким способом, чтобы повысить точность, с которой считывается сигнал. Другими словами, такие способы могут включать, например, направление потока реагента (например, субстрата) таким способом, чтобы минимизировать нежелательную турбулентность, аэрацию, образование пузырьков и т.п. Например, на фиг. 42 показан способ 400 для обнаружения целевой клетки с использованием контейнера в сборе и детектора. Способ 400 может применяться с любым из контейнеров в сборе, описанных в настоящем описании. Детектор может представлять собой детектор 1200, узел 11200 детектора, или любой другой детектор, описанный в настоящем описании. Реакционная камера контейнера в сборе может содержать образец, размещенный в ней. Образец может представлять собой, например, раствор образца, содержащий целевую клетку образца пациента (например, носовой мазок, потенциально содержащий MRSA), биологический или небиологический вектор, такой как трансдукционная частица (например, любая из трансдукционных частиц, описанных в настоящем описании), и группу репортерных молекул, продуцированных в соответствии с любой из репортерных систем, раскрытых в настоящем описании.
Способ включает функциональное соединение реакционной камеры контейнера с детектором, 402. Реагент затем передается в реакционную камеру с применением элемента доставки, 404. В некоторых вариантах осуществления реагент может представлять собой любой соответствующий субстрат. В некоторых вариантах осуществления реагент может содержать 6-углеродный альдегид (гексанал), 13-углеродный альдегид (тридеканал) и/или 14-углеродный альдегид (тетрадеканал), включая все переменные длины углеродных цепей в интервале между ними. В некоторых вариантах осуществления реагент может быть разработан как содержащий Tween 20 или любое другое поверхностно-активное вещество, тридеканал или другие альдегиды, и может быть настроен на конкретный pH. Реагент может быть размещен в модуле реагента контейнера, например, модуле 4740 реагента из контейнера в сборе 4700, или любом другом модуле реагента в соответствии с описанным в настоящем описании.
Элемент доставки может представлять собой, например, блок 3770 доставки, элемент 4770 доставки, или любую другую структуру и/или механизм, который задает канал потока, через который может быть передан реагент. Реагент передается таким способом, чтобы он протекал вдоль поверхности реакционной камеры и в образец, 406. Таким образом, как описано в настоящем описании, доставка реагента в образец может быть выполнена таким способом, который повышает точность, с которой считывается сигнал. В некоторых вариантах осуществления передача может включать передачу реагента в направлении, не перпендикулярном поверхности образца. В некоторых вариантах осуществления реагент передается со скоростью потока, составляющей по меньшей мере один миллилитр в секунду. В некоторых вариантах осуществления передача включает перемещение плунжера в направлении в пределах объема реагента, первой концевой части элемента доставки, расположенной в пределах объема реагента, и второй концевой части элемента доставки, расположенной в пределах реакционной камеры. В некоторых вариантах осуществления перемещение элемента доставки передает элемент в выходном направлении, не параллельном направлению, например, блока 4770 доставки.
После достижения образца реагент реагирует с группой репортерных молекул и производит сигнал, 408. Продуцирование репортерных молекул может происходить в соответствии с любой из систем, композиций и способов, описанных в настоящем описании. Сигнал принимают через детектор, 410. Сигнал может применяться, например, для определения жизнеспособной клетки и/или сообщения о гене, присутствующем в пределах целевой клетки в образце. В некоторых вариантах осуществления прием сигнала выполняется в течение менее чем 60 секунд после передачи реагента.
Любым из контейнеров в сборе, описанных в настоящем описании, может манипулировать, его может обрабатывать и/или приводить в действие любое соответствующей устройство с целью выполнения идентификации и/или процесса обнаружения в образце, содержащемся в пределах контейнера в сборе в соответствии с любым из способов, раскрытых в настоящем описании. Например, в некоторых вариантах осуществления, любым из контейнеров в сборе, описанных в настоящем описании, может манипулировать и/или его может приводить в действие устройство с целью с целью выполнения сообщения о жизнеспособных клетках и/или сообщения о гене из целевой клетки в пределах образца с использованием биологических или небиологических векторов, таких как способы, основанные на трансдукционных частицах и/или репортерных системах, имеющий тип, показанный и описанный в настоящем описании. Таким образом, система (например, контейнер или группа контейнеров, трансдукционных частиц, реагентов и других композиций, и устройство) может применяться для множества различных анализов, таких как, например, быстрое и/или автоматизированное обнаружение MRSA, C. difficile, устойчивых к ванкомицину энтерококков, и т.д. В некоторых вариантах осуществления устройство также может быть сконфигурирован для облегчения, выдачи, поддержания и/или способствования реакции в образце, содержащемся в контейнере и или группе контейнеров, имеющей тип, показанный и описанный в настоящем описании. Такие реакции могут включать, например, взаимодействие и/или смешивание трансдукционных частиц (например, любой из трансдукционных частиц, описанных в настоящем описании) с образцом, взаимодействие и/или смешивание репортерной молекулы (например, люциферазы) с субстратом (например, тридеканалом). Такие реакции, в соответствии со способами, описанными в настоящем описании, могут производить сигнал, например, через реакцию люминесценции, который может быть обнаружен компонентами, включенными в устройства, описанные в настоящем описании.
В некотором варианте осуществления система может содержать устройство, содержащее различные подсистемы и сконфигурированное для манипулирования контейнером, активизации механизма активизации контейнера, поддержания контейнера и/или обнаружения сигнала, произведенного в контейнере. В качестве примеров, на фиг. 43-45 показана часть устройства 1100 в первой конфигурации, второй конфигурации и третьей конфигурации, соответственно. Устройство 1100 сконфигурировано для приема контейнера, например, контейнера 11700, который может содержать образец, размещенный в нем, и может также быть сконфигурирован для манипулирования контейнером 11700 и обнаружения сигнала, произведенного в нем, например, через реакцию люминесценции. Контейнер 11732 задает объем 11742 реагента и реакционный объем 11732. Устройство 1100 содержит корпус 1110, который задает внутренний объем, который содержит и/или поддерживает детектор 1212, элемент 1610 удержания, элемент 1636 активации и привод 1652. Хотя показано, что оно принимает контейнер 11700, устройство 1100 может быть сконфигурировано для приема любого контейнера в сборе, описанного в настоящем описании, и может применяться для выполнения любых способов, описанных в настоящем описании, например, способа 150, 200, 300 или 400.
Как показано, элемент 1610 удержания сконфигурирован для контактирования с первой частью 11733 контейнера 11700 для образцов, размещенного в устройстве 1100, с целью ограничения перемещения контейнера 11700. Другими словами, элемент 1610 удержания сконфигурирован для контактирования с контейнером 11700 для образцов с целью ограничения поперечного перемещения и/или вращения контейнера 11700 для образцов относительно блоков устройства 1100 (например, детектора 1212). В некоторых вариантах осуществления элемент 1610 удержания может быть сконфигурирован для ограничения периодического перемещения (например, вибрации) контейнера 11700 для образцов.
Элемент 1636 активации соединен с приводом 1652 и также подвижно соединен с элементом 1610 удержания. Элемент 1636 активации сконфигурирован для зацепления второй части 11752 контейнера 11700 с целью передачи реагента, например, субстрата (например, тридеканала) из объема 11742 реагента в реакционный объем 11732. Привод 1652 сконфигурирован для перемещения элемента 1636 активации между первым положением (фиг. 43), вторым положением (фиг. 44) и третьим положением (фиг. 45). Другими словами, привод 1652 сконфигурирован для перемещения элемента 1636 активации относительно устройства 1100 и/или элемента 1610 удержания.
Когда элемент 1636 активации находится в первом положении, элемент 1610 удержания находится на расстоянии от первой части 11733 контейнера 11700, и элемент 1636 активации находится на расстоянии от второй части 11752 контейнера 11700. Таким образом, контейнер 11700 может быть перемещен относительно детектора 1212 (например, чтобы установить контейнер и т.п.). Когда элемент 1636 активации находится во втором положении (фиг. 44), элемент 1610 удержания, сконфигурирован для контактирования с первой частью 11733 контейнера 11700. Таким образом, перемещение контейнера 11700 для образцов относительно частей устройства 1100, таких как детектор, ограничено. Кроме того, элемент 1636 активации остается на расстоянии от второй части 11752 контейнера 11700 во второй конфигурации. Как показано на фиг. 45, когда сборка перемещается во вторую конфигурацию, поверхность 1620 зацепления элемента 1610 удержания контактирует с соответствующей поверхностью 1644, имеющейся в элементе 1636 активации. Поверхность 1644 сформирована и/или сконфигурирована для вызывания вхождения поверхности 1612 зацепления элемента 1610 удержания в контакт с первой частью 11733 контейнера 11700.
L
L
Более подробно, как показано на фиг. 44, когда сборка перемещена во вторую конфигурацию, привод 1652 перемещает элемент 1636 активации в первом направлении (показанном стрелкой AA), заданном продольной осью A контейнера 11700. Зацепление поверхности 1620 зацепления элемента 1610 удержания и соответствующей поверхности 1644 элемента 1636 активации вызывает перемещение элемента 1610 удержания во втором направлении, как показано стрелкой BB на фиг. 44. Другими словами, элемент 1636 активации зацепляет элемент 1610 удержания с целью перемещения элемента 1610 удержания в направлении, перпендикулярном продольной оси A и в направлении к контейнеру 11700.
Как показано на фиг. 44, во второй конфигурации (когда элемент 1636 активации находится во втором положении), контейнер 11700 размещен в корпусе 1110 и/или в контакте с частью корпуса 1110 таким образом, что контейнер 11700 отделяется от детектора 1212 расстоянием d. Расстояние d задает длину пути прохождения сигнала (например, оптическую длину пути), которая должна поддерживаться во время обнаружения. Кроме того, элемент 1610 удержания поддерживает контейнер 11700 в контакте с частью корпуса 1110 таким образом, чтобы поперечное движение, поперечное колебание или вертикальное движение контейнера 11700 было ограничено и/или исключено (см., например, стрелку CC). Поддержание согласованной и воспроизводимой длины пути прохождения сигнала может привести к повторяемому и высококачественному измерению сигнала, произведенного в реакционном объеме контейнера 11700. В некоторых вариантах осуществления устройство 1100 может применяться вместе с любым из способов, описанных в настоящем описании с целью обнаружения сигнала, произведенного реакцией флэш-люминесценции.
Когда элемент 1636 активации находится в третьем положении (соответствующем третьей конфигурации), элемент 1636 активации зацепляется со второй частью 11752 контейнера 11700 с целью передачи реагента из объема 11742 реагента в реакционный объем 11732, как показано стрелкой DD на фиг. 45. В некоторых вариантах осуществления элемент 1636 активации может содержать блок плунжера, сконфигурированный для зацепления контейнера 11700 и перемещения в пределах объема 11742 реагента из контейнера 11700, когда элемент 1636 активации перемещается из первого положения во второе положение. Более подробно, при перемещении в третью конфигурацию (фиг. 45), привод 1652 перемещает элемент 1636 активации далее вдоль направления, показанного стрелкой AA, таким образом, чтобы блок плунжера элемента 1636 активации контактировал с блоком 11752 зацепления контейнера 11700, и затем перемещался в объем 11743 реагента. Когда элемент 1636 активации перемещается из своего второго положения в свое третье положение (то есть в пределах объема 11742 реагента), он передает реагент, содержащийся там, например, субстрат, такой как тридеканал, в реакционный объем 11732. Реагент протекает в образец S и взаимодействует с образцом S с целю выдачи сигнала, который может быть обнаружен детектором 1212. Например, реагент может представлять собой тридеканал, который взаимодействует с молекулой репортера люциферазы, присутствующей в растворе образца. Взаимодействие производит люминесценцию, которая обнаруживается детектором 1212, который может являться, например, фотоприемником.
Когда узел перемещается из второй конфигурации в третью конфигурацию, элемент 1610 удержания остается в контакте с первой частью 11733 контейнера 11700 в третьей конфигурации. Таким образом, реагент, который может являться, например, субстратом, может быть добавлен к образцу, когда контейнер находится в фиксированном положении относительно детектора 1212. Как обсуждалось выше, такое размещение облегчает повторимое измерение сигнала.
В некоторых вариантах осуществления устройство 1100 может также содержать второй элемент активации (не показан), который может быть сконфигурирован для зацепления третей части контейнера 11700 для образцов, например, передачи второго реагента, например, трансдукционной частицы, из второго объема реагента в реакционный объем. Второй элемент активации может быть подвижно соединен с первым элементом 1636 активации, и может быть сконфигурирован для контактирования с третьей частью контейнера 11700, когда элемент 1636 активации находится в первом положении (то есть узел находится в первой конфигурации). Таким образом, в таких вариантах осуществления, когда узел находится в первой конфигурации, второй элемент активации может быть перемещен (например, вторым приводом) с целью передачи второго реагента.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть второго элемента активации может быть размещена с возможностью перемещения в пределах первого элемента 1636 активации. В некоторых вариантах осуществления элемент 1610 удержания может также быть сконфигурирован для вращения, когда элемент 1636 активации смещается из первого положения во второе положение.
В некоторых вариантах осуществления часть устройства 2100 может содержать узел удержания, который может содержать группу захватных устройств, чтобы манипулировать и/или приводить в действие контейнер, имеющий тип, показанный и описанный в настоящем описании. Например, обратимся теперь к фиг. 46-48; устройство 2100 содержит детектор 2212, узел 2610 удержания, устройство 2100, элемент 2636 активации и привод 2652. Устройство 2100 содержит контейнер в сборе 11700, который описан в настоящем описании в отношении фиг. 43-45. Устройство 2100 может, однако, применяться для приема и/или манипулирования любым другим контейнером, описанным в настоящем описании, и может применяться для выполнения любых способов, описанных в настоящем описании, например, способов 150, 200, 300 или 400.
Как показано на фиг. 43-45, узел 2610 удержания содержит первое захватное устройство 2612a и второе захватное устройство 2612b, каждое из которых сконфигурировано для контактирования с первой частью 11733 контейнера 11700 с целью ограничения перемещения контейнера 11700. Таким образом, узел удержания, помимо других функций, может облегчить повторимое обнаружение, как описано ранее в отношении фиг. 43-45. Каждое захватное устройство соединено со смещающим элементом 2622, например, пружиной, сконфигурированной для приложения силы к соответствующим захватным устройствам 2612a, 2612b, чтобы привести захватные устройства к закрытой конфигурации.
Элемент 2636 активации подвижно соединен с узлом 2610 задержания, и функционально соединен с приводом 2652. Привод 2652 сконфигурирован для перемещения элемента 2636 активации относительно узла 2610 удержания и/или контейнера 11700 между первым положением и вторым положением. Элемент активации содержит первую поверхность 2642, сконфигурированную для контактирования с поверхностью узла 2610 удержания с целью поддержания первого захватного устройства 2612a и второго захватного устройства 2612b в открытой конфигурации, когда элемент 2636 активации находится в первом положении. Например, на фиг. 46 показано устройство 2100 в первой конфигурации, в которой элемент 2636 активации находится в первом положении, и поверхность 2642 элемента 2636 активации находится в контакте со узлом 2610 удержания, посредством чего захватные устройства 2612a, 2612b поддерживаются в открытой конфигурации.
L
Во втором положении вторая поверхность 2644 элемента 2636 активации сконфигурирована для контактирования с поверхностью узла 2610 удержания таким образом, что смещающий элемент 2622 приводит первое захватное устройство 2612a и второе захватное устройство 2612b в закрытую конфигурацию. Более подробно, при движении в направлении второй конфигурации (фиг. 47) привод 2652 перемещает элемент 2636 активации из его первого положения в его второе положение вдоль продольной оси B контейнера 11700 в направлении, показанном стрелкой FF. Это движение элемента 2636 активации вызывает приведение узла 2610 удержания в контакт со второй поверхностью 2644 элемента 2636 активации. В этом положении смещающие элементы 2622 заставляют захватное устройство 2612a, 2612b перемещаться во втором направлении, как показано стрелкой EE, таким образом, что захватные устройства 2612a, 2612b входят в контакт с первой частью 11733 контейнера 11700. В некоторых вариантах осуществления перемещение элемента 2636 активации из первого положения во второе положение может также заставить захватные устройства вращаться в направлении контейнера 11700.
Элемент 2636 активации сконфигурирован для зацепления второй части 11752 контейнера 11700 и передачи реагента, например, субстрата, такого как тридеканал, из объема 11742 реагента в реакционную камеру 11732. Более подробно, при движении в направлении третьей конфигурации, как показано на фиг. 48, привод 2652 может продолжить перемещать элемент 2636 активации в направлении, показанном стрелкой FF, до тех пор пока блок 2638 плунжера элемента 2636 активации не будет контактировать со второй частью 11752 контейнера 11700, и перемещается из первого положения во второе положение в пределах объема 11742 реагента контейнера 11700. Блок 2638 плунжера может, следовательно, передавать реагент, размещенный в объеме реагента, например, субстрат, такой как тридеканал, в реакционный объем 11732. Субстрат может реагировать с репортерными молекулами, например, люциферазой, содержащимися в образце S, размещенном в реакционном объеме 11732, с целью выдачи сигнала, например, люминесценции, который может быть обнаружен детектором 2212.
Как показано, захватные устройства 2612a, 2612b остаются в контакте или другим образом зацепляют, схватывают, зажимают или фиксируют контейнер 11700 в третьей конфигурации. Это предотвращает поперечное движение, поперечное колебание или вертикальное движение контейнера 11700, как показано стрелкой GG, и поддерживает согласованную длину пути прохождения сигнала d от детектора 2212, как описано выше. Как показано, удержание и приведение в действие (например, движение вверх-вниз) контейнера в сборе 11700 выполняется с применением единственного привода, и при этом узел 2610 удержания и элемент 2636 активации совместно сконфигурированы таким образом, что реагент не может быть передан в контейнер 11700 для образцов, если контейнер для образцов 11700 не находится в требуемом положении для операции обнаружения.
В некоторых вариантах осуществления устройство может содержать узел детектора, который может содержать корпус для приема контейнера для образцов и заслонку, сконфигурированную для минимизации фонового освещения, облегчения калибровки обнаружения сигнала и т.п. Например, как показано на фиг. 49-50, устройство может содержать узел 3200 детектора. Узел 3200 детектора содержит корпус 3202, детектор 3212 и заслонку 3230. Узел 3200 детектора сконфигурирован для приема контейнера 12700 с целью анализа сигнала, произведенного в нем. Такие сигналы могут быть произведены посредством любого из способов, описанных в настоящем описании, например, они могут быть произведены в результате взаимодействия субстрата и репортерных молекул. В некоторых вариантах осуществления сигнал может быть произведен посредством реакции флэш-люминесценции. Узел 3200 детектора может быть сконфигурирован для приема любого другого контейнера, например, контейнера 1700 или любого другого контейнера, описанного в настоящем описании, и может использоваться для выполнения любого способа, описанного в настоящем описании, например, способа 150, 200, 300 или 400.
Как показано, корпус 3202 задает канал 3209 и объем 3234 обнаружения. Канал 3209 сконфигурирован для приема контейнера 12700 или любого другого контейнера. Объем 3234 обнаружения сконфигурирован для приведения канала 3209 во взаимодействие с детектором 3212. Корпус 3202 также содержит первую уплотняющую поверхность 3206 и вторую уплотняющую поверхность 3207. В процессе применения первая часть 12733 контейнера 12700 и первая уплотняющая поверхность 12733 изолируют объем 3234 обнаружения от объема вне корпуса 3202, когда вторая часть 12732 контейнера 12700 размещена в пределах объема 3234 обнаружения (см., например, фиг. 50). Таким образом, первая часть 12733 контейнера 12700 и первая уплотняющая поверхность 12733 могут устранить и/или снизить объем фонового шума (например, окружающего света) в пределах объема 3234 обнаружения, когда контейнер 12700 установлен в пределах канала 3209 для обнаружения образца, содержащегося в нем.
Заслонка 3230 размещена в пределах корпуса 3209. Заслонка 3230 может перемещаться между первым положением заслонки (фиг. 49) и вторым положением заслонки (фиг. 50). Когда заслонка находится в первом положении заслонки (то есть первой конфигурации узла), заслонка 3230 находится в первом положении таким образом, что вторая уплотняющая поверхность 3207 корпуса 3202 и уплотняющая поверхность 3231 заслонки находятся в контакте и изолируют объем 3234 обнаружения от канала 3209. В некоторых вариантах осуществления первая уплотняющая поверхность 3206 может представлять собой уплотнительную прокладку. Таким образом, при нахождении в первой конфигурации, какой-либо фоновый сигнал, например свет, не может попасть в объем 3232 обнаружения. Таким образом, при нахождении в первой конфигурации, детектор 3212 может быть откалиброван, и/или фоновые сигналы могут быть обнаружены для последующего использования в обработке данных сигнала.
Как показано на фиг. 50, заслонка 3230 может быть перемещена во второе положение заслонки таким образом, чтобы канал 3209 корпуса 3202 находился во взаимодействии с объемом 3234 обнаружения. Когда заслонка находится во втором положении заслонки, канал 3209 корпуса 3202 находится во взаимодействии с объемом 3234 обнаружения. Более подробно, в некоторых вариантах осуществления, заслонка 3230 содержит поверхность активации, сконфигурированную для зацепления второй части 12735 контейнера 12700 таким образом, что заслонка 3230 может быть перемещена из первого положения во второе положение (фиг. 50), когда контейнер 12700 перемещается в пределах канала 3209. Таким образом, когда вторая часть 12735 контейнера 12700 помещена во взаимодействие с объемом 3234 обнаружения, заслонка 3230 перемещается. Другими словами, в некоторых вариантах осуществления, заслонка 3230 может находиться в первом положении заслонки, когда вторая концевая часть 12735 контейнера 12700 находится в пределах канала 3209 за пределами объема 3234 обнаружения, и заслонка 3230 может находиться во втором положении заслонки, когда вторая концевая часть 12735 контейнера 12700 размещена в пределах объема 3234 обнаружения.
Как показано на фиг. 49, контейнер 12700 может быть перемещен из первого положения вниз (или в направлении дальнего конца) в канал 3209 таким образом, чтобы вторая концевая часть 12735 контейнера 12700 контактировала с заслонкой 3230, чтобы перевести заслонку 3230 из первого положения заслонки во второе положение заслонки, как показано стрелкой GG. В некоторых вариантах осуществления заслонка 3230 может содержать уклон, сконфигурированный для зацепления второй части 12735 контейнера 12700, когда вторая часть 12735 контейнера 12700 перемещается в пределах канала 3209 в направлении объема 3234 обнаружения с целью перемещения заслонки 3230 во второе положение заслонки.
В некоторых вариантах осуществления заслонка 3230 может быть сконфигурирована для поступательного перемещения в пределах корпуса 3202 направления смещения относительно продольной оси канала 3209. В некоторых вариантах осуществления узел 2200 детектора может также содержит смещающий элемент, сконфигурированный для перевода заслонки 3230 в первое положение заслонки.
В некоторых вариантах осуществления заслонка 3230 может задавать калибровочный разъем (не показан). Когда заслонка 3230 находится в первом положении, калибровочный разъем может быть выровнен и/или сконфигурирован для помещения калибровочного источника света во взаимодействие с объемом 3234 обнаружения, например, с целью калибровки детектора 3212. Когда заслонка 3230 находится во втором положении, калибровочный разъем может быть изолирован от объема 3234 обнаружения, посредством чего предотвращается любая утечка сигнала из объема обнаружения и/или попадание окружающего освещения в объем обнаружения.
В некоторых вариантах осуществления узел детектора, например, узел 3200 детектора или любой другой узел детектора, описанный в настоящем описании, может содержать корпус, задающий канал, сконфигурированный для приема контейнера для образцов. Корпус может также задавать уплотняющую поверхность и объем обнаружения, сконфигурированный для помещения канала во взаимодействие с детектором. Узел детектора может дополнительно содержать заслонку, например, заслонку 3230 или любую другую заслонку, описанную в настоящем описании, имеющую часть, размещенную с возможностью движения в пределах корпуса между первым положением заслонки и вторым положением заслонки. Заслонка может содержать уплотняющую поверхность и блок активации, который сконфигурирован для зацепления дальней концевой части контейнера для образцов с целью перемещения заслонки из первого положения заслонки во второе положение заслонки, когда дальняя концевая часть контейнера перемещается в направлении объема обнаружения. Уплотняющая поверхность заслонки и уплотняющая поверхность корпуса могут быть сконфигурированы для изолирования объема обнаружения от канала корпуса, когда заслонка находится в первом положении заслонки, в то время как канал корпуса может находиться во взаимодействии с объемом обнаружения, когда заслонка находится во втором положении заслонки.
В некоторых вариантах осуществления узел детектора, например, узел 3200 детектора или любой другой узел детектора, описанный в настоящем описании, может содержать корпус, определяющий канал, сконфигурированный для приема контейнера для образцов. Корпус также задает объем обнаружения, сконфигурированный для помещения канала во взаимодействие с детектором, и также содержит уплотняющая поверхность. Узел детектора может также содержать заслонку, например, заслонку 3230 или любую другую заслонку, описанную в настоящем описании, при этом заслонка, определяет калибровочный разъем, сконфигурированный для приема калибровочного источника света. Заслонка может быть размещена с возможностью перемещения в пределах корпуса между первым положением заслонки и вторым положением заслонки таким образом, что уплотняющая поверхность заслонки и уплотняющая поверхность корпуса сконфигурированы для изолирования объема обнаружения от канала корпуса, когда заслонка находится в первом положении заслонки. Кроме того, в первом положении заслонки, калибровочный разъем может находиться во взаимодействии с объемом обнаружения. Заслонка может быть сконфигурирована таким образом, что канал корпуса может находиться во взаимодействии с объемом обнаружения, когда заслонка находится во втором положении заслонки, и калибровочный разъем может быть изолирован от объема обнаружения.
Обратимся теперь к фиг. 51-95; устройство 11000 может содержать корпус 11100, узел 11400 нагревателя, узел 11500 двигателя, узел 11600 манипулятора, и узел 11200 детектора. Корпус 11100 сконфигурирован для размещения, содержания и/или обеспечения установки для каждого из компонентов и/или узлов устройства 11000, как описано в настоящем описании. Узел 11400 нагревателя сконфигурирован для приема контейнера, например, контейнера 3700 в сборе, как описано в настоящем описании, и нагревателя образца, содержавшегося в нем. Другими словами, узел 11400 нагревателя сконфигурирован для поддержания образца, содержащего целевую клетку, при предварительно заданной температуре и в течение требуемого интервала времени (например, при комнатной температуры или выше, на 25 градусах Цельсия, или на 37 градусах Цельсия, в течение приблизительно 2 часов или 4 часов, как описано в настоящем описании). Узел 11500 двигателя сконфигурирован для управления, передачи и/или перемещения узла 11600 манипулятора (и контейнера 3700 в сборе, соединенного с ним) в 3-мерном пространстве в пределах корпуса 11100. Другими словами, узел 11500 двигателя может перемещать узел 11600 манипулятора в направлении X, Y и/или Z в пределах корпуса 11100. Узел 11600 манипулятора сконфигурирован для манипулирования, захвата и/или приведения в действие контейнера (например, контейнера 3700 в сборе) в пределах корпуса 11100. Например, узел 11600 манипулятора сконфигурирован для съемного соединения, зацепления, удержания, блокирования и/или фиксирования контейнера 3700 в сборе с целью переноса контейнера из первого положения в пределах корпуса 11100 во второе положение. Другими словами, узел 11600 манипулятора и узел 11600 манипулятора совместно сконфигурированы для переноса контейнера 3700 в сборе между первой подсистемой и другой подсистемой, и/или для приведения в действие механизма приведения в действие в действие контейнера 3700 в сборе, передачи реагентов и/или растворов из одной части контейнера 3700 в сборе в другую. Узел 11200 детектора сконфигурирован для обнаружения сигнала, например, люминесценции, внутри, по меньшей мере, части контейнера 3700 в сборе. Обнаруженный сигнал может быть произведен химической реакцией, происходящей в пределах реакционной камеры контейнера, например, взаимодействия репортерной молекулы (например, люциферазы), с субстратом (например, тридеканалом). Каждый из этих узлов подробно описан ниже, и это сопровождается описанием различных способов, которые могут быть выполнены устройством 11000. Хотя устройство 11000 показано и описано как манипулирующее и/или приводящее в действие контейнера 3700 в сборе, устройство 11000 может принимать, манипулировать и/или приводить в действие любой из контейнеров в сборе, описанных в настоящем описании.
Как показано на фиг. 51-54, корпус 11100 задает внутренний объем для размещения, содержания и/или установки подсистем устройства 11000. Корпус 11100 может быть сформирован из любого соответствующего жесткого, легкого и прочного материала. Примеры материалов включают политетрафторэтилен, полиэтилен высокой плотности, поликарбонат, другие пластмассы, акрил, листовой металл, такие как алюминий, любой другой соответствующий материал или комбинацию указанного. Корпус может быть относительно гладким и не содержать острых краев. Корпус содержит боковую стенку 11102, крышку 11104 и переднюю панель 11106. Крышка 11104 поворотно установлена на боковых стенках 11102, и может вращаться вокруг своих шарнирных креплений из первого положения, в котором корпус 11100 закрыт, во второе положение, в котором корпус 11100 открыт, например, с целью обеспечения возможности доступа к подсистемам, расположенным в пределах корпуса 11100. Передняя панель 11106 задает первое отверстие 11108 и второе отверстие 11110. Первое отверстие 11108 и второе отверстие 11110 сконфигурированы для съемного приема группы картриджей 11300 (например, 1, 2, 3, 4, или даже больше; см. фиг. 52) в соответствии с описанным в настоящем описании. Каждый картридж 11300 может содержать и/или удерживать группу узлов, например, контейнер 3700 в сборе. Первое отверстие 11108 может быть сконфигурировано в качестве зона загрузки, то есть сконфигурировано для съемного приема группы картриджей 11300, в которых размещена группа контейнеров в сборе 3700. Группа контейнеров может содержать образцы для анализа в соответствии с любым из способов, показанных и описанных в настоящем описании. В частности, контейнеры могут содержать образцы, для которых выполняется скрининг наличия целевой клетки (например, MRSA). Второе отверстие 11110 сконфигурировано как зона разгрузки, то есть сконфигурировано для съемного приема группы картриджей 11300, в которых размещены контейнеры, при этом контейнеры содержат образцы, которые были проанализированы устройством, например, проанализированы относительно наличия бактерий, с применением любой из подсистем устройства 11000 и способа, описанного в настоящем описании, например, способа 400.
Корпус 11100 содержит интерфейс 11112, расположенный на задней стороне корпуса 11100. Интерфейс 11112 содержит электрический штепсель 11122, например, для передачи электроэнергии к устройству 11000. Интерфейс 11112 также содержит коммуникационный интерфейс 11124, например, для обеспечения возможности взаимодействия с внешним устройством, например, локальным компьютером, удаленным компьютером, и/или лабораторной информационной системой 1900, через локальную сеть (LAN), глобальную сеть (WAN) и/или Интернет. Коммуникационный интерфейс 11124 может являться аппаратно реализованным интерфейсом, например, DSL и/или RJ45. Корпус 11110 также содержит вентиляционные отверстия 11114 на задней стенке, которые сконфигурированы для отвода воздуха, например, например, воздуха, нагретого вследствие тепла, выделенного в результате функционирования подсистем устройства 11000. В некоторых вариантах осуществления вентиляционные отверстия 11114 могут содержать вентиляторы с целью создания потока отводимого воздуха от устройства 11000 с увеличенной скоростью, например, для обеспечения возможности быстрого охлаждения устройства. Корпус 11100 также содержит группу амортизаторов (например, четыре, пять или шесть) на нижней поверхности, сконфигурированных для обеспечения мягкого размещения устройства 11000 на поверхности. Амортизаторы могут быть сделаны поглощающего вибрацию и имеющего большой коэффициент трения материала например, резины, и могут быть сконфигурированы для поглощения любых колебаний устройства 11000, например, вызванных движением узла 11500 привода, и/или для препятствования скольжения устройства 11000 по поверхности, на которой оно размещено.
На фиг. 55-57 показаны изображения в перспективе устройства 11000 с различных углов, при этом корпус 11100 удален, чтобы яснее показать внутренние компоненты и подсистемы. Устройство 11000 содержит основание 11118, сконфигурированное для предоставления креплений для подсоединения компонентов и подсистем устройства 11000. Обратимся теперь также к фиг. 58; устройство содержит источник питания 11120, установленный на основании 11118. Источник питания 11120 может представлять собой имеющийся в продаже источник питания, общеизвестный в технике. Источник питания 11120 сконфигурирован для приема электроэнергии от электрического штепселя 11122, например, 110V на 60 Гц или 220V на 50 Гц, и ее преобразования в электроэнергию, которую могут использовать подсистемы устройства, например, понижения напряжения, повышения напряжения, управляющего тока, и т.д.
Обратимся теперь также к фиг. 59; устройство 11000 содержит процессор 11126, соединенный с зажимом 11127, например, с помощью кабельных стяжек, и размещенный на основании 11118 через структуру 11127. Процессор 11126 может быть сконфигурирован для управления функционированием различных подсистем, включенных в устройство 11000. Например, процессор 11126 может являться компьютером, программируемой логической интегральной схемой (PLC), микропроцессором, чипом ASIC, чипом ARM, и/или комбинацией указанного. В некоторых вариантах осуществления процессор 11126 может содержать алгоритмы или программное обеспечение, которые могут содержать инструкции для функционирования подсистем устройства 11000, например, узла 11400 нагревателя, узла 11500 привода, узла 11600 манипулятора, узла 11200 детектора, и/или любого другого компонента, включенного в устройство 11000. В некоторых вариантах осуществления процессор 11126 может также являться программируемым, например, сконфигурированным для получения инструкций от пользователя, таких как операционные параметры устройства 11000. В некоторых вариантах осуществления процессор 11126 может также содержать память, например, для хранения состояния и/или любой другой информации (например, о проанализированных контейнерах, положительных образцах, отрицательных образцах) или инструкций.
Обратимся теперь также к фиг. 60; устройство 11000 также содержит коммуникационный модуль 11128, соединенный к зажимом 11129, например, с помощью кабельных стяжек, и размещенный на основании 11118. Коммуникационный модуль 11128 сконфигурирован для передачи информации внешнему устройству, например, лабораторной информационной системе (LIS), удаленному компьютеру, приложению на смартфоне и/или удаленному сервера от процессора 11126. В некоторых вариантах осуществления коммуникационный модуль 11128 может также быть сконфигурирован для получения инструкций в целях способствования выполнению способов, описанных в настоящем описании. Коммуникационный модуль 11128 может использовать и/или быть совместимым со стандартными протоколами связи, например, USB, firewire, ZigBee, Bluetooth, маломощным Bluetooth, и/или любым другим коммуникационным оборудованием.
Как показано на фиг. 61-63, устройство 11000 содержит группу приемников 11350 картриджей, установленную на основании 11118. Каждый из приемников 11350 картриджей сконфигурирован для съемного приема картриджа 11300. На фиг. 55-57 показана группа картриджей 11300 в первой конфигурации, в которой группа картриджей 11300 соединена с группой приемников 11350 картриджей и размещена по существу в корпусе 11100 устройства 11000. На фиг. 61 показана группа картриджей 11300 во второй конфигурации, в которой группа картриджей 11300 отсоединена от соответствующего приемника 11350 картриджа, и размещена по существу вне корпуса 11100 устройства 11000. Хотя группа картриджей 11300 может содержать и "загрузочные" и "разгрузочные" картриджи 11300, как показано, картриджи 11300 по существу аналогичны друг другу и могут использоваться взаимозаменяемо. В других вариантах осуществления устройство может содержать различные картриджи для загрузки (например, входных материалов) контейнеров в сборе и разгрузки (например, выходных материалов) из контейнеров в сборе. Каждый картридж 11300 содержит ближний конец 11302 и дальний конец 11301. Дальний конец 11301 сконфигурирован для зацепления и обратимого соединения с приемником 11350 картриджа. Дальний конец 11302 сконфигурирован для обеспечения пользователю возможности манипулирования картриджем 11300, например, загрузкой или выгрузкой картриджа 11300, как описано в настоящем описании.
На фиг. 62 показано изображение в перспективе картриджа 11300. Картридж 11300 может быть сформирован из легкого и жесткого материала, например пластмассы, и может иметь поверхность, которая является гладкой и относительно свободной от острых краев. Картридж 11300 задает группу приемных резервуаров 11304, сконфигурированную для съемного приема, по меньшей мере, части контейнера, например, реакционной камеры 3732 контейнера 3700 в сборе, или любого другого контейнера, описанного в настоящем описании. Как показано в настоящем описании, картридж 11300 содержит двенадцать приемных резервуаров 11304. В других вариантах осуществления, однако, картридж 11300 может содержать 1, 2, 4, 6, 8, 10, 14, 16 или даже большее количество приемных резервуаров 11304. Каждый из группы приемных резервуаров 11304 может иметь форму и размер, подходящие для приема реакционной камеры контейнера, например, реакционной камеры 3732 контейнера 3700 в сборе или любого другого контейнера, описанного в настоящем описании, с допуском в узких пределах. Таким образом, картридж 11300 и приемные резервуары 11304 могут ограничивать поперечное движение контейнера. Кроме того, приемный резервуар 11304 из группы приемных резервуаров может иметь такую глубину, чтобы модуль реагента, например, модуль 3740 реагента контейнера 3700 в сборе или любого другого контейнера, описанного в настоящем описании, был расположен по существу вне приемного резервуара 11304. Таким образом, по меньшей мере, часть контейнера в сборе может быть подвергнута и/или доступна манипулированию посредством узла 11600 манипулирования.
Каждый из группы приемных резервуаров 11304 также содержит слот 11306, расположенный вдоль, по меньшей мере, части боковой стенки приемного резервуара 11306. В некотором варианте осуществления слот 11306 может быть сконфигурирован для обеспечения пользователю возможности получения доступа к боковой стенке реакционной камеры, например, реакционной камеры 3732 контейнера, размещенного в пределах приемного резервуара 11304, например, с целью облегчения удаления контейнера из приемного резервуара 11304. В других вариантах осуществления слот 11306 может быть сконфигурирован для обеспечения возможности оптического контроля и/или идентификации (например, через наклейку) контейнера в сборе в пределах приемного резервуара 11304.
Ближний конец 11302 картриджа 11300 содержит ручку 11308 сконфигурированную для того, чтобы за нее брался пользователь, например, для облегчения загрузки/выгрузки картриджа 11300 из устройства 11000. Ручка 11308 может иметь эргономичную форму, например, чтобы минимизировать физическое напряжение для пользователя, манипулирующего картриджем 11300.
Картридж 11300 содержит углубление 11310, которое проходит от ближнего конца 11302 к дальнему концу 11301 вдоль всей длины картриджа. Углубление может иметь такую форму и размер, чтобы приниматься с возможностью скольжения направляющим рельсом 11352 приемника 11350 картриджа, как описано в настоящем описании. Дальний конец 11301 картриджа 11300 также содержит наконечник 11312. Наконечник 11312 сконфигурирован для выступания из дальнего конца 11312 и соединения с чувствительным элементом 11362 приемника 11350 картриджа, как описано в настоящем описании.
На фиг. 63 показан вид перспектива приемника 11350 картриджа, включенного в устройство 11000. Приемник 11350 картриджа может быть неподвижно установлен на основании 11118, например, с помощью винтов, болтов, заклепок и т.п. Приемник картриджа может быть сформирован из легкого, жесткого и износостойкого материала, например, металла, такого как алюминий. Приемник 11350 картриджа содержит направляющий рельс 11352, сконфигурированный для обеспечения скольжения в углубление 11310 картриджа 11300 таким образом, чтобы картридж 11300 мог быть принят посредством скольжения и/или мог быть соединен с приемником 11350 картриджа. Приемник 11350 картриджа содержит фиксатор 11354, который может быть, по меньшей мере, частично расположен в отверстии в направляющем рельсе 11352. Фиксатор 11354 содержит первую часть 11355, сконфигурированную для зацепления желобка 11314 (фиг. 64), включенного в углубление 11310 картриджа 11300, чтобы заблокировать, удерживать и/или зафиксировать картридж 11300 в приемнике 11350 картриджа. Фиксатор 11354 содержит вторую часть 11356, которая установлена на валу 11361 привода 11360, включенного в приемник 11350 картриджа. Пружина 11358 также установлена на валу 11361. Пружина 11358 соединена с фиксатором 11354 и может обеспечивать вызывание блокирования и/или зацепления картриджа 11300 фиксатором 11354, как описано в настоящем описании. Пружина 11358 может представлять собой, например, пружину растяжения, такую как, например, спиральная пружина растяжения. Приемник 11350 картриджа содержит чувствительный элемент 11362. Чувствительный элемент 11362 может являться любым соответствующим чувствительным элементом, таким как чувствительный элемент движения, чувствительный элемент положения, оптический чувствительный элемент, пьезоэлектрический чувствительный элемент, или любой другой соответствующий чувствительный элемент. Как описано выше, чувствительный элемент 11362 сконфигурирован для соединения с наконечником 11312 картриджа 11300 с целью определения и/или проверки положения картриджа 11300, например, обеспечения того, что картридж 11300 находится полностью во второй конфигурации, и полностью соединен с приемником 11350 картриджа.
На фиг. 64 показано боковое поперечное сечение картриджа 11300 во второй конфигурации, в которой картридж 11300 полностью соединен с приемником 11350 картриджа. Во второй конфигурации направляющий рельс 11352 приемника 11350 картриджа расположен по существу в углублении 11310, и первая часть 11355 фиксатора 11354 вставлена в желобок 11314, включенный в углубление 11310 картриджа 11300. Фиксатор 11354 поворотно установлен на штифте 11364 таким образом, что фиксатор 11354 может вращаться вокруг штифта 11364 из первого положения во второе положение. В первом положении по меньшей мере часть первой части 11355 фиксатора 11354 находится внутри желобка 11314. Во втором положении первая часть 11355 находится вне желобка 11355. Пружина 11358 соединена со второй частью 11356 фиксатора 11354, и способна к переводу фиксатора 11354 в первое положение.
В процессе использования картридж 11300 может быть загружен в устройство 11000 посредством передвижения картриджа вдоль направляющего рельса 11352, пока ближний конец 11301 картриджа 11300 не будет контактировать с первой частью 11355 фиксатора 11354. Первая часть 11355 фиксатора 11354 имеет конусную поверхность, в результате чего край (например, скошенный или конусообразный край) ближней части 11301 картриджа 11300 скользит вдоль конусной поверхности первой части 11355 фиксатора 11354, заставляя фиксатор 11354 вращаться из первого положения во второе положение. При перемещении картриджа 11300 далее вдоль направляющего рельса 11352 к второй конфигурации, первая часть 11355 фиксатора 11354 встречается с желобком 11314. Пружина 11358 теперь заставляет фиксатор 11354 вращаться вокруг штифта 11364 и возвращаться в первое положение, с тем чтобы первая часть 11355 фиксатора 11354 находилась в желобке 11314, и картридж 11300 был заблокирован во второй конфигурации.
Во второй конфигурации наконечник 11312 зацепляет чувствительный элемент 11362, как описано выше. В некоторых вариантах осуществления чувствительный элемент 11362 выдает сигнал, показывающий, что картридж 11300 полностью соединен с приемником 11350 картриджа. Чувствительный элемент 11362 может передавать информацию, проверяющую положения картриджа 11300, процессору 11126 и/или пользователю, например, с использованием аудио (например, звуковых сигналов), визуальных (например, световых индикаторов) и/или тактильных предупреждений. Привод 11360 сконфигурирован для перевода фиксатора 11354 из первого положения во второе положение с целью высвобождения картриджа 11300 для его удаления из устройства. Например, пользователь может привести в действие привод 11360, и/или привод 11360 может быть сконфигурирован для приведения в действие после заданного интервала времени, в результате чего вал 11361 протягивается к ближнему концу 11302 картриджа 11300. Это заставляет фиксатор 11354 вращаться вокруг штифтов 11364 из первого положения во второе положение, таким образом, чтобы картридж 11300 больше не был зафиксирован фиксатором 11354 и мог быть удален посредством скольжения из приемника 11350 картриджа.
Как показано на фиг. 55-57, устройство 11000 содержит узел 11400 нагревателя, сконфигурированный для приема группы контейнеров, например, контейнера 3700 в сборе и/или любого другого контейнера, описанного в настоящем описании. Узел 11400 нагревателя сконфигурирован для нагревателя и/или поддержания температуру контейнеров в сборе в нем согласно любому из способов, описанных в настоящем описании. Обратимся теперь также к фиг. 65-67; узел 11400 нагревателя содержит корпус 11410, сконфигурированный размещения в нем группы блоков 11420 нагревателя. Корпус 11410 сформирован из жесткого и теплоизоляционного материала, такого как толстая нержавеющая сталь, другие металлы, полимеры. Корпус 11410 может содержать прослойку из термостойкого материала, например, Mica, или любых других средств термоизоляции. Корпус 11410 задает группу полостей 11412, каждая из которых имеет форму и размер, подходящие для приема блока 11420 нагревателя с допуском в узких пределах.
Блок 11420 нагревателя может быть сформирован из проводящего тепло, жесткого и износостойкого материала, например, анодированного алюминия. Блок 11420 нагревателя задает группу приемных резервуаров 11422, каждый из которых имеет форму и размер, подходящие для приема, по меньшей мере, части контейнера, например, реакционной камеры 3732 контейнера 3700 в сборе, или любого другого контейнера, описанного в настоящем описании. Например, контейнер может быть размещен в любом из группы приемных резервуаров 11422 любого из группы блоков 11420 нагревателя посредством узла 11600 манипулятора, который управляется и/или размещается узлом 11500 привода, как описано в настоящем описании.
Каждый блок 11420 нагревателя содержит нагревательные элементы 11424, расположенные на нижней поверхности блока 11420 нагревателя. В некоторых вариантах осуществления нагревательный элемент 11424 может представлять собой микронагреватель, например нагреватель из керамической пластины. В некоторых вариантах осуществления нагревательные элементы 11424 могут представлять собой электрические провода, которые передают ток через блок 11420 нагревателя с целью нагрева блок 11420 нагревателя с использованием электроэнергии (то есть резистивное нагревание). Каждый блок 11420 нагревателя также содержит температурный чувствительный элемент 11426, например, термопару, размещенную в пределах корпуса блока 11420 нагревателя. Температурный чувствительный элемент 11426 находится в электрическом взаимодействии с нагревательным элементом 11420 непосредственно или через блок обработки (не показан) устройства 11000. Таким образом, нагревательные элементы 11424 могут быть деактивированы и/или могут управляться с целью ограничения нагревания блока 11420 нагревателя, например, когда температура чувствительных элементов превышает предварительно заданный уровень температуры. Таким образом, температурой блока 11424 нагревателя и образцов, размещенных в нем, можно управлять в соответствии со способами, раскрытыми в настоящем описании.
Как показано на фиг. 55-57, устройство 11000 содержит узел 11500 двигателя, сконфигурированный для транспортировки контейнера или узла, соединенного с ним, например, посредством узла 11600 манипулятора, как описано в настоящем описании. Например, узел 11600 манипулятора может быть соединен с контейнером, и узел 11500 двигателя может быть сконфигурирован для обеспечения возможности транспортировки контейнера из первого местоположения в пределах корпуса 11100 ко второму местоположению, например, от картриджа 11300 загрузки к узлу 11400 нагревателя, от узла 11400 нагревателя к детектору 11200, от детектора 11200 к картриджу 11300 разгрузки, и/или любому другому расположению между ними.
Обратимся теперь также к фиг. 68-71; узел 11500 двигателя содержит опору 11502, например, раму или шасси, на которой установлены компоненты узла 11500 привода. Опора 11502 неподвижно установлена на основании 11118, и может быть сконфигурирована для поглощения любых колебаний, вызванных движением узла 11500 привода. Опора содержит первую секцию 11503a, который ориентирована вдоль оси X относительно оси X устройства 11000, как показано стрелкой XX, и вторую секцию 11503b, ориентированную вдоль оси Y относительно устройства 11000, как показано стрелкой YY. Вторая секция 11503b размещена с возможностью перемещения на и/или соединена с первой секцией 11503a через второй передаточный блок 11520. Узел 11500 двигателя содержит первый привод 11504a, размещенный на первой секции 11503a, второй привод 11504b, размещенный на второй секции 11503b, и третий привод 11504c, установленный на раме 11512. Первый привод 11504a и второй привод 11504b сконфигурированы для управления рамой 11512 и любой подсистемой, например, узлом 11600 манипулятора, размещенном на монтажной стойке 11514, в направлении X и Y, соответственно, как описано в настоящем описании. Третий привод 11504c сконфигурирован для управления монтажной стойкой 11514 и любой подсистемой, установленной на ней, например, узлом 11600 манипулятора, в направлении Z относительно устройства 11000, как показано стрелкой ZZ. Приводы могут являться по существу аналогичными друг другу и могут включать, например, шаговые двигатели, сконфигурированные для перемещения рамы 11512 и/или монтажной стойки 11514 на фиксированное расстояние с каждым шагом, например, с каждой частью вращения приводов 11504a, 11504b и/или 11504c.
Первый привод 11504a и второй привод 11504b содержат первый диск 11506, установленный на каждом из приводов 11504a, 11504b. Второй диск 11508 (фиг. 70) размещен и на первом секции 11503a, и на второй секции 11503b опоры 11502. Ремень 11510 туго обмотан вокруг первого диска 11506 и второго диска 11508, в результате чего вращение диска 11506, вызванное приводом 11504a/b, заставляет ремень 11510 перемещаться вдоль своей длины (или поворачиваться) по второму диску 11508. Ремень 11510 может являться, например, резиновым ремнем, пластиковым ремнем или полимерным ремнем, и может содержать канавки на поверхности, входящей в контакт с дисками 11506 и 11508, например, чтобы обеспечить трение и/или отсутствие скользящего смещения ремня. Ремень 11510, соединенный с первым приводом 11504a, функционально соединен с первым передаточным блоком 11516, который установлен на первом направляющем рельсе 11518. Ремень 11510 сконфигурирован таким образом, что поступательное движение ремня 11510, вызванное первым приводом 11504a, заставляет передаточный блок 11516 и вторую секцию 11503b опоры 11502, установленную на нем, поступательно перемещаться посредством скольжения вдоль направляющего рельса 11518 в направлении X. Аналогично, второй привод 11504b также содержит ремень 11510, размещенный на диске 11506, который соединен со вторым диском 11508, размещенным на раме 11512. Рама 11512 соединена со вторым передаточным блоком 11520. Второй передаточный блок 11520 установлен на втором направляющем рельсе 11522. Приведение в движение ремня 11510 вторым приводом 11504b приводит в движение раму 11512 и второй передаточный блок 11520, которые скользят вдоль второго направляющего рельса 11522. Таким образом, комбинация поступательного движения второй секции 11503 опоры 11502, вызванного приведением в действие первого привода 11504a вдоль оси X, и поступательного движения рамы 11512 вдоль оси Y, вызванного приводом 11504b, может перемещать структуру в любое местоположение в плоскости X-Y в пределах устройства 11000.
Рама 11512 соединена с первой цепью 11524a, размещенной с возможностью скольжения в первой направляющей цепи 11526a, которая размещена на первой секции 11503a и соединена с ней. Вторая цепь 11524b также соединена с рамой 11512, и размещена с возможностью скольжения во втором направляющей цепи 11526b, которая размещена на второй секции 11503b и соединена с ней. Цепи 11524a/b сконфигурированы для скольжения вдоль направляющих 11526a/b цепи с допуском в узких пределах, соответствующем X-Y смещению рамы 11512, таким образом, чтобы цепи предотвращали любое боковое движение рамы 11512, например, чтобы обеспечить точное смещение рамы 11512.
Как описано в настоящем описании, третий привод 11504c расположен на раме 11512 и содержит первый диск 11528a соединенный с приводом 11504c. Ремень 11530 соединен с первым диском 11528 таким образом, чтобы ремень 11530 натягивался вокруг первого диска 11528a и второго диска 11528b. Второй диск 11528b соединен с ходовым винтом 11532, имеющимся в раме 11512. Ремень 11530 может быть по существу аналогичным ремню 11510. Ходовой винт 11532 имеет муфту 11534, установленную на резьбе ходового винта 11532. Муфта соединена с монтажной стойкой 11514. Третий привод 11504c сконфигурирован для вращения первого диска 11528a, который заставляет ремень 11530 поступательно перемещаться, таким образом, вращая второй диск 11528b. Вращение второго диска 11528b поворачивает ходовой винт 11532, который заставляет муфту 11534 смещаться вдоль ходового винта 11532 из первого положения (фиг. 70) во второе положение (фиг. 71) в направлении Z. Смещение муфты 11534 также вызывает подсоединение монтажной стойки 11514 к муфте 11534, и любая подсистема, установленная на ней, например, узел 11600 манипулятора, перемещается из первого положения во второе положение в направлении Z. Монтажная стойка 11514 также соединена с третьим передаточным блоком 11536, установленным с возможностью скольжения на третьем направляющем рельсе 11538, таким образом, чтобы смещение монтажной стойки 11514 в направлении Z направлялось третьим шаблоном 11536 и третьим направляющим рельсом 11538, например, чтобы в целях предотвращения любого радиального движения монтажной стойки 11514 вокруг продольной оси, задаваемой ходовым винтом 11512.
Узел 11500 двигателя содержит чувствительные элементы 11540, установленные на первой секции 11503a, второй секции 11503b и раме 11512. Чувствительные элементы 11540 могут быть чувствительными элементами положения такими как, например, оптические чувствительные элементы, чувствительные элементы движения, пьезоэлектрические чувствительные элементы, или любые соответствующие чувствительные элементы. Чувствительные элементы 11540 могут быть сконфигурированы для детектирования местоположения второй секции 11503b и рамы 11512, например, с целью предотвращения избыточного хода, который может повредить узел привода и/или привести к повышенному износу. Как показано на фиг. 57 и фиг. 72, устройство 11000 также содержит электрическую схему 11500 для управления приводами 11504a/b/c. Электрическая схема 11500 может представлять собой любую имеющуюся в продаже электрическую схему, используемую для управления приводами 11504a/b/c, например, электрическую схему контроллера шагового двигателя.
Как показано на фиг. 55-57, устройство содержит узел 11600 манипулятора, расположенный на монтажной стойке 11514, входящей в состав узла 11500 привода. Узел 11600 манипулятора сконфигурирован для захвата, удержания, зажимания, контактирования, зацепления и/или фиксации контейнера другим образом, например, контейнера 3700 в сборе в соответствии с описанным в настоящем описании. Например, узел 11600 манипулятора может быть сконфигурирован для зацепления и/или захвата контейнер с возможностью снятия и/или зацепления одного или более приводов, входящих в состав контейнера, такого как, например, контейнера 3700 в сборе.
Обратимся теперь к фиг. 73-84; узел 11600 манипулятора содержит узловую узел 11610 сочленения, подсистема плунжера 11630 и подсистему 11650 привода. Узел 11610 сочленения сконфигурирован для разъемного вхождения в контакт, захвата или другой фиксации контейнера, например, контейнера 3700 в сборе. Например, узел 11610 сочленения может быть сконфигурирован для фиксации или захвата контейнера, расположенного в первом местоположении, таком как загрузочный картридж 11300. Узел 11601 сочленения может постоянно фиксировать контейнер во время транспортировки из первого местоположения во второе местоположение в пределах устройства 11000 посредством узла 11500 привода. Такие изменения в положении могут включать перемещение контейнера в сборе от загрузочного картриджа 11300 к узлу 11400 нагревателя, от узла 11400 нагревателя к узлу 11200 детектора и/или от узла 11200 детектора к разгрузочному картриджу 11300. Подсистема 11630 плунжера сконфигурирована для вхождения в контакт, зацепления или манипулирования другим образом одним или более приводов в контейнере, например, приводом 3750 и/или 3760, входящим в состав контейнера 3700 в сборе, вызывания передачи приводом и/или приводами реагента (например, биологических или небиологических векторов, таких как трансдукционные частицы типа, показанного и описанного в настоящем описании) и/или субстрата (например, тридеканала) из объема реагента в реакционную камеру контейнера, как описано в настоящем описании. Подсистема 11650 привода сконфигурирована для зацепления или манипулирования подсистемой 11630 плунжера, например, манипулирования внутренним плунжером 11632 и/или внешним плунжером 11636 узла 11630 плунжера, как описано в настоящем описании. Подсистема 11650 привода может также быть сконфигурирована для зацепления или манипулирования узлом 11610 сочленения, например, манипулирования или вызывания другим образом фиксации или высвобождения контейнера, например, контейнера 3700 в сборе, узлом 11610 сочленения, как описано в настоящем описании. Другими словами, подсистема 11650 привода, с единственным приводом, может заставить узел 11600 манипулятора как захватывать и/или фиксировать контейнер, так и приводить контейнер в действие.
Как показано на фиг. 74-75, подсистема сочленения 11600 содержит группу захватных устройств 11612, соединенных или установленных на множестве оснований 11614 захватного устройства. Как показано, два захватных устройства 11612 соединены с единственным основанием 11614 захватного устройства. В некоторых вариантах осуществления каждая основа 11614 захватного устройства может содержать больше двух захватных устройств 11612, например, три или четыре. Захватные устройства 11612 сконфигурированы как удлиняемые подобные штифтам элементы, которые могут быть сформированы из прочного и жесткого материала, например, металла, такого как нержавеющая сталь. В некоторых вариантах осуществления захватные устройства 11612 могут содержать поверхность, которая может иметь высокое трение для вхождения в контакт, захвата или фиксации другим образом контейнера, например, контейнера 3700 в сборе. Например, поверхность захватных устройств 11612 может содержать канавки, шероховатости, резиновые покрытия, мягкий пластик и/или прорезиненный графит. Каждое основание 11614 захватного устройства задает канавку (или канал) 11615, сконфигурированный для обеспечения блоку 11637 плунжера внешнего плунжера 11636, включенного в подсистему 11630 плунжера, возможности перемещения в области между канавками 11615, не входя в контакт с боковой стенкой, задающей канавки 11615.
Каждое основание 11614 захватного устройства соединено к боковой пластиной 11616 посредством любого соответствующего механизма. Боковые пластины 11616 поворотно соединены с монтажной стойкой 11654 привода, включенной в узел 11650 привода, как описано в настоящем описании. Боковые пластины сконфигурированы для вращения или шарнирного поворота вокруг их креплений относительно узла 11630 плунжера с целью перевода узла сочленения 11610 из первой конфигурации во вторую конфигурацию. В первой (или закрытой) конфигурации множество захватных устройств 11612 находится в закрытом положении, чтобы выборочно зацепить, захватить, схватить или другим способов зафиксировать контейнер, например, контейнер 3700 в сборе. Во второй (или открытой) конфигурации множество захватных устройств 11612 являются удаленными друг от друга, например, чтобы расцепить или выпустить контейнер. Группа направляющих колес 11620 расположена на боковой стенке каждой из множества боковых пластин 11616, например, установлено на штифтах, болтах, винтах и т.п. При определенных условиях, множество направляющих колес 11620 сконфигурировано, чтобы находиться вблизи, но не контактировать, или чтобы находиться в контакте с частью боковой стенки группы направляющих элементов 11640, включенных в узел 11630 плунжера, как описано в настоящем описании. Направляющие элементы 11640 сконфигурированы для перевода боковых пластин 11616 и, таким образом, узла 11610 сочленения из первой конфигурации во вторую конфигурацию, как описано в настоящем описании.
Боковые пластины 11616 соединены с группой упорных плит 11618 пресса. Упорные плиты пресса 11618 находятся в прижимном контакте с группой пружин 11622, которые установлены в монтажной стойке 11654 привода, через штифты. Множество упорных плит 11618 пресса сконфигурировано для углового смещения вместе с вращательным движением множества боковых пластин 11616 таким образом, чтобы множество упорных плит 11618 пресса зацепляло множество пружин 11622, например, сжимало пружины 11622, когда узел 11610 сочленения находится во второй конфигурации. Таким образом, упорные плиты 11618 пресса сконфигурированы для того, чтобы переводить узел 11610 сочленения в первую конфигурацию из второй конфигурации, например, с целью захвата или фиксации контейнера, например, контейнера 3700 в сборе или любого другого контейнера, описанного в настоящем описании. Пружины 11622 сконфигурированы для контроля величины усилия, прилагаемого захватными устройствами 11612 к контейнеру, например, в целях предотвращения разрушения контейнера. По меньшей мере одна из множества боковых пластин 11616 может быть сконфигурирована для зацепления чувствительного элемента положения 11662a, например, оптического чувствительного элемента, чувствительного элемента движения, пьезоэлектрического чувствительного элемента, или любого другого соответствующего чувствительного элемента. Чувствительный элемент 11662a соединен с монтажной стойкой 11664 чувствительного элемента, которая установлена на поверхности монтажной стойки 11654 привода. Чувствительный элемент 11662a может быть сконфигурирован для информирования системы управления и/или пользователя о положении узла 11610 сочленения, например, о нахождении узла сочленения в первой конфигурации (то есть фиксации, зацепления или захвата контейнера) или второй конфигурации (то есть расцепления или высвобождения контейнера). В некоторых вариантах осуществления чувствительный элемент 11662a может являться чувствительным элементом наведения, сконфигурированным, чтобы идентифицировать исходное положение 11610 узла сочленения.
Подсистема 11630 плунжера содержит внутренний плунжер 11632 и внешний плунжер 11636. Как показано, внутренний плунжер 11632 также является ходовым винтом привода 11652. Соответственно, внутренний плунжер 11632 может вращаться вокруг продольной оси узла 11630 плунжера. Внутренний плунжер 11632 может быть сконфигурирован для зацепления или манипулирования первым приводом контейнера, например, приводом 3750 контейнера 3700 в сборе, в соответствии с описанным в настоящем описании. Наружная поверхность внутреннего плунжера 11632 имеет резьбу и может быть размещена на резьбе в пределах втулки 11634. Втулка 11634 сконфигурирована для перемещения вдоль резьбы внутреннего плунжера 11632 во время вращения внутреннего плунжера 11632. Втулка 11634 также соединена с блоком 11637 зацепления внешнего плунжера 11636 таким образом, чтобы вращение внутреннего плунжера 11632 приводило к продольному смещению внешнего плунжера 11636. Это может, например, обеспечить возможность управления скоростью внешнего плунжера 11636, который может использоваться для управления доставкой субстрата в реакционную камеру контейнера, как описано в настоящем описании. Внешний плунжер 11636 содержит блок 11638 зацепления, который может быть сконфигурирован для зацепления или манипулирования вторым приводом в контейнере, например, приводом 3760 контейнера 3700 в сборе, как описано в настоящем описании. Внешний плунжер 11636 также содержит канал 11639, заданный через него вдоль продольной оси внешнего плунжера 11636. По меньшей мере, часть внутреннего плунжера 11632 может быть размещена в канале 11639.
Группа направляющих элементов 11640 размещена на боковой стенке внешнего плунжера 11636. Каждое множество направляющих элементов 11640 содержит первую секцию 11642, имеющую первую ширину, вторую секцию 11644, имеющую вторую ширину, превышающую первую ширину, и третью секцию 11643, которая находится под углом относительно продольной оси направляющего элемента 11640 и соединяет первую секцию 11642 со второй секцией 11644. По меньшей мере, часть узла 11630 плунжера, например, втулка 11634, внешний плунжер 11636 и направляющие элементы 11640, сконфигурированы для движения вдоль продольной оси, заданной внутренним плунжером 11632. Кроме того, узел 11630 плунжера сконфигурирован для зацепления и/или манипулирования контейнером, например, контейнером 3700 в сборе, который зацеплен, зафиксирован иди другим способом захвачен узлом 11610 сочленения, как описано в настоящем описании. Узел 11630 плунжера также сконфигурирован для манипулирования узлом 11610 сочленения, например, перевода узла 11610 сочленения из первой конфигурации, в которой узел 11610 сочленения зацепляет, схватывает или другим способом фиксирует контейнер, во вторую конфигурацию, в которой узел сочленения расцепляет или высвобождает контейнер, как описано ниже. Зажим 11646 также размещен на одном из направляющих элементов 11640 (фиг. 75). Зажим 11646 сконфигурирован для выборочного зацепления чувствительного элемента 11662b с целью проверки и/или определения положения узла 11630 плунжера. Чувствительный элемент 11662b может представлять собой любой соответствующий чувствительный элемент, например, чувствительный элемент положения, чувствительный элемент движения, оптический чувствительный элемент, пьезоэлектрический чувствительный элемент или любой другой соответствующий чувствительный элемент, размещенный на монтажной стойке 11654 привода. Чувствительный элемент 11662b может применяться для определения положения узла 11630 плунжера, например, предотвращения избыточного хода узла 11630 плунжера.
Подсистема 11650 привода содержит привод 11652, например, шаговый двигатель, который расположен на монтажной стойке 11654 привода. Монтажная стойка привода 11652 задает соответствующие углубления 11656a и 11656b. Углубление 11656a обеспечивает место установки для, по меньшей мере, части привода 11652. Канавка 11656b задает отверстие, через которое может перемещаться, по меньшей мере, часть узла 11630 плунжера, например, внутренний плунжер 11632, втулка 11634 и внешний плунжер 11636. Монтажная стойка 11654 привода также содержит группу установочных штифтов 11658, расположенных на нижней поверхности монтажной стойки 11654 привода. Установочные штифты 11658 по существу параллельны продольной оси, заданной узлом 11630 плунжера. По меньшей мере, часть каждого установочного штифта 11658 расположена в соответствующем канале 11659, включенном во втулку 11634 и блок 11637 зацепления внешнего плунжера 11636. Таким образом, смещение подсистемы 11630 плунжера вдоль продольной оси, заданной подсистемой 11630 плунжера, например, вызванное вращением внутреннего плунжера 11632, направляется установочными штифтами 11658, например, в целях предотвращения любого вращения или поперечного движения узла 11630 плунжера.
Как описано в настоящем описании, узел 11600 манипулятора сконфигурирован для разъемного вхождения в контакт, зацепления или фиксации другим способом контейнера. На фиг. 75 показан вид сбоку узла 11600 манипулятора в первой конфигурации, в которой корпус 3741 контейнера 3700 в сборе, не входит в контакт, не захватывается и не фиксируется другим способом посредством узла 11600 манипулятора. На фиг. 75 показан вид сбоку узла 11600 манипулятора во второй конфигурации, в которой узел 11600 манипулятора фиксирует или захватывает контейнер 3700 в сборе. Узел 11600 манипулятора сконфигурирован таким образом, чтобы захватные устройства 11612 фиксировали контейнер 3700 в сборе только в верхней части, то есть модуле 3740 реагента. Это может позволить считывать нижнюю часть контейнера 3700 в сборе посредством детектора 11200 или любого другого детектора, описанного в настоящем описании.
Как показано на фиг. 75, при нахождении в первой конфигурации, привод 11652 повернул внутренний плунжер 11632 с целью перемещения втулки 11634, соединенной с внутренним плунжером 11632, вдоль внутреннего плунжера 11632 в направлении к приводу 11652. Таким образом, при нахождении в первой конфигурации привода 11652, по меньшей мере часть втулки 11634 и/или внешнего плунжера 11636, соединенного со втулкой 11634, находится внутри отверстия, задаваемого углублением 11656b монтажной стойки 11654 привода. Кроме того, положение узла 11630 плунжера относительно узла 11650 привода (то есть в направленном вверх положении) является таким, что направляющие элементы 11640 зацепляют узел 11610 сочленения. Как показано в первой конфигурации, проиллюстрированной на фиг. 75, смещение направляющего элемента 11640 в направлении привода 11652 помещает направляющие колеса 11620 в контакт с второй секцией 11644. В этой конфигурации множество боковых пластин 11616 вращается или шарнирно поворачивается вокруг своих шарнирных креплений относительно продольной оси узла 11630 плунжера таким образом, чтобы основания 11614 захватного устройства и множество захватных устройств 11612 находились под углом к продольной оси узла 11630 плунжера. Конец соответствующих захватных устройств 11612 находится на первом расстоянии, при этом первое расстояние больше, чем диаметр корпуса 3741 контейнера 3700 в сборе.
В первой конфигурации (или «открытый захват») узел 11600 манипулятора сконфигурирован для расцепления или высвобождения контейнера 3700 в сборе и/или готов принять контейнер 3700 в сборе. Например, в некоторых вариантах осуществления, контейнер 3700 в сборе может быть размещен в картридже 11300. Узел 11600 манипулятора может направляться узлом 11500 двигателя к местоположению, в котором размещен контейнер 3700 в сборе, и затем переводиться в первую конфигурацию. Узел 11600 манипулятора может затем быть смещен вдоль продольной оси, заданной узлом 11600 манипулятора в направлении контейнера 3700 в сборе, пока захватные устройства 11612 не станут примыкать к корпусу 3741, и нижняя часть внутреннего плунжера 11632 не будет находиться в непосредственной близости, но не контактировать, от блока 6752 зацепления внутреннего плунжера 6750 (не показан на фиг. 75-76), расположенного в корпусе 3741 контейнера 3700 в сборе.
Как показано на фиг. 76, узел 11610 сочленения может быть перемещен во вторую конфигурацию для зацепления, захвата, схватывания или фиксации другим способом контейнера 3700 в сборе. Например, для того, чтобы переместить узел сочленения во вторую конфигурацию, внутренний плунжер 11632 вращается приводом 11652. Это заставляет втулку 11634 перемещаться вдоль внутреннего плунжера 11632 в направлении от привода 11652 (например, вниз, как показано на фиг. 76). Смещение втулки 11634 также заставляет внешний плунжер 11636 и множество направляющих элементов 11640, соединенный с ним, перемещаться вдоль продольной оси, заданной узлом 11630 плунжера, от привода 11650. Это заставляет направляющие колеса 11620 продвигаться вдоль боковой стенки второй секции 11644 направляющего элемента 11640 в более узкую наклонную секцию 11643. В этой конфигурации множество пружин 11622, которые находятся в прижимном контакте с множеством упорных плит 11618 пресса, заставляет множество упорных плит пресса и, следовательно, множество боковых пластин 11616 вращаться относительно продольной оси, заданной узлом 11630 плунжера. Это также заставляет основания 11614 захватных устройств и множество захватных устройств 11612, соединенных с ними, смещаться в направлении корпуса 3741 контейнера 3700 в сборе, таким образом, чтобы во второй конфигурации множество захватных устройств 11612 входило в контакт, зацепляло или другим способом фиксировало контейнер 3700 в сборе. Узел 11600 манипулятора может быть поддерживаться во второй конфигурации, чтобы транспортировать контейнер 3700 в сборе из первого местоположения в пределах корпуса 11100 устройства 11000 во второе местоположение, как показано на фиг. 77, через узел 11500 двигателя.
Как описано в настоящем описании, узел манипулятора может также использоваться для зацепления и/или манипулирования контейнером в сборе 3700, например, приводами 3750 и 3760, расположенными в корпусе 3741 контейнера 3700 в сборе. На фиг. 78 и 79 показан вид сбоку узла 11600 манипулятора в первой конфигурации (также называемой «открытым захватом»), и на фиг. 80 показано боковое сечение узла 11600 манипулятора, показанного на фиг. 78. В этой конфигурации узел 11630 плунжера, узел 11610 сочленения и узел 11650 привода находятся в тех же самых взаимных положениях, как обсуждалось выше в отношении фиг. 75. Позиционирование узла 11600 манипулятора относительно контейнера 3700 в сборе, однако, отличается. В частности, внутренний плунжер 11612 зацепляет блок 3752 зацепления привода 3750, как описано ниже в настоящем описании.
В этой конфигурации (конфигурация «внутреннее погружение») контейнер 3700 в сборе может быть размещен, например, в углублении 11412 блока 11420 нагревателя, включенного в узел 11400 нагревателя, как описано в настоящем описании, таким образом, чтобы контейнер 3700 в сборе не может быть смещен поперечно относительно продольной оси узла 11600 манипулятора. Когда узел 11610 сочленения находится в первой конфигурации («открытый захват» и «внутреннее погружение»), по меньшей мере часть втулки 11634 и внешний плунжер 11636 расположены в пределах отверстия, задаваемого углублением 11656b, таким образом, что нижняя часть внутреннего плунжера 11632 выступает из нижней части канала 11639 внешнего плунжера 11636. Кроме того, как описано выше, множество направляющих колес 11620 входит в контакт с поверхностью 11644 множества направляющих элементов 11640, и множество упорных плит 11618 пресса сжимает множество пружин 11622 для того, чтобы поддерживать положение захватных устройств.
Для выполнения операции «внутреннего погружения», как показано на фиг. 78-80, узел 11500 двигателя приводится в действие для смещения подсистемы 11600 манипулятора в направлении вниз, заданном продольной осью узла 11630 плунжера, как показано стрелкой ZZ. Движение вниз узла 11600 манипулятора вызывает движение вниз внутреннего плунжера 11632, в результате чего нижняя часть внутреннего плунжера 11632 контактирует с блоком 3752 зацепления привода 3750, заставляя блок 3754 плунжера привода 3750 перемещаться в пределах внутреннего объема 3742, заданного корпусом 3741. Блок 3754 плунжера может перемещаться из первого положения во второе положение таким образом, чтобы блок 3754 плунжера передавал реагент, размещенный во внутреннем объеме 3742, в контейнер 3700 в сборе, как описано выше. Реагент может являться любым реагентом или веществом, описанным в настоящем описании, таким как биологический или небиологический вектор или трансдукционная частица, имеющие тип, описанный в настоящем описании. После приведения в действие первого привода 3750 узлом 11600 манипулятора, контейнер 3700 в сборе может остаться расположенным в узле 11400 нагревателя в течение предварительно заданного интервала времени и при предварительно заданной температуре. Как описано выше, в некоторых вариантах осуществления поддержания контейнера в сборе позволит целевой клетке в пределах образца экспрессировать достаточное количество репортерных молекул, таких как, например, люцифераза или любые другие репортерные молекулы, описанные в настоящем описании.
На фиг. 81 показано боковое поперечное сечение узла 11600 манипулятора во второй конфигурации (также называемой «закрытое захватное устройство»). Во второй конфигурации узел 11600 манипулятора контактирует, зацепляет, захватывает или другим способом фиксирует контейнерную сборку 3700, как описано в настоящем описании в отношении фиг. 76 и 77. В закрытой конфигурации захватного устройства внутренний плунжер 11632 расположен по существу в пределах внешнего плунжера 11636, таким образом, чтобы нижняя часть внутреннего плунжера 11632 находилась близко, но не контактировала с блоком 3752 зацепления первого привода 3750, размещенного в корпусе 3741 контейнера 3700 в сборе, как описано в настоящем описании. Кроме того, множество направляющих колес 11620 входит в контакт с третьей секцией 11643 из множества направляющих элементов 11640. Конфигурация с закрытым захватным устройством может использоваться для транспортировки контейнера 3700 в сборе, например, от узла 11400 нагревателя к узлу 11200 детектора. Узел сочленения 116500 также сконфигурирован для предотвращения избыточного хода. Например, если в конфигурации закрытого захватного устройства множество направляющих колес входит в контакт со второй поверхностью 11644 множества направляющих элементов 11640, это показывает, что внешний плунжер 11636 имел избыточный ход. В этой ситуации штифт (не показан), установленный на одной из множества боковых пластин 11616, переключает чувствительный элемент положения 11662a, который может послать сигнал избыточного хода, например, тревогу, процессору 11126 или пользователю.
Обратимся теперь к фиг. 82-84; на фиг. 82 и 83 показан вид сбоку узла 11600 манипулятора, и на фиг. 84 показано боковое поперечное сечение представления, показанного на фиг. 82, в третьей конфигурации (также называемой «погружение субстрата»). В конфигурации погружения субстрата внешний плунжер зацепляет блок 3762 зацепления привода 3760, как описано ниже. В этой конфигурации контейнер 3700 в сборе может быть размещен, например, в узле 11200 детектора, как описано в настоящем описании, таким образом, чтобы контейнер 3700 в сборе не мог быть смещен поперечно относительно продольной оси узла 11600 манипулятора. Например, в этой конфигурации реакционная камера 3732 контейнера 3700 в сборе может быть размещена в слоте 11234 заслонки 11230, входящей в состав узла 11200 детектора, как подробнее описано ниже в настоящем описании. Кроме того, при перемещении в третью конфигурацию, узел 11610 сочленения может поддерживаться в зацеплении, зажиме, захвате или другой зафиксированной конфигурации. Таким образом, контейнер 3700 в сборе может оставаться зафиксированным посредством узла 11610 сочленения во время погружения субстрата. Это может, например, гарантировать, что вся сила внешнего плунжера передается только второму приводу 3760 контейнера 3700 в сборе и/или для поддержания контейнера 3700 в сборе с уплотнением 11206, включенным в узел 11200 детектора, в целях предотвращения попадания любого окружающего шума (например, света) в узел 11200 детектора, как описано в настоящем описании.
Для того, чтобы перейти из второй конфигурации в третью («погружение субстрата») конфигурацию, внутренний плунжер 11632 вращается в направлении, противоположном конфигурации с открытым захватным устройством, например, как показано стрелкой RR на фиг. 82, таким образом, чтобы втулка 11634 смещалась вдоль продольной оси, заданной внутренним плунжером 11632, в направлении от привода 11652. Смещение плунжера также смещает внешний плунжер 11636 и множество направляющих элементов 11640, соединенных с ним, в том же самом направлении. Смещение внешнего плунжера 11636, производимое посредством вращения внутреннего плунжера 11632, продолжается, в результате чего нижняя часть внешнего плунжера 11636 зацепляет блок 3762 зацепления второго привода 3760, вызывая смещение блока 3764 зацепления привода 3760 в пределах внутреннего объема 3744, заданного корпусом 3741 контейнера 3700 в сборе. Блок 3764 плунжера может перемещаться из первого положения во второе положение таким образом, чтобы блок плунжера 3764 передавал реагент, размещенный во внутреннем объеме 3742, через блок 3770 доставки в реакционную камеру 3732, входящую в состав контейнера 3700 в сборе. Например, реагент может являться субстратом, например, тридеканалом, или любым другим субстратом, описанным в настоящем описании, который может быть разработан для реагирования с репортерными молекулами, присутствующими в реакционной камере 3732, например, люциферазой или любой другой репортерной молекулой, как описано выше. Реакция субстрата с репортерными молекулами может произвести сигнал, например, люминесценцию или любой другой сигнал, описанный в настоящем описании, который может быть обнаружен узлом 11200 детектора, как подробнее описано ниже в настоящем описании. Продольное смещение внешнего плунжера 11636, произведенное посредством вращательного движения внутреннего плунжера 11632, может обеспечить, например, лучший контроль смещения внешнего плунжера 11636, и, следовательно, лучший контроль передачи субстрата из внутреннего объема 3744 в реакционную камеру 3732 контейнера 3700 в сборе.
Следует отметить, что единственный привод 11652 используется узлом 11600 манипулятора для выполнения группы функций, включая: i) манипулирование внешним плунжером 1163 посредством приведения в действие внутреннего плунжера 11632 с целью вызывания погружения субстрата и; ii) манипулирование направляющими элементами 11640, соединенными с внешним плунжером 11636, чтобы перевести узел 11610 сочленения из конфигурации с открытым захватным устройством в конфигурацию с закрытым захватным устройством. Второй привод, например, привод 11504c, включенный в подсистему 11500 двигателя, как описано в настоящем описании, может использоваться для смещения узла 11600 манипулятора в Z-направлении. В некотором варианте осуществления функциональность погружения реагента может быть включена в привод 11652, например, привод 11652 может также быть способным к линейному смещению внутреннего плунжера 11632.
Как показано на фиг. 55-57, устройство содержит узел 11200 детектора. Узел 11200 детектора сконфигурирован для обнаружения сигнала, например, люминесценции, произведенного в результате химической реакции, например, взаимодействия репортерной молекулы (например, люциферазы) с субстратом (например, тридеканалом) в соответствии с любым из способов, описанных в настоящем описании. Узел 11200 детектора сконфигурирован для приема контейнера 3700 в сборе и обнаружения сигнала, произведенного в нем. Узел 11200 детектора может содержать любой соответствующий детектор, который может обнаружить сигнал, произведенный молекулой репортера, например, люциферазой. Например, как показано, детектор представляет собой оптический детектор. В некоторых вариантах осуществления детектор может являться флуоресцентным детектором (например, для обнаружения флуоресцентной молекулы репортера, такой как GFP, и т.д.) детектором люминесценции (например, для обнаружения биолюминесценции, произведенной молекулой репортера, такой как люцифераза), детектором цвета (например, для обнаружения цветного осадителя, произведенного ферментом репортера, таким как HRP), спектрометром и/или устройством захвата изображения. В некоторых вариантах осуществления детектор может также содержать источник света. Хотя он описан как являющийся прежде всего основанным на оптическом обнаружении, в некоторых вариантах осуществления детектор может являться электрохимическим детектором. Например, детектор может содержать амперометрический детектор, потенциометрический детектор, кондуктометрический и/или импедиметрический детектор, сконфигурированный для детектирования изменения тока, напряжения или проводимости, сопротивления/импеданса, вызванного репортером, например, люциферазой. В некоторых вариантах осуществления, использующих электрохимическое обнаружение, детектор может быть сконфигурирован для прихождения в физический контакт с раствором образца, который может содержать образец. В некоторых вариантах осуществления детектор 11200 может применять другие способы обнаружения, например, поверхностную акустическую волну, поверхностный плазмонный резонанс, спектроскопию комбинационного рассеяния, магнитные чувствительные элементы, и/или любой другой соответствующий способ обнаружения, известный в технике.
В некоторых вариантах осуществления узел 11200 детектора может предоставлять только качественный ответ, например, ответ ДА/НЕТ относительно присутствия целевой клетки. В некоторых вариантах осуществления детектор 11200 может количественно определять целевую клетку, например, определять КОЕ/мл целевых бактерий в образце согласно любому из способов, описанных в настоящем описании, например, способу 400. В некоторых вариантах осуществления узел 11200 детектора может содержать систему торцевого считывания, например, для обеспечения универсального размещения наклейки на контейнере, например, контейнере 3700 в сборе. В некоторых вариантах осуществления система торцевого считывания имеет прямой контакт и/или ближнюю передачу относительно прозрачного конца контейнера, например, контейнера 3700 в сборе, с детектором 11200, например, чтобы минимизировать помехи от оптических устройств и / или помехи от фонового шума. В некоторых вариантах осуществления узел 11200 детектора не имеет источника падающего света. Другими словами, какой-либо внешний свет не является необходимым для обнаружения сигнала от репортерных молекул, например, люциферазы, произведенного целевой клеткой, например, бактериями, расположенными в контейнере, например, контейнере 3700 в сборе.
Обратимся теперь также к фиг. 85-94; узел 11200 детектора содержит детектор 11212 и заслонку 11230, размещенную в корпусе 11202. Узел 11200 детектора сконфигурирован для разъемного приема контейнера, например, контейнер 3700 в сборе, и обнаружения сигнала, произведенного в нем, например, сигнала люминесценции, возникающего в результате химического взаимодействия репортерной молекулы (например, люциферазы) с субстратом (например, тридеканалом).
Корпус 11202 может быть сформирован из прочного, жесткого и по существу непрозрачного материала, например, металла. В некоторых вариантах осуществления корпус может быть окрашен в темный цвет, например, черный, чтобы минимизировать внутренние отражения и/или рефракции вследствие реакции люминесценции, произведенной в контейнере, размещенном в узле детектора, например, контейнере 3700 в сборе. Корпус 11202 также сконфигурирован для препятствования тому, чтобы внешний свет попадал в узел 11200 детектора, например, в целях снижения фонового шума и/или качества сигнала. Корпус 11202 содержит канавку 11203. Приемный резервуар 11204 расположен в канавке 11203, которая задает отверстие 11207, имеющее форму и размер, подходящие для разъемного приема контейнера, например, контейнер 3700 в сборе. Приемный резервуар 11204 может быть неподвижно или съемно соединен с корпусом 11202, например, через винты, болты, заклепки, клеи, горячую сварку или защелку, помещенные а канавке 11203 корпуса 11212. Как показано на фиг. 86, приемный резервуар 11204 содержит уплотнение 11206, неподвижно размещенное в приемном резервуаре 11204. Уплотнение 11206 может быть сформировано из жесткого и устойчивого к раздавливанию и/или износостойкого материала, например, неопрена высокой плотности. Уплотнение 11206 сконфигурировано таким образом, чтобы когда контейнер 3700 в сборе размещается в приемном резервуаре 11204, уплотнение 11206 и часть модуля 3740 реагента формировали светонепроницаемый затвор, чтобы препятствовать попаданию любого внешнего света в корпус 11202. В некоторых вариантах осуществления высота приемного резервуара 11204 может быть различной, например, чтобы разместить контейнеры с различной длиной. Это может гарантировать, что любые изменения в длине контейнера, например, из-за изменений в производственном процессе и/или пользовательском предпочтении, не изменяют расстояние от нижнего конца контейнера, например, основания контейнера, до детектора 11212, например, чтобы улучшить качество и/или повторяемость сигнала. Корпус 11202 также задает канал 11209, сконфигурированный для приема, по меньшей мере, части контейнера, например, реакционной камеры 3732 контейнера 3700 в сборе. Корпус 11202 также содержит внутренний объем 11210, сконфигурированный для размещения заслонки 11230 таким образом, чтобы заслонкой 11230 можно было свободно манипулировать и/или ее можно было свободно смещать из первого положения во второе положение в пределах внутреннего объема 11210. Корпус 11202 также содержит электрическую схему 11208, расположенную на боковой стенке корпуса 11202. Электрическая схема сконфигурирована для управления функционированием источника света 11246, как описано ниже в настоящем описании.
На фиг. 87 показаны внутренние компоненты узла 11200 детектора с удаленным корпусом 11202, и на фиг. 88 показано покомпонентное изображение компонентов узла 11200 детектора. Как показано в настоящем описании, узел 11200 детектора содержит основание 11211, сконфигурированную для установки узла 11200 детектора на основании 11118 устройства 11000. Основание 11211 также сконфигурировано для предоставления основы для установки компонентов узла 11200 детектора и корпуса 11202.
Узел 11200 детектора содержит детектор 11212, размещенный в кожухе 11214 детектора. Детектор 11212 может представлять собой оптический детектор, например, трубку фотоумножителя (PMT), люминометр, спектрофотометр, флуоресцентный детектор, и/или любой другой соответствующий оптический детектор. Детектор 11212 сконфигурирован для обнаружения оптического сигнала, например, люминесценции, произведенного в результате химической реакции в контейнере, например, контейнере 3700 в сборе, как описано в настоящем описании. В некоторых вариантах осуществления детектор 11212 может содержать амперометрический детектор, потенциометрический детектор, кондуктометрический и/или импедиметрический детектор, сконфигурированный для детектирования изменения тока, напряжения или проводимости, сопротивления и/или импеданса, вызванного репортером, например, люциферазой. Нижняя поверхность кожуха 11214 детектора соединена с монтажной стойкой 11216, которая расположена на основании 11211. Монтажная стойка 11216 может быть сделана из жесткого, но мягкого материала, например, резиновой прокладки или прокладки из пеноматериала, в целях обеспечения амортизационной поддержки для кожуха 11214 детектора. Верхняя поверхность кожуха 11214 детектора соединена с разделителем 11218, например, прикреплена винтами, болтами и/или заклепками к разделителю 11218. Разделитель 11218 может быть сделан из прочного, жесткого и имеющего низкое трение материала, например, полированной металлической пластины (например, из алюминия, нержавеющей стали, и т.д.). Разделитель 11218 сконфигурирован для предоставления разделяющего слоя между кожухом 11214 детектора и заслонкой 11230, например, для предотвращения износа кожуха 11214 вследствие смещения заслонки 11230, как описано в настоящем описании. Разделитель 11218 содержит отверстие 11219, которое сконфигурировано таким образом, чтобы, когда разделитель 11218 соединен с детектором 11212, отверстие 11219 располагалось прямо над детектором 11212 и обеспечивало беспрепятственный оптический доступ к детектору 11212. Отверстие 11219 также содержит окно 11220, например, круглый кусок стекла или пластика, расположенное в ней. Окно 11220 сконфигурировано для предохранения детектора 11212, например, от частиц пыли и/или физического повреждения вследствие случайного контакта с концом контейнера, например, контейнера 3700 в сборе. Прокладка 11222 также размещена в отверстии 11219, и сконфигурирована для надежной фиксации окна 11220 в отверстии 11219. Прокладка 11222 может также быть сконфигурирована для вхождения в контакт с верхней поверхностью кожуха 11214 детектора и охватывания детектора 11212, например, с целью изоляции детектора 11212 от света из окружающей среды. В некоторых вариантах осуществления затвор 11214 может быть сформирован из резины, пластмассы и/или полимеров и может представлять собой уплотнительной кольцо. Затвор 11224, например, резиновый сальник, также размещен на разделителе 11224. Затвор 11224 может быть сконфигурирован для световой изоляции внутреннего объема 11210 корпуса 11202, например, внутреннего объема 11210, содержащего заслонку 11230, от света из окружающей среды, например, с целью снижения фонового шума, повышения качества и/или повторяемости сигнала.
Узел 11200 детектора также содержит заслонку 11230, размещенную с возможностью скольжения на разделителе 11218 и сконфигурированную для перемещения из первого положения заслонки, в котором заслонка 11230 закрыта, и детектор 11212 оптически разъединен с контейнером, например, контейнером 3700 в сборе, размещенном в узле 11200 детектора, во второе положение заслонки, в котором заслонка 11230 открыта, и детектор 11212 оптически соединен с контейнером. Как показано на фиг. 89-90, заслонка 11230 содержит углубление 11232, которое содержит слот 11234 и поверхность 11236. Слот 11234 имеет форму и размер, подходящие для приема концевой части контейнера, например, контейнера 3700 в сборе. Поверхность 11236 имеет контур, например, криволинейный, соответствующий контуру нижнего конца контейнера. Поверхность 11236 наклонена под углом, образованным верхней поверхностью 11236 заслонки 11230 и верхним краем слота 11234. В некоторых вариантах осуществления поверхность 11236 может быть наклонена под углом 30 градусов, 40 градусов, 45 градусов, 50 градусов, или 60 градусов от верхней горизонтальной поверхности заслонки 11230. Поверхность 11230 сконфигурирована для зацепления нижним концом контейнера, например, контейнера 3700 в сборе, с целью перевода заслонки 11230 из первого положения во второе положение, как описано в настоящем описании. Заслонка 11230 содержит рукав 11238, имеющий пружину 11240, расположенную в нем. Второй конец пружины 11240 размещен в желобке 11241 в корпусе 11202 (фиг. 85), установленном на штифте 11242. Пружина 11240 сконфигурирована для перевода заслонки 11230 из второго положения заслонки в первое положение заслонки, и/или для фиксации, удержания и/или предотвращения поперечного движения контейнера, например, контейнера 3700 в сборе, размещенного в слоте 11234, как описано в настоящем описании.
Заслонка 11230 также содержит канал 11244, сконфигурированный для задания оптического пути для электромагнитного излучения, например люминесценции, испускаемой источником 11246 света. Канал 11244 сконфигурирован таким образом, чтобы канал 11244 оптически соединял источник 11246 света с детектором 11212, только когда заслонка находится в первом положении. В некоторых вариантах осуществления источник 11246 света может содержать светодиод (LED) или лазер и может дополнительно содержать световод, например волоконно-оптический кабель. Источник 11246 света может быть сконфигурирован для излучения контрольного люминесцентного сигнала, например, сигнала калибровки для калибровки детектора 11212.
A
Как описано в настоящем описании, заслонка 11230 сконфигурирована для смещения из первого положения в пределах внутреннего объема 11210, в котором заслонка 11230 закрыта, во второе положение, в котором заслонка 11230 открыта. На фиг. 91-94 показано боковое поперечное сечение узла 11200 детектора в первой конфигурации, второй конфигурации, третьей конфигурации и четвертой конфигурации. В первой конфигурации (фиг. 72) в узле 11200 детектора не размещен какой-либо контейнер. Пружина 11240 прилагает силу к заслонке 11230 вдоль горизонтальной оси H заслонки в направлении, показанном стрелкой AA с целью манипулирования и поддержания заслонки 11230 в первом положении заслонки, таким образом, чтобы слот 11234 заслонки 11230 не выравнивался с отверстием 11219 и детектором 11212, в результате чего какой-либо рассеянный свет не попадает на детектор 11212. Канал 11244 выровнен с детектором 11212 таким образом, чтобы источник 11246 света оптически соединялся с детектором 11212. Поэтому, в первой конфигурации, источник 11246 света может использоваться для отправки контрольного сигнала детектору 11212, например, для калибровки детектора 11212.
A
A
Во второй конфигурации (фиг. 92) контейнер 3700 в сборе, в соответствии с описанным выше в настоящем описании, расположен в узле 11200 детектора в первом положении. Контейнер 3700 в сборе содержит реакционную камеру 3732 и модуль 3740 реагента, в соответствии с описанным выше в настоящем описании. Контейнер 3700 в сборе может быть размещен в узле 11200 детектора, например, посредством узла 11600 манипулятора. Реакционная камера 3732 контейнера 3700 в сборе по существу размещена в канале 11209, в то время как, по меньшей мере, часть модуля 3740 реагента размещена в приемном резервуаре 11204. Концевая часть 3733 реакционной камеры 3732 контактирует с поверхностью 11236. Направленная вниз сила прилагается к контейнеру 3700 в сборе, например, посредством узла 11600 манипулятора, как описано в настоящем описании, вдоль вертикальной оси V узла 11200 детектора, как показано стрелкой F, которая передается к поверхности 11236 заслонки 11230 посредством концевой части 3733 реакционной камеры 3732, входящей в состав контейнера 3700 в сборе. Поскольку поверхность 11236 является наклонной, например, на 45 градусов относительно горизонтальной оси заслонки 11230, концевая часть 3733 контейнера 3700 в сборе прилагает угловую силу Fxy к поверхности 11236, как показано. Сила Fxy имеет горизонтальную составляющую Fx и вертикальную составляющую Fy, как показано на фиг. 92. Горизонтальная составляющая Fx заставляет узел 11230 заслонки смещаться горизонтально вдоль горизонтальной оси H в направлении, обозначенном стрелкой FX, таким образом, чтобы слот 11234 заслонки 11230, смещался в направлении детектора 11212, как показано в третьей конфигурации (фиг. 93). Пружина 11240 может быть сконфигурирован для приложения противодействующей силы к реакционной камере 3732, но не достаточно большой для предотвращения манипулирования заслонкой 11230 посредством реакционной камеры 3732. Канал 11209 корпуса 11202 может иметь малое допустимое отклонение или может быть только немного больше, чем диаметр реакционной камеры 3732, например, чтобы предотвратить любое поперечное движение контейнера 3700 в сборе посредством противодействующей силы, приложенной пружиной 11240.
Направленная вниз сила F, приложенная к контейнеру 3700 в сборе, может поддерживаться до четвертой конфигурации, в которой заслонка 11230 смещается во второе положение таким образом, что слот 11234 выравнивается с детектором 11232, и концевая часть 3733 реакционной камеры 3732 размещается в слоте 11234, как показано на фиг. 94. Концевая часть 3733 реакционной камеры 3732 может находиться вблизи, но не контактировать с окном 11220, например, чтобы предотвратить царапание и/или износ окна. В этой конфигурации пружина 11240 прилагает силу к заслонке 11230, перемещая заслонку 11230 в направлении первого положения заслонки. Эта сила передается к боковой стенке концевой части 3733 реакционной камеры 3732 через боковую стенку слота 11234, входящего в состав заслонки 11230, что предотвращает скольжение заслонки 11230 в первое положение заслонки. В некоторых вариантах осуществления слот 11234 может задавать объем обнаружения, сконфигурированный для ограничения любого сигнала, производимого в реакционной камеры 3732, например, люминесценции, произведенной посредством взаимодействия репортерной молекулы, например, люциферазы, с субстратом, например, тридеканалом, например, с целью повышения качества, чувствительности, повторяемости сигнала и/или снижения фонового шума. Кроме того, нижняя поверхность 3735 модуля 3740 реагента, входящего в состав контейнера 3700 в сборе, находится и изолируется посредством уплотнения 11206 таким образом, чтобы какой-либо свет из окружающей среды не может попасть в корпус 11202 из узла 11200 детектора. В некоторых вариантах осуществления узел 11600 манипулятора может поддерживать направленную вниз силу F, приложенную к контейнеру 3700 в сборе, в четвертой конфигурации, например, чтобы поддерживать прочный контакт между нижней поверхностью 3735 модуля 3740, входящего в состав контейнера 3700 в сборе, и уплотнением 11206.
На фиг. 95 показана электрическая схема детектора 11270, который может применяться для управления узлом 11200 детектора, согласно варианту осуществления. Электрическая схема 11270 размещена в корпусе 11202 устройства 11200, и установлена на основании 11118. В некоторых вариантах осуществления электрическая схема 11270 может содержать детектор фотонов и/или любую другую электрическую схему для обработки оптоэлектронных сигналов, в соответствии с общеизвестным в технике.
В некоторых вариантах осуществления реагент, например субстрат, может быть передан в реакционную камеру 3732 в четвертой конфигурации, с тем чтобы химическая реакция производила в реакционной камере 3732 сигнал, который может быть обнаружен детектором 11212. Например, второй плунжер 11636, входящий в состав узла 11600 манипулятора, может зацеплять привод 3760, входящий в состав модуля 3740 реагента контейнера 3700 в сборе, чтобы передать субстрат, например, тридеканал или любой другой субстрат, описанный в настоящем описании, в реакционную камеру 3732. Субстрат может взаимодействовать с репортерной молекулой, присутствующей в растворе образца, размещенном в контейнера, например, с репортерной молекулой люциферазы или любой другой репортерной молекулой, описанной в настоящем описании, произведенной посредством взаимодействия биологического или небиологического вектора, такого как трансдукционная частица (например, трансдукционная частица 160 или любая другая трансдукционная частица, описанная в настоящем описании) с целевой клеткой, например, бактерии, такой как MRSA. Взаимодействие субстрата и репортерной молекулы может произвести сигнал, например, люминесценцию, которая обнаруживается детектором 11212. В некоторых вариантах осуществления реакция между субстратом и молекулой репортера может быть мгновенной, например, флэш-реакцией, в результате которой сигнал выдается сразу же после передачи субстрата в раствор образца, содержащий включая репортерные молекулы. Обнаружение сигнала показывает, что образец, размещенный в реакционной камере 3732, содержит целевую клетку.
Как описано в настоящем описании, детектор 11212 или любой другой детектор, описанный в настоящем описании, могут быть откалиброваны до начала измерения сигналов. Фиг. 96 иллюстрирует блок-схему способа для калибровки и выполнения измерения с помощью детектора, например, детектора 11212, входящего в состав устройства, например, устройства 11000. Способ включает прием первого сигнала, ассоциированного с амплитудой светового излучения в объеме обнаружения, 702, в первый раз таким образом, что объем обнаружения оптически изолирован от канала подвижной заслонкой, например, заслонкой 11230, которая расположена в первом положении заслонки. В некоторых вариантах осуществления излучение света, например, калибровочный сигнал, может быть передан в объем обнаружения через световой канал, заданный заслонкой, когда заслонка находится в первом положении. Сила прилагается к контейнеру для образцов с целью перемещения заслонки во второе положение, 704. Контейнер может первоначально быть, по меньшей мере, частично размещен в пределах канала таким образом, чтобы приложение силы к контейнеру позволяло дальней концевой части контейнера перемещать заслонку из первого положения заслонки во второе положение заслонки. Это позволяет дальней концевой части контейнера перемещаться в объем обнаружения, 706, таким образом, чтобы канал находился теперь в оптическом взаимодействии с объемом обнаружения. В этом положении второй сигнал, ассоциированный с излучением света в объеме обнаружения, может быть принят, 708. В некоторых вариантах осуществления до приема второго сигнала реагент, например, субстрат, может быть передан в дальнюю концевую часть контейнера. Субстрат, например, тридеканал, может быть сконфигурирован для реагирования, например, с репортерными молекулами, присутствующими в образце, с целью выдачи излучения света. В некоторых вариантах осуществления детектор 11212, или любой другой детектор, описанный в настоящем описании, может содержать внутренние калибровочные средства управления, например, алгоритмы программного обеспечения, в результате чего чтобы внешний калибровочный источник света не требуется.
Как описано в настоящем описании, устройство 11000 или любое другой устройство, описанное в настоящем описании, могут применяться для манипулирования контейнером (например, контейнером 3700 в сборе или любым другим контейнером, описанным в настоящем описании), например, для транспортировки контейнера, передачи реагентов в реакционный объем контейнера и/или обнаружения сигнала, например, люминесценции, произведенного в пределах контейнера. Фиг. 97 иллюстрирует блок-схему способа для манипулирования контейнером в пределах устройства. Контейнер, в котором может быть размещен образец, содержащий целевые клетки, например, бактерии, может быть загружен в зону загрузки устройства 802, например, загрузочный картридж 11300. Контейнер транспортируется к нагревателю, входящему в состав устройства 804, например, посредством узла 11600 манипулятора с помощью через узел 11500 двигателя к узлу 11400 нагревателя. Биологический или небиологический вектор, такой как трансдукционная частица, передается в реакционный объем контейнера 806, например, посредством манипулирования внутренним плунжером 11632 узла 11600 манипулятора. Контейнер поддерживают при предварительно заданной температуре в течение предварительно заданного времени 808, например, при 37 градусах Цельсия в течение 4 часов, с помощью узла 11400 нагревателя. Трансдукционные частицы взаимодействуют с целевыми клетками, содержащимися в образце, таким образом, что целевые клетки продуцируют группу репортерных молекул 810. В некоторых вариантах осуществления узел 11400 нагревателя может быть сконфигурирован для поддержания контейнера (например, контейнера 3700 в сборе или любого другого контейнера, описанного в настоящем описании) при множестве температур в течение множества предварительно заданных интервалов времени. Например, контейнер и образец, размещенный в нем, могут поддерживаться при 37 градусах Цельсия в первый раз, например, 4 часа. Температура контейнера может затем быть понижена до второй температуры, более низкой, чем первая температура (например, до 30 градусов Цельсия), например, посредством переноса к блоку 11422 нагрева при второй температуре. Контейнер может, например, поддерживаться при второй температуре до обнаружения. Контейнер затем транспортируется к детектору, входящему в состав устройства 812, например, узла 11200 детектора. Например, узел 11600 манипулятора может применяться для транспортировки контейнера через узел 11500 двигателя. Субстрат затем передается в контейнер 814, например, с помощью манипулирования внешним плунжером 11636 узла 11600 манипулятора. Субстрат взаимодействует с репортерными молекулами и производит сигнал 816, который обнаруживают с применением детектора 818. Проанализированный контейнер затем транспортируется к зоне разгрузки устройства 820, например, разгрузочному картриджу 11300, и может быть удален из контейнера 822.
В некоторых вариантах осуществления устройство, например, устройство 11000 или любое другое устройство, описанное в настоящем описании, может находиться во взаимодействии с лабораторной информационной системой (LIS), например, LIS 1900 как показано на фиг. 2-3.
В то время как различные варианты осуществления были описаны выше, следует понимать, что они были представлены только в качестве примера, а не ограничения. Если способы и/или схемы, описанные выше, показывают определенные события и/или структуры потоков, происходящие в определенном порядке, то порядок определенных событий и/или структур потока может быть изменен. Дополнительно, определенные события могут выполняться одновременно в параллельных процессах, когда это возможно, а также могут выполняться последовательно. В то время как варианты осуществления были показаны и описаны конкретным образом, следует понимать, что различные изменения в форме и деталях могут быть произведены.
В некоторых вариантах осуществления жидкостные каналы, заданные любым из модулей реагента (например, 1740), могут содержать клапаны или любой другой механизм регулирования потока. Такие механизмы включают шарнирный вентиль, мембранный клапан, клапан типа «утиный нос», зонтичный клапан, перегородку, или любой другой соответствующий клапанный механизм для обеспечения реагентам возможности протекания в одном направлении. В некоторых вариантах осуществления клапаны могут быть чувствительными к давлению, в результате чего они обеспечивают возможность передачи жидкости только выше предварительно заданного порога давления, например, в целях предотвращения случайной передачи реагентов.
В некоторых вариантах осуществления любая из систем и способов, описанных в настоящем описании, содержащих репортерную систему, которая сообщает относительно присутствия молекул индуктора в пределах целевых клеток, может быть разработана путем вставки в нереплицируемую трансдукционную частицу, имеющую тип, показанный и описанный в настоящем описании, репортерного гена, который функционально связан с индуцируемым промотором, который управляет экспрессией целевого гена в пределах целевой клетки. Когда вектор репортера введен в целевую клетку, которая экспрессирует индуктор промотора целевого гена, экспрессия репортерного гена возможна через индуцирование промотора целевого гена в векторе репортера.
H
H
H
В одном из вариантов осуществления репортерная система VanR может быть разработана с целью обнаружения устойчивых к ванкомицину энтерококков (VRE). Транспозон Tn1546, который может присутствовать в E. faecium, может содержать ген vanR индуктора и целевой ген. Репортерная система VRE может быть разработана посредством разработки нацеленной на E. faecium нереплицируемой трансдукционной частицы, которая содержит репортерный ген, функционально связанный с промотором P, который управляет экспрессией оперона vanHAX, который содержит ген vanA. Когда трансдукционная частица доставляет репортерный ген под управлением P в клетку E. faecium, репортерный ген будет экспрессирован через индукцию промотора P посредством продукта vanR.
В другом варианте осуществления репортерная система для обнаружения TcdD, индуктора промоторов генов токсинов A и B (tcdA и tcdB, соответственно) C. difficile может быть разработана посредством разработки нереплицируемой трансдукционной частицы, нацеленной на C. difficile, которая содержит репортерный ген, который функционально связан с промотором гена tcdA. Транспозон PaLoc в C. difficile может содержать ген tcdD и целевой ген tcdA. В нативной клетке, когда tcdD ген экспрессирован и продуцирует белок TcdD, TcdD в состоянии индуцировать PtcdA в транспозоне PaLoc, таким образом, вызывая экспрессию гена tcdA и, таким образом, продуцирование белка токсина. В результате введения репортерного гена, который функционально связан с промотором гена tcdA (PtcdA), в целевую клетку, TcdD также становится способным индуцировать PtcdA, который управляет репортерным геном, таким образом, вызывая экспрессию репортерных молекул.
Репортерная система может быть разработана для сообщения относительно присутствия целевого внутриклеточного фермента посредством разработки основанного на нереплицируемой трансдукционной частице репорта жизнеспособных клеток, который включает репортер, который требует субстрата для генерации сигнала, посредством экранирования субстрата таким образом, что он становится не способным к запуску сигнала через репортер, если субстрат не освобождается через взаимодействие с целевым ферментом. Целевая клетка подвергается воздействию трансдукционной частицы, в результате чего репортер экспрессируется в пределах целевой клетки, и применяется экранированный субстрат. Если целевая клетка содержит целевой фермент, взаимодействие между целевым ферментом и экранированным субстратом высвобождает субстрат, таким образом, позволяя высвобожденному субстрату запускать сигнал от экспрессированных репортерных молекул.
В одном из вариантов осуществления репортерной молекулой, которая должна быть экспрессирована, может быть люцифераза Renilla, и экранированным субстратом может быть люциферин Renilla, который экранируется таким образом, чтобы фермент β-лактамаза, который является эндогенным для целевой клетки, был способен расщепить экранирующее вещество экранированного люциферина и высвободить освобожденный люциферин. Посредством встраивания этих компонентов в нереплицируемую трансдукционную частицу, которая нацелена на клетку, которая может содержать фермент β-лактамазу, может быть разработана специфичная для целевой клетки репортерная система на основе фермента β-лактамазы.
Внутриклеточная молекулярная репортерная система может быть разработана посредством встраивания в нереплицируемую трансдукционную частицу переключаемой репортерная молекула, которая не испускает сигнал, если она не взаимодействует с внутриклеточной целевой молекулой.
В одном из вариантов осуществления нереплицируемая трансдукционная частица может быть спроектирована как содержащая ген, экспрессирующий переключаемый аптамер, спроектированный для подвергания изменению конформации после своего связывания с внутриклеточной целевой молекулой. Изменение конформации позволяет аптамеру затем связывать флуорофор, который демонстрирует усиленную флуоресценцию, когда он связан аптамером.
Может быть разработана основанная на антисмысловой РНК репортерная система для обнаружения целевых транскриптов в пределах жизнеспособных клеток посредством вызывания экспрессии репортерных молекул, если целевой транскрипт присутствует в пределах клетки. В общем варианте осуществления нереплицируемая трансдукционная частица содержит последовательность ДНК, кодирующую антисмысловую единицу, которая является комплементарной области целевого транскрипта (цель), и используется последовательность, кодирующая мутированную версию целевого транскрипта (цель*), слитая с репортерным геном (репортер). Мутация целевого транскрипта выполняется таким образом, чтобы антисмысловой транскрипт связывался с мутированным целевым транскриптом с более низкой аффинностью, чем при связывании с нативным целевым транскриптом. Антисмысловой последовательностью управляет последовательность промотора (P), и мутированной целевой последовательностью, соединенной с репортерным геном, управляет идентичная последовательность промотора (P). Когда репортерная система вводится в клетку, которая не содержит эндогенного целевого транскрипта, экспрессированный антисмысловой транскрипт ингибирует трансляцию репортерного гена, и антисмысловой транскрипт и транскрипт репортера используются в процессе. Однако, когда вектор вставлен в клетку, которая действительно содержит эндогенный целевой транскрипт, экспрессированный антисмысловой транскрипт предпочтительно связывается с нативным целевым транскриптом, и антисмысловой транскрипт и целевой транскрипт используются в процессе, при этом оставляя репортерный ген, который будет транслироваться, в результате чего продуцируется белок репортера, который может быть обнаружен. Таким образом, этот вектор вызывает экспрессию детектируемого сигнала, когда он вводится в целевую клетку, содержащую целевой транскрипт.
В некоторых вариантах осуществления, нереплицируемые трансдукционные частицы, нацеленные на клетки S. aureus, спроектированы для сообщения относительно присутствия транскриптов mecA, таким образом, предоставляя систему обнаружения MRSA. Трансдукционные частицы доставляют последовательности ДНК, которые кодируют антисмысловую единицу, являющуюся комплементарной к области транскрипта mecA (mecA), и последовательность, кодирующую мутированную версию транскрипта mecA (mecA*), слитую с генами бактериальной люциферазы luxA и luxB (luxAB). Мутация транскрипта mecA* выполнена таким образом, чтобы антисмысловой транскрипт связывался с его транскриптом С более низкой аффинностью, чем для связывания с нативным транскриптом mecA. Слитый mecA*-luxAB и антисмысловой фрагмент гена mecA оба функционально связаны с конститутивно экспрессированными промоторами. Когда конструкция репортера вводится в клетки MRSA посредством трансдукционной частицы, если клетка не продуцирует эндогенный транскрипт mecA, то фрагмент антисмысловой последовательности гена mecA может связываться только с последовательностью mecA транскрипта модифицированного фрагмента гена mecA, слитого с генами luxAB. Это событие связывания затем предотвращает трансляцию генов luxAB, таким образом, предотвращая продуцирование люциферазы в пределах этой клетки. Если, с другой стороны, клетка действительно будет содержать эндогенный транскрипт mecA, то транскрипт фрагмента антисмысловой последовательности гена mecA предпочтительно связывается с эндогенным транскриптом mecA по сравнению с транскриптом модифицированного фрагмента гена mecA, слитого с генами luxAB, таким образом, оставляя данный транскрипт доступным для трансляции генов luxAB, в результате чего продуцируется люцифераза. Таким образом, вектор репортера транскрипта mecA может сообщить относительно присутствия эндогенных транскриптов mecA в пределах клетки.
Хотя различные варианты осуществления были описаны как имеющие конкретный характеристики и/или комбинации компонентов, возможны другие варианты осуществления, имеющие комбинации любых характеристик и/или компонентов из любого из вариантов осуществления, в соответствии с обсуждаемым выше.