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用于提供波長(zhǎng)可調(diào)的激發(fā)光束的系統(tǒng)、方法和產(chǎn)品的制作方法

文檔序號(hào):6084634閱讀:173來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:用于提供波長(zhǎng)可調(diào)的激發(fā)光束的系統(tǒng)、方法和產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明總體上涉及生物材料檢驗(yàn),更具體地,本發(fā)明涉及提供波長(zhǎng)可調(diào)的激發(fā)光以激發(fā)與生物探針陣列相關(guān)的多種熒光團(tuán)并檢測(cè)從各熒光團(tuán)響應(yīng)激發(fā)光的發(fā)射。
現(xiàn)有技術(shù)合成的核酸探針陣列,例如AffymetrixGeneChip探針陣列,和點(diǎn)樣探針陣列,已經(jīng)被用于產(chǎn)生空前大量的生物系統(tǒng)信息。例如,可以從Affymetrix,Inc.of Santa Clara,California獲得的GeneChip人類基因組U133Plus 2.0探針陣列,包括一個(gè)含1000000個(gè)獨(dú)特的寡核苷酸特征的微陣列,其覆蓋了代表超過(guò)33000個(gè)人類基因的超過(guò)47000個(gè)轉(zhuǎn)錄子和變體。對(duì)來(lái)自這種微陣列的表達(dá)數(shù)據(jù)的分析可以導(dǎo)致新藥物和新診斷工具的開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)這些和其他的需要的系統(tǒng)、方法和產(chǎn)品在此利用示例性的和非限制的實(shí)現(xiàn)來(lái)進(jìn)行描述。各種替換、修改和等同都是可能的。例如,此處使用分析來(lái)自由Affymetrix417TM或427TM陣列儀產(chǎn)生的生物材料陣列的數(shù)據(jù)的示例性實(shí)現(xiàn)來(lái)描述特定系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品。其他示例性的實(shí)現(xiàn)涉及來(lái)自AffymetrixGeneChip探針陣列的數(shù)據(jù)。然而,這些系統(tǒng),方法和產(chǎn)品可以應(yīng)用于很多其他類型的探針陣列,和更通常的,可應(yīng)用于根據(jù)其他現(xiàn)有技術(shù)和/或?qū)?lái)可能發(fā)展的技術(shù)生產(chǎn)的許多并行生物分析。例如此處描述的該系統(tǒng)、方法和產(chǎn)品可以應(yīng)用于核酸、從cDNA克隆產(chǎn)生的PCR產(chǎn)物、蛋白、抗體或許多其他生物材料的類似的分析。這些材料可以分布在載玻片(通常用于點(diǎn)樣陣列)上,GeneChip陣列的基材上,或珠子上,光纖上,或其他基材或介質(zhì)上,其可以包括載玻片或其他基材頂層的聚合物涂層或其他層。此外,探針不需要固定在基材之內(nèi)或其上,并且,如果固定,則不需要以規(guī)則圖案或陣列來(lái)設(shè)置。術(shù)語(yǔ)“探針陣列”將在下文中通常用于廣泛地表示所有這些類型的陣列和并行生物分析。
在一個(gè)實(shí)施例中,描述了掃描生物探針陣列的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括包含多個(gè)設(shè)置于其上的探針的生物探針陣列,其中一種或者多種第一探針與第一標(biāo)記物有關(guān),一種或者多種第二探針與第二標(biāo)記物有關(guān);和提供第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)的光的光源,其中第一波長(zhǎng)在第一標(biāo)記物的激發(fā)范圍之內(nèi),第二波長(zhǎng)在第二標(biāo)記物的激發(fā)范圍之內(nèi)。
還描述一種用于掃描探針陣列的方法。該方法包括調(diào)諧激發(fā)光到多個(gè)波長(zhǎng),每一都在與一種或者多種靶分子有關(guān)的熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍之內(nèi);和將調(diào)諧的各波長(zhǎng)激發(fā)光指向探針陣列。
此外,描述了為探針陣列提供多波長(zhǎng)光的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括調(diào)諧激發(fā)光到多個(gè)波長(zhǎng)的裝置,各波長(zhǎng)都在與一種或者多種靶分子有關(guān)的熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍之內(nèi);將各波長(zhǎng)激發(fā)光指向探針陣列的裝置;和檢測(cè)各第二波長(zhǎng)的光的檢測(cè)器,其中第二波長(zhǎng)響應(yīng)于第一波長(zhǎng)而發(fā)射。
另外描述一種用于將多波長(zhǎng)光指向探針陣列并檢測(cè)發(fā)射光的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括掃描器以調(diào)諧激發(fā)光到多個(gè)波長(zhǎng),各波長(zhǎng)都在與一種或者多種靶分子有關(guān)的熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍之內(nèi),并檢測(cè)各第二波長(zhǎng)的光,其中第二波長(zhǎng)響應(yīng)于第一波長(zhǎng)而發(fā)射。
上述實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)不是必然彼此包含或彼此排斥的,并可以以任何不矛盾的方式或其他的可能來(lái)組合,而不管它們是否與相同或不同的實(shí)施例或?qū)崿F(xiàn)相聯(lián)系。對(duì)一個(gè)實(shí)施例或?qū)崿F(xiàn)的描述不用于限制其他的實(shí)施例和/或執(zhí)行。此外,任何一種或多種在本說(shuō)明書其他地方描述的功能、步驟、操作或技術(shù)可以在替換性的實(shí)現(xiàn)中與發(fā)明內(nèi)容中描述的一種或多種功能、步驟、操作或技術(shù)組合。因此,上述實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)是示例性的而不是限制性的。


當(dāng)結(jié)合附圖時(shí),從下文的詳述說(shuō)明中,上述特征和進(jìn)一步的特征將更加清楚。在附圖中,相同的附圖標(biāo)記表示相同的結(jié)構(gòu)或方法步驟,附圖標(biāo)記最左邊的數(shù)字表示引用的部分首次出現(xiàn)的圖的編號(hào)(例如,部分100首次出現(xiàn)在圖1中)。在功能框圖中,矩形通常表示功能元件而菱形通常表示數(shù)據(jù)。在方法流程圖中,矩形通常表示方法步驟,菱形通常表示判定部分。然而所有這些約定都是用作代表性的或示例性的,而不是限制性的。
圖1是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和掃描器儀器的一個(gè)實(shí)施例的功能框圖;圖2是包括掃描器光學(xué)件和檢測(cè)器的圖1的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和掃描器儀器的一個(gè)實(shí)施例的功能模塊圖;圖3是圖2的掃描器光學(xué)件和檢測(cè)器的一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化的圖示,其包括波長(zhǎng)可調(diào)的源和波長(zhǎng)調(diào)節(jié)元件;和圖4是方法的一個(gè)實(shí)施例的功能框圖,該方法調(diào)諧激發(fā)光束,將該光束指向與探針陣列相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)位置,并檢測(cè)發(fā)射。
具體實(shí)施例方式
a)總述本發(fā)明具有許多優(yōu)選實(shí)施例,以下的描述依賴于許多用以獲得本領(lǐng)域人員公知的細(xì)節(jié)的專利、專利申請(qǐng)和其他的參考文獻(xiàn)。因此,當(dāng)在下文中引用或以其他方式參考專利、專利申請(qǐng)和其他的參考文獻(xiàn)時(shí),應(yīng)當(dāng)理解為出于各種目的及引用的目的,其被以全文引入作為參考。
如在本申請(qǐng)中所應(yīng)用的,單數(shù)形式“一”“一種”包括復(fù)數(shù)個(gè)引用形式,除非上下文明確指明不同的方式。例如,術(shù)語(yǔ)“一種試劑”包括多個(gè)試劑,包含其混合物。
個(gè)體不限于人,而是也可以包括其他生物包括但不限于哺乳動(dòng)物、植物、細(xì)菌、或來(lái)自上述任何生物的細(xì)胞。
在整個(gè)發(fā)明公開中,本發(fā)明的多種方面可以表示為范圍形式。應(yīng)當(dāng)理解,以范圍形式的描述只是為了方便和簡(jiǎn)潔,不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是對(duì)發(fā)明范圍的僵化的限制。因此,范圍的說(shuō)明應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是已明確公開所有可能的子范圍以及該范圍內(nèi)單獨(dú)的數(shù)值。例如,對(duì)范圍從1到6的描述應(yīng)當(dāng)認(rèn)為已明確地公開子范圍例如從1到3、從1到4、從1到5、從2到4、從2到6、從3到6等,以及該范圍內(nèi)單獨(dú)的數(shù)值,例如1、2、3、4、5和6。無(wú)論范圍有多寬,這同樣適用。
本發(fā)明的實(shí)踐可以采用,除非有另外的說(shuō)明,本領(lǐng)域技術(shù)范疇內(nèi)的有機(jī)化學(xué)、聚合物技術(shù)、分子生物學(xué)(包括重組技術(shù))、細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)和免疫學(xué)的現(xiàn)有的技術(shù)和說(shuō)明。這樣的現(xiàn)有技術(shù)包括聚合物陣列合成、雜交、連接和使用標(biāo)記物檢測(cè)雜交。合適的技術(shù)具體的示例可以參考下文的實(shí)施例。然而,當(dāng)然也可以使用其他等同的現(xiàn)有方法。這樣的現(xiàn)有技術(shù)和描述可以在如下的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)中找到,例如Genome AnalysisA Laboratory Manual Series(基因組分析實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)系列)(Vols.I-IV),Using AntibodiesA Laboratory Manual(使用抗體實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)),CellsA Laboratory Manual(細(xì)胞實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)),PCRPrimerA Laboratory Manual(PCR引物實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)),和MolecularCloningA Laboratory Manual(分子克隆實(shí)驗(yàn)室手冊(cè))(全部來(lái)自ColdSpring Harbor Laboratory Press),Stryer,L.(1995)Biochemistry(生物化學(xué))(4th Ed.)Freeman,New York,Gait,″Oligonucleotide SynthesisAPractical Approach(寡核苷酸合成實(shí)用方法)″1984,IRL Press,London,Nelson and Cox(2000),Lehninger,Principles of Biochemistry(生物化學(xué)原理)3rd Ed.,W.H.Freeman Pub.,New York,NY and Berg等(2002)Biochemistry,5th Ed.,W.H.Freeman Pub.,New York,NY,所有這些在此以其全文引為參考。
本發(fā)明可以采用固體基材,包括一些優(yōu)選實(shí)施例中的陣列。適用于聚合物(包括蛋白質(zhì))陣列合成的方法和技術(shù)已經(jīng)描述于美國(guó)專利序號(hào)09/536841,WO00/58516,美國(guó)專利號(hào)5143854、5242974、5252743、5324633、5384261、5405783、5424186、5451683、5482867、5491074、5527681、5550215、5571639、5578832、5593839、5599695、5624711、5631734、5795716、5831070、5837832、5856101、5858659、5936324、5968740、5974164、5981185、5981956、6025601、6033860、6040193、6090555、6136269、6269846和6428752,PCT申請(qǐng)?zhí)朠CT/US99/00730(國(guó)際公布號(hào)WO 99/36760)和PCT/US01/04285(國(guó)際公布號(hào)WO01/58593),在此以其全文引入作為參考。
在其具體實(shí)施例中描述合成技術(shù)的專利包括美國(guó)專利5412087、6147205、6262216、6310189、5889165和5959098。核酸陣列描述于許多上述專利,但相同的技術(shù)也適用于多肽陣列。
在本發(fā)明中有用的核酸陣列包括那些從Affymetrix(Santa Clara,CA)以商標(biāo)名GeneChip購(gòu)得的陣列。陣列的例子顯示于網(wǎng)站affymetrix.com。
本發(fā)明還預(yù)期連接到固體基材的聚合物的許多應(yīng)用。這些應(yīng)用包括基因表達(dá)監(jiān)測(cè)、圖譜、文庫(kù)篩選、基因分型和診斷?;虮磉_(dá)監(jiān)測(cè)和制作圖譜方法可以見美國(guó)專利5800992、6013449、6020135、6033860、6040138、6177248、和6309822。基因分型及其應(yīng)用見美國(guó)序號(hào)10/442021、10/013598(美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)20030036069)、和美國(guó)專利5856092、6300063、5858659、6284460、6361947、6368799和6333179。其他的應(yīng)用在美國(guó)專利5871928、5902723、6045996、5541061和6197506中有實(shí)施。
本發(fā)明還預(yù)期特定優(yōu)選實(shí)施例中的樣品制備方法。在基因分型之前或同時(shí),基因組樣品可以通過(guò)多種機(jī)制擴(kuò)增,其中一些可以采用PCR。參見例如PCR TechnologyPrinciples and Applications for DNAAmplification(PCR技術(shù)DNA擴(kuò)增原理和應(yīng)用)(Ed.H.A.Erlich,F(xiàn)reeman Press,NY,NY,1992);PCR ProtocolsA Guide to Methods andApplications(PCR操作方法和應(yīng)用指南)(Eds.Innis,等,AcademicPress,San Diego,CA,1990);Mattila等,Nucleic Acids Res.19,4967(1991);Eckert等,PCR Methods and Applications(PCR方法和應(yīng)用)1,17(1991);PCR(Eds.McPherson等,IRL Press,Oxford);和美國(guó)專利4683202、4683195、4800159、4965188和5333675,以其全文引作參考。這些樣品可以在陣列上擴(kuò)增。參見,例如,美國(guó)專利6300070和美國(guó)序號(hào)09/513300,其在此引為參考。
其他合適的擴(kuò)增方法包括連接酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(LCR)(例如,Wu和Wallace,Genomics 4,560(1989),Landegren等,Science 241,1077(1988)和Barringer等,Gene 89117(1990)),轉(zhuǎn)錄擴(kuò)增(Kwoh等,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86,1173(1989)和WO88/10315),自主序列復(fù)制(Guatelli等,Proc.Nat.Acad.Sci.USA,87,1874(1990)和WO90/06995),選擇性擴(kuò)增靶多核苷酸序列(美國(guó)專利6,410,276),共有序列引發(fā)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(CP-PCR)(美國(guó)專利4,437,975),隨進(jìn)機(jī)引物聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(AP-PCR)(美國(guó)專利5,413,909;5,861,245)和基于核酸的序列擴(kuò)增(NABSA)。(參見美國(guó)專利5,409,818;5,554,517;和6,063,603,在此各自引為參考)。其他可用的擴(kuò)增方法描述于美國(guó)專利5242794、5494810、4988617和美國(guó)序號(hào)09/854317,在此各自引入作為參考。
在Dong等,Genome Research 11,1418(2001),在美國(guó)專利6361947、6391592和美國(guó)序號(hào)09/916135、09/920491(美國(guó)專利申請(qǐng)公開20030096235)、09/910292(美國(guó)專利申請(qǐng)公開20030082543)和10/013598中描述了另外的樣品制備的方法和降低核酸樣品復(fù)雜性的技術(shù)。
進(jìn)行核酸雜交分析的方法是本領(lǐng)域已發(fā)展完善的技術(shù)。雜交分析方法和條件根據(jù)應(yīng)用的情況而不同,并根據(jù)包括參考如下的方法的通常結(jié)合方法來(lái)選擇Maniatis等Molecular CloningA LaboratoryManual(分子克隆實(shí)驗(yàn)室手冊(cè))(2nd Ed.Cold Spring Harbor,N.Y,1989);Berger and Kimmel Methods in Enzymology(酶學(xué)方法),Vol.152,Guideto Molecular Cloning Techniques(分子克隆技術(shù)指南)(Academic Press,Inc.,San Diego,CA,1987);Young and Davism,P.N.A.S,801194(1983)。進(jìn)行重復(fù)的和可控制的雜交反應(yīng)的方法和設(shè)備描述于美國(guó)專利5871928、5874219、6045996和6386749、6391623,在此各自引入作為參考。
本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例中還預(yù)期配體之間雜交的信號(hào)檢測(cè)。參見美國(guó)專利5143854、5578832、5631734、5834758、5936324、5981956、6025601、6141096、6185030、6201639、6218803和6225625,在美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)10/389194和PCT申請(qǐng)PCT/US99/06097(公開為WO99/47964),各自在此以其全文引入作為參考。
用于信號(hào)檢測(cè)及處理強(qiáng)度信號(hào)的方法和設(shè)備描述于美國(guó)專利5143854、5547839、5578832、5631734、5800992、5834758、5856092、5902723、5936324、5981956、6025601、6090555、6141096、6185030、6201639、6218803和6225625,美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)10/389194、60/493495和PCT申請(qǐng)PCT/US99/06097(公開為WO99/47964),各自在此以其全文引入作為參考。
本發(fā)明的實(shí)踐還可以采用現(xiàn)有生物學(xué)方法、軟件和系統(tǒng)。本發(fā)明的計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品一般包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì),其具有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令以執(zhí)行本發(fā)明方法的邏輯步驟。合適的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括軟盤、CD-ROM/DVD/DVD-ROM、硬盤驅(qū)動(dòng)器、閃存、ROM/RAM、磁帶等。計(jì)算機(jī)可執(zhí)行、指令可以用合適的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言或數(shù)種語(yǔ)言的組合寫成?;镜挠?jì)算生物學(xué)方法描述于,例如Setubal和Meidanis等,Introduction to Computational Biology Methods(計(jì)算生物學(xué)方法介紹)(PWS Publishing Company,Boston,1997);Salzberg,Searles,Kasif,(Ed.),Computational Methods in Molecular Biology(分子生物學(xué)計(jì)算機(jī)方法),(Elsevier,Amsterdam,1998);Rashidi和Buehler,Bioinformatics BasicsApplication in Biological Science and Medicine(生物信息學(xué)基礎(chǔ)在生物科學(xué)和醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用)(CRC Press,London,2000)和Ouelette和Bzevanis BioinformaticsA Practical Guide for Analysis of Gene andProteins(生物信息學(xué)基因和蛋白質(zhì)分析實(shí)用指南)(Wiley & Sons,Inc.,2nd ed.,2001)。參見美國(guó)專利6420108。
出于多種目的,本發(fā)明還利用不同計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和軟件,例如,探針設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)管理、分析和儀器設(shè)備操作。參見美國(guó)專利5593839、5795716、5733729、5974164、6066454、6090555、6185561、6188783、6223127、6229911和6308170。
另外,本發(fā)明可以具有優(yōu)選實(shí)施例,其包括在網(wǎng)絡(luò)例如互聯(lián)網(wǎng)上提供基因信息的方法,如美國(guó)序號(hào)10/197621、10/063559(美國(guó)公開號(hào)20020183936)、10/065856、10/065868、10/328818、10/328872、10/423403和60/482389所示。
b)定義“陣列”指有意產(chǎn)生的分子的集合,其可以通過(guò)或是合成或是生物合成而制備。陣列中的分子可以是一樣的或彼此不同的。陣列可以具有不同的形式,例如,可溶性分子的文庫(kù);樹脂珠結(jié)合的化合物的文庫(kù);硅芯片,或其他固體支持物。
核酸文庫(kù)或陣列是有意產(chǎn)生的核酸集合,其能夠或者合成或生物合成地制備,并以各種不同的形式篩選生物活性(例如,可溶分子的文庫(kù);和連接到樹脂珠的寡聚物的文庫(kù),硅片,或者其他的固體支持物)。另外,術(shù)語(yǔ)“陣列”意指包括能夠通過(guò)將基本上任何長(zhǎng)度的核酸(例如,從1到大約1000核苷酸單體長(zhǎng)度)點(diǎn)樣在基材上來(lái)制備的那些核酸文庫(kù)。此處使用的術(shù)語(yǔ)“核酸”指任何長(zhǎng)度的核苷酸,或者核糖核苷酸,脫氧核糖核苷酸或肽核酸(PNAs)的多聚體形式,其包含嘌呤和嘧啶堿基,或其他的天然的、化學(xué)或生物化學(xué)修飾的、非天然的或衍生的核苷酸堿基。多核苷酸的骨架能夠包含糖和磷酸基,如通常可以在RNA或DNA發(fā)現(xiàn)的,或修飾的或取代的糖基或磷酸基。多核苷酸可以包含修飾的核苷酸,例如甲基化核苷酸和核苷酸類似物。核苷酸的序列可以被非核苷酸成分中斷。因此該術(shù)語(yǔ)核苷、核苷酸、脫氧核苷和脫氧核苷酸通常包括例如此處描述這些的類似物。這些類似物是具有一些和天然存在的核苷或核苷酸一樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分子,使得當(dāng)摻入到核酸或寡核苷酸內(nèi)后,其允許與溶液中天然存在的核酸序列雜交。一般這些類似物通過(guò)替換和/或修飾堿基、核糖或磷酸二酯部分而從天然存在的核苷和核苷酸衍生得到??梢远ㄗ鲎兓允闺s交物的形成穩(wěn)定或不穩(wěn)定或增強(qiáng)與所需的互補(bǔ)的核酸序列雜交的特異性。
“生物聚合物”用來(lái)表示生物的或化學(xué)的基團(tuán)的重復(fù)單元。代表性的生物聚合物包括,但不限于,核酸、寡核苷酸、氨基酸、蛋白質(zhì)、肽、激素、寡糖、脂、糖脂、脂多糖、磷脂,上述物質(zhì)的合成類似物,包括但不限于反向的核苷酸、肽核酸、Meta-DNA和上述的組合?!吧锞酆衔锖铣伞庇靡园o(wú)機(jī)和有機(jī)的生物聚合物的合成生產(chǎn)。
與生物聚合物相關(guān)的是“生物單體,其用來(lái)表示生物聚合物的單個(gè)單元,或不是生物聚合物的一部分的單個(gè)單元。因此,例如,核苷酸是寡核苷酸生物聚合物的生物單體,氨基酸是蛋白或多肽生物聚合物的生物單體;例如親和素、生物素、抗體、抗體片段等也是生物單體。起始生物單體表示通過(guò)反應(yīng)性的親核試劑共價(jià)連接到聚合物表面的第一個(gè)生物單體,或與連接到聚合物的接頭或間隔臂連接的第一個(gè)生物單體,該接頭或間隔臂通過(guò)反應(yīng)性的親核試劑連接到聚合物。
互補(bǔ)指核苷酸或核酸之間的雜交或堿基配對(duì),例如在雙鏈DNA分子的兩條鏈或在寡核苷酸引物和待測(cè)序或擴(kuò)增的單鏈核酸的引物結(jié)合位置之間?;パa(bǔ)的核苷酸通常是A和T(或A和U),或C和G。當(dāng)一條鏈的核苷酸,具有合適的核苷酸插入或缺失并以最優(yōu)化排列并比較時(shí),與另一條鏈至少約80%核苷酸配對(duì),通常至少約90%到95%配對(duì),更優(yōu)選地至少約98到100%配對(duì)時(shí),兩個(gè)單鏈RNA或DNA分子稱為是互補(bǔ)的。或者,當(dāng)RNA或DNA鏈在選擇性雜交條件下與其互補(bǔ)物雜交時(shí),被稱為存在互補(bǔ)性。通常選擇性雜交發(fā)生在至少14到25核苷酸的范圍內(nèi)至少約65%互補(bǔ)性,優(yōu)選至少約75%,更優(yōu)選至少約90%互補(bǔ)性。參見M.Kanehisa Nucleic Acids Res.12203(1984),此處引為參考。
組合合成策略組合合成策略是通過(guò)順序添加試劑而平行合成差異的聚合物序列的有序的策略,其可以通過(guò)反應(yīng)物基體和轉(zhuǎn)換基體來(lái)顯示,其產(chǎn)品是產(chǎn)物基體。反應(yīng)物基體是1列m行待添加的構(gòu)建模塊的基體。開關(guān)基體是二元數(shù)字的全體或子集,優(yōu)選是有序的,在1和m之間以列形式排列?!岸呗浴笔瞧渲兄辽賰蓚€(gè)相鄰的步驟揭示基材上所需區(qū)域的一部分,通常是一半。在二元合成策略中,形成所有可以從有序的反應(yīng)物組形成的可能的化合物。在最優(yōu)選的實(shí)施例中,二元合成指還影響在先的添加步驟的合成策略。例如其中用于遮蔽策略的開關(guān)基體將以前照射過(guò)的區(qū)域分成兩半,照射大約一半以前照射的區(qū)域并保護(hù)剩余的一半(同時(shí)也保護(hù)大約一半以前保護(hù)的區(qū)域和照射大約一半以前保護(hù)的區(qū)域)。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到二元循環(huán)可以被非二元循環(huán)間隔開,以及只有一部分基材接受二元例。組合的″遮蔽″策略是使用光或其他空間選擇性去保護(hù)或激活因子除去材料的保護(hù)基團(tuán)以添加其他物質(zhì)如氨基酸等。
有效量指足夠引起想要的結(jié)果的量。
基因組是生物染色體中的全部遺傳物質(zhì)。來(lái)源于具體的生物染色體的遺傳物質(zhì)的DNA是基因組DNA?;蚪M文庫(kù)是克隆的集合,這些克隆以一組隨機(jī)產(chǎn)生的代表有機(jī)體總體基因組的重疊的DNA片段制成。
雜交條件通常包括低于約1M的鹽濃度,更經(jīng)常是低于約500mM,和優(yōu)選低于約200mM。雜交溫度可以低至5攝氏度(℃),但通常大于22℃,更通常大于約30℃,更優(yōu)選大于約37℃。越長(zhǎng)的片段需要越高的雜交溫度以特異性雜交。而另一個(gè)因素可能影響雜交的嚴(yán)緊程度,包括堿基組成和互補(bǔ)鏈的長(zhǎng)度,有機(jī)溶劑的存在和堿基錯(cuò)配的程度,參數(shù)的組合是比任何單獨(dú)參數(shù)的絕對(duì)測(cè)量更重要的。
雜交,例如等位基因特異性的探針雜交,通常在嚴(yán)緊條件下完成。例如,鹽濃度僅僅大約1摩爾(M)和溫度至少25的條件,例如,750mMNaCl,50mM磷酸鈉,5mM EDTA,pH7.4(5X SSPE)和溫度從約25到約30的條件。
雜交通常在嚴(yán)緊條件下完成,例如在鹽濃度僅僅大約1摩爾(M)和溫度至少25的條件。例如,5X SSPE的條件(750mM NaCl,50mM磷酸鈉,5mM EDTA,pH7.4)和溫度25-30的條件是適合等位基因特異性探針雜交的條件。關(guān)于嚴(yán)緊條件,參考,例如Sambrook,F(xiàn)ritsche andManiatis.“Molecular Cloning A laboratory Manual(分子克隆實(shí)驗(yàn)室手冊(cè))″2Ed.Cold Spring Harbor Press(1989),其在此以全文引作參考。
術(shù)語(yǔ)“雜交”指其中兩個(gè)單鏈的多核苷酸非共價(jià)結(jié)合形成穩(wěn)定的雙鏈多核苷酸的過(guò)程;三鏈雜交理論上也是可能的。得到的(通常)雙鏈多核苷酸是“雜交物”。形成穩(wěn)定的雜交物的多核苷酸類群的比例此處稱為“雜交程度”。
“雜交探針”是能夠以堿基特異性方式結(jié)合核酸互補(bǔ)鏈的寡核苷酸。這樣的探針包括肽核酸,如Nielsen等,Science 254,1497-1500(1991)的描述,和其他核酸類似物和核酸模擬物。
“特異性雜交到”指分子在嚴(yán)緊條件下當(dāng)該序列存在于復(fù)雜混合物(例如總體細(xì)胞的)DNA或RNA中時(shí),只結(jié)合、雙鏈化或雜交到特定的核苷酸序列或序列。
分離的核酸指優(yōu)勢(shì)種類的目標(biāo)種類發(fā)明(即,以摩爾計(jì),其在組合物中是比任何其他的個(gè)體類型更豐富的)。優(yōu)選,分離的核酸包括在所有出現(xiàn)的大分子種類中的至少大約50、80或90%(以摩爾計(jì))。最優(yōu)選,該目標(biāo)種類被純化到基本均一(污染的種類不能通過(guò)現(xiàn)有的檢測(cè)方法在組合物中檢測(cè)到)。
配體指被特定的受體識(shí)別的分子。被受體結(jié)合或與受體反應(yīng)的因子被稱作″配體″,該術(shù)語(yǔ)定義只針對(duì)其相應(yīng)的受體才有意義。該術(shù)語(yǔ)″配體″不暗示任何特定的分子大小或其他的結(jié)構(gòu)或組成的特性,只表示該物質(zhì)能夠結(jié)合受體或與受體相互作用。同時(shí),配體可以或是作為受體結(jié)合的天然的配體,或是可以作為激動(dòng)劑或者拮抗劑的功能類似物。本發(fā)明可以研究的配體的例子包括而不局限于,細(xì)胞膜受體激動(dòng)劑和拮抗劑、毒素和毒液、病毒表位、激素(例如阿片劑、類固醇等)、激素受體、肽、酶、酶底物、底物類似物、過(guò)渡狀態(tài)類似物、輔助因子、藥物、蛋白和抗體。
連鎖不平衡或等位基因相關(guān)指特定的等位基因或遺傳標(biāo)志與在附近的染色體位置的具體的等位基因,或遺傳標(biāo)記比類群中任何特定的等位基因預(yù)期偶然的頻率更經(jīng)常地優(yōu)先相關(guān)。例如,如果位點(diǎn)X具有等位基因A和B,其以相同頻率出現(xiàn),和連鎖的位點(diǎn)Y具有等位基因c和d,其以相同頻率出現(xiàn),可以預(yù)期等位基因a和c的組合發(fā)生的頻率為0.25。如果等位基因a和c更經(jīng)常地發(fā)生,則等位基因a和c處于連鎖不平衡。連鎖不平衡可能由等位基因一定組合的自然選擇引起,或因?yàn)榈任换蛞呀?jīng)被引入到類群中時(shí)間太短還沒(méi)有與連鎖等位基因與達(dá)到平衡。
混合類群或復(fù)雜類群指任何包含所需的和非所需的核酸的樣品。作為非限制性的例子,核酸的復(fù)雜類群可以是總基因組DNA、總基因組RNA或其組合。此外,核酸的復(fù)雜類群可以富集給定的類群但包括不合需要的類群。例如,核酸的復(fù)雜的類群可以是已經(jīng)富集所需的信使RNA(mRNA)序列但還包括一些非所需的核糖體RNA序列(rRNA)的樣品。
單體指可以連接到一起形成寡聚物或聚合物的一組分子的任何成員。對(duì)于(多)肽合成的例子來(lái)說(shuō),對(duì)本發(fā)明有用的該類單體包括,而不局限于L-氨基酸、D-氨基酸或合成的氨基酸。此處使用的″單體″指合成寡聚物的基本組的任何成員。例如,L-氨基酸的二聚物形成合成多肽的400個(gè)″單體″的基本組。不同的基本組的單體可以在合成聚合物的隨后步驟中使用。術(shù)語(yǔ)″單體″也指能夠結(jié)合不同的化學(xué)亞單位形成比單獨(dú)的任何亞單位更大的化合物的化學(xué)的亞單位。
mRNA或mRNA轉(zhuǎn)錄本如此處使用的,其包括但不限于前mRNA轉(zhuǎn)錄本、轉(zhuǎn)錄加工中間體、準(zhǔn)備翻譯的成熟的mRNA和一個(gè)或多個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄本,或來(lái)源于mRNA轉(zhuǎn)錄本的核酸。轉(zhuǎn)錄加工可以包括剪接、編輯和降解。此處使用的來(lái)源于mRNA轉(zhuǎn)錄本的核酸指mRNA轉(zhuǎn)錄本或其子序列最終作為模板而合成的核酸。因此,從mRNA反向轉(zhuǎn)錄的cDNA,從cDNA轉(zhuǎn)錄的RNA,從cDNA擴(kuò)增的DNA,從擴(kuò)增的DNA轉(zhuǎn)錄的RNA等等全部來(lái)源于mRNA轉(zhuǎn)錄,檢測(cè)這樣的衍生的產(chǎn)品表現(xiàn)出樣品中原始的轉(zhuǎn)錄本存在和/或在樣品中的豐度。因此,mRNA衍生的樣品包括,但不局限于,一個(gè)或多個(gè)基因的mRNA轉(zhuǎn)錄本、從mRNA反向轉(zhuǎn)錄的cDNA、從cDNA轉(zhuǎn)錄的cRNA、從基因擴(kuò)增的DNA、從擴(kuò)增的DNA轉(zhuǎn)錄的RNA等等。
核酸文庫(kù)或陣列是有意產(chǎn)生的核酸集合,其能夠或合成或生物合成地制備,并以各種不同的形式篩選生物活性(例如,可溶分子的文庫(kù);和連接到樹脂珠的寡聚物的文庫(kù),硅片,或者其他的固體支持物)。另外,術(shù)語(yǔ)“陣列”包括能夠通過(guò)將基本上任何長(zhǎng)度的核酸(例如,從1到大約1000核苷酸單體長(zhǎng)度)點(diǎn)樣在基材上來(lái)制備的那些核酸文庫(kù)。此處使用的術(shù)語(yǔ)“核酸”指任何長(zhǎng)度的核苷酸,或者核糖核苷酸、脫氧核糖核苷酸或肽核酸(PNAs)的多聚體形式,其包含嘌呤和嘧啶堿基,或其他的天然的、化學(xué)或生物化學(xué)修飾的、非天然的或衍生的核苷酸堿基。多核苷酸的骨架能夠包含糖和磷酸基,如通??梢栽赗NA或DNA發(fā)現(xiàn)的,或修飾的或取代的糖基或磷酸基。多核苷酸可以包含修飾的核苷酸,例如甲基化核苷酸和核苷酸類似物。核苷酸的序列可以被非核苷酸成分中斷。因此該術(shù)語(yǔ)核苷、核苷酸、脫氧核苷和脫氧核苷酸通常包括例如此處描述這些的類似物。這些類似物是具有一些和天然存在的核苷或核苷酸一樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分子,使得當(dāng)摻入到核酸或寡核苷酸內(nèi)后,其允許與溶液中天然存在的核酸序列雜交。一般這些類似物通過(guò)替換和/或修飾堿基、核糖或磷酸二酯部分而從天然存在的核苷和核苷酸衍生得到??梢远ㄗ鲎兓允闺s交物的形成穩(wěn)定或不穩(wěn)定,或增強(qiáng)與所需的互補(bǔ)的核酸序列雜交的特異性。
本發(fā)明的核酸可分別地以包括嘧啶和嘌呤堿基的任何聚合物或寡聚物,優(yōu)選胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶以及腺嘌呤和鳥嘌呤。參見AlbertL.Lehninger,Principles of Biochemistry(生物化學(xué)原理),793-800頁(yè)(Worth Pub.1982)。實(shí)際上,本發(fā)明預(yù)期任何脫氧核糖核苷酸,核糖核苷酸或肽核酸組分,和其任何的化學(xué)變體,例如這些堿基的甲基化的、羥甲基化的或糖基化的形式等。組合物中的聚合物或寡聚物可以是異質(zhì)的或同質(zhì)的,并且可以分離自天然存在的來(lái)源或可以人工或合成生產(chǎn)。另外,核酸可以是DNA或RNA,或其混合物,并可以以單鏈或雙鏈的形式方式永久地或暫時(shí)存在,包括同源雙鏈體、異源雙鏈體和雜交物狀態(tài)。
“寡核苷酸”或“多核苷酸”指長(zhǎng)度從至少2,優(yōu)選至少8,更優(yōu)選至少20核苷酸的核酸或特異性雜交到多核苷酸的化合物。本發(fā)明的多核苷酸包括脫氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)序列,其可以從天然來(lái)源,重組生產(chǎn)或人工合成的來(lái)源和其模擬物分離到。本發(fā)明的多核苷酸的另一個(gè)例子可以是肽核酸(PNA)。本發(fā)明還包括其中具有非傳統(tǒng)的堿基配對(duì),例如Hoogsteen堿基配對(duì)的情況,其已經(jīng)在tRNA分子中鑒定到并假定存在于三鏈螺旋中。本申請(qǐng)中“多核苷酸”和“寡核苷酸”是可互換地使用的。
探針探針是被特定的靶子識(shí)別的表面固定的分子。陣列的例子參見美國(guó)專利6582908,其具有10個(gè)、12個(gè)和更多堿基的探針全部可能的組合。本發(fā)明可以研究的探針的例子包括而不局限于,細(xì)胞膜受體激動(dòng)劑和拮抗劑,毒素和毒液,病毒表位,激素(例如阿片劑,類固醇等),激素受體,肽,酶,酶底物,輔因子,藥物,外源凝集素,糖,寡核苷酸,核酸,寡糖,蛋白,和單克隆抗體。
引物指在適當(dāng)?shù)那闆r下能夠作為模板指導(dǎo)的DNA合成起始點(diǎn)的單鏈寡核苷酸,所述情況例如緩沖液和溫度,存在四種不同的核苷三磷酸和聚合因子,例如DNA或RNA聚合酶或反轉(zhuǎn)錄酶。引物的長(zhǎng)度,在任何給定的例子中,取決于例如引物打算的用途,并且范圍通常從15到30核苷酸。短的引物分子通常要求較低的溫度以與模板形成充分穩(wěn)定的雜交復(fù)合物。引物不必反映模板的確切序列但必須充分地互補(bǔ)以與這樣的模板雜交。引物位點(diǎn)是引物雜交到模板上的區(qū)域。引物對(duì)是一組包括與待擴(kuò)增的序列5′末端雜交的5′上游引物和與待擴(kuò)增的序列3′端的互補(bǔ)物雜交的3′下游引物。
多態(tài)性指在群體內(nèi)發(fā)生兩個(gè)或更多遺傳決定的可選擇的序列或等位基因。多態(tài)性標(biāo)記或位點(diǎn)是發(fā)生差異的位點(diǎn)。優(yōu)選的標(biāo)記具有至少兩個(gè)等位基因,選擇的群體中各自發(fā)生頻率大于1%,更優(yōu)選大于10%或20%。多態(tài)性可以包含一個(gè)或多個(gè)堿基變化,插入,重復(fù),或刪除。多態(tài)性位點(diǎn)可以小至一個(gè)堿基對(duì)。多態(tài)性標(biāo)記包括限制片段長(zhǎng)度多態(tài)性、可變數(shù)量串聯(lián)重復(fù)(VNTR’s)、高變區(qū)、微衛(wèi)星、二核苷酸重復(fù)、三核苷酸重復(fù)、四核苷酸重復(fù)、單一順序重復(fù)和插入元件比如Alu。第一個(gè)鑒定的等位基因形式被任意指定作為參考形式,而其他等位的形式是指定為備擇的或變體等位基因。選定的群體中最經(jīng)常發(fā)生的等位基因形式有時(shí)被認(rèn)為是野生型。對(duì)等位基因形式而言,二倍體生物可以是純合的或雜合的。雙等位基因多態(tài)性具有兩種形式。三等位基因的多態(tài)性具有三種形式。單發(fā)性核苷酸多態(tài)性(SNPs)被包含在多態(tài)性中。
“受體”指與給定的配體有親合力的分子。受體可以是天然存在的或人造的分子。此外,它們可以未改變的狀態(tài)或作為與其他的種類聚集體而使用。受體可以共價(jià)地或非共價(jià)地,直接地或通過(guò)特異性的結(jié)合物質(zhì),連接到結(jié)合成分。可以用于本發(fā)明的受體的例子包括,但不局限于,抗體、細(xì)胞膜受體、單克隆抗體和與具體的抗原決定簇反應(yīng)的抗血清(比如在病毒、細(xì)胞或其他的上)、藥物、多核苷酸、核酸、肽、輔助因子、外源凝集素、糖、多糖、細(xì)胞、細(xì)胞膜和細(xì)胞器。本領(lǐng)域內(nèi)受體有時(shí)指抗配體。作為此處使用的術(shù)語(yǔ)受體,意思沒(méi)有差別。當(dāng)兩個(gè)大分子通過(guò)分子的識(shí)別形成復(fù)合物時(shí)形成″配體受體對(duì)″。本發(fā)明可以研究的受體的其他的例子包括但不局限于美國(guó)專利5143854顯示那些分子,其在此以全文引為參考。
″固體支持物″,″支持物″,和″基材″是可互換使用的,指具有剛性或半剛性的一個(gè)或多個(gè)表面的材料或一組材料。在許多實(shí)施例中,該固體支持物的至少一個(gè)表面將是基本上平坦的,盡管在一些實(shí)施例中需要用例如孔、抬升的區(qū)域、插腳、蝕刻溝等來(lái)物理分離不同的化合物的合成區(qū)域。根據(jù)其他的實(shí)施例,該固體支持物將采取珠、樹脂、凝膠、微球體或其他幾何構(gòu)型的形式。示例性的基材參見美國(guó)專利5744305。
靶指與給定的探針有親合力的分子。靶可以是天然存在的或人工的分子。此外,其可以未改變的狀態(tài)或作為與其他的種類的聚集體而使用。靶可以共價(jià)地或非共價(jià)地連接到結(jié)合成分,或直接地或通過(guò)特異性的結(jié)合物質(zhì)??梢杂糜诒景l(fā)明的靶的例子包括,但不局限于,抗體、細(xì)胞膜受體、單克隆抗體和與具體的抗原決定簇反應(yīng)的抗血清(比如在病毒、細(xì)胞或其他的材料上)、藥物、寡核苷酸物、核酸、肽、輔助因子、外源凝集素、糖、多糖、細(xì)胞、細(xì)胞膜、和細(xì)胞器。本領(lǐng)域內(nèi)術(shù)語(yǔ)靶有時(shí)指抗-探針(anti-probe)。作為此處使用的術(shù)語(yǔ)靶,意思沒(méi)有差別。當(dāng)兩個(gè)大分子通過(guò)分子識(shí)別形成復(fù)合物時(shí)形成″探針靶配對(duì)″。
c)本發(fā)明實(shí)施例下文描述不同的實(shí)施例以提供本發(fā)明的示例,并且不意味著以任何方式將本發(fā)明限制于此。此外,將引用文獻(xiàn)和專利以顯示本發(fā)明公開中的通用特征,但本發(fā)明不受這些描述的限制。可以使用許多的掃描器設(shè)計(jì)來(lái)提供適合從探針陣列105獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的激發(fā)光并檢測(cè)發(fā)射信號(hào)。
探針陣列105圖1中提供了探針陣列105的示例性的例子。探針陣列的描述提供于上述“核酸探針陣列”和其他相關(guān)的公開。在不同的具體實(shí)現(xiàn)中,探針陣列105可以設(shè)置在盒或殼中,例如可從Affymetrix,Inc.of Santa Clara California獲得的GeneChip探針陣列。
計(jì)算機(jī)150計(jì)算機(jī)150示例性的例子提供于圖1,以及更詳細(xì)地在圖2中顯示。計(jì)算機(jī)150可以是任何類型的計(jì)算機(jī)平臺(tái),例如工作站、個(gè)人電腦、服務(wù)器,或任何其他現(xiàn)在或?qū)?lái)的計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)150一般包括已知組件,比如處理器255、操作系統(tǒng)260、系統(tǒng)存儲(chǔ)器270、存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置281、和輸入輸出控制器275、輸入/輸出裝置230。輸入/輸出裝置230可以包括提供可視信息的顯示裝置,這些信息典型地可以是邏輯地和/或物理地組成像素陣列。還可以包含圖形用戶界面(GUI)控制器,其可以包括任何各種已知或?qū)?lái)的軟件程序,其用于向用戶例如用戶100提供圖形輸入輸出界面,并處理用戶輸入。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解,計(jì)算機(jī)150有許多可能的組件結(jié)構(gòu),而且計(jì)算機(jī)150中通??梢园ǖ囊恍┙M件沒(méi)有顯示出,例如高速緩沖存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)備份單元和許多其他裝置。處理器255可以是商用處理器,如Intel公司生產(chǎn)的Itanium或Pentium處理器,SunMicrosystems生產(chǎn)的SPARC處理器,AMD公司生產(chǎn)的AthalonTM或OpteronTM處理器,或者其可以是其他可用或?qū)⒆兊每捎玫奶幚砥髦械囊环N。處理器255執(zhí)行操作系統(tǒng)260,其可以是,例如來(lái)自Microsoft公司的Windows型操作系統(tǒng)(例如帶有SP6a的Windows NT4.0,或Windows XP);從許多供應(yīng)商處購(gòu)得的Unix或Linux型操作系統(tǒng)或被稱為開放源代碼的操作系統(tǒng);另外的或?qū)?lái)的操作系統(tǒng);或其一些組合。操作系統(tǒng)260與固件和硬件以眾所周知的方式連接,并促進(jìn)處理器255協(xié)調(diào)和執(zhí)行可以用不同編程語(yǔ)言寫出的各種計(jì)算機(jī)程序的功能。操作系統(tǒng)260,一般地和處理器255合作,協(xié)調(diào)并執(zhí)行計(jì)算機(jī)150其他組件的功能。操作系統(tǒng)260還提供進(jìn)程調(diào)度、輸入輸出管理、文件和數(shù)據(jù)管理、存儲(chǔ)器管理,和通信控制以及有關(guān)的服務(wù)以及所有符合現(xiàn)有技術(shù)的。
系統(tǒng)存儲(chǔ)器270可以是任何各種現(xiàn)有或?qū)?lái)的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置。例子包括任何通用的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、磁介質(zhì)比如固定硬盤或磁帶、光學(xué)介質(zhì)比如讀和寫光盤,或其他的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置281可以是任何各種已知的或?qū)?lái)的裝置,包括光盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶驅(qū)動(dòng)器、可移動(dòng)硬盤驅(qū)動(dòng)器或軟盤驅(qū)動(dòng)器。這些類型的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備281一般地從程序存儲(chǔ)介質(zhì)(未示出)讀和/或?qū)懀摻橘|(zhì)例如光盤、磁帶、可移動(dòng)硬盤或軟盤。任何這些程序存儲(chǔ)介質(zhì),或其它現(xiàn)在使用中或可以以后發(fā)展的介質(zhì),可以被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。應(yīng)當(dāng)理解,這些程序存儲(chǔ)介質(zhì)一般存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)軟件程序和/或數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)軟件程序,也稱為計(jì)算機(jī)控制邏輯,一般地保存在結(jié)合存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置281而使用的系統(tǒng)存儲(chǔ)器270和/或該程序存儲(chǔ)裝置中。
在一些實(shí)施例中,計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品被描述為包括其中存儲(chǔ)有控制邏輯(計(jì)算機(jī)軟件程序,包括程序代碼)的計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)。該控制邏輯,當(dāng)被處理器255執(zhí)行時(shí),使得處理器255執(zhí)行此處描述的功能。在其他的實(shí)施例中,一些功能主要在硬件內(nèi)使用例如硬件狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)。硬件狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)執(zhí)行此處描述的功能,這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。
輸入輸出控制器275可以包括任何各種能接受以及處理來(lái)自用戶的信息的現(xiàn)有裝置,無(wú)論用戶是人或機(jī)器,無(wú)論本地的或遠(yuǎn)程的。這樣的裝置包括,例如,調(diào)制解調(diào)器卡、網(wǎng)絡(luò)接口卡、聲卡、或其他類型用于任何各種已知的輸入裝置的控制器。輸入輸出控制器275的輸出控制器可以包括向用戶顯示信息的任何各種現(xiàn)有顯示設(shè)備的控制器,無(wú)論用戶是人或機(jī)器,無(wú)論本地的或遠(yuǎn)程的。在舉例說(shuō)明的實(shí)施例中,計(jì)算機(jī)150的功能元件通過(guò)系統(tǒng)總線290彼此通信。在可替換的實(shí)施例中,這些通信中的一些可以使用網(wǎng)絡(luò)或其他類型遠(yuǎn)程通信而完成。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是,儀器控制以及圖像處理應(yīng)用272,如果以軟件實(shí)現(xiàn),可以加載到并從系統(tǒng)存儲(chǔ)器270和/或存儲(chǔ)器儲(chǔ)裝置281中執(zhí)行。應(yīng)用272的全部或部分還可以駐留在只讀存儲(chǔ)器或類似存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置281中,這樣的裝置不要求應(yīng)用272首先通過(guò)輸入輸出控制器275加載。本領(lǐng)域技術(shù)人員能認(rèn)識(shí)到,應(yīng)用272或其部分,可以通過(guò)處理器255以已知的方式加載到系統(tǒng)存儲(chǔ)器270或高速緩沖存儲(chǔ)器(未示出),或上述兩者,以利于執(zhí)行。在圖2還圖示了存儲(chǔ)在系統(tǒng)內(nèi)存270的庫(kù)文件274、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)276以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)277。例如,庫(kù)文件274可以包括與一個(gè)或多個(gè)探針陣列相關(guān)的數(shù)據(jù),如布局、內(nèi)容或其他相關(guān)信息。而校準(zhǔn)數(shù)據(jù)276可以包括與掃描器100或其他儀器的校準(zhǔn)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)值或其他類型的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。另外,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)277可以包括與一個(gè)或多個(gè)實(shí)驗(yàn)或分析相關(guān)的數(shù)據(jù),例如與一個(gè)或多個(gè)熒光的標(biāo)記物有關(guān)的激發(fā)范圍或值。
在圖2所示的例子中,掃描器計(jì)算機(jī)210可以包括一種或多種與計(jì)算機(jī)150中描述的那些相同或相似的組件。
網(wǎng)絡(luò)125可以包括為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的許多各種類型網(wǎng)絡(luò)中的一種或多種。例如,網(wǎng)絡(luò)125可以包括通常被稱為TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的那些,或其他類型的網(wǎng)絡(luò),其可以包括因特網(wǎng),或內(nèi)部網(wǎng)架構(gòu)。
儀器控制以及圖像處理應(yīng)用272儀器控制以及圖像處理應(yīng)用272可以是任何各種已知的或?qū)?lái)的圖像處理應(yīng)用。應(yīng)用272的實(shí)例包括Affymetrix微陣列套件,AffymetrixGeneChip操作軟件(此后稱為GCOS),以及上述的AffymetrixJaguarTM軟件。應(yīng)用272可以通過(guò)一個(gè)輸入裝置230加載進(jìn)系統(tǒng)存儲(chǔ)器270和/或存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置281。
應(yīng)用272的實(shí)施例包括存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)150實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)存儲(chǔ)器270中的可執(zhí)行代碼。應(yīng)用272可以提供用于客戶工作站以及一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器例如GeneChip操作軟件服務(wù)器(GCOS服務(wù)器)的單一界面。應(yīng)用272可以另外提供用于一個(gè)或多個(gè)其他工作站和/或一個(gè)或多個(gè)儀器的單一用戶界面。在當(dāng)前描述的實(shí)現(xiàn)中,該單一界面可以和一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器,一個(gè)或多個(gè)工作站以及一個(gè)或多個(gè)儀器的一個(gè)或多個(gè)部分進(jìn)行通信或?qū)ζ浼右钥刂啤T谒枋龅膶?shí)現(xiàn)中,客戶工作站或?qū)τ谝粋€(gè)或多個(gè)服務(wù)器和/或一個(gè)或多個(gè)其他的工作站,和/或一個(gè)或多個(gè)儀器可以位于本地或遠(yuǎn)程的。在當(dāng)前的實(shí)現(xiàn)中,該單一界面可以包括允許用戶基于GUI中的信息進(jìn)行選擇的交互式圖形用戶界面。例如,應(yīng)用272可以提供交互式圖形用戶界面,其允許用戶從許多的可選項(xiàng)中選擇,包括數(shù)據(jù)選取、實(shí)驗(yàn)參數(shù)、校準(zhǔn)值、探針陣列信息。應(yīng)用272還可以提供未加工的圖形表示的或已處理的圖像數(shù)據(jù)(下文進(jìn)一步說(shuō)明),其中已處理的圖像數(shù)據(jù)還可以包括添加到圖像的注解信息,例如堿基判定(base call)、探針陣列的特征或其他有用的注解信息。提供圖像數(shù)據(jù)注解信息的進(jìn)一步的例子提供于美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)60/493950,標(biāo)題“顯示與微陣列圖像數(shù)據(jù)有關(guān)的系統(tǒng)、方法和產(chǎn)品”,于2003年8月8日提交,其在此以全文引作參考。
在可供選擇的實(shí)現(xiàn)中,應(yīng)用272可以在服務(wù)器上執(zhí)行,或一個(gè)或多個(gè)直接地或間接地(例如,通過(guò)另外的網(wǎng)絡(luò),包括因特網(wǎng)或局域網(wǎng))連接到網(wǎng)絡(luò)125的其他計(jì)算機(jī)平臺(tái)上執(zhí)行。
應(yīng)用272的實(shí)施例還包括儀器控制特征。該儀器控制特征可以包括一個(gè)或多個(gè)儀器的一個(gè)或多個(gè)元件的控制,例如,可以包括洗滌工作站元件,可以稱為自動(dòng)上樣器的元件,和掃描器100。儀器控制特征還可以能夠接收來(lái)自另一儀器的信息,包括實(shí)驗(yàn)或儀器狀態(tài)、工序、或其他的相關(guān)信息。儀器控制特征可以,例如,處于單一界面元件的控制。在本例中,用戶可以通過(guò)GUI輸入所需的控制命令和/或接收儀器控制信息。通過(guò)GUI或其他的界面的儀器控制的其他示例見美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)60/483812,標(biāo)題“用于儀器控制、數(shù)據(jù)獲取以及分析的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)軟件”,于2003年6月30日提交,其在此以全文引入作為參考。
在一些實(shí)施例中,圖像數(shù)據(jù)在由應(yīng)用272操作時(shí)產(chǎn)生中間結(jié)果。中間結(jié)果的例子包括通過(guò)AffymetrixGenechip操作軟件或Affymetrix微陣列套件產(chǎn)生的所謂單元強(qiáng)度文件(cell intensity files,*.cel)和芯片文件(*.chp)(描述于,例如美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)10/219882和10/764,663,其中兩者都以其全文引作參考)和通過(guò)AffymetrixJaguarTM軟件產(chǎn)生的點(diǎn)樣文件(*.spt)(描述于例如PCT申請(qǐng)PCT/US01/26390和美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)09/681819、09/682071、09/682074和09/682076,其全部在此以其全文引入作為參考)。為了方便起見,此處經(jīng)常使用術(shù)語(yǔ)“文件”來(lái)表示由應(yīng)用272和其他應(yīng)用的可執(zhí)行的相應(yīng)物產(chǎn)生或使用的數(shù)據(jù),但可以使用任何各種備選的本領(lǐng)域中所公知的用于存儲(chǔ)、傳送和/或操作數(shù)據(jù)的技術(shù)。
例如,應(yīng)用272接收來(lái)源于GeneChip探針陣列的圖像數(shù)據(jù)并產(chǎn)生單元強(qiáng)度文件。該文件包含,對(duì)于掃描器100掃描的各探針,表示用于該探針的由掃描器110所測(cè)量的像素強(qiáng)度的單一值。因此,該值是在雜交到對(duì)應(yīng)的探針的靶中存在的標(biāo)記的mRNA的豐度的量度。許多這樣的mRNA可以存在于各探針,作為GeneChip探針陣列的探針可以包括,例如,數(shù)百萬(wàn)的設(shè)計(jì)成能檢測(cè)mRNA的寡核苷酸。如同所述的,被示例性地假定為通過(guò)應(yīng)用272產(chǎn)生的另一文件是芯片文件。在本例子中,其中應(yīng)用272包括AffymetrixGeneChip操作軟件,芯片文件源自于在一些情況下與來(lái)源于實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)和/或說(shuō)明探針序列和位置細(xì)節(jié)和控制的庫(kù)文件組合的單元文件的分析。存儲(chǔ)在芯片文件中的得到的數(shù)據(jù)包括雜交程度、絕對(duì)的和/或差別的(經(jīng)過(guò)兩個(gè)或更多實(shí)驗(yàn))表達(dá)、基因型比較、多態(tài)性和突變檢測(cè),及其他分析結(jié)果。
在另一例子中,其中應(yīng)用272包括操作來(lái)自點(diǎn)樣探針陣列的圖像數(shù)據(jù)的AffymetrixJaguar軟件,得到的點(diǎn)樣文件包括雜交到陣列中探針的標(biāo)記的靶的強(qiáng)度。單元文件、芯片文件和點(diǎn)樣文件的更多細(xì)節(jié)提供于美國(guó)專利申請(qǐng)09/682098、09/682071,以及10/126468,在此引作參考。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,對(duì)應(yīng)用272產(chǎn)生的文件的前面和下面的描述只是作例證,并且所描述的數(shù)據(jù)、及其他數(shù)據(jù)可以被以許多其他的方式處理、組合、管理和/或出現(xiàn)。
用戶100和/或自動(dòng)化數(shù)據(jù)輸入設(shè)備或程序(未示出)可以提供與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或?qū)嵤┫嚓P(guān)的數(shù)據(jù)。作為一個(gè)與AffymetrixGeneChip探針陣列的處理相關(guān)的進(jìn)一步的非限制的例子,用戶可以或者通過(guò)從GCOS顯示的預(yù)定目錄中選出或通過(guò)掃描與相關(guān)條形碼讀取芯片類型,來(lái)指定Affymetrix目錄或定制芯片類型(例如,人類基因組U133 plus 2.0芯片)。GCOS可以將芯片類型與保存在數(shù)據(jù)表的不同的掃描參數(shù)聯(lián)系起來(lái),所述參數(shù)包括待掃描的芯片區(qū)域、用于自動(dòng)聚焦的芯片上鉻邊的位置、用于讀芯片的激光的波長(zhǎng)或強(qiáng)度等等。如所述的,應(yīng)用272可以在產(chǎn)生中間結(jié)果中使用這些數(shù)據(jù)。例如,有關(guān)染料的信息可以被結(jié)合到相關(guān)的表達(dá)的測(cè)定中。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,可以通過(guò)與不同的儀器有關(guān)的軟件或固件執(zhí)行應(yīng)用272的一個(gè)或多個(gè)操作。例如,掃描器計(jì)算機(jī)210可以包括包含執(zhí)行或控制一個(gè)或多個(gè)與掃描器110有關(guān)的操作的固件組件。
掃描器110雜交到探針陣列的標(biāo)記的靶可以使用與如上所述的信號(hào)檢測(cè)的方法和儀器有關(guān)的不同裝置檢測(cè),有時(shí)稱為掃描器。示例性的裝置在圖1顯示為掃描器110,和在圖2和3以更多細(xì)節(jié)顯示示例的組件。例如,掃描器通過(guò)檢測(cè)來(lái)自與靶分子相關(guān)的標(biāo)記物發(fā)射的熒光或其他的發(fā)射,或通過(guò)檢測(cè)傳送的、反射的或散射的輻射而將靶成像。一般的方案使用光學(xué)件及其他元件提供激發(fā)光,和有選擇地收集發(fā)射,其例子在圖2和3示例為掃描器光學(xué)件和檢測(cè)器200。
例如,掃描器110提供代表檢測(cè)的發(fā)射的強(qiáng)度(和可能其他的特征,例如顏色)或反射的光波長(zhǎng),以及基材上檢測(cè)到發(fā)射或反射的波長(zhǎng)的位置的信號(hào)。一般地,信號(hào)包括對(duì)應(yīng)于掃描的基材上基本的子區(qū)域的強(qiáng)度信息。在這里術(shù)語(yǔ)“基本的”表示由此區(qū)域發(fā)射或反射的波長(zhǎng)強(qiáng)度和/或其他的特征各自由單個(gè)值來(lái)代表。當(dāng)作為圖像用于察看或處理時(shí),基本的圖象元素,或像素,經(jīng)常代表這些信息。因此,在本例子中,像素可以具有單一值,該值代表掃描了發(fā)射或反射的波長(zhǎng)的基材的基本的子區(qū)域的強(qiáng)度。像素還可能具有代表另一個(gè)特征的另一個(gè)值,比如顏色、正或負(fù)像或其他的圖像表示類型。在不同的實(shí)施例中像素的大小可以不同,并且可以包括2.5μm、1.5μm、1.0μm,或亞微米像素大小。其中信號(hào)可以并入到數(shù)據(jù)中的兩個(gè)例子是以*.dat或*.tif形式的數(shù)據(jù)文件,分別由Affymetrix微陣列套件(描述于美國(guó)專利申請(qǐng)10/219882,其在此以全文引作參考)或AffymetrixGeneChip操作軟件(描述于美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)10/764663,在此以其全文引作參考)基于從GeneChip陣列掃描的圖像而產(chǎn)生,和AffymetrixJaguarTM軟件(描述于美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)09/682071,在此以其全文引作參考)基于從點(diǎn)樣陣列掃描的圖像而產(chǎn)生??梢杂帽景l(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的掃描系統(tǒng)的例子包括,美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)10/389194和美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)60/493495,在此引入此二者作為參考。
陣列傳送框架205圖2所示的掃描器110另外的元件包含陣列傳送框架205,當(dāng)其被掃描器110接收時(shí),提供探針陣列105的位置控制。例如,陣列傳送框架205將陣列在相對(duì)于操作所要求的三軸坐標(biāo)系(即,X,Y和Z軸)的全部自由度上移動(dòng),該操作包括自動(dòng)聚焦、掃描和校準(zhǔn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,術(shù)語(yǔ)“自由度”通常指目標(biāo)定位與定向所需的獨(dú)立參數(shù)的數(shù)目。
陣列傳送框架205的一些實(shí)現(xiàn)可以包括陣列托、翻轉(zhuǎn)和俯仰機(jī)構(gòu)、Y-平臺(tái)和聚集平臺(tái)(有時(shí)稱作Z平臺(tái))。例如,在應(yīng)用272或其他設(shè)備控制實(shí)現(xiàn)的控制下,傳送框205可以提供對(duì)探針陣列105的位置調(diào)整,例如,在翻轉(zhuǎn)和俯仰軸相對(duì)于由探針陣列105的基材所限定的平面進(jìn)行調(diào)整,以使探針陣列105的所有部分都在同一聚焦平面。相似地,探針陣列105的一個(gè)或多個(gè)部分可以通過(guò)調(diào)整探針陣列105和物鏡345的距離而帶入到聚焦平面,例如通過(guò)使用聚集平臺(tái)移動(dòng)探針陣列105來(lái)增加或減小距離。另外,探針陣列105沿著有時(shí)被稱為“慢”掃描軸的Y軸的平移在一個(gè)實(shí)施例中可以通過(guò)Y平臺(tái)來(lái)完成,例如通過(guò)在被稱為“快”掃描軸中獲得一行像素?cái)?shù)據(jù)以后,反復(fù)增加一些定義的距離,例如與像素或點(diǎn)樣大小成比例的距離,直到獲得所有來(lái)自探針陣列105的數(shù)據(jù)。
微陣列掃描器內(nèi)陣列傳送機(jī)構(gòu)的另外的例子見US專利申請(qǐng)序號(hào)10/389194,于2003年3月14日提交,在此引作參考。
掃描器光學(xué)器件和檢測(cè)器200圖3提供了與掃描器100有關(guān)的光學(xué)元件的可能實(shí)施例的簡(jiǎn)化圖例,圖示為掃描器光學(xué)件和檢測(cè)器200。例如,本發(fā)明的元件包括光源320,其可以包括激光器,例如固態(tài),二極管泵浦,倍頻Nd:YAG(摻釹釔鋁石榴石)或YVO4激光器,其產(chǎn)生波長(zhǎng)532納米的綠色激光,或其他的激光器實(shí)現(xiàn)。在本例子中,光源320提供一個(gè)或多個(gè)熒光標(biāo)記物激發(fā)范圍內(nèi)的光,該熒光標(biāo)記物與排列在探針陣列105上探針雜交的靶分子相關(guān)聯(lián)。同時(shí)在本例子,光源320提供的激發(fā)波長(zhǎng)可以是可調(diào)的,使得可以利用與探針陣列105的實(shí)施例有關(guān)的多顏色分析(即,使用有明顯不同的激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)范圍的多熒光標(biāo)記物)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,其他的類型光源320也可以用于本發(fā)明,例如白熾光源、一種或多種發(fā)光二極管(有時(shí)稱為L(zhǎng)ED’s)、鹵素或氙光源、金屬鹵化物光源,或其他本領(lǐng)域已知的光源。
在一些實(shí)施例中,光源320的單個(gè)實(shí)現(xiàn)被用于提供單激發(fā)光束,如圖3的激發(fā)光束335所示??商鎿Q的實(shí)施例可以包括光源320的多個(gè)實(shí)現(xiàn),其各自提供激發(fā)光,這些激發(fā)光可以組合成單個(gè)光束或直接沿著分離光路達(dá)到靶,盡管本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,使用單個(gè)光源比較起多個(gè)光源存在幾個(gè)優(yōu)點(diǎn),在例如復(fù)雜性、空間、功率和費(fèi)用。在各實(shí)施例中,光源320可以包括至少一種可調(diào)諧的激光器,以提供可選擇的光波長(zhǎng),例如,可以在掃描操作期間或后續(xù)的掃描操作中,通過(guò)應(yīng)用272或其他的軟件或固件實(shí)現(xiàn)而變化。在本例子中,在一些實(shí)現(xiàn)中在獲取圖像數(shù)據(jù)的各像素時(shí)提供多波長(zhǎng)是需要的,其中激發(fā)波長(zhǎng)可以在像素獲取階段動(dòng)態(tài)改變。應(yīng)用272可以處理獲取的像素?cái)?shù)據(jù),并將該階段內(nèi)各已知的激發(fā)波長(zhǎng)與接收的發(fā)射相關(guān)聯(lián),以產(chǎn)生本發(fā)明熒光標(biāo)記物明確的圖像。
在另外的例子中,一種或多種元件或方法可以被用于調(diào)諧由光源320所產(chǎn)生的激發(fā)光束335的波長(zhǎng),以對(duì)應(yīng)具有不同激發(fā)光譜范圍的多個(gè)熒光團(tuán)各個(gè)激發(fā)波長(zhǎng)。在本例子中,探針陣列實(shí)驗(yàn)可以包括使用具有不同激發(fā)波長(zhǎng)性質(zhì)的兩個(gè)熒光團(tuán),其中各激發(fā)波長(zhǎng)與特定發(fā)射波長(zhǎng)相關(guān)聯(lián)。掃描器110可以調(diào)諧激發(fā)光束335,以對(duì)應(yīng)第一熒光團(tuán)的激發(fā)波長(zhǎng),并執(zhí)行完整的掃描。在本例子中,激發(fā)光束335被調(diào)諧到第二熒光團(tuán)的激發(fā)波長(zhǎng),并再次完整掃描探針陣列105。對(duì)實(shí)驗(yàn)中使用的各熒光團(tuán)可以重復(fù)上述過(guò)程。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解,至少部分上基于與各熒光團(tuán)有關(guān)的激發(fā)光譜之間的差別程度,光漂白熒光團(tuán)的風(fēng)險(xiǎn)是低的。術(shù)語(yǔ)“光漂白”這里用于通常表示一些熒光分子的特征,其中發(fā)射光的量依賴于熒光團(tuán)被暴露于激發(fā)光的時(shí)間量。暴露到激發(fā)波長(zhǎng)的時(shí)間長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于從熒光分子發(fā)射強(qiáng)度的降低,直到其被降低到可以是零的值。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解,存在調(diào)諧由各光源320產(chǎn)生的波長(zhǎng)的多種方法。例如,光電通信行業(yè)已經(jīng)采用被稱為“密集波分多路復(fù)用”的技術(shù),其結(jié)合用于高效率通訊網(wǎng)絡(luò)例如光纖網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)光源。
調(diào)諧激發(fā)光束335的一些實(shí)施例可以包括光源320內(nèi)部的組件和/或方法。例如,當(dāng)光源320包含例如稱為半導(dǎo)體激光二極管的激光器時(shí),內(nèi)腔光路長(zhǎng)度可以動(dòng)態(tài)地改變,其中光沿著光路的傳播的距離的變化改變產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)。在本例子中,微電子機(jī)械(下文稱為MEMS)可以用于操作反射鏡,其至少部分地基于反射鏡的位置改變內(nèi)腔光路長(zhǎng)度。在本例子中,MEMS可以在應(yīng)用272的控制下移動(dòng)反射鏡,以增加或降低內(nèi)腔光路長(zhǎng)度來(lái)達(dá)到從激光器320輸出的所需波長(zhǎng)。
在相同的或是可替換的實(shí)施例中,可以應(yīng)用一種或多種光源320外部的組件和/或方法來(lái)調(diào)節(jié)光束335的波長(zhǎng)。例如,如圖3所示的時(shí)波長(zhǎng)調(diào)諧元件322。元件322可以包括用于激發(fā)光束波長(zhǎng)調(diào)節(jié)的多種本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的元件。元件322可以包括被稱為楔形標(biāo)準(zhǔn)具、光柵或其他常用的元件。例如,一種或多種元件322可以用于調(diào)節(jié)激發(fā)光束335的波長(zhǎng)。在本例子中,元件322可以包括被稱作楔形標(biāo)準(zhǔn)具的元件,其可以通過(guò)應(yīng)用272或其他應(yīng)用在一個(gè)平面移動(dòng),該平面垂直于光路,其中該移動(dòng)改變了光束335必須通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)具的寬度。該標(biāo)準(zhǔn)具的寬度決定從標(biāo)準(zhǔn)具輸出的光束335的波長(zhǎng)。可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法來(lái)移動(dòng)一種或多種元件322。
對(duì)光源320的進(jìn)一步參考通常出于示例的目的,假定其是激光器,但正如所述,其他類型的源,例如X射線源、發(fā)光二極管、白熾光源、金屬鹵化物光源,或其他的電磁源都可以被用于不同的實(shí)現(xiàn)中。生物學(xué)共聚焦顯微鏡學(xué)手冊(cè)(The handbook of Biological ConfocalMicroscopy,James B.Pawley,Ed.2.ed.;1995;Plenum Press,NY),包含為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的關(guān)于利用激光和相關(guān)的光學(xué)件的信息,在此以其全文引為參考。
圖3進(jìn)一步提供包含掃描器200的多個(gè)光學(xué)元件和激發(fā)光束335和發(fā)射光束352的路徑的示例性的例子。在本例子中,激發(fā)光束335發(fā)射自光源320,并沿著光路通過(guò)一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)向反射器324指向三透鏡光束調(diào)節(jié)器/擴(kuò)增器330。轉(zhuǎn)向反射器通常與光學(xué)系統(tǒng)有關(guān),對(duì)光路提供必要的調(diào)整,例如,允許激發(fā)光束335在物鏡345的對(duì)準(zhǔn)和允許發(fā)射光束354在檢測(cè)器315的對(duì)準(zhǔn)。例如轉(zhuǎn)向反射器324還用作“折疊”光路變成更緊湊的大小和形狀以方便總體掃描器包裝。轉(zhuǎn)向反射器324的數(shù)量在不同的實(shí)施例中可以不同,并且可以取決于光路的需要。在一些實(shí)施例中,激發(fā)光束335具有已知的直徑是所希望的。光束調(diào)節(jié)器/擴(kuò)增器330可以提供一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件,該光學(xué)元件調(diào)整光束直徑到例如可以包含1.076mm±10%的直徑。例如,該一個(gè)或更多光學(xué)元件可以包括可以增加激發(fā)光束335直徑到期望值的三透鏡光束擴(kuò)展器??商娲?,該一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件可以減少激發(fā)光束335的直徑到期待值。另外,該光束調(diào)節(jié)器/擴(kuò)增器330的一個(gè)或更多光學(xué)元件可以進(jìn)一步調(diào)節(jié)激發(fā)光束335的一個(gè)或多個(gè)性質(zhì),以提供其他合乎需要的特征,例如提供本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所稱的平面波陣面到物鏡345。然后,具有所需特征的激發(fā)光束335可以離開該光束調(diào)節(jié)器/擴(kuò)增器330,并繼續(xù)沿著可以被一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)角反射鏡324再次重定向到激發(fā)濾光器325的光路行進(jìn)。
濾光器325可以被用來(lái)除去或阻斷波長(zhǎng)在激發(fā)波長(zhǎng)之外的光,通常其不是必須包含的,例如,如果光源320不產(chǎn)生這些無(wú)關(guān)的波長(zhǎng)的光的話。然而,在一些應(yīng)用中需要使用便宜的光源,并且過(guò)濾模式外的光比設(shè)計(jì)光源以避免產(chǎn)生這樣的無(wú)關(guān)發(fā)射常常要便宜。在一些實(shí)施例中,濾光器325允許一個(gè)或多個(gè)激發(fā)波長(zhǎng)的光全部或主要的部分穿過(guò)而不影響激發(fā)光束335其他的特征,例如通過(guò)光束調(diào)節(jié)器/擴(kuò)增器330修改的合乎需要的特征。此外,許多濾光器325也可以與濾光輪或其他的有選擇地移動(dòng)光路中所需的濾光器的裝置相關(guān)聯(lián)。例如,當(dāng)激發(fā)光束可調(diào)諧到上述多種所需的波長(zhǎng)的情況,可能需要將濾光器325的實(shí)現(xiàn)移動(dòng)到與特定波長(zhǎng)相關(guān)的激發(fā)光束335的光路。
在離開濾光器325之后,激發(fā)光束335可以被沿著光路指向激光衰減器333。激光衰減器333可以提供調(diào)整激發(fā)光束335的功率水平的裝置。在一些實(shí)施例中,衰減器333可以例如包括可變中性密度濾光器。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解,中性密度濾光器,例如吸收性的、金屬的或其他類型的中性密度濾光器,可以被用來(lái)減少允許通過(guò)的光量。光減少的量可以取決于所謂濾光器密度,例如,隨著密度增加,允許通過(guò)的光減少。中性密度濾光器可以另外包含密度梯度。例如,描述的本實(shí)施例可以包括其中包括具有密度梯度的中性密度濾光器的激光衰減器333。在應(yīng)用272控制下工作的衰減器333,可以使用根據(jù)光路改變中性密度濾光器位置的步進(jìn)馬達(dá)。中性密度濾光器因此至少部分地根據(jù)濾光器梯度相對(duì)于光路的位置,來(lái)減少允許通過(guò)的光量。在本例子中,激發(fā)光束的功率水平由激光功率監(jiān)視器310來(lái)測(cè)量,其在下文中進(jìn)一步描述,并可以動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)到所需的水平。
一些實(shí)施例可以包含一個(gè)或多個(gè)遮光器334的實(shí)現(xiàn)。一些實(shí)現(xiàn)可以包括將遮光器334沿著光路放置在掃描器110內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)位置,使得遮光器334提供阻斷所有激發(fā)光到達(dá)探針陣列105的裝置,并且在一些實(shí)施中另外阻斷全部激發(fā)光到達(dá)激光功率監(jiān)視器310。遮光器334可以利用各種方法完全地阻斷激發(fā)光束。例如遮光器334使用馬達(dá)在應(yīng)用272的控制下來(lái)伸/縮實(shí)心障礙,其可以由能夠基本上阻斷全部激光光束例如激發(fā)光束335的金屬、塑料或其他的適當(dāng)?shù)牟牧蠘?gòu)造。遮光器334可以用于各種目的,例如,阻斷全部光到一個(gè)或多個(gè)光電檢測(cè)器或監(jiān)視器,包括檢測(cè)器315和激光功率監(jiān)視器310。在本例子中,光阻斷可以被用于校準(zhǔn)方法,其測(cè)量并調(diào)節(jié)所謂“暗電流”或光電檢測(cè)器的背景噪聲。
放置在光路中在元件如衰減器333和/或遮光器334之后的掃描器光學(xué)件和檢測(cè)器200的部件,可以包括二色光束分離器336。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解,二色光束分離器,同時(shí)通常稱為分色鏡,可以包含這樣的光學(xué)件,其對(duì)一定波長(zhǎng)范圍的光是強(qiáng)反射性的,并允許在一種或多種其他波長(zhǎng)范圍的光透射通過(guò)光束分離器或反射器。在一些實(shí)施例中,光束分離器336還可以包括所謂幾何光束分離器,其中光束分離器336的一部分表面對(duì)全部的光或特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光是反射性的,剩余部分對(duì)光是可透過(guò)的??蛇x擇地,光束分離器或反射器可以以一定百分比反射特定波長(zhǎng)的光,并允許剩余百分比的光傳播。例如,二色光束分離器336可以將大部分激發(fā)光束,如激發(fā)光束335’所示,沿著光路指向物鏡345,同時(shí)允許未被反射的激發(fā)光束335的小部分穿過(guò)光束分離器336,圖3中示作部分激發(fā)光束337。在本例子中,出于測(cè)量激發(fā)光束335功率水平和提供對(duì)于應(yīng)用272的反饋的目的,部分激發(fā)光束337穿過(guò)二色光束分離器336到激光功率監(jiān)視器310。應(yīng)用272必要時(shí)可以經(jīng)由如上所述的激光衰減器333對(duì)功率水平進(jìn)行調(diào)節(jié)。
監(jiān)視器310可以是用于檢測(cè)部分激發(fā)光束337的任何各種現(xiàn)有的裝置,比如提供代表被檢測(cè)的光的電信號(hào)的硅檢波器、光電二極管、電荷耦合器件、光電倍增管,或任何現(xiàn)有或?qū)?lái)可以發(fā)展的提供指示檢測(cè)的光的信號(hào)的其他檢測(cè)裝置。如圖3所示,檢測(cè)器310產(chǎn)生代表來(lái)自部分激發(fā)光束337的已檢測(cè)的信號(hào)的激發(fā)信號(hào)394。按照已知的方法,激發(fā)信號(hào)394的幅度、相位或其他的特征被設(shè)計(jì)成能根據(jù)激發(fā)光束335的功率以已知的或可確定的方式來(lái)改變。術(shù)語(yǔ)“功率”在這里指光束335引起發(fā)射的能力。例如,對(duì)于其中激光能量引發(fā)熒光信號(hào)的圖示例子,光束335的功率通常指按毫瓦激光能量來(lái)計(jì)量的。因此,激發(fā)信號(hào)394包含代表在特定時(shí)間或時(shí)間周期內(nèi)光束335功率的值。應(yīng)用272可以接收信號(hào)394用于評(píng)價(jià),并如上所述,必要時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
在從光束分離器336反射之后,激發(fā)光束335’可以繼續(xù)沿著光路通過(guò)潛望反射器338、轉(zhuǎn)向反射器340和臂末端轉(zhuǎn)向反射器342被指向物鏡345。在圖示的設(shè)備反射鏡338、340和342中,可以具有與轉(zhuǎn)向反射器324相同的反射性質(zhì),并在一些實(shí)現(xiàn)中可以與轉(zhuǎn)向反射器324互換使用。
圖示的實(shí)現(xiàn)中的透鏡345可以包含位于臂的末端的小的、輕重量透鏡,該臂由圍繞垂直于由檢流計(jì)的旋轉(zhuǎn)349所表示的平面的軸的檢流計(jì)所驅(qū)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中,透鏡345將激發(fā)光束335’向下在最佳聚焦平面上聚焦到的指定的光斑大小,其可以例如包含3.5μm的光斑大小。檢流計(jì)旋轉(zhuǎn)349使物鏡345在基材上產(chǎn)生弧度移動(dòng),提供所謂弧形路徑,此處也可稱為“掃描線”,基材上一般地已經(jīng)合成或已經(jīng)沉積了生物材料。該弧形路徑可以,例如,在基材上以36度弧度移動(dòng)。根據(jù)眾所周知的原理,一個(gè)或多個(gè)與生物材料相關(guān)聯(lián)的熒光團(tuán)發(fā)射在特征波長(zhǎng)的發(fā)射光束352。術(shù)語(yǔ)“熒光團(tuán)”通常指通過(guò)從光、化學(xué)的或其他類型的能量源轉(zhuǎn)移的能量而產(chǎn)生熒光的分子。
圖示的例子中的發(fā)射光束352,沿著與所述激發(fā)光束335的反向光路直到到達(dá)二色光束分離器336。根據(jù)公知的技術(shù)和原理,選擇光束分離器336的特征,以使光束352(或其一部分)穿過(guò)反射器而不被反射。然后發(fā)射光束352沿著希望的光路被指向?yàn)V光輪360。
在一個(gè)實(shí)施例中,可以提供濾光輪360來(lái)濾出發(fā)射光束352中在一個(gè)或多個(gè)特定熒光團(tuán)的發(fā)射頻帶之外的光譜部分。該發(fā)射頻帶由對(duì)應(yīng)于激發(fā)光束335的頻率的熒光團(tuán)的特征發(fā)射頻率來(lái)確定。因此,舉例來(lái)說(shuō),來(lái)自光源320的激發(fā)光束335,比起其他的熒光團(tuán),將特定熒光團(tuán)激發(fā)到高得多的程度。其結(jié)果可以包括表示已被所期望的濾光輪360濾光的發(fā)射光束352的已濾光發(fā)射光束354。
在一些實(shí)施例中,濾光輪360能夠容納多個(gè)濾光器,其各自可以調(diào)到對(duì)應(yīng)于不同的熒光團(tuán)發(fā)射光譜的不同波長(zhǎng)。濾光輪360可以包含用于轉(zhuǎn)動(dòng)該濾光輪以使所需的濾光器位于發(fā)射光束352的光路內(nèi)的機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)可以包含用于轉(zhuǎn)動(dòng)的馬達(dá)或其它的裝置,其可以響應(yīng)來(lái)自應(yīng)用272的指令。例如生物學(xué)探針陣列試驗(yàn)可以在相同的探針陣列上進(jìn)行,其中使用了多個(gè)具有不同激發(fā)和發(fā)射光譜的熒光團(tuán),其可以被具有可調(diào)諧波長(zhǎng)的單個(gè)光源或多個(gè)光源所激發(fā)。另外可以使用具有相同的激發(fā)波長(zhǎng)但是具有不同的發(fā)射光譜特性的多個(gè)熒光熒光染料,其可以通過(guò)本領(lǐng)域人員公知的、如熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)或半導(dǎo)體納米晶體(有時(shí)稱為量子點(diǎn))的方法產(chǎn)生。例如,當(dāng)在相同分子中存在兩個(gè)熒光團(tuán)時(shí),可以完成FRET。一個(gè)熒光團(tuán)的發(fā)射波長(zhǎng)與第二個(gè)熒光團(tuán)的激發(fā)波長(zhǎng)重疊,導(dǎo)致從第二個(gè)熒光團(tuán)波長(zhǎng)的發(fā)射,在使用該激發(fā)波長(zhǎng)的熒光團(tuán)類別中其是非典型性的。因此,通過(guò)使用單波長(zhǎng)激發(fā)光束,能夠得到截然不同的發(fā)射,使得可以在單個(gè)實(shí)驗(yàn)中標(biāo)記探針陣列的不同特征。
例如,可以使用一個(gè)波長(zhǎng)的濾光器掃描探針陣列105,然后可以進(jìn)行一種或多種另外的掃描,其各自對(duì)應(yīng)于特定的熒光團(tuán)和濾光器對(duì)。在本例子中,來(lái)自光源320的激發(fā)光束335的波長(zhǎng)可以被特定地調(diào)諧,以激發(fā)特定的熒光團(tuán)。然后儀器控制和圖像處理應(yīng)用272可以處理數(shù)據(jù),使得能夠以用于數(shù)據(jù)分析的單個(gè)圖像或其他的形式呈現(xiàn)給用戶。
在其他的實(shí)施中,與所示例的相似的,可以使用多激發(fā)源320(或一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)可調(diào)的激發(fā)源)和光路中對(duì)應(yīng)的多個(gè)光學(xué)元件以同時(shí)掃描多波長(zhǎng)。利用多發(fā)射波長(zhǎng)的掃描系統(tǒng)的其他例子描述于美國(guó)專利6490533,標(biāo)題為“System,Method,and Product For Dynamic NoiseReduction in Scanning of Biological Materials(生物材料掃描動(dòng)態(tài)降噪的系統(tǒng)、方法和產(chǎn)品)″,于2001年12月3日提交;美國(guó)專利6650411,標(biāo)題為“System,Method,and Product for Pixel Clocking in Scanning ofBiological Materials(生物材料掃描種像素同步的系統(tǒng)、方法和產(chǎn)品)″,于2001年12月3日提交;和美國(guó)專利6643015,標(biāo)題為“System,Method,and Product for Symmetrical Filtering in Scanning of BiologicalMaterials(生物系統(tǒng)掃描對(duì)稱過(guò)濾的系統(tǒng)、方法和產(chǎn)品)″,于2001年12月3日提交;各自在此以全文引入作為參考。
根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的技術(shù),包括共聚焦顯微術(shù),光束354可以通過(guò)各種光學(xué)元件例如透鏡365聚焦,并通過(guò)示例性的針孔367、縫隙或其他的元件。根據(jù)已知的技術(shù),針孔367被安置使得其拒絕來(lái)自物鏡透鏡345的焦平面之外的焦平面的光線(即失焦的光線),并從而提高得到圖像的分辨率。
在描述的本實(shí)施中,針孔367可以是沿著光路可雙向移動(dòng)的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將能夠理解,合適地安置針孔367以拒絕失焦光線依賴于光束354的發(fā)射波長(zhǎng)。針孔367可以通過(guò)馬達(dá)或其他的裝置在應(yīng)用272的控制下移動(dòng)到對(duì)應(yīng)于被掃描的熒光團(tuán)的發(fā)射波長(zhǎng)的位置。在相同或另外的實(shí)施例中,針孔367可以包括足夠大直徑以適合數(shù)個(gè)熒光團(tuán)的發(fā)射波長(zhǎng),如果這些波長(zhǎng)相對(duì)來(lái)說(shuō)彼此是相似的話。此外,針孔367的一些實(shí)施例可以包括“虹膜”類型的孔隙,其擴(kuò)張和收縮使得孔或縫隙的直徑足以允許在焦平面上所需波長(zhǎng)的光通過(guò)而拒絕基本失焦的光線。
可選擇地,可以利用一系列針孔367。例如,可以有與生物探針陣列使用的各熒光團(tuán)相關(guān)聯(lián)的針孔367的實(shí)現(xiàn)。針孔367的每一實(shí)現(xiàn)都可以放置在合適的位置,以對(duì)應(yīng)與其相關(guān)的熒光團(tuán)來(lái)拒絕失焦的光。各針孔367的實(shí)現(xiàn)可以安裝在可轉(zhuǎn)移的平臺(tái)、可旋轉(zhuǎn)的軸或其他裝置上以將針孔367移進(jìn)或移出光路。在本例子中,對(duì)應(yīng)于待掃描的熒光團(tuán)的針孔367的實(shí)現(xiàn)被放置在光路中處于可執(zhí)行的372和/或272控制下,而針孔367的其他實(shí)現(xiàn)被安置在光路外,從而允許光路中的針孔367的實(shí)現(xiàn)拒絕失焦的光。
在通過(guò)針孔367之后,對(duì)應(yīng)于焦平面的已濾光發(fā)射光束354部分,表示為已過(guò)濾發(fā)射光束354’,繼續(xù)沿著希望的光路并撞擊到檢測(cè)器315上。
與激發(fā)檢測(cè)器310相似,發(fā)射檢測(cè)器315可以是提供代表檢測(cè)的光的電信號(hào)的硅片檢測(cè)器,或可以是光電二極管、電荷耦合裝置、光電倍增管,或其他目前可獲得或?qū)?lái)可獲得的用于提供表示檢測(cè)的光的信號(hào)的裝置。檢測(cè)器315以上述關(guān)于檢測(cè)器310產(chǎn)生激發(fā)信號(hào)394的方式,產(chǎn)生代表已濾光發(fā)射光束354’的信號(hào)392。如上所述,信號(hào)392和激發(fā)信號(hào)394可以提供給應(yīng)用272用于處理。
圖4提供用于一種采用可調(diào)激發(fā)光束分析的方法的示例性例子,該分析包括多種熒光標(biāo)記物或熒光團(tuán),例如,需要在特定基因型分析應(yīng)用中使用的四色分析,其中每一顏色可以與具體的核苷酸,即A、G、C或T相關(guān)聯(lián)。如步驟405所示,激發(fā)光束335可以如上面的描述通過(guò)多種方法來(lái)調(diào)諧到位于一種或多種熒光團(tuán)激發(fā)范圍內(nèi)的特定波長(zhǎng)。然后,使用如上所述的組件光學(xué)件200,已調(diào)光束被指向探針陣列上的一個(gè)或多個(gè)位置,如步驟410所示。步驟410的指向和隨后步驟415的收集可以包括將光束指向在單個(gè)像素位置、可以如上述掃描線所定義的一行或多行像素、或與探針陣列105相關(guān)聯(lián)的全部像素位置,并檢測(cè)與存在的各像素位置有關(guān)的熒光標(biāo)記物的發(fā)射。決定部分420示例了是否存在待掃描的具有不同激發(fā)范圍的另外的熒光標(biāo)記物,其中在四色分析中,可以有4個(gè)標(biāo)記物所需的4個(gè)激發(fā)范圍。如果必須掃描另外的熒光標(biāo)記物,可以從步驟405重復(fù)該方法,其中光束被調(diào)諧到合適波長(zhǎng)。如果在分析中,與所有熒光標(biāo)記物相關(guān)的波長(zhǎng)已經(jīng)被掃描了,該方法結(jié)束。再次,該方法可以對(duì)各像素位置、一個(gè)或多個(gè)像素行重復(fù)進(jìn)行,或一次對(duì)整個(gè)陣列的像素位置進(jìn)行。
在描述不同的實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)之后,本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯可知,前述僅由示例表現(xiàn)的內(nèi)容只是示例性的而非限制性的。在示例的實(shí)施例中在各種功能元件中分配功能的許多其他的方案都是可能的。任何元件的功能可以在可選擇的實(shí)施例中以不同的方式來(lái)執(zhí)行。
此外,在備擇的實(shí)施例中,一些元件的功能可以通過(guò)更少的或單個(gè)元件來(lái)完成。相似地,在一些實(shí)施例中,任何功能元件可以與示例的實(shí)施例中所描述的相比執(zhí)行更少的或不同的操作。此外,出于示例的目的被顯示為不同的功能元件可以在特定實(shí)現(xiàn)中結(jié)合到其他的功能元件中。此外,功能或功能的部分的順序通??梢愿淖?。某些功能元件、文件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等可以在示例的實(shí)施例中描述為位于特定計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)存儲(chǔ)器中。然而,在另外的實(shí)施例中,其可以位于或跨共同定位和/或彼此遠(yuǎn)程的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其他平臺(tái)分布。例如,任何被描述為共同定位在服務(wù)器或其他計(jì)算機(jī)和對(duì)服務(wù)器或其他計(jì)算機(jī)是本地的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),可以位于與對(duì)服務(wù)器是遠(yuǎn)程的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。另外,本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,在功能元件和不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的控制和數(shù)據(jù)流可以以很多方式變化,而不同于上述的或此處引作參考的文獻(xiàn)中的控制和數(shù)據(jù)流。更具體地,中間功能元件可以指導(dǎo)控制或數(shù)據(jù)流,并且不同元件的功能可以組合、拆分或另外重新安排,以允許并行處理或出于其他目的。此外,可以使用中間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或文件,并且各種已描述過(guò)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或文件可以被組合或另外組織。許多其他的實(shí)施例及其修改,被認(rèn)為落入權(quán)利要求書及其等同物所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種掃描生物探針陣列的系統(tǒng),包括生物探針陣列,其包含設(shè)置于其上的多個(gè)探針,其中一個(gè)或多個(gè)第一探針與第一標(biāo)記物相關(guān)聯(lián),和一個(gè)或多個(gè)第二探針與第二標(biāo)記物相關(guān)聯(lián);和光源,其提供第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)的光,其中該第一波長(zhǎng)在第一標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi),和該第二波長(zhǎng)在第二標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中至少一個(gè)第一探針和與第一標(biāo)記物相關(guān)聯(lián)的第一靶分子雜交,和至少一個(gè)第二探針和與第二標(biāo)記物相關(guān)聯(lián)的第二靶分子雜交。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng),其中該第一和第二靶分子包括由DNA、RNA、PNA和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的組中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中該第一和第二標(biāo)記物響應(yīng)第一和第二波長(zhǎng)而標(biāo)記發(fā)射光。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括檢測(cè)發(fā)射的光的檢測(cè)器。
7.一種掃描探針陣列的方法,包括調(diào)諧激發(fā)光到多個(gè)波長(zhǎng),每一波長(zhǎng)都在與一個(gè)或多個(gè)靶分子相關(guān)聯(lián)的熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi);和將調(diào)諧的各波長(zhǎng)的光指向探針陣列。
8.如權(quán)利要求7所述的方法,其中至少一個(gè)靶分子與設(shè)置于該探針陣列上的生物探針雜交。
9.如權(quán)利要求7所述的方法,進(jìn)一步包括檢測(cè)各第二波長(zhǎng)光,其中響應(yīng)第一波長(zhǎng)而發(fā)射第二波長(zhǎng)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法,其中該第一波長(zhǎng)不同于該第二波長(zhǎng)。
11.如權(quán)利要求9所述的方法,進(jìn)一步包括至少部分地基于每個(gè)第二波長(zhǎng)產(chǎn)生圖像。
12.如權(quán)利要求7所述的方法,其中該調(diào)諧步驟包括調(diào)諧光源。
13.如權(quán)利要求7所述的方法,其中該調(diào)諧步驟包括調(diào)整與激光器內(nèi)部光路長(zhǎng)度相關(guān)的距離。
14.如權(quán)利要求7所述的方法,其中該調(diào)諧步驟包括在激發(fā)光法線平面中移動(dòng)波長(zhǎng)調(diào)諧元件。
15.如權(quán)利要求14所述的方法,其中該波長(zhǎng)調(diào)諧元件是楔形標(biāo)準(zhǔn)具或光柵。
16.一種向探針陣列提供多波長(zhǎng)光的方法,包括調(diào)諧激發(fā)光到第一波長(zhǎng),其中該第一波長(zhǎng)位于與一個(gè)或多個(gè)第一靶分子相關(guān)聯(lián)的第一標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi);用第一波長(zhǎng)光掃描該探針陣列;檢測(cè)第二波長(zhǎng)的光,其中該第二波長(zhǎng)是響應(yīng)第一波長(zhǎng)而發(fā)射的;調(diào)諧激發(fā)光到第三波長(zhǎng)的光,其中該第三波長(zhǎng)位于與一個(gè)或多個(gè)第二靶分子相關(guān)的第二熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi);用第二波長(zhǎng)光掃描探針陣列;和檢測(cè)第四波長(zhǎng)的光,其中該第四波長(zhǎng)是響應(yīng)第二波長(zhǎng)而發(fā)射的。
17.如權(quán)利要求16所述的方法,其中該第一和第二靶分子的至少一個(gè)各自與設(shè)置于探針陣列上的生物探針雜交。
18.一種向探針陣列提供多波長(zhǎng)光的方法,包括a)調(diào)諧激發(fā)光到第一波長(zhǎng),其中該第一波長(zhǎng)位于與第一生物探針相關(guān)的第一熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi);b)用第一波長(zhǎng)光掃描像素位置;c)檢測(cè)第二波長(zhǎng)光,其中該第二波長(zhǎng)響應(yīng)第一波長(zhǎng)而被發(fā)射;d)調(diào)諧激發(fā)光到第三波長(zhǎng)光,其中該第三波長(zhǎng)位于與第二生物探針相關(guān)聯(lián)的第二熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi);e)用第二波長(zhǎng)的光掃描像素位置;f)檢測(cè)第四波長(zhǎng)的光,其中該第四波長(zhǎng)響應(yīng)第二波長(zhǎng)而被發(fā)射;和g)重復(fù)步驟a)到f)直到與探針陣列相關(guān)聯(lián)的多個(gè)像素位置中每一個(gè)都已被掃描。
19.一種向探針陣列提供多波長(zhǎng)光的方法,包括a)調(diào)諧激發(fā)光到第一波長(zhǎng),其中該第一波長(zhǎng)位于與第一生物探針相關(guān)聯(lián)的第一熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi);b)用第一波長(zhǎng)光掃描一行像素位置;c)檢測(cè)第二波長(zhǎng)光,其中響應(yīng)第一波長(zhǎng)而發(fā)射該第二波長(zhǎng);d)調(diào)諧激發(fā)光到第三波長(zhǎng)光,其中該第三波長(zhǎng)位于與第二生物探針相關(guān)聯(lián)的第二熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi);e)用第二波長(zhǎng)光掃描一行像素位置;f)檢測(cè)第四波長(zhǎng)光,其中響應(yīng)第二波長(zhǎng)而發(fā)射該第四波長(zhǎng);和g)重復(fù)步驟a)到f)直到與探針陣列相關(guān)聯(lián)的多個(gè)像素位置中每一個(gè)都已被掃描。
20.一種向探針陣列提供多波長(zhǎng)光的系統(tǒng),包括光源,其交替調(diào)諧激發(fā)光到位于與第一生物探針相關(guān)聯(lián)的第一熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi)的第一波長(zhǎng),和調(diào)諧到位于與第二生物探針相關(guān)的第二熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi)的第二波長(zhǎng);掃描器光學(xué)件,其將第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)光指向探針陣列;和檢測(cè)器,其檢測(cè)響應(yīng)第一波長(zhǎng)發(fā)射的第三波長(zhǎng)光和響應(yīng)第二波長(zhǎng)發(fā)射的第四波長(zhǎng)光。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng),其中該光源在改變之前將調(diào)諧的激發(fā)光波長(zhǎng)保持一段時(shí)間,其中該時(shí)間段包括將激發(fā)光指向與探針陣列相關(guān)聯(lián)的像素位置的時(shí)間。
22.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng),其中該光源在改變之前將調(diào)諧的激發(fā)光波長(zhǎng)保持一段時(shí)間,其中該時(shí)間段包括將調(diào)諧的激發(fā)光指向與探針陣列相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)像素的行的位置的時(shí)間。
23.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng),其中該光源在改變之前將調(diào)諧的激發(fā)光波長(zhǎng)保持一段時(shí)間,其中該時(shí)間段包括將調(diào)諧的激發(fā)光指向與探針陣列相關(guān)聯(lián)的所有像素位置的時(shí)間。
24.一種向探針陣列提供多波長(zhǎng)光的方法,包括調(diào)諧激發(fā)光到第一波長(zhǎng),其中該第一波長(zhǎng)位于與第一生物探針相關(guān)聯(lián)的第一熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi);用第一波長(zhǎng)光掃描探針陣列;檢測(cè)第二波長(zhǎng)光,其中該第二波長(zhǎng)響應(yīng)第一波長(zhǎng)而發(fā)射;調(diào)諧激發(fā)光到第三波長(zhǎng),其中該第三波長(zhǎng)位于與第二生物探針相關(guān)聯(lián)的第二熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi);用第二波長(zhǎng)光掃描探針陣列;檢測(cè)第四波長(zhǎng)光,其中該第四波長(zhǎng)響應(yīng)第二波長(zhǎng)而發(fā)射;和至少部分地基于檢測(cè)的第三和第四波長(zhǎng)光產(chǎn)生圖像。
25.一種向探針陣列提供多波長(zhǎng)光的系統(tǒng),包括調(diào)諧激發(fā)光到第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)的光源,其中該第一波長(zhǎng)位于與第一生物探針相關(guān)聯(lián)的第一熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi),和該第二波長(zhǎng)位于與第二生物探針相關(guān)聯(lián)的第二熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi);將第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)光指向探針陣列的掃描器光學(xué)件;檢測(cè)響應(yīng)第一波長(zhǎng)而發(fā)射的第三波長(zhǎng)光和響應(yīng)第二波長(zhǎng)而發(fā)射的第四波長(zhǎng)光的檢測(cè)器;和具有存儲(chǔ)于其中的可執(zhí)行代碼的計(jì)算機(jī),其中使得該可執(zhí)行代碼能夠至少部分地根據(jù)檢測(cè)的第三和第四波長(zhǎng)來(lái)產(chǎn)生圖像。
26.一種向探針陣列提供多波長(zhǎng)光的系統(tǒng),包括波長(zhǎng)調(diào)諧元件,其調(diào)諧激發(fā)光到第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng),其中該第一波長(zhǎng)位于與第一生物探針相關(guān)聯(lián)的第一熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi),和該第二波長(zhǎng)位于與第二生物探針相關(guān)聯(lián)的第二熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi);掃描器光學(xué)件,其將第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)光指向探針陣列;和檢測(cè)器,其檢測(cè)響應(yīng)第一波長(zhǎng)的發(fā)射光的第三波長(zhǎng)和響應(yīng)第二波長(zhǎng)的發(fā)射光的第四波長(zhǎng)。
27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng),其中該波長(zhǎng)調(diào)諧元件是楔形標(biāo)準(zhǔn)具或光柵。
28.一種向探針陣列提供多波長(zhǎng)光的系統(tǒng),包括用于調(diào)諧激發(fā)光到多個(gè)波長(zhǎng)的裝置,其中每一波長(zhǎng)都于與一個(gè)或多個(gè)靶分子相關(guān)聯(lián)的熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi);用于將每一波長(zhǎng)的調(diào)諧的激發(fā)光指向探針陣列的裝置;和檢測(cè)每一第二波長(zhǎng)光的檢測(cè)器,其中該第二波長(zhǎng)響應(yīng)第一波長(zhǎng)而發(fā)射。
29.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中至少一個(gè)靶分子與設(shè)置于探針陣列上的生物探針雜交。
30.一種用于將多波長(zhǎng)光指向探針陣列并檢測(cè)發(fā)射的光的系統(tǒng),包括掃描器,其調(diào)諧激發(fā)光到多個(gè)波長(zhǎng)并檢測(cè)每一第二波長(zhǎng)光,其中各波長(zhǎng)位于與一個(gè)或多個(gè)靶分子相關(guān)聯(lián)的熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi),而該第二波長(zhǎng)響應(yīng)于第一波長(zhǎng)而發(fā)射。
31.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng),其中至少一個(gè)靶分子與設(shè)置于探針陣列上的生物探針雜交。
32.一種向探針陣列提供多波長(zhǎng)光的系統(tǒng),包括連續(xù)調(diào)諧激發(fā)光到第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)的裝置,其中第一波長(zhǎng)位于與第一生物探針相關(guān)聯(lián)的第一熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi),而第二波長(zhǎng)位于與第二生物探針相關(guān)聯(lián)的第二熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi);將第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)光指向探針陣列的裝置;和檢測(cè)響應(yīng)第一波長(zhǎng)而發(fā)射的第三波長(zhǎng)光和響應(yīng)第二波長(zhǎng)而發(fā)射的第四波長(zhǎng)光的檢測(cè)器。
全文摘要
本發(fā)明描述一種掃描探針陣列的方法。該方法包括調(diào)諧激發(fā)光到多個(gè)波長(zhǎng),各波長(zhǎng)都在與一種或多種靶分子相關(guān)聯(lián)的熒光標(biāo)記物的激發(fā)范圍內(nèi);并將調(diào)諧的各波長(zhǎng)的激發(fā)光指向探針陣列。
文檔編號(hào)G01N33/58GK1788193SQ200480013117
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2004年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月13日
發(fā)明者格雷戈里·C·洛尼, 內(nèi)森·K·韋納 申請(qǐng)人:阿菲梅特里克斯公司
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